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La
intervención sobre un cable de media tensión siempre presenta un reto técnico,
pues cualquier desperfecto en la instalación o conexión tiene como desenlace la
falla del circuito, además del aumento de las probabilidades de siniestro por
incendio o explosión. Por lo mismo, es determinante conocer los componentes de
los cables, cómo funcionan y cuáles son las alternativas que ofrece el mercado
para hacer más sencilla y segura dichas intervenciones.
El primer
elemento de un cable de cualquier nivel de tensión es el material conductor por
el cual circula la corriente eléctrica, el cual puede ser aluminio, cobre u
otro metal conductivo. El segundo componente es el material aislante que
permite tener contacto con el cable, pero no con el conductor que se encuentra
en el interior.
En un nivel
de tensión superior a 1000 volts se presentan una serie de fenómenos
electromagnéticos que impiden que el cable tenga una construcción tan simple
como la de uno de baja tensión. El primer inconveniente es que existe una
diferencia de potencial considerable entre el conductor y el material aislante
lo cual genera descargas por efecto corona sobre ciertas partes del material de
aislamiento. Con el paso del tiempo estás descargas continuas perforan el
aislamiento desembocando en una falla a tierra. Para solucionar este
inconveniente se instala una capa semiconductora que separa el conductor y el
material aislante de forma que el campo eléctrico se distribuya de manera uniforme,
impidiendo así descargas puntuales por efecto corona en ciertas partes de la
instalación.
Una vez
solventado el primer inconveniente con la capa semiconductora, viene el segundo
fenómeno: la alta concentración de campo eléctrico sobre el punto más cercano a
tierra. De nuevo, es necesario encerrar ese campo eléctrico y distribuirlo de
manera uniforme con el objeto de evitar la perforación y falla a tierra por
cortocircuito. Para lograrlo se utilizan una segunda capa semiconductora y una
pantalla metálica, la cual puede ser una cinta de cobre o hilos en diferentes
disposiciones.
Las
funciones de esta pantalla metálica son:
- Contener el campo eléctrico dentro
del cable uniforme e invariable
- Evitar la radio interferencia
- Conducir las corrientes de cortocircuito
- Generar una referencia de tierra
alrededor del cable de media tensión
Por último,
la pantalla se cubre con una chaqueta de PVC, polietileno u otro material
equivalente que le brinda al cable resistencia mecánica, a químicos y rayos
ultravioletas.
Después de
describir los elementos de un cable de media tensión, se entiende por qué
cualquier intervención para terminarlo o empalmarlo debe dar correcto
tratamiento a todas las capas que lo componen.
Cuando la
necesidad es empalmar, debe existir una continuidad del conductor, así como de
todas las capas de uno de los cables al otro, de manera que la transición no
presente los fenómenos electromagnéticos expuestos.
En el caso
de una terminación de media tensión, el objeto es finalizarlo correctamente
hasta el borne y eliminar así los efectos electromagnéticos que pueden
deteriorar el aislamiento
Según la
norma IEEE48-1990, lo primero que debe tener una terminal de media tensión es
control de campo eléctrico en el corte de la capa semiconductora. En algún
punto del cable, todas sus capas deben finalizar para permitir su conexión. Al
finalizar la capa de aislamiento del conductor, las líneas de campo eléctrico
se concentran en el punto más cercano a tierra, es decir, donde se realiza la
capa semiconductora exterior. Ese ataque constante produce un desgaste sobre el
aislamiento que eventualmente terminará rompiéndolo y generando una falla a
tierra del conductor interno.
Existen varias técnicas para mitigar la concentración de líneas de campo eléctrico: la primera es el método geométrico que consiste en incrementar gradualmente el espesor del aislamiento en el punto crítico. Esta técnica es conocida como “de alivio” por la forma resultante de la terminal para desviar las líneas de campo eléctrico (ver siguiente imagen).
