Fundamentos de conductores eléctricos para baja tensión

FUNDAMENTOS DE
CONDUCTORES ELÉCTRICOS
PARA BAJA TENSIÓN
Ing. J. Diego Frías Herrera

INTRODUCCIÓN
Se puede definir como conductor eléctrico aquel material o
substancia capaz de permitir el paso continuo de una corriente
eléctrica cuando es sometido a una diferencia de potencial entre
dos puntos.
Para establecer el camino o paso de una corriente eléctrica entre
dos puntos con diferente potencial eléctrico se emplea el
conductor. Cuando se presenta este paso de corriente eléctrica se dice
que se ha establecido un circuito; el que posee cuatro propiedades
eléctricas fundamentales:
RESISTENCIA ELÉCTRICA, INDUCTANCIA, CAPACITANCIA y
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.

1. PROPIEDADES ELÉCTRICAS
FUNDAMENTALES

La resistencia eléctrica se puede definir en dos formas:
a) La dificultad ofrecida por un conductor al paso de la corriente
eléctrica; esta depende de tres factores, la longitud, sección del
conductor y coeficiente de resistividad.
a) Pérdida de energía debido al choque subatómico de electrones,
generalmente por calor. También puede definirse como la tendencia
de un material hacia impedir el flujo de corriente a través de él. La
unidad en la que se mide la resistencia es el Ohm (Ω)
1.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA

La resistencia eléctrica depende de la temperatura a la
cual es expuesta el alambre. Esta relación entre
resistencia y temperatura se expresa en el coeficiente
térmico de resistencia α. Para calcular la resistencia de
una bobina o alambre a una temperatura T se puede usar la
siguiente fórmula:
en donde:
α es el coeficiente térmico de resistencia
RT es la resistencia de la bobina a la temperatura T
R20 es la resistencia de la bobina o del alambre a 20°C

1.2 RESISTIVIDAD
A la propiedad de un material que indica qué tanto impide el flujo
de la corriente se le llama resistividad (ρ) la cuál se mide en Ω - m
y depende de la temperatura. Un buen conductor es aquel que
tiene una resistividad muy baja.
La resistividad [ρ] (rho) se define como:
ρ = R *A / L
donde:
- ρ es la resistividad medida en Ω-m
- R es el valor de la resistencia eléctrica en Ω
- L es la longitud del material medida en metros
- A es el área transversal medida en m2

Valores de resistividad de algunos materiales a 20ºC.

1.3 CONDUCTIVIDAD (σ) [sigma]
Conductividad eléctrica o conductividad específica es la
habilidad de un material de conducir una corriente
eléctrica. Es el inverso de la resistividad eléctrica. Alambres de
cobre recristalizados tienen una conductividad mínima de 58
S*m/mm², la cual es equivalente al 100% IACS (International
Annealed Copper Standard). Valores típicos generalmente
alcanzan 58.5 - 59 S*m/mm²

Es la capacidad que tiene un conductor de inducir un voltaje en sí
mismo cuando cambia la corriente.
La inductancia mutua depende de la configuración geométrica de
los conductores. Toda circulación de corriente produce un campo
magnético. Un campo magnético constante no puede inducir corrientes,
pero uno variable sí. El campo magnético que se forma alrededor de
conductor se colapsa y se vuelve a formar y a colapsar cada vez que la
corriente cambia de dirección. Esto produce un fenómeno denominado
auto inductancia que reduce la conductividad efectiva del cable.
1.4 INDUCTANCIA

El término capacitancia describe la habilidad de dos conductores,
separados por un aislante, para almacenar una carga.
El voltaje aplicado entre dos conductores crea un campo eléctrico
entre los mismos que almacena energía, lo cual resulta en una
oposición a los cambios de dicho voltaje.
Dos cables paralelos separados por un dieléctrico forman un
condensador y cuanto mayor sea la capacitancia más tiempo tardará
la señal en atravesar el cable.
1.5 CAPACITANCIA

