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CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA
CABLES EXPUESTOS A CAMPOS
FUNCIONES DE LAS PANTALLAS
FUNCIONES DE LAS
PANTALLAS
Bloqueador del ruido eléctrico (interferencia)
Crear una distribución radial y simétrica de los esfuerzos eléctricos en la dirección de
máxima resistencia del aislamiento
Proveer al cable de una capacitancia a tierra uniforme
Reducir el peligro de descargas eléctricas al personal o en presencia de productos
inflamables
Para propósitos electrostáticos
Para conducir corriente de falla
Como pantalla neutro
TIPOS DE APANTALLAMIENTOS EN
CABLES ELECTRICOS
TIPOS DE
APANTALLAMIENTOS
CINTA DE COBRE
Malla en hilos
de cobre
Poliéster
Aluminizado + Drain
Espesor de
0,0635mm
Hilos de
0,16 a 0,254 mm
Cinta Poliéster
Alum. 0,03mm, +
Cond. Drenaje Cu-Sn
APLICACIÓN
Helicoidal con
traslape
Hilos agrupados
y aplicados en forma
de Malla o trenza
Cinta helicoidal o
longitudinal con traslape
y drenaje cableado
CUBRIMIENTO
100%
50-95%
FLEXIBILIDAD
USOS
Medianamente
Rígida
MEDIA TENSIÓN,
CONTROL, POTENCIA
Y BAJA TENSION
Extraflexible
CONTROL,
COAXIALES
100%
Buena
INSTRUMENTACIÓN,
COAXIALES
TIPOS DE
APANTALLAMIENTOS
TIPOS DE
APANTALLAMIENTOS
Cables con Apantallamiento Laminado
Protección contra acoples capacitivos, interferencias de tipo TV, diafonías, radio
transmisores, luces, etc.
Cables con Apantallamiento en Malla
Protección contra acoplamiento por conducción o (debidos a la resistencia de la
pantalla en bajas frecuencias), donde se requiera una resistencia DC baja.
Cable con Apantallamiento Combinado Hilos + Cinta Cu
Protección contra acoples inductivos en alta frecuencia y descargas electrostáticas.
APANTALLAMIENTOS
Si el cable es aterrizado en un solo punto, el flujo magnético producirá una tensión
inducida en la pantalla. La magnitud de la tensión es proporcional a la corriente
circulante por el conductor, y se incrementara a medida que nos alejamos del
punto de tierra.
Si la pantalla es aterrizada en dos puntos, el circuito cerrado producirá una
circulación de corriente en la pantalla. La magnitud de corriente en la pantalla es
inversamente proporcional a la resistencia de la pantalla y la tensión se reduce
teóricamente a cero.
Aquí la distancia entre los puntos de tierra no tiene incidencia sobre la magnitud
de la corriente.
CABLES DE INSTRUMENTACIÓN Y
CONTROL
GENERALIDADES
Cables Instrumentación
Cables multi-conductores que transportan señales eléctricas de baja
energía.
Los cables de instrumentación llevan señales entregadas por un
transductor u otra aplicación hasta el proceso de control o analizador.
Cables Control
Cables multi-conductores.
Transporta señales eléctricas, usadas para monitorear o controlar
sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados.
GENERALIDADES
1
2
GENERALIDADES
CABLES
CONTROL
INSTRUMENTACIÓN
INDIVIDUALES
CONSTRUCCIÓN
INDIVIDUALES
PARES
TRIADAS
GENERAL (OS)
APANTALLAMIENTO /
BLINDAJE
PANTALLA SOBRE EL
NÚCLEO
INDIVIDUAL Y GENERAL (IOS)
GENERALIDADES
CABLES DE INSTRUMENTACIÓN
Cable Instrumentación Pantalla Foil Aluminio + Drain (OS)
Cable de Instrumentación Pantalla Foil Aluminio + Drain (IOS)
GENERALIDADES
CABLES DE CONTROL
Cable de Control Pantalla Foil Aluminio + Drain
Cable de Control Pantalla Cinta + Hilos (R< 2 ohm/km)
PARÁMETROS
IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
•
•
•
•
Es una característica de la pantalla o el blindaje.
Determina la intensidad de la fuente no deseada en el circuito de señal.
Define la eficiencia del Blindaje.
Dada por:
Vt  Z t  I 0
Vt: Tensión de Interferencia Inducida por la corriente Io circulando por el
blindaje.
PARÁMETROS
IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
En altas frecuencias se presentan dos efectos, el inductivo y el capacitivo:
• El Efecto Inductivo se debe al acople magnético de las hendiduras (traslape) de las
estructuras del blindaje. Es la parte reactiva de la Zt y predomina a frecuencias
mayores a 70 MHz.
