2. INTRODUCCIÓN A UNIDADES DE MEDIDA
En el comienzo de la parte técnica de este catálogo, expondremos algunos datos sobre la historia de
las Unidades de Medida.
Mientras se utilizaron ecuaciones que proporcionaban valores numéricos únicamente, los sistemas de
medidas abarcaban solo sistemas de unidades. Sin embargo en las cuatro décadas pasadas se adoptó
el uso de cantidades físicas, basadas en la regla de que la cantidad es un valor numérico multiplicado
por la unidad física; de esta forma se ha llegado a ecuaciones invariantes en las unidades. Los sistemas
de medidas son en este momento Sistemas de Unidades y Sistemas de Cantidades.
Por una Cantidad física entendemos una propiedad mensurable de un objeto físico, un proceso o un
estado. Una unidad es una cantidad seleccionada dentro de un número de cantidades similares. Los
sistemas de Unidades son constituidas por cierto número de unidades básicas independientes.
Todas las demás unidades del sistema pueden derivarse de estas unidades básicas.
En 1.901 Giorgi mostró que todas las unidades eléctricas comunes pod ían combinarse con uno de los
sistemas mecánicos, formando un sistema de unidades para todos los problemas magnéticos y
eléctricos naciendo así el Sistema MKS Racionalizado o Sistema de Giorgi.
De hecho los diferentes sistemas de unidades enfrentan el problema de definir ε o. y o,
específicamente al analizar la Ley de Coulomb.
1 q1 q2
F =
4π ε o 2
R 12
Se deduce que la misma no puede utilizarse para definir el Coulomb a menos que ε o sea conocido o
viceversa, teniendo en cuenta que ε o es una cantidad determinada.
Experimentalmente, no se puede definir el Colulomb partiendo de la formulación anterior, habida
cuenta de que implicaría que la carga eléctrica es variable. Así es claro que hay que hallar otra forma
de definir el Coulomb.
Al estudiar el caso magnético no aparece la-7dificultad existente en el caso eléctrico, habida cuenta
que la constante o. tiene el valor 4π X10 Weber/Amp x mt. y la formulación F = o I I‘
L 2π r
que nos da la fuerza entre dos (2) alambres paralelos por los cuales circula una corriente eléctrica que
permite establecer la cuarta unidad básica, el Amperio. De allí definimos un coulomb como la carga
transportadora por una corriente constante de un Amperio fluyendo en un segundo.
El problema de seleccionar un sistema apropiado de unidades eléctricas y magnéticas sufre una
comlicación ulterior, gracias al concepto de Racionalización. Como fue señalado por Heaviside el
sistema C G S es un sistema no racional, considerando que el factor 4π aparece en ciertos lugares de
manera ilógica. Se espera que el valor 4π aparezca en problemas de simetría esférica, 2π en problemas
de simetría circular o cilíndrica y ningún valor de π para aquellos de simetría rectangular. En el sistema
C G S éste no es el caso y la racionalización propuesta por Heaviside conlleva que las magnitudes
eléctricas: Voltio, Amperio y ohmio pierdan sus valores enteros de definición.
Se ha señalado que si la permeabilidad del vacío o fuese cambiada de 1 a 4π en el sistema C G S, la
racionalización podría efectuarse sin cambiar las magnitudes de las-7unidades prácticas. En el siste¬ma
M K S racionalizado se requiere que o tenga el valor de 4π X 10 .En cualquier sistema de unidades
c ( Velocidad de la luz)= 1 lo cual implica que o en el sistemaM K S es igual a:
o εo ε o : 8,854 x 10 -12
1
9
36π x 10
3. La Décima Conferencia Internacional de Pesos y Medidas en el año de 1.954 aceptó las siguientes siete
unidades como básicas:
1) Unidad de Longitud, el Metro (m) definido como la longitud igual a 1650763,73 longitudes de onda en el
vacío, de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2 P10 y 5 d 5 del Átomo de Kryptón 86 (Décima
Primera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año de 1.960).
2) Unidad de masa, el Kilogramo (Kg) definido como la masa del Prototipo Internacional de Pesos y Medidas de los
años 1.889 y 1.901, 1a. y 3a. Conferencias Internacionales de Pesos y Medidas.