Se define como el valor de la resistencia en megohms que ofrece un
aislamiento al aplicarle un voltaje de corriente directa, durante un
tiempo dado y medido a partir de la aplicación del mismo. Se usa como
referencia de tiempo de 1 a 10 minutos . A la corriente que fluye como
resultado de la aplicación del voltaje de corriente directa a un
aislamiento se le conoce como corriente de aislamiento, y tiene dos
componentes principales:
a) La corriente que circula dentro del volumen del propio
aislamiento.
b) La corriente superficial al aislamiento, conocida también como
corriente de fuga.
1.6 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

2. MATERIAS PRIMAS Y PROCESO DE
FABRICACIÓN DE CONDUCTORES
ELÉCTRICOS

Elemento químico monovalente, su
símbolo químico es Cu. Es un metal
sumamente dúctil y maleable de un
color rojizo pardo brillante, y uno de
los mejores conductores del calor y la
electricidad. Existe abundantemente en
la naturaleza, tanto en estado nativo,
como en la forma de diversos minerales
constituido por óxidos y sulfuros.
Las principales aleaciones que se
forman con el cobre son bronce, latón
y otras.
2.1 EL COBRE

Número atómico Capa electrónica del cobre
Número atómico = 29
Número de protones = número atómico = 29
Número de electrones = número atómico = 29
Número de neutrones = Peso atómico – número atómico
= 63 – 29
= 34

2.2 METALURGIA DEL COBRE
Para la explotación del cobre se siguen dos procedimientos de acuerdo
a su composición mineral. El mineral de cobre se funde dos veces, la
primera tiene por objeto obtener la mata de cobre, o sea, una mezcla de
sulfuros de cobre y hierro, esta operación se realiza en hornos de
reverbero, la segunda tiene por objeto afinar la mata separando el
cobre del azufre y el hierro; esto se consigue fundiéndola en un horno
convertidor en presencia de una corriente de aire constante. El azufre
se escapa en forma de S02 y el hierro se convierte en óxido que se
elimina en la escoria. El producto se conoce como cobre negro (Blister).

Finalmente, el cobre negro (Blister), se somete a la refinación
electrolítica que se efectúa haciendo pasar una corriente eléctrica por
una solución de vitriolo azul (Sulfato de Cobre CUS04), el ánodo lo
constituye el cobre que se desea refinar y para el cátodo se utiliza
cobre puro. El cobre electrolítico suele poseer una pureza que
fluctúa entre 99.92 y 99.96 por ciento.

2.3 EFECTOS FÍSICOS EN EL COBRE
Cuando el cobre se expone al aire, su color característico, rojizo
salmón, torna violáceo debido a la formación de un óxido, llamado
óxido cuproso, que seguidamente torna oscuro, formándose así el
óxido cúprico.
Cuando el cobre se ve expuesto por un largo tiempo al aire y a la
humedad, se observa la formación de una capa impermeable de
carbonato cúprico, el cual confiere el característico color verde, que
vemos en innumerables fachadas o monumentos, el cual es venenoso.
También existe la posibilidad de que se forme otro compuesto
venenoso, conocido como pátinas de cardenillo, que se trata de una
mezcla de diferentes acetatos que poseen un color verde o a veces
azul, que se ve formado cuando los óxidos de cobre reaccionan con el
ácido acético ( vinagre).

Pátinas de cardenillo en el cobre

3.1. ¿QUE ES UN CONDUCTOR
ELECTRICO?
 Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o
transmitir la electricidad.
 Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor
propiamente tal, usualmente de cobre.
 Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado
por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.
 Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores
eléctricos son el cobre y el aluminio.
 Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente,
el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de
conductores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas.

 El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus
características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad),
mecánicas (resistencia al desgaste, maleabilidad), del uso específico
que se le quiera dar y del costo.
 Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de
conductores eléctricos.
 El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores
es el cobre electrolítico de alta pureza, 99,99%.
 Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se
presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro,
semi duro y blando o recocido.

