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GUÍA TÉCNICA
FACTORES DE CORRECCIÓN DE CAPACIDAD DE CORRIENTE
PARA CABLES MINEROS ENROLLADOS EN CARRETES
FACTORES DE CORRECCIÓN (DERRATEO)
Las condiciones térmicas y ambientales donde es usado
un cable y la resistencia térmica de su aislamiento
determinan la capacidad de transporte de corriente del
cable. Los cables usados enrollados en carretes de
maquinaria móvil tienen factores adicionales de
corrección, o factores de derrateo, debido a los efectos
de calentamiento al tener una o más capas de cable
enrollado en los carretes. A mayor cantidad de capas
enrolladas, menor es la cantidad de corriente que el
cable puede transportar debido a los efectos causados
por el mayor calentamiento.
Siempre deben seguirse los requerimientos eléctricos
para este tipo de cables de acuerdo a la legislación local.
Si no existen reglamentos específicos, se sugiere seguir
los requerimientos publicados por asociaciones
reconocidas como la ICEA (Asociación de Ingenieros de
Cables Aislados, por su sigla en inglés), la Oficina de
Investigación en Salud y Seguridad en Minería de los
Estados Unidos (OMSHR-NIOSH), o la Asociación VDE de
Electricidad, Electrónica y Tecnologías de la Información,
entre otras.
RIESGOS DE MANTENER EN OPERACIÓN LOS CABLES
ENROLLADOS EN CARRETES
La corriente eléctrica que fluye a través de los
conductores de los cables genera calor. El calor
generado en el conductor puede ser disipado por el
ambiente que lo rodea, a través del aislamiento, el
revestimiento exterior y el aire circundante o por el
material sólido del carrete portacables.
La
temperatura
del
conductor
aumenta
simultáneamente con los demás materiales que
componen el cable. Cuando el conductor excede la
temperatura nominal de operación del aislamiento, que
en la mayoría de los casos es de 90°C, las propiedades
aislantes del material comienzan a degradarse y los
demás materiales plásticos en el cable pueden llegar a
fundirse si se alcanzan temperaturas extremas.
Después de que el cable esté expuesto repetidamente a
temperaturas que exceden el valor nominal que soporta
el aislamiento, el material de aislamiento y
revestimiento se deterioran pudiendo ocasionar un
corto circuito que produzca un incendio o un daño
mecánico por la liberación excesiva de energía.
Las normas de fabricación de cables mineros informan la
capacidad de transporte de corriente basada en una
temperatura específica del conductor y del ambiente, y
aplica para cables instalados al aire libre. Las
temperaturas más comunes son 40°C (Ambiente) y 90°C
(Conductores aislados con EPR)
Los valores de ampacidad deben ser corregidos para
temperaturas ambiente distintas a 40°C, y para distintos
números de capas de cable enrolladas en carretes. Esta
corrección se hace multiplicando los valores de
capacidad de corriente por unos factores conocidos
como factores de derrateo.
Fig. 1. Fases deterioradas en un cable portátil.
Esta guía técnica está enfocada en los factores de
derrateo para cables redondos de uso minero usados en
carretes, en función del número de capas enrolladas.
Fig. 2. Revestimiento de poliuretano fundido por sobrecalentamiento
del cable.
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October 2014
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TIPOS DE CARRETE ENROLLADOR
Dependiendo de la especificación de la maquinaria y sus
aplicaciones, existen diferentes tipos de carretes
enrolladores. En las siguientes imágenes aparecen los
tipos más comunes.
Fig. 6. Carrete multi-espiral y multicapa (tambor cilíndrico).
Fig. 3. Carrete mono-espiral o tambor radial (Ventilado)
CAUSAS DEL CALENTAMIENTO Y DAÑO EN LOS CABLES
ENROLLADOS
El sobrecalentamiento del cable puede ocurrir cuando
éste permanece enrollado por prolongados periodos de
tiempo en el carrete enrollador de las máquinas. Este
calentamiento es más notorio cuando el cable ocupa
tres o más capas en el enrollador y es mantenido en
operación por un largo periodo y solo es desenrolladlo
cuando la máquina alcanza la posición más distante del
punto de conexión eléctrica. Esto ocasiona un
incremento en la temperatura de las capas internas y
puede causar que se funda o se quiebre el material de
revestimiento. Esta condición puede ser detectada por
los olores emanados del cable o con una inspección
periódica a través de un equipo térmico infrarrojo.