3) Unidad de Tiempo, el Segundo (s) definido como la duración de 9192631770 períodos de la radiación
correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio - 1 33
(Décima Tercera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año de 1.967).
4) Unidad de Corriente Eléctrica, el Amperio(A) definida como la corriente constante, que siendo sostenida en dos
(2) conductores rectos y paralelos de longitud infinita con sección transversal circular despreciable y separados en
-7
el vacío un metro entre sí, produce entre ellos una fuerza igual a 2 X 10 Newton por metro de longitud.
(Novena Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año de 1.948).
5) La Unidad de Temperatura Termodinámica, el Kelvin (K) definida como la fracción 1 /273.16 de la temperatura
termodinámica del punto triple del agua (Décima Tercera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año
de 1.967).
6) La Unidad de Cantidad de Substancia (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas
entidades elementales como átomos hay en 0.012 Kg de Carbono 12. Cuando se emplea el mol, las cantidades
elementales deben especificarse y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o
agrupamientos especificados de tales partículas. (Décima Cuarta Conferencia Internacional de Pesos y Medidas
1971).
7) La Unidad de Intensidad Luminosa (cd) la candela es la intensidad luminosa en una dirección dada de una
fuente, que emite en rayo monocromático de frecuencia 540 THz, y donde la intensidad energética en esta
dirección tiene el valor de 1/683 Watt por estereoradián. (Décima Sexta Conferencia Internacional de Pesos y
Medidas de 1.979).
Adicionalmente se presentan las siguientes unidades complementarias, que tienden a plantear una sólida base
tanto en la química como en la Matemática en sus relaciones con la física y la técnica.
El radián es el ángulo plano cuyo vértice está en el centro de un círculo y subtiende un arco de longitud igual a la
del radio (Décima Primera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año de 1.960).
El estereoradián es el ángulo sólido cuyo vértice está en el centro de una esfera y encierra un área en la superficie
esférica de magnitud igual a la de un cuadrado cuyos lados tienen magnitudes ¡guales al radio de la esfera
(Décima Primera Conferencia Internacional de Pesos y Medidas del año de 1.960).
Estas siete (7) unidades básicas junto con las unidades derivadas coherentes, es decir, sin el uso de factores
numéricos, forman el Sistema Internacional de Unidades (SI).
SISTEMA MKS RACIONALIZADO DE UNIDADES
Longitud (L) : El metro (m)
Masa (K) : El Kilogramo (Kg)
Tiempo (t) : El segundo (s)
Fuerza (F) : El Newton (N)
4. El Newton:
2
Es la fuerza mecánica, para acelerar 1 kg. a la rata de 1 m/seg .
Energía (J):
La unidad de energía eléctrica es la misma que la de energía mecánica, el Joule que es el trabajo hecho por una
fuerza de 1 Newton a través de una distancia de 1 metro.
Potencia (W):
La unidad de potencia es el Watt, representa un gasto de energía de 1 Joule/seg.
Permeabilidad absoluta del espacio libre o vacío: o.
-7
Por definición tiene el valor 4π X 10 Sus dimensiones son henry/metro.
Corriente (I):
Su unidad es el Amperio(A).
Carga Eléctrica Q o q. La unidad es el Coulomb. Una corriente de un Amperio que fluye por 1 segundo transporta
1 Coulomb.
Resistencia (Ω):
La unidad es el Ohm. Si 1 Watt de potencia se disipa en una resistencia cuando circula por ella una corriente de 1
Amperio el valor de ella es el Ohm.
Conductancia (S):
Es el recíproco de la resistencia, su unidad es el mho o el Siemens.
Resistividad:
La resistividad de un medio es la resistencia medida entre dos (2) caras paralelas de un cubo unitario. Su unidad es
el Ohm- metro.
Conductividad ( ):
Es el recíproco de la resistividad. Su unidad el mho/metro.
Fuerza Electromotriz (V):
La unidad de la fuerza electromotriz (FEM) o Voltaje es el Volt, el cual es definido como 1 Watt/Amperio. También
es igual a 1 Joule/Coulomb y así tiene dimensiones de trabajo por unidad de carga.
Densidad de Corriente (J):
2
La unidad es el Amperio /m .