Otro
procedimiento conocido como “eléctrico capacitivo” consiste en la
instalación de un material con alta constante dieléctrica. En este caso, el control de fuerza se logra
con la refracción del campo eléctrico. Está refracción es causada por la diferencia
de los valores de k de las capas dieléctricas. Cabe recordar que la constante
dieléctrica k de un material está dada por como el material es afectado por un
campo eléctrico y a su vez, como dicho material afecta el campo eléctrico.
Tomando como
referencia el aire que tiene un valor de 1, el material aislante de un cable
tiene un valor de 3, pero el material que se usa en estos casos para el control
de fuerza tiene un valor de 30. Por el cambio de medio es posible desviar las
líneas de campo eléctrico y así impedir que se concentren en el punto donde
finaliza la capa semiconductora, de modo tal que se puede tener una terminal
más delgada, pero cumpliendo con la función en este punto crítico (ver siguiente imagen).
El segundo requisito que debe cumplir un
terminal de media tensión es el aislamiento contra corriente de fuga. Éstas se
dan porque sobre su superficie se presentan degradaciones y se forman pequeños
caminos de carbono los cuales permiten la circulación de corriente sobre la
superficie de la misma. Como es obvio, esto con el tiempo genera una falla a
tierra porque estos caminos conducirán la corriente desde el conductor hasta la
puesta a tierra de cable.
Los principales factores que deterioran la
superficie de la terminal son cuatro y su combinación es la que provoca la
ruptura del material aislante:
- Contaminación
Ambiental
- Radiación
- Llovizna
- Niebla
Existen muchos materiales como porcelanas y
polímeros que tienen un buen comportamiento, pero su vida útil es relativa y
difícil de estimar debido a que depende en gran medida de factores externos,
como la experiencia del técnico instalador.
También existen los termoencogibles, pero
requieren el uso de calor y llama directa durante su instalación - lo que
supone un riesgo para el operario y para la instalación como tal -, o
empujables, que mediante el uso de grasas lubricantes permiten instalar un
componente premoldeado para terminar o empalmar el cable. La instalación de
este último sistema tampoco resulta sencilla dado que, en algunos casos de
terminales para uso exterior, las campanas no son parte integral del producto y
deben colocarse por partes, aumentando el margen de error.
Así pues, las terminales encogibles en frío
representan una interesante alternativa en tanto no requieren calor ni llama
durante su instalación. Adicionalmente el caucho de silicona del cual se
componen es inorgánico y por lo tanto las posibles erosiones que se creen en su
superficie no generan los caminos conductivos del carbono antes mencionados y
en el caso de instalaciones exteriores, cuando el material entre en contacto
con el agua tiende a crear gotas sobre su superficie pero no a mojarlo, como si
ocurre con las porcelanas y otros materiales usados en este tipo de productos.
En cuanto a la superficie lisa que
proporciona, la silicona dificulta el proceso de adhesión de contaminantes
presentes en el medio ambiente. También recupera su hidrofobia aun cuando ha
sido transformada en hidrófila debido a descargas eléctricas, las cuales son
inevitables. Sumado a esto, el material se recupera por sí mismo, caso
contrario a otros en los que los daños son degenerativos y acumulativos.
Conocida como Cold Shrink, esta tecnología
desarrollada por 3M, se compone de un solo cuerpo preensamblado sobre un núcleo
espiral plástico. En ese cuerpo se encuentran todos los componentes necesarios,
de ahí que el técnico no debe preocuparse por la correcta instalación de los
hechos o por el tubo de control de fuerza, trasladando esa responsabilidad al
producto.
La instalación, que puede realizarse en una
o dos horas como máximo, consiste en colocar el cuerpo prensado en el lugar
final de la instalación marcado previamente con cinta y jalar la punta del
núcleo de plástico. Este, al ser una espiral, se desarrolla suavemente haciendo
que la terminal o empalme se contraiga sobre el cable exactamente en el lugar
requerido, sin el uso de ninguna herramienta adicional o fuerza excesiva.
El diseño de este tipo de terminales
incorpora todos los componentes principales en el mismo cuerpo del terminal y
se adapta a varios rangos de calibres de cable.
Debe seleccionarse exactamente para el
calibre del cable, que se instala para el posterior conexionado.