3.1.1 COBRE DE TEMPLE DURO
Características:
Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.
Resistividad de 0,018 ( x mm2 / m) a 20 ºC de temperatura.
Capacidad de ruptura a la carga, oscila entre 37 a 45 kg/mm2.
Por esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos,
para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se exige
una buena resistencia mecánica.
Aplicación: Se utiliza en la fabricación de conductores desnudos,
para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se
exige una buena resistencia mecánica.

3.1.2 COBRE RECOCIDO O DE TEMPLE
BLANDO
Características:
Conductividad del 100%
Resistividad de 0,01724 = 1/58 ( x mm2 / m) respecto del cobre puro.
Carga de ruptura media de 25 kg/mm2.
Como es dúctil y flexible se utiliza en la fabricación de conductores
aislados.
El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre,
que puede ser milimétrico y expresarse en mm2 o americano y
expresarse en AWG o MCM con una equivalencia en mm2.

3.2 PARTES QUE COMPONEN LOS
CONDUCTORES ELÉCTRICOS

3.2.1 EL ALMA O ELEMENTO CONDUCTOR. Se fabrica en cobre y su
objetivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las
centrales generadoras a los centros de distribución (subestaciones,
redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de
consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.).
De la forma cómo esté constituida esta alma depende la
clasificación de los conductores eléctricos. Así tenemos:

Según su constitución:
Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por
un solo elemento o hilo conductor.
Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por
una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le
otorga una gran flexibilidad.

Según el número de conductores:
Mono conductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora,
con aislación y con o sin cubierta protectora.
Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras
aisladas entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de
aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.

3.2.2 EL AISLAMIENTO: El objetivo de la aislación en un conductor
es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en
contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos,
artefactos u otros elementos que forman parte de una
instalación.
Entre los materiales usados para la aislación de conductores
podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o
PE, el caucho, la goma, el neopreno y el nylon. Los diferentes tipos
de aislación de los conductores están dados por su
comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio
ambiente y las condiciones de canalización a que se verán
sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los
agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a altas
temperaturas, llamas, etc.

3.2.2.1 MATERIALES AISLANTES PARA
CABLES ELÉCTRICOS

HISTORIA Y DESCRIPCIÓN DE
AISLAMIENTOS
Antes de la Segunda Guerra Mundial, uno de los materiales que se
conocía y empleaba era el hule natural. Era empleado en cables, como
aislamiento y como cubierta exterior. En lo que a los plásticos se refiere,
éstos estaban en esta época en su primera infancia. Para 1930
aparece el policloruro de vinilo (PVC), primer termoplástico que se
empleó para aislantes de baja tensión. Su uso original se limitó al
principio a una temperatura de servicio de 60°C, para lugares secos y
para tensiones de 600 Volts, posteriormente se prepararon compuestos
de PVC para 90 y 105°C.

Durante la Segunda Guerra Mundial, debido a la poca disponibilidad de
hule natural, surgió la necesidad de desarrollar nuevos materiales
sintéticos, que por lo menos sirvieran como aislamientos de baja
tensión. Así por ejemplo, en Alemania, se desarrolló el hule estireno-
butadieno, que se conoce como hule GRS o SBR. En poco tiempo la
industria de aislamientos para conductores eléctricos logró desarrollar
una gran cantidad de varios y mejores aislamientos que hoy se
manejan en la industria de cables.
Hule SBR

En este sentido conviene aclarar que un elastómero es un material
que es capaz de recuperarse rápida y fácilmente de fuertes
deformaciones mecánicas, después de que se ha sometido a un
proceso de vulcanización.
Un material termoplástico es un material que se puede suavizar por
calentamiento o endurecerse por enfriamiento. Los materiales
elastoméricos no cambian de forma con la aplicación de calor después
de vulcanizados, en cambio un termoplástico sí cambia de forma al
calentarse. Los plásticos termofijos son compuestos que tienen la
estructura química de la familia de los plásticos, pero su estructura y su
composición permite en ellos una vulcanización que les confiere
cualidades de termo estabilidad semejante a los de los hules.