Desplazamiento Eléctrico ( ):
El desplazamiento eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga por esa superficie. La unidad del
desplazamiento eléctrico es el Coulomb.
Densidad de Desplazamiento Eléctrico (D):
2
La unidad es elCoulomb/m .
Campo Eléctrico (E):
La intensidad del campo eléctrico se mide en Volt/m.
El campo eléctrico en cualquier punto de un medio, es la fuerza eléctrica por unidades de carga positiva en este
punto. Tiene dimensiones N/Coulomb.
5. Flujo Magnético (Ø):
El Voltaje entre los dos terminales de una espira de alambre debido a un campo magnético fluctuante, está
relacionado con el flujo magnético a través de cualquier superficie encerrada por el espira V = - dØ
dt
La unidad del flujo magnético está definida por esta relación y se llama Weber. Un weber es igual a Voltios seg.
Densidad del Flujo Magnético (B):
2
La unidad es el Weber/m .
Intensidad Magnética (H):
La intensidad magnética o magnitud del campo magnético entre dos placas planas paralelas, transportando
corrientes de signo opuesto pero de igual magnitud, es igual a la corriente por metro de ancho que fluye en las
placas. Su unidad es el Amperio /metro.
Fuerza Magnetomotriz (FEM):
La fuerza magnetomotriz entre dos puntos a y b está definida por la integral de Iínea H. ds. La unidad de la
fuerza magnetomotriz es el Amperio. La fuerza magnetomotriz alrededor de un camino cerrado, es igual a la
corriente encerrada por ese camino.
Capacitancia (C):
Un cuerpo conductor tiene una capacitancia de 1 farad si requiere una carga de 1 Coulomb para elevar su
potencial 1 Volt.
Inductancia(L):
Un circuito tiene una inductancia de 1 henry, si una corriente variable de 1 Ampere/seg. induce en el circuito un
voltaje inverso de 1 Volt.
Constante Dieléctrica ( ):
En un medio homogéneo las cantidades eléctricas D y E están relacionadas por D = E .donde £ es la constante
dieléctrica del medio. Tiene las dimensiones de Farad/metro. La constante dieléctrica del vacío es conocida como
o.
Su valor es de: o = 8.854 x 10 = 1 farad/m.
36π x 10
También recibe el nombre de capacidad inductiva especifica o permitividad del medio. Puede escribirse como
= r o, donde r es una constante sin dimensión conocida como constante dieléctrica relativa del medio.
Permeabilidad (M ):
La densidad del flujo magnético y la intensidad magnética en un medio está relacionada por β = H donde es
la permeabilidad magnética del medio, tiene las dimensiones de henry/metro. La permeabilidad del espacio libre
-7
o 4 x 10 henry/m. La permeabilidad del medio puede escribirse como = r o donde r es la
permeabilidad relativa del medio.
6. VALORES DE LOS PREFIJOS DE MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE LAS
UNIDADES MÉTRICAS
UNIDAD SÍMBOLO VALOR
18
exa E 10
peta P 1015
tera T 1012
giga G 10 9
6
mega M 10
2
hecto h 10
3
kilo k 10
deca da 10
-1
deci d 10
-2
centi c 10
-3
mili m 10
-6
micro 10
-9
nano n 10
-12
pico p 10-15
femto f 10
-18
atto a 10
CONSTANTES FÍSICAS
ITEM SÍMBOLO VALOR UNIDAD SI
8
Velocidad de luz en el vacío. c 2.99793 x 10 m.s -1
-19
Carga elemental. e 1.60219 x 10 C
-31
Masa del electrón en reposo. m 9.10956 x 10 Kg
-27
Masa del protón en reposo. m 1.67261 x 10 Kg
-27
Masa del neutrón en reposo. m 1.67492 x 10 Kg
-34
Constante de Plank. h 6.626220 x 10 J.sg
-34
h/2π h 1.05459 x 10 J.sg
-23 -1
Constante de Boltzmann. k 1.38062 x 10 Jk
23 -1
Constante de Avogrado. Na 6.02217 x 10 mol
4 -1
Constante de Faraday. F 9.64867 x 10 C.mol
-1 -1
Constante Universal de gases. R 8.31434 x 10 .mol . K
-2 3 -1
Volumen de 1 Kg-mol bajo presión Vm 2.24136 x 10 m .mol
y temperatura standar.
