Elementos que intervienen en una conexión eléctrica
Conductor
Canalización metálica que da continuidad al circuito eléctrico
por el que puede circular una corriente eléctrica. Según su situación en el
circuito se denomina:
Ø Conductor principal. Es aquel conductor que conectado a una
fuente de alimentación forma una línea principal desde la cual se alimentan
otros circuitos secundarios.
Ø Conductor derivado. Es aquel que partiendo de una línea
principal alimenta cargas puntuales, suministros o distribuciones secundarias.
Los conductores se diferencian por la naturaleza del material
conductor y por las características de la capa aislante y de cubierta protectora
que los protege.
Pieza de conexión
Dispositivo que se utiliza para establecer un contacto o dar
continuidad a dos conductores o dos sistemas eléctricos. Está formado por una o
varias piezas que establecen un contacto metálico entre conductores. Según su
función pueden clasificarse en: Empalmes, Derivaciones (Conexiones),
Terminales.
Envolvente
Recubrimiento de
material aislante que cubre las piezas de conexión, las aísla eléctricamente,
evita la penetración de elementos contaminantes a la zona de contacto y
proporciona una protección mecánica a la conexión.
Conductor
Según el material
con que está fabricado puede ser de:
-
Cobre (Cu).
-
Aluminio (Al).
-
Aleación de Aluminio (Almelec Alm).
-
Aluminio-acero (Al.ac), constituido por una alma de
alambres de acero que actúan de elemento resistente y una o varias coronas de
alambre de aluminio que forman la parte conductora.
Según su
constitución pueden ser:
Ø
Conductores rígidos
En
la práctica, los conductores macizos raramente se emplean para más de 16 mm2,
y a partir de los 10 mm2 ya se encuentran cables en los que el
núcleo conductor es multifilar, es decir, está compuesto por unos pocos hilos
juntos formando un haz arrollado sobre sí mismo en forma de hélice. Estos
conductores constituidos por unos pocos hilos, de diámetro del orden de 1,5 a
2,5 mm, son más flexibles que si fueran macizos (unifilares) pero no lo suficiente
para ser calificados como flexibles. Por ello, estos conductores, junto con los
macizos, se denominan conductores rígidos.
Ø
Conductores flexibles
Para
que un conductor pueda considerarse flexible, los hilos que lo componen deben
ser mucho más finos, de diámetro del orden de los 0,3 mm o menos.
Cables no aislados (figura 1)
Tipos utilizados en
la red de distribución
A. De composición
homogénea:
-
Aluminio.
-
Cobre.
-
Almelec.
B. Compuestos:
-
Aluminio-acero.
Figura 1
Constitución
Básicamente, un
cable eléctrico no aislado está constituido por las siguientes partes
fundamentales:
Ø
Conductor propiamente dicho.
Ø
Alma autoportante de acero (sólo para cables compuestos).
Cables aislados de
baja tensión (figura 2)
Tipos utilizados en
la red de distribución
A.
Unipolares para instalación subterránea
B.
Multipolares para instalación exterior posada
C.
Multipolares para instalación exterior tensada
Figura 2
Constitución
Básicamente, un
cable eléctrico de Baja Tensión está constituido por tres partes fundamentales:
Ø Núcleo central metálico o conductor propiamente
dicho.
Ø Capa aislante o aislamiento del conductor.
Ø
Cubierta protectora.
Cables aislados de
media tensión
Tipos utilizados en
la red de distribución
Unipolares para
instalación subterránea (figura 3)
Figura 3
Tripolares para
instalación subterránea (figura 4)
Figura 4
Constitución
Básicamente, un
cable eléctrico de Media Tensión está constituido por las siguientes partes
fundamentales:
-
Conductor.
-
Capa semiconductora interna.
-
Aislamiento.
-
Capa semiconductora externa.
-
Pantalla metálica.
-
Cubierta exterior.
Piezas de conexión (figura 5)
Empalme
Pieza mediante la
cual se establece la unión lineal de
conductores asegurando su continuidad eléctrica y mecánica.
Derivación
Pieza mediante la
cual se realiza la unión de conductores cuando
sólo se deba asegurar la continuidad eléctrica “conexión”.
Terminal
Pieza que sirve
para efectuar la conexión de un conductor a un aparato, dispositivo o máquina,
mediante tornillo, dedo enchufable, brida, etc.
Figura 5
Sistemas de
conexión
Unión por
compresión
Se aplica en
empalmes, terminales y piezas conexión abiertas, en las que el contacto se
asegura mediante la deformación del elemento de conexión. Según la forma de la
huella de compresión se denomina:
Ø
Compresión hexagonal. La deformación se produce de forma radial y sectorizada a
lo largo de la pieza de conexión. Se aplica en conexiones sometidas a tracción
mecánica o a vibraciones.