• El Efecto Capacitivo es debido a los acoplamientos eléctricos de la pantalla.
• La Zt permanece constante hasta frecuencias del orden de 0.1 MHz y es
equivalente a la resistencia DC de la pantalla (Resistencia lineal).
PARÁMETROS
IMPEDANCIA DE TRANSFERENCIA
La impedancia de transferencia está constituida tanto por aportes resistivos como
inductivos y capacitivos del apantallamiento.
Para señales de ruido de baja frecuencia la impedancia de transferencia es
aproximadamente igual a la resistencia por unidad de longitud de la pantalla,
mientras que en altas frecuencias los efectos inductivos (debidos al efecto de
bobina que presenta el apantallamiento aplicado de forma helicoidal) y capacitivos
(debido al acople de campo eléctrico de la pantalla y el medio) se hacen más
importantes.
La impedancia de transferencia es un parámetro difícil de controlar, pero es posible
determinarlo de forma experimental.
PARÁMETROS
Ohm/m
1000
Trenzada
Cinta + Drain
Cinta + Trenza
100
10
1
0.1
0.1
1
Frecuencia [MHz]
10
100
PARÁMETROS
Se observa que el apantallamiento en malla de hilos de cobre presenta un buen
comportamiento a bajas frecuencias; sin embargo, a frecuencias altas su
comportamiento puede variar debido a los acoples magnéticos provocados por la
inducción individual de cada hilo.
Las pantallas basadas en cintas de aplicación helicoidal presentan un mejor
comportamiento en un ancho de banda mayor, el acople magnético no es tan
elevado y se mantiene casi estable en un ancho de banda bastante amplio.
INSTALACIÓN
PUESTAS A TIERRA
INSTALACIÓN
PUESTAS A TIERRA
INSTALACIÓN
PUESTAS A TIERRA
INSTALACIÓN
PUESTAS A TIERRA
Un blindaje adecuado en cable y en el equipo, disminuye las Interferencias.
El propio Blindaje introduce ruidos.
Proceso
V1
I12
V2
CABLES DE MEDIA TENSIÓN
DISEÑO ESTÁNDAR
Chaqueta
Pantalla Metálica / Neutro
Blindaje del aislamiento
Aislamiento
Blindaje del conductor
Conductor
DISEÑO PANTALLA EN HILOS
Chaqueta
Cinta
Pantalla Metálica (Hilos de Cobre)
Blindaje del aislamiento
Aislamiento
Blindaje del conductor
Conductor
CONSTRUCCIÓN TRIPOLAR
CHAQUETA
RELLENO
TRES FASES
CABLEADAS
CONSTRUCCIÓN TRIPLEX
PANTALLAS METÁLICAS
CONDUCTOR
BLINDAJE
AISLAMIENTO
BLINDAJE
AISLAMIENTO
PANTALLA
EN CINTA
DE COBRE
PANTALLA
EN HILOS
DE COBRE
CHAQUETA
NEUTROS CONCÉNTRICOS
33%
100%
APLICACIÓN TÍPICA
Cable XLPE 15 kV 100% Pantalla en Cinta de Cobre
Cable XLPE 15 kV 133% Pantalla de Neutro Concéntrico
1/3
BLINDAJE DEL CONDUCTOR
BLINDAJE DEL CONDUCTOR
Blindaje del Conductor o
Primera Semiconductora
E
NIVEL DE AISLAMIENTO
Aplica en Normas UL e ICEA
NIVEL 100% Protección que liberen fallas a tierra lo más rápido
posible en un tiempo no mayor a 1 minuto.
NIVEL 133% Protecciones no cumplen con los requisitos del NIVEL
100%, pero que en cualquier caso, se libera la falla en no más de una
hora.
NIVEL 173% Para sistemas en los que el tiempo para liberar
una falla no está definido.
ESPESORES DE AISLAMIENTO
BLINDAJE DEL AISLAMIENTO
Formado por dos componentes:
- Material semiconductor sobre el aislamiento
- Pantalla metálica
Función:
-Crear distribución radial del campo eléctrico
-Proporcionar Capacitancia uniforme a tierra
-Reducir peligro descargas eléctricas al
personal de operación (Puestas a Tierra)
BLINDAJE DEL AISLAMIENTO
AISLAMIENTO SIN PANTALLA
AISLAMIENTO CON PANTALLA
PARAMETROS ELECTRICOS
CAPACITANCIA ELÉCTRICA
q
Concentración
de Carga
q
C
V
2 0 r  F 
C
 D   m 
ln  
d
E
Líneas Equipotenciales
PARAMETROS ELECTRICOS
CAPACITANCIA ELÉCTRICA
Los cables que se instalan en ductos o directamente enterrados por lo general pasarán
por secciones de terreno húmedo y seco o por ductos de características eléctricas
variables, dando como resultado una capacitancia a tierra variable y como
consecuencia, una impedancia no uniforme.