-7 -1
Permeabilidad del espacio libre. 4 x10 H.m
-11 2 -2
Constante gravitacional. G 6.6732 x 10 N.m .Kg
-2
Aceleración de la gravedad (standar). g 9.80665 m s
-1
Velocidad del sonido en aire seco (STP). Cs 331.45 m s
Temperatura absoluta en punto de To 273.15 K
congelamiento (1 atmosf.).
-1
Equivalente mecánico del calor. J 4.1868 J caloría
12 -1 -1
Permitividad del espacio libre. 8.85419 x 10 C. V .m
7. CONSTANTES FÍSICAS
SI TIENE MULTIPLICAR PARA OBTENER ABREVIACIÓN
O REEMPLAZAR UNIDADES S I
Atmósfera. 101,3250 Kilo Pascal KPa
Bar (Permitido en SI). 100 Kilo Pascal KPa
BTU. 1,05506 Kilo Joule KJ
Caloría 4,1868 Joule J
-4
Circular Mil. 5,0670747 x 10 Milímetros cuadrados mm
Grados Fahrenheit (F). (F - 32) x 5 Grados Kalvin K
+ 273,15
Grados Celsius o 9 Grados Kalvin K
Centígrados (C). C+ 273,15
Pie. 0,3048 Metros m
Caballo fuerza . 0,746 Kilo watt KW
Pulgada. 25,4 Milímetros mm
Kilogramo fuerza. 9,80665 Newton N
mil. 0,0254 Milímetros mm
-1
Poise (Permitido en S I). 0,1 Pascal por Segundo Pa.s
Libra masa. 0,4535924 Kilogramo Kg
-4 2 -1
Stocke (Permitido en S I). 10 Metros cuadrados por seg. m .s
Kilogramo fuerza por 9,80665 Mega Pascal MPa
milímetro cuadrado.
Kilogramo fuerza por 0,0980665 Mega Pascal MPa
centímetro cuadrado.
Libra fuerza por pulgada 6,894757749 Kilo Pascales KPa
cuadrada.
BTU / Hora. 0,293071 Watt W
8. UNIDADES Y CANTIDADES S I
CARACTERÍSTICAS CANTIDAD SÍMBOLO UNIDAD M K S DIMENSIONES
FÍSICAS
Unidades Fundamentales. Longitud. m metro
Masa. Kg kilogramo
Tiempo. s segundo
Corriente Eléctrica. A Amperio
Temperatura Termodinámica. K Kelvin
Intensidad Luminosa. cd candela
Cantidad Substancia. mol mole
Unidades Auxiliares. Ángulo Plano. rad radián
Ángulo Sólido. sr estereoradián
-1
Fenómenos relacionados con las Número de Onda. m
-1
coordenadas espacio - tiempo. Frecuencia. Hz Hertz s
-1
Velocidad. m.s
-1
Velocidad Angular. rad.s
2 2
Área. m metros cuadrados m
3 3
Capacidad Volumétrica. m metros cúbicos m
-2
Aceleración. m.s
-2
Aceleración Angular. rad.s
-1
Gradiente de Velocidad. s.
4
Segundo momento de área. m
Módulo de sección. m3
Rata de flujo volumétrico. m3
-1
Rata de densidad de m.s
flujo volumétrico.
Fenómenos de deformación Momento de Inercia.
dinámica, estática y de fricción. Momento de Momentos.
Momento.
Fuerza. N Newton
Intensidad de campo.
Gravitacional.
Impulso.
Momento de una Fuerza.
Trabajo. J Joule
Rata de flujo de masa.
Tensión superficial.
Potencia. W Watt
Densidad de rata de flujo de
Masa.
Presión. Pa Pascal
Peso Especifico.
Densidad.
Viscosidad dinámica. Poiseuille
Viscosidad cinemática.
Electricidad, Magnetismo e Carga Eléctrica. C Coulomb
Inducción: Impedancia y Intensidad de campo Magnético (H)
Potencia. Densidad lineal de corriente.
Intensidad de campo eléctrico. (E)
Inducción magnética. T tesla
Diferencia de Potencia. V Volt.