Elastómero termoplástico (TPE)

A partir de 1945 se fueron desarrollando excelentes materiales
elastoméricos y plásticos que han permitido un excelente progreso en la
industria de cables, entre estos materiales tenemos el hule butilo, el
polietileno convencional, él polietileno de cadena cruzada o
polietileno vulcanizado, el etileno propileno, el polietileno cloro
sulfurado, el hule silicón, etc.
Uno de los materiales que se usó y aún se emplea en la fabricación de
conductores eléctricos es el papel aislante de grado eléctrico
impregnado en aceite.

HULE NATURAL
Este material tuvo una época en que no tenía competencia para la
fabricación de aislamientos y cubiertas de cables eléctricos; sin
embargo, actualmente se emplea una cantidad muy pequeña para este
propósito Necesita formularse especialmente para lograr compuestos
resistentes a la humedad, al calor, a los aceites y de resistencia
mecánica alta.

HULE SBR O GRS
Fue el primer material que reemplazó al hule natural, se le conoce
como hule estireno-butadieno, hule BUNA-S, hule SBR o GRS.
Aunque su resistencia mecánica es inferior al hule natural, puede
formularse para lograr un compuesto de buenas cualidades eléctricas
para cables de baja tensión, es más resistente al calor y humedad que
el hule natural. Aún se emplea como aislamiento para tensiones hasta
de 2000 volts. Su uso se limita a aplicaciones de baja tensión porque
hay otros aislamientos plásticos y elastoméricos que le llevan toda la
ventaja para tensiones altas. Se emplea para temperaturas de servicio
hasta de 90°C.

Hule SBR o GRS (estireno – butadieno)

HULE BUTILO
Este material es un polímero del isobutileno - isopreno. Aunque este
material fue desarrollado en 1940, tomó algunos años vencer algunos
problemas técnicos de proceso para poder emplearlo como aislamiento
de conductores eléctricos. Sin embargo, en 1947 se empezó a lograr
una enorme producción de cables con este aislamiento para tensiones
hasta de 35,000 Volts. Este aislamiento puede trabajar a temperaturas
de operación continua hasta de 90°C. Es inherentemente resistente al
ozono y a la humedad. Muy resistente al calor, de buena resistividad
rigidez dieléctrica, de buenas propiedades mecánicas y excelente
resistencia a la deformación térmica.

Conductor eléctrico con aislamiento exterior de
hule butilo

NEOPRENO
El neopreno químicamente es un polímero del cloropreno, no tiene
gran aplicación como aislante eléctrico porque su contenido de
cloro hace que sus cualidades aislantes no sean muy elevadas. Su
principal o mayor uso es, como se indicó antes, en la fabricación de
cubiertas exteriores de cables aislados. Pueden prepararse compuestos
de él con muy buena resistencia mecánica a la tensión y al rasgado.
Por su estructura química es resistente al aceite, a los materiales
químicos, al calor, la humedad y la flama. Es altamente resistente al
ozono y al ataque de la intemperie.

Conductor eléctrico con aislamiento exterior de
neopreno

POLlETILENO CLOROSULFONADO
(HYPALON)
Ha sido probado por la norma UL para las clases de aislamientos
RHH y RHW. Puede emplearse como un compuesto aislamiento-
cubierta integral para muchos tipos de cables, especialmente del
tipo automotriz.
Posee buenas cualidades eléctricas para usarse como un aislamiento
eléctrico de baja tensión. Posee una gran resistencia al ozono y al
efecto corona. Tiene muy buena resistencia al calor y a la humedad y
pueden prepararse formulaciones especiales para muy bajas
temperaturas. Su constante dieléctrica, su factor de potencia y sus
otras características eléctricas no permiten aplicarlo como un
aislamiento para altas tensiones.
Resistente al calor, al intemperismo, al oxígeno y a los aceites.