Ø Compresión circular. La deformación se produce de
forma radial y sectorizada a lo largo de la pieza de conexión. Se aplica en
conexiones sometidas a tracción mecánica o a vibraciones, así como en manguitos
de reparación.
Ø Punzonado profundo. La deformación se produce de
forma puntual sobre la parte tubular de la pieza de conexión. Se aplica en
conexiones no sometidas a tracción mecánica.
Ejemplos
Figura 6
Unión por apriete
mecánico
Se aplica en piezas
conexión en las que el contacto se asegura mediante la presión ejercida sobre
los conductores por un medio mecánico (tornillo o cuña). Según el dispositivo
que ejerce la presión son:
Ø
De apriete por tornillería
Figura 7
Ø
De apriete por cuña
Figura 8
Envolvente
Aislamiento
Elemento o conjunto
de elementos que restituyen las características dieléctricas del cable en la
zona de la conexión. Deberá garantizar los niveles de tensión asignada y de
perforación propios del cable. En las conexiones de BT puede formar parte de la
propia pieza de conexión, en las de MT puede estar integrado en un conjunto
premoldeado compuesto por las capas semiconductoras y el aislamiento.
Ejemplos
Figura 9
Cubierta
La cubierta tiene
por misión proteger al cable contra daños procedentes del exterior.
Estos daños pueden
ser:
-
Mecánicos: golpes, cortes,
abrasión, tracción, flexión pronunciada, chafado...
-
Químicos: humedad, aceites,
grasas, ácidos, bases, disolventes, gases, radiaciones, suciedad...
-
Otros, p.e. animales, roedores,
hongos...
Ejemplos
Figura 10
Solicitaciones a
las que se somete una conexión eléctrica
Las conexiones
eléctricas durante la explotación normal de la red o por sus condiciones de
instalación, pueden estar sometidas a las siguientes solicitaciones:
Eléctricas
-
Tensión.
-
Intensidad.
-
Resistencia.
Térmicas
-
Calentamiento.
-
Dilatación.
Químicas
-
Oxidación.
-
Corrosión electroquímica.
Mecánicas
-
Tensión mecánica.
-
Vibraciones.
-
Compresión.
Intensidad
Intensidad máxima
de servicio
Es la máxima
corriente que puede circular de manera continuada por una conexión sin que la
temperatura del conjunto conductores-conexión, supere la máxima admisible de
los conductores según el tipo de aislamiento.
Intensidad de
sobrecarga
Es la máxima corriente
que puede circular con régimen transitorio por una conexión sin que se
produzcan calentamientos puntuales que deterioren el contacto eléctrico (no
superar la temperatura máxima admisible de los conductores).
Intensidad de
cortocircuito
Valor de la
corriente máxima que puede soportar una conexión durante cinco segundos sin que
se produzcan calentamientos o deformaciones que puedan alterar de forma
permanente las características de la conexión.
Tensión
Tensión asignada
Es la tensión a la
cual la pieza de conexión puede funcionar permanentemente en condiciones
normales de servicio. Su valor será igual o superior a la de los cables que
conecta.
Ø 0,6/1 kV.
Ø 12/20 kV.
Ø 18/30 kV.
..................
Tensión soportada
Es el valor de la
tensión especificada, que el aislamiento, propio o asociado a la conexión, debe
soportar sin perforación ni contorneamiento, en las condiciones de ensayo
preestablecidas.
Ø
Tensión soportada a frecuencia industrial.
Ø
Tensión soportada a impulso tipo rayo o maniobra.
Resistencia de
contacto
Ver post: “Factores que influyen en la resistencia de contacto de las conexiones
eléctricas” en el siguiente
link:
Se denomina empalme
la unión de conductores que asegura su continuidad eléctrica y mecánica.
Admitiéndose un empalme por vano y conductor en líneas de nueva construcción y
dos en concepto de reparación.
Figura 11
Los empalmes
denominados de plena tensión mecánica, deberán soportar como mínimo, una vez
instalados, el 90% de la carga de rotura del cable, sin que deslicen ni se
produzca la rotura.
La unión de
conductores en que únicamente se asegure la continuidad eléctrica, conexión, se
realizarán en conductores sin tensión mecánica y deberán tener una resistencia
al deslizamiento de al menos el 20% de la carga de rotura del conductor.
Figura 12
Cuando se realice
un empalme de conductores de aluminio-acero se unirán independientemente el
acero y el aluminio.