Energía Eléctrica. J Joule
Flujo Magnético. Wb Weber
Potencia. W Watt
Densidad de Corriente. (J)
Capacitancia. F Farad (C)
Auto Inductancia. H Henry (I)
Resistencia. Ohm
Permitividad. ( )
Permeabilidad. ( )
Conductancia. S Siemens
Resistividad.
(Densidad de Flujo (B)
magnético).
(Densidad de desplazamiento (D)
eléctrico).
Desplazamiento eléctrico.
(Densidad carga volumétrica).
Densidad carga superficial.
9. UNIDADES Y CANTIDADES S I
CARACTERÍSTICAS CANTIDAD SÍMBOLO UNIDAD M K S DIMENSIONES
FÍSICAS
Temperatura, Calor y Coeficiente de expansión.
Transferencia de Calor. Gradiante de temperatura.
Cantidad de calor. J Joule
Rata de flujo térmico. W Watt
Capacidad calorífica.
Densidad de la rata.
Capacidad de calor específico.
Coeficiente de transferencia de
calor.
Conductividad térmica.
Química- Físico, Física molecular Concentración molar.
y transferencia molar. Volumen molar.
Gradiente de concentración.
Masa molar.
Rata de flujo de materia.
Densidad de la rata del flujo de
materias.
Coeficiente de transferencia de la
materia.
Coeficiente de la difusión.
Radiación electromagnética, Actividad.
física nuclear y atómica, Exposición.
reacciones nucleares y de Rata de Exposición.
ionización. Cantidad de luz.
Energía Radiante. J Joule
Energía Impartida. J Joule
Flujo Luminoso. Lm Lumen
Flujo radiante. W Watt
Dosis Absorvida.
lluminancia. lux
Densidad de flujo radiante.
Intensidad luminosa.
Intensidad radiante.
Luminancia.
Radiancia.
Energía. J Joule
mecánico
cinemático
eléctrico
magnético
térmico
Potencia. W Watt
mecánico
eléctrico
térmico
NOTA:
Las unidades de la segunda columna que se encuentran entre paréntesis no corresponden a SI pero se utilizan
frecuentemente en Ingeniería; están definidas en unidades S I.
10. ALAMBRES CONDUCTORES Y CABLES PARA USO ELÉCTRICO TERMINOLOGÍA Y
DEFINICIONES
1. INTRODUCCIÓN:
Las siguientes definiciones han sido tomadas de la norma ICONTEC 911.
2. DEFINICIONES:
2.1. Cobre Tipo Recocido Patrón:
Cobre que sirve como patrón internacional, cuyas características se especifican en la Norma ICONTEC
36.
2.2. Resistividad Volumétrica:
Resistencia eléctrica de un cuerpo cuya longitud y área transversal uniforme son unitarias. Se calcula
con la siguiente fórmula:
S
V= R
L
Donde:
V = Resistividad volumétrica en Ω mm 2/m.
2
S = Sección de la probeta en mm.
L = Longitud de la probeta en m.
R = Resistencia de la probeta en ohmios.
2.3. Resistividad de Masa:
Producto de la resistividad volumétrica por la densidad absoluta del metal.
2.4. Tensión Continua:
(Cuando proviene de una tensión alterna rectificada). Aquella cuyo valor instantáneo no se aparta en
más de ± 10% con respecto al valor medio de la onda alterna rectificada.
2.5. Tensión Alterna:
Aquella compuesta de ciclos o semiciclos positivos y negativos y cuyo valor instantáneo varía con el
tiempo (frecuencia determinada).
2.5.1. Para efectos industriales cuando se hable de tensión alterna esta se supondrá periódica y con
una forma de onda prácticamente sinusoidal.
2.6. Tensión Nominal de un Sistema (U):
Valor eficaz de la tensión entre los conductores de una Iínea, o entre los conductores de una Iínea, o
entre fases, en un sistema trifásico, para la cual el sistema ha sido proyectado.
2.7. Tensión Máxima de Aislamiento:
Aquella para la cual se diseñan las diferentes partes del aislamiento.
2.8. Corriente Alterna:
La establecida en un circuito por una tensión alterna.