Conductor eléctrico con aislamiento Hypalon

POLlCLORURO DE VINILO (PVC)
Los compuestos aislantes de este material tienen como base el
polímero del cloruro de vinilo.
Las primeras formulaciones de policloruro de vinilo para la fabricación
de compuestos termoplásticos aislantes, se empezaron a desarrollar a
partir de 1930 y aunque en un principio esos compuestos sólo se
emplearon para cables cuyas temperaturas de servicio fueron de 60°C,
posteriormente se mejoraron y actualmente tenemos compuestos que
pueden emplearse en cables con temperaturas en el conductor de 90 y
105°C y para tensiones de 600 Volts.

Debido a que los compuestos de PVC contienen cloro en sus
moléculas, son inherentemente no propagadores de flama, sobre
todo en los casos en los que se preparan formulaciones especiales
para lograr esta cualidad.
Los compuestos de PVC tienen muy buenas propiedades mecánicas,
pero sus cualidades eléctricas no son sobresalientes, sobre todo si se
le compara con otros aislamientos nuevos que se han venido
desarrollando (su alta constante dieléctrica y factor de potencia
hacen de él un aislamiento de altas pérdidas dieléctricas que lo
limitan para emplearlo en cables de alta tensión). Por esta causa su
aplicación se limita en nuestro medio a emplearlo para tensiones no
mayores de 1000 Volts.

El PVC se emplea en la fabricación de alambres y cables de los
tipos T, TW, THW, THHN y THWN, así como también debido a sus
cualidades de resistencia mecánica, no propagación de la flama y
resistente a aceites es ampliamente usado como cubierta exterior
de cables con aislamiento de polietileno, polietileno vulcanizado o
etileno propileno usados para alta tensión.
Cuando se requieren cables especialmente resistentes a la humedad, a
los aceites, ácidos, álcalis, gasolinas y productos químicos o cuando se
busca proporcionar a los cables una resistencia mecánica superior,
puede reforzarse el aislamiento de PVC con una capa muy delgada de
nylon.

Conductor eléctrico con aislamiento de PVC

POLIETILENO (PE)
Es un material termoplástico constituido por cadenas lineales o
ramificadas de monómetros de etileno. Fue originalmente
desarrollado en 1937 y abundantemente fabricado en los Estados
Unidos a partir de 1940.
Eléctricamente, el polietileno posee el mejor conjunto de cualidades que
se pueden esperar en un aislamiento sólido: alta rigidez dieléctrica, bajo
factor de potencia y constante dieléctrica, alta resistividad volumétrica.
Sus propiedades mecánicas son buenas, sin embargo sus limitaciones
principales son su pobre resistencia a la flama, su termoplasticidad, su
deterioro por la acción de los rayos ultravioleta y su poca resistencia a
la ionización.

El polietileno convencional se encuentra normalizado corno aislamiento
para cables cuya temperatura de servicio no sea mayor de 75°C y para
tensiones hasta de 69,000 Volts.
Por sus buenas propiedades mecánicas y su alta resistencia a la
humedad se emplea también como cubierta externa de algunos
cables de energía y de comunicación. Es el material por excelencia
para fabricar los aislamientos de cables telefónicos.

POLlETILENO DE CADENA CRUZADA (XLP)
El polietileno de cadena cruzada, polietileno reticulado o
simplemente XLP o XLPE se produce por la combinación de un
polietileno termoplástico y un peróxido orgánico adecuado, bajo
ciertas condiciones de presión y temperatura. El aislamiento
resultante es de color natural o café claro dependiendo del tipo de
antioxidante que se emplee en la preparación.
La resina de polietileno reticulada se puede emplear pura o mezclada
con negro de humo o cargas minerales que le mejoran sus propiedades
físicas, pero disminuyen sus cualidades eléctricas, por lo que esta
combinación se emplea pocas veces y para cables de tensiones bajas.