Vibraciones
Las vibraciones
producidas por acciones externas al cable (viento) y transmitidas a éste, no
deberán producir fatiga en los empalmes o conexiones que puedan alterar su
presión de contacto, producir la rotura de venas del cable o alterar la
estanqueidad de la cubierta. Cuando sea previsible la existencia de vibraciones
se adoptarán las siguientes medidas preventivas:
Ø
Evitar las aristas vivas en los bordes del empalme o la pieza de conexión.
Ø
No efectuar conexiones en conductores sometidos a tensión mecánica.
Ø
Disponer de sistemas que aseguren el apriete de los tornillos.
En instalaciones subterráneas en que el tráfico rodado de la superficie pueda transmitir vibraciones al cable, el empalme se alojará en una envolvente de protección que actuará de masa amortiguadora en la zona del empalme.
Etapas en la confección de una conexión
En instalaciones subterráneas en que el tráfico rodado de la superficie pueda transmitir vibraciones al cable, el empalme se alojará en una envolvente de protección que actuará de masa amortiguadora en la zona del empalme.
Compresión
En
instalaciones de cables subterráneas en que el terreno pueda ceder o transmitir
al empalme presiones puntuales capaces de deformar su estructura, estos se
protegerán mediante envolventes de protección metálicas o de poliester rellenas
de resinas, o la colocación de una losa rígida por encima de la zona del
empalme.
Para
efectuar un empalme o conexión eléctrica de dos conductores se seguirán los
siguientes pasos:
Ø Separación de las cubiertas de protección
y aislantes del cable. Consiste en retirar una a una las diferentes capas
que constituyen la cubierta, las pantallas y el aislamiento que cubren el
conductor en la zona de la conexión, acondicionándolas para su posterior
reposición.
Ø Limpieza de las superficies de contacto.
Consiste en eliminar cualquier elemento que pueda interponerse en el contacto
entre los conductores a unir o entre éstos y la pieza de conexión, tales como
óxido, residuos aislantes, etc. Los útiles de limpieza serán de uso exclusivo
para el aluminio o para el cobre no debiendo intercambiarse.
Ø Unión de los cables:
-
En ella se dará continuidad
eléctrica y mecánica a un cable o se conectará a un conductor pasante otro de
derivado, sin que con ello se modifiquen las características de ninguno de
ellos.
-
La unión de conductores de
materiales diferentes requieren un tratamiento específico y una ejecución
esmerada con el fin de que no se produzcan procesos de corrosión electrolítica
en la zona de conexión.
Ø Restitución del
aislamiento y de las cubiertas. Mediante elementos ajenos al cable se
reconstituyen sus características dieléctricas y de protección en la zona de la
conexión.
Separación de las cubiertas de protección y aislamiento del
cable (figura 13)
Figura 13
Ø Cortar el cable derivado o los cables a unir dejando un solape
apropiado al tipo de conexión.
Ø
Limpiar la superficie exterior del cable.
Ø
Separar una a una las diferentes capas que constituyen la cubierta y las pantallas:
-
Marcar el lugar donde debe
efectuarse el corte.
-
Cortar de forma radial con
cuchillo o herramienta apropiada, con especial cuidado de no dañar la capa
inferior.
-
Cortar longitudinalmente la
cubierta y separar.
-
En los cables de Baja Tensión
podrá separarse la cubierta y el aislamiento de una sola vez, procurando no
dañar el conductor.
-
En cables de Media Tensión
deberán tomarse medidas adicionales para evitar dañar el aislamiento o la capa
semiconductora externa.
Limpieza
de la superficies de contacto
Conductores
no aislados
Ø Limpiar mediante cepillo de
púas de acero la parte del cable donde va a efectuarse la conexión. En
conductores de aluminio cuya oxidación se produce con mucha rapidez, extender
una capa de vaselina sobre el cepillo antes de iniciar la limpieza.
Ø Asegurarse de que la pieza
de conexión viene engrasada de fábrica, en caso contrario, si es posible,
limpiar mediante cepillo de púas.
Figura 14
Conductores
aislados del BT
Cuando
el tipo de conexión empleado requiera retirar la cubierta y el aislamiento, se
procederá según lo indicado para conductores no aislados.
Conductores
aislados de MT
Dado
que en los empalmes o terminaciones de cable se utilizan piezas de conexión con
apriete por compresión y que la limpieza con medios abrasivos podría dejar
partículas metálicas en las superficies aislantes. No se efectuará el cepillado
del conductor.
Continua en: Conexiones Eléctricas (Parte 2ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2017/10/conexiones-electrica-parte-2.html
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