Los materiales anteriores mediante una reducción en frío se convierten en alambres con los diámetros
convenientes para el trabajo deseado; deben satisfacer en esas condiciones las siguientes normas:
2.8.1.Para efectos industriales cuando se hable de corriente alterna, esta se supondrá periódica y con
forma de onda prácticamente sinusoidal.
2.9. Gradiente de Potencial:
Vector cuya dirección es normal a la superficie equipotencial en el sentido de los potenciales de
11. crecientes y cuya magnitud de la tasa de variación del potencial.
2.10. Aislante Eléctrico:
Toda sustancia de tan baja conductividad, que el paso de la corriente a través de ella puede ser
despreciado.
2.11. Dieléctrico:
Medio en el cual la energía requerida para establecer un campo eléctrico es recuperable, en su
totalidad o en parte como energía eléctrica.
2.12. Diferencia de Potencial:
Trabajo realizado (por un agente externo), al mover una unidad de carga positiva de un punto a otro
en un campo eléctrico.
2.13. Permitividad (de un Dieléctrico):
Capacidad entre las caras opuestas de un cubo unitario de material dieléctrico uniforme y de
gradiente de potencial unitario.
2.14. Constante Dieléctrica (Capacidad Específica o Permitividad Relativa):
Relación de la capacitancia en paralelo de una configuración dada de electrodos, con el material que
se usa como dieléctrico a la capacitancia de la misma configuración de electro¬dos con el vacío como
dieléctrico. Es un número adimensional y se expresa generalmente con relación a la permitividad del
vacío.
2.15. Descarga Parcial:
Aquellas que se producen a un determinado nivel de tensión, dentro del medio aislante.
2.16. Descarga Disruptiva:
Conjunto de los fenómenos que acompañan la perforación de un dieléctrico, cuando la diferencia de
potencial entre dos conductores separados por este dieléctrico excede de un cierto límite.
2.17. Tensión Disruptiva:
Tensión eléctrica necesaria para producir la descarga disruptiva entre dos conductores.
2.18. Esfuerzo Dieléctrico:
Esfuerzo que se produce en un material aislante debido a la acción de un campo eléctrico.
2.19. Rigidez Dieléctrica:
Propiedad de un dieléctrico de oponerse a la descarga disruptiva. Se obtiene prácticamente
dividiendo la tensión disruptiva, por el espesor de material entre los electrodos de prueba.
2.20. Alambren:
Producto macizo de sección circular, producido por laminación o extrusión en caliente, cu¬yo
diámetro está comprendido entre 6.35 m m. y 34.93 m m.
2.21. Alambre:
Producto de sección uniforme obtenido a partir del alambrón por trefilación, laminación en frío o
ambos procesos combinados.
2.22. Alambre Desnudo:
Aquel, sin aislamiento eléctrico.
2.23. Alambre Aislado:
El recubierto con cualquier material aislante.
12. 2.24. Alambre Protegido:
El recubierto con una capa de material que desempeña una función básicamente protectora.
2.25. Alambre de Cobre:
El fabricado de cobre sin aleación y que puede ser recocido, semiduro o duro.
2.25.1. Alambre de Cobre Recocido:
Aquel, fabricado de cobre sin aleación que ha sido sometido a un proceso térmico de recocido para
eliminar los efectos del trabajo en frío.
2.25.2. Alambre de Cobre Semiduro:
Aquel, fabricado de cobre sin aleación que ha sido sometido a un determinado proceso térmico o de
trefilación con el objeto de producir caracten'sticas mecánicas intermedias entre el cobre recocido y
el cobre duro.
2.25.3. Alambre de Cobre Duro:
Aquel, fabricado de cobre sin aleación que ha sido estirado en frío a su tamaño final, de tal manera que
alcance la máxima resistencia mecánica posible.
2.26. Alambre de Aluminio:
Aquel, fabricado de aluminio sin aleación y que puede tener durezas diferentes.
2.26.1. Alambre de Aluminio Duro:
Aquel, fabricado de aluminio sin aleación que ha sido estirado en frío a su tamaño final, de tal manera
que alcance la máxima resistencia mecánica posible.
2.26.2. Alambre de Aluminio de Dureza Media:
Aquel, fabricado de aluminio sin aleación, que ha sido sometido a un determinado proceso térmico, o
de trefilación, con el objeto de producir una dureza intermedia entre el alambre de aluminio duro y un
alambre que luego de estirado o laminado en frío se someta a un proceso térmico de recocido para
eliminar los efectos del trabajo en frío.