Los aislamientos de polietileno reticulado para altas tensiones
tienen buenas cualidades mecánicas, poseen buena resistencia a
la compresión y deformación térmicas y tienen una excelente
resistencia al envejecimiento por altas y bajas temperaturas. Sus
cualidades eléctricas como rigidez dieléctrica, factor de potencia,
constantes dieléctricas y de aislamiento, así como su estabilidad
eléctrica en agua son sobresalientes. Es altamente resistente al
ozono, a la humedad y a productos químicos. El polietileno vulcanizado
es un aislamiento para temperaturas de 90°C en operación normal,
130°C en condiciones de emergencia y 250°C en condiciones de corto
circuito y se ha llegado a emplear en cables para tensiones hasta de
69, 115, 230 y 500 KV.

Conductor eléctrico con aislamiento de polietileno de cadena cruzada

ETILENO PROPILENO (EP o EPR)
El aislamiento de etileno propileno comúnmente conocido como
hule EPR, es un material elastomérico obtenido a partir del etileno
y del propileno.
Un aislamiento típico de EPR para alta tensión es un compuesto que se
prepara mezclando la resina de etileno - propileno con varios
ingredientes, como por ejemplo cargas minerales, antioxidantes,
plastificantes, agentes de vulcanización, etc. y al igual que en el XLP el
cable aislado con el compuesto de EPR, se somete a un proceso de
vulcanización obteniéndose un material termofijo.

Los aislamientos de EPR debidamente formulados y procesados
poseen muy buenas cualidades eléctricas y físicas; sobresaliente
resistencia térmica y al ozono así como una excelente estabilidad
eléctrica en agua. Los cables aislados con etileno propileno
poseen una muy buena flexibilidad que permite un adecuado
manejo durante la instalación.

3.2.2.2 CARACTERÍSTICAS
PRINCIPALES DE LOS
AISLAMIENTOS PARA CABLES
ELÉCTRICOS

Debe recordarse que un material aislante es toda substancia de tan
baja conductividad que el paso de la corriente eléctrica a través de
ella es prácticamente despreciable.
En relación con la idea anterior, se tiene en cada aislamiento
eléctrico una cierta cantidad de características o parámetros que
permiten estudiar, evaluar y comparar estos materiales. Por ejemplo
los valores mecánicos importantes son: la resistencia a la tensión y la
elongación de un material antes y después de someterlos a una prueba
de envejecimiento acelerado, así como también su dureza y flexibilidad.

Entre las cualidades eléctricas están: la rigidez dieléctrica del
material, su resistividad, su factor de potencia y su constante
dieléctrica. Otros aspectos importantes serán su resistencia al calor, al
ozono, a la humedad, a la intemperie, a la luz solar, a los aceites y
productos químicos. Antes de analizar datos comparativos de los
aislamientos, conviene aclarar el significado de los diferentes conceptos
en cuestión:

RIGIDEZ DIELECTRICA
La rigidez dieléctrica o gradiente eléctrico de un aislamiento representa
el número de volts requerido para perforarlo. En un aislamiento cuya
sección no cambie a través de su espesor, está dada por la relación de
voltaje entre espesor (Kv/mm).
Según la forma como se mida el gradiente eléctrico se pueden obtener
valores diferentes. En un cable por ejemplo, se puede medir de las
siguientes formas:

Con corriente alterna aumentando el voltaje en forma escalonada,
hasta la falla.
Con corriente alterna aumentando rápidamente el voltaje, hasta la
falla.
Con impulsos eléctricos de muy alto voltaje pero de corta duración
(microsegundos).
Con corriente directa aumentando gradualmente el voltaje.
Con corriente alterna a un voltaje medio pero a largo tiempo.