Fig. 4. Carrete mono-espiral o tambor radial (No Ventilado)
A manera de ejemplo, en la fig. 7 se presenta una
imagen térmica IR de un cable SHD enrollado en varias
capas sobre un carrete. La zona más brillante de la
imagen muestra superficies del revestimiento del cable
ubicadas en capas interiores del carrete que alcanzan
temperaturas por encima de 83°C, lo cual representa
que la temperatura interna en el conductor alcanza
valores cercanos a los 110°C (20°C más que la
temperatura máxima de operación)
Fig. 5. Carrete multi-espiral o tambor cilíndrico.
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Carrete ventilado
Carrete no ventilado
Fig. 7. Imágenes visible e infrarroja de un cable enrollado en varias
capas.
Cuando se detecte una sección del cable con el
revestimiento fundido o quebrado debido al excesivo
calentamiento, se debe retirar la totalidad del cable
enrollado para ser reemplazado, y además se deben
implementar
soluciones
para
minimizar
el
sobrecalentamiento del cable.
ALTERNATIVAS PARA MINIMIZAR EL CALENTAMIENTO
EN LOS CABLES
Algunas técnicas efectivas para
sobrecalentamiento en los cables
maquinarias móviles son:
minimizar
enrollados
el
en
1. Aumentar el tamaño o calibre del cable de acuerdo a
la mayor sección considerada en la documentación
técnica del equipo.
2. Modificar el equipo para utilizar un mayor voltaje de
operación, de tal manera que pueda alcanzarse la misma
potencia con una menor cantidad de corriente.
Factores de corrección para
menos de 10 capas
0,8
0,7
Tabla 2. Factores de corrección de capacidad de transporte de
corriente para cables redondos enrollados en tambores radiales.
Usar el cable para enrolladores del calibre apropiado es
el método ideal para eliminar el sobrecalentamiento
debido a la generación excesiva de calor en el
conductor. Esta magnitud de corrección de la capacidad
de corriente requeriría, por ejemplo, que un cable de
calibre 1/0AWG sea reemplazado por un cable calibre
500MCM cuando se use enrollado en 4 capas en un
carrete.
REFERENCIAS
Trailing cable overheating on equipment cable reels.
MSHA Program Information Bulletin NO. P10-20. 2010.
Disponible en <http://www.msha.gov/regs/complian/
PIB/2010/pib10-20.pdf>
Investigation of ampacity derating factors for shuttle
cars using fiber optics technolgy. Office of Mine Safety
and Health Research (OMSHR)
3. Remover la mayor cantidad de cable del carrete y
extenderlo sobre el suelo cerca al punto de conexión
eléctrica para darle así mayor oportunidad de disipar el
calor generado.
Derating factors for round and flat mine trailing cables.
Office of Mine Safety and Health Research (OMSHR).
Disponible en <http://www.cdc.gov/niosh/mining/
content/deratingfactors.html>
4. Aplicar los factores de corrección de capacidad de
transporte de corriente de acuerdo a la cantidad de
capas enrolladas en el carrete. Nexans recomienda usar
los factores más conservadores de acuerdo a lo
publicado por la Oficina de Investigación en Salud y
Seguridad en Minería de los Estados Unidos (OMSHRNIOSH)
ANSI/NEMA WC58/ICEA S-75-381-2008 Portable and
Power Feeder Cables for Use in Mines and Similar
Applications.
CANTIDAD DE CAPAS
ESTÁNDAR
1
2
3
4
5
6
OMSHR / NIOSH
0,67
0,49
0,39
0,31
0,26
0,23
DIN/VDE
0,80
0,61
0,49
0,42
0,38
-
ICEA/NEMA
0,85
0,65
0,45
0,35
-
-
DIN VDE 0298-4. Application of cables and cords in
power installations –Part 4: Recommended currentcarrying capacity for sheathed and nonsheathed cables
for fixed wirings in and around buildings and for flexible
cables and cords.
Tabla 1. Factores de corrección de capacidad de transporte de
corriente para cables redondos enrollados en tambores cilíndricos.
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