Cuando se presentan en el sistema ondas de sobretensión debidas a descargas
atmosféricas y operaciones de maniobra, viajan a través del cable produciéndose
reflexiones en los puntos de variación de impedancia, lo que da lugar a ondas de
sobretensión que producirán fallas en el cable.
PARAMETROS ELECTRICOS
Al colocar las pantallas sobre el aislamiento, se tendrán las siguientes ventajas en el
cable:
Presentar una impedancia uniforme, evitando reflexiones y eliminando la posibilidad
de producir sobretensiones dañinas al aislamiento.
Proveer al cable de la máxima capacitancia del conductor a tierra y
consecuentemente, reducir al mínimo las ondas de sobretensión.
Absorber energía de las ondas de sobretensión al inducir en la pantalla una corriente
proporcional a la del conductor.
Reducir el peligro de choque eléctrico al personal y proveer un drenaje adecuado a
tierra de las corrientes capacitivas.
PARAMETROS ELECTRICOS
INDUCTANCIA ELÉCTRICA
0
 D  H 
L
 ln    
4
 r' m
B
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
AGRUPACIÓN DE FASES
Agrupar Ternas con Conductores de Cada Fase
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
Existen dos casos básicos:
1.
2.
Pantalla aterrizada a un lado
Pantalla aterrizada a ambos lados
V1
I12
V2
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
1.
Pantalla aterrizada en un lado
Ventajas
 Mayor capacidad de corriente.
 Menores perdidas.
Desventajas
 Requiere aislamiento de las pantallas en los empalmes.
 Es necesario conocer y evaluar por seguridad la tensión presente en las
pantallas.
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
En caso de aterrizar en un extremo, eran recomendados valores de 12 V ac, como
valores de tensión seguros de pantalla a tierra.
Actualmente con el desarrollo de nuevos materiales, algunos fabricantes de
cables sugieren hasta 25 V como máximo.
La calidad de los materiales para las chaquetas de los cables ha permitido que
estos valores se incrementen a valores de “tensión normal de operación” de entre
100 a 400 V. (Falla controladas con descargadores de sobretensión (limitadores de
tensión).
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
Si el sistema es puesto a tierra en un solo punto, se debe tener en consideración
cuando un “segundo” punto de tierra no planeado es realizado, debido a que al
cerrarse el circuito, este puede resultar en altas corrientes por pantalla, lo que podría
conllevar al sistema a una falla. Es necesario considerar entonces un mantenimiento
periódico preventivo de cada punto de puesta a tierra, el cual debería incluir la
verificación de integridad de la chaqueta.
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
2. Pantalla aterrizada en ambos lados (Multiaterrizadas)
Ventajas
 No es necesario el aislamiento de pantallas en empalmes.
 No hay tensión en la pantalla.
 No se hacen necesarios ensayos periódicos en pantallas.
Desventajas
 Baja capacidad de corriente.
 Altas perdidas.
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
En caso de aterrizar ambos extremos, es posible disminuir las corrientes por
pantallas:
1.
2.
3.
4.
Usando impedancias (pararrayos)
Buen ordenamiento de las fases
Disposición (flat, triangular)
Transposición de pantallas (cross bonded)
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
PUESTAS A TIERRA
Fase A
Fase B
Fase C
eA1
Pant. C
Pant. B
Pant. B
Pant. A
Pant. C
eA3
Pant. A
eA
eB 3
eB 2
eB
eB1
eC
eC 3
eC 2
eC1
Pant. C
Reducir las
inducciones de
Corriente en las
Pantallas
Pant. B
Transposición de
Pantallas
Pant. A
eA 2
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
Agrupación de Fases
Inducción Paralelo
Disposición Plana, conductores sin distancia y agrupados por fase de forma
secuencial
Disposición Plana, conductores con distancia entre ellos, d y distancia entre
grupos D, secuencia transpuesta
INSTALACION DE CABLES DE M.T.
AGRUPACIÓN DE FASES
Inducción Paralelo
Disposición Plana, conductores con distancia entre ellos, d y distancia entre
grupos D, secuencia sin transponer