CONSTANTE DIELECTRICA
La constante dieléctrica o capacidad inductiva específica de un
aislamiento es la relación entre la capacidad de un condensador
cuyo dieléctrico sea el aislamiento en cuestión y la capacidad del
mismo condensador con aire como dieléctrico.
La constante dieléctrica de un aislamiento en un cable determina la
corriente de carga capacitiva que se produce en el cable y que traduce
en pérdidas dieléctricas, conviene que tenga un valor lo más bajo
posible

FACTOR DE POTENCIA (F.P.)
También conocido como factor de pérdidas de aislamiento,
representa la relación entre la potencia activa disipada en el
dieléctrico (Wa) y la potencia reactiva (Wr).
El factor de potencia en un aislamiento aumenta con la presencia
de humedad y con la elevación de temperatura. La medición del
factor de potencia es uno de los medios más efectivos para
detectar humedad o deterioro de un aislamiento. El factor de
potencia, junto con la constante dieléctrica del aislamiento, determina
las pérdidas dieléctricas de un cable. Por lo tanto conviene que el factor
de potencia sea lo más bajo posible

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
La resistencia del aislamiento mínima especificada de un cable es la
resistencia media entre el conductor y un electrodo que se encuentra
envolviendo la superficie exterior del aislamiento. En base a las
dimensiones del cable se puede determinar lo que se llama la constante
de resistencia de aislamiento (K) que es independiente de las
dimensiones.
Las pruebas de resistencia de aislamiento son una forma sencilla para
determinar el deterioro de un aislamiento y suelen efectuarse en la
fábrica y en el campo, para determinar el estado de un cable.

3.2.3 CUBIERTAS PROTECTORAS: El objetivo fundamental de esta
parte de un conductor es proteger la integridad de la aislación y
del alma conductora contra daños mecánicos, tales como
raspaduras, golpes, etc.
Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material
resistente, a ésta se le denomina «armadura» La «armadura» puede
ser de cinta, alambre o alambres trenzados.
Los conductores también pueden estar dotados de una protección
de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso
que la protección, en vez de cinta esté constituida por alambres de
cobre, se le denomina «pantalla» o «blindaje».

3.2.4 NORMATIVIDAD APLICABLE A
LOS CONDUCTORES PARA
ALAMBRADO EN GENERAL

Este Artículo trata de los requisitos generales de los conductores y
de sus denominaciones de tipo, aislamiento, marcado, resistencia
mecánica, ampacidad y usos. Estos requisitos no se aplican a los
conductores que forman parte integral de equipos como motores,
controladores de motores y equipos similares, ni a los conductores
específicamente tratados en otras partes de esta NOM.
ARTÍCULO 310 – 1 DE LA NOM 001 SEDE 2012
INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN)

El Código Nacional Eléctrico (NEC) designa a los termoplásticos con las
siguientes letras:
Por ejemplo, un conductor eléctrico con aislamiento THWN, el NEC lo
designa de la siguiente forma: Conductor eléctrico con aislamiento
termoplástico resistente al calor y a la humedad con recubrimiento
exterior de nylon.
LETRA DESIGNACIÓN
T TERMOPLÁSTICO
H RESISTENTE AL CALOR
W RESISTENTE A LA HUMEDAD
A ASBESTOS
N RECUBRIMIENTO DE NYLON
M RESISTENTE AL ACEITE

INSTALACIÓN
310-10. Usos permitidos. Se permitirá el uso de los conductores
descritos en 310-104 en cualquiera de los métodos de alambrado
cubiertos en el Capítulo 3, y como se especifica en sus respectivas
tablas o como se permita en otras partes de esta NOM.
NOTA: El aislamiento termoplástico se puede endurecer a
temperaturas menores a -10 °C. A temperatura normal, el
aislamiento termoplástico también se puede deformar si está
sometido a presión, como en los puntos de soporte. Si se utilizan
aislantes termoplásticos en circuitos de corriente continua en lugares
mojados, se puede producir una electro ósmosis (fenómeno derivado
de la humedad) entre el conductor y el aislamiento.

a) Lugares secos. Los conductores y cables aislados usados en lugares
secos, deben ser de cualquiera de los tipos identificados en la NOM
001 SEDE 2012.
b) Lugares secos y húmedos. Los conductores y cables aislados usados
en lugares secos y húmedos deben ser de los tipos FEP, FEPB, MTW,
PFA, RHH, RHW, RHW-2, SA, THHN, THW, THW-LS, THW-2, THHW,
THHW-LS, THWN, THWN-2, TW, XHH, XHHW, XHHW-2, Z o ZW.
c) Lugares mojados. Los conductores y cables aislados usados en
lugares mojados deben cumplir con una de las siguientes condiciones:
(1) Tener cubierta metálica impermeable a la humedad.
(2) Ser de los tipos MTW, RHW, RHW-2, TW, THW, THW-LS, THW-2,
THHW, THHW-LS, THWN, THWN-2, XHHW, XHHW-2, ZW.
(3) Ser de un tipo aprobado para uso en lugares mojados.

d) Lugares expuestos a la luz solar directa. Los conductores o cables
aislados donde estén expuestos directamente a los rayos solares deben
cumplir con (1) o (2):
(1) Los conductores y cables deben estar aprobados, o aprobados y
marcados como resistentes a la luz solar.
(2) Los conductores y cables deben estar recubiertos con material
aislante, tal como una cinta o cubierta, que esté aprobada, o aprobada
y marcada como resistente a la luz solar.

ESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIÓN
310-104. Construcción y aplicación de los conductores. Los
conductores aislados deben cumplir las disposiciones aplicables de las
Tablas 310-104(a) a 310-104(e).
NOTA: Los aislamientos termoplásticos se pueden endurecer a
temperaturas menores a -10 °C. A temperatura normal, los
aislamientos termoplásticos también se pueden deformar si están
sometidos a presión, tal como en los puntos de soporte.
Si se utilizan aislantes termoplásticos en circuitos de corriente continua
en lugares mojados, se puede producir electro endósmosis entre el
conductor y el aislamiento.

4. EL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES
ELÉCTRICOS

En la práctica comercial, el tamaño de los conductores eléctricos se
especifica con frecuencia mediante números de calibre, especialmente en
los Estados Unidos de América e Inglaterra. En México se usa el mismo
sistema de medida que en los E.U.A.
En la siguiente tabla se muestran algunos países y sus correspondientes
sistemas de medida para conductores eléctricos:

EL SISTEMA DE MEDIDA AWG
El estándar AWG (American Wire Gauge) fue desarrollado en el año
de 1855 por J. R. Brown. Pero no fue hasta el año de 1857 que fue
proyectado en Norteamérica y fue conocido como Brown and Sharpe
Gauge (B&SG).
En México se adoptó el estándar AWG debido a la estrecha relación
económica con Estados Unidos de Norteamérica. Es por tal razón que
actualmente en el mercado se comercializan los conductores en base a
su calibre AWG, además de que las Normas Oficiales Mexicanas
contemplan dentro de sus páginas. el uso de este estándar.

Se usa la designación por el sistema americano AWG (American Wire
Gauge) que significa Calibre de Alambre Estadounidense, que designa
a cada conductor por un número o calibre y que está relacionado con
su tamaño o diámetro. A cada calibre del conductor le corresponde un
dato de su resistencia, que normalmente se expresa en Ohm por cada
metro de longitud, lo que permite calcular la resistencia total del
conductor .

EL CIRCULAR MIL
La nomenclatura A.W.G. es efectiva hasta cierto calibre de
conductores eléctricos. Para aquellos conductores eléctricos de
mayor grosor, superiores al calibre 4/0 (se lee "cuatro ceros"), se optó
la solución de identificarlos directamente por su área en el sistema
inglés de unidades.
Se usa el termino "Mil" cuando los diámetros de los conductores
eléctricos miden una milésima de pulgada. El “Circular Mil” es una
unidad equivalente al área de un circulo con un diámetro de una
milésima de pulgada.

Las siglas M.C.M. nos están indicando el área transversal de los
conductores eléctricos en “Mil Circular Mil”, por ejemplo un cable calibre
250 MCM es un cable de 250 000 circular mil, un calibre 500 MCM tiene
un área de 500 000 circular mil.
Esta nomenclatura era muy común hasta finales del siglo XX.
Actualmente se prefiere el uso del sufijo “Kcmil” , ya que la letra “k” (de
kilo) significa también 1000.

5. EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE
ALGUNOS FABRICANTES

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