2.26.3. Alambre de Aluminio de Tres Cuartos de Dureza:
Aquel, fabricado de aluminio sin aleación que posee una dureza intermedia entre el alambre de alumi-
nio duro y el alambre de dureza media.
2.27. Alambre de Aleación de Aluminio:
Aquel, fabricado de aluminio aleado con otros elementos que le confieren mayor resistencia, mecánica
y a la corrosión.
2.28. Alambre de Acero Cincado:
Aquel, fabricado de acero que ha sido recubierto con una capa de zinc mediante un proceso de inmer-
sión en baño zinc en fusión, disposición electrolítica u otro procedimiento adecuado.
2.29. Conductor Aislado:
Aquel, que está recubierto con cualquier material aislante.
2.30. Conductor Protegido:
Aquel, que está recubierto con una capa de material que desempeña una función básicamen¬te pro-
tectora.
2.30.1. Conductor Unifilar:
El que está formado por un solo alambre.
13. 2.31. Conductor Cableado:
El que está formado por un conjunto de alambres.
2.31.1. Conductor de Formación Concéntrica:
El que está compuesto de un núcleo central, rodeado por una o más capas de alambre colocadas
helicoidalmente.
2.31.2. Conductor de Cableado de Formación no Concéntrica:
Aquel, en el cual todos los alambres se cablean sin formar capas concéntricas.
2.32. Conductor de Sección Circular:
Aquel, unifilar o cableado, en la cual la sección transversal es básicamente circular.
2.33. Conductor Compacto:
El cableado, al cual se le ha dado forma cilindrica por medios mecánicos apropiados.
2.34. Conductor Sectorial:
El cableado cuya sección se le da forma de sector circular, de elipse o de cualquier figura intermedia,
por medios mecánicos apropiados.
2.35. Cable (Conductor Cableado):
Combinación de conductores aislados unos de otros (cable multiconductor).
2.36. Conductor Sectorial:
El multiconductor formado por conductores sectoriales.
2.37. Cable Aislado con Papel Impregnado:
Aquel en el cual el aislamiento de los conductores consiste de papel impregnado con un compuesto
de propiedades aislantes.
2.38. Cable Aislado con Material Termoplástico:
Aquel, en el cual el aislamiento de los conductores lo constituye un compuesto termoplásti¬co.
2.39. Cable Aislado con Goma Natural o Sintética:
Aquel, en el cual el aislamiento de los conductores lo constituyen compuestos de goma natural o
sintética.
2.40. Cable Armado:
El provisto de una armadura con el fin de darle protección contra agentes externos.
2.41. Cable con Campo Eléctrico Radial:
Aquel, en el cual las líneas de fuerza eléctrica están siempre orientadas en dirección normal a las capas
del aislamiento.
2.42. Cable con Campo Eléctrico no Radial:
Aquel, en el cual las I meas de fuerza eléctrica presenta componentes tangenciales a las capas de
aislamiento.
2.43. Conductor de Aluminio Reforzado con Acero:
Aquel formado por un cierto número de alambres de acero cincado, cableados con alambres de
Aluminio.
2.44. Diámetro Nominal:
El de un alambre o de un conductor, que sirve para designarlo y al cual se le aplican las tolerancias.
14. 2.45. Diámetro Real:
El de un alambre o de un conductor, determinado por mediciones.
2.46. Sección Nominal:
Aquella que es perpendicular al eje del alambre o del conductor, que sirve para designarlo y al cual se
le aplican las tolerancias.
2.47. Sección Real:
La de un alambre o de un conductor, que se determina por mediciones.
2.48. Sección Transversal del Conductor:
Suma de las secciones transversales de los alambres componentes del conductor, medidas
perpendicularmente a sus respectivos ejes.
2.49. Unión:
Punto donde los extremos de dos alambres se unen mediante algún sistema apropiado.
2.50. Cableado:
Disposición de los alambres que forman un conductor.
2.51. Cableado Simple:
El formado por alambres.
2.52. Cableado Compuesto:
El formado por conjuntos de alambres.
2.53. Sentido del Cableado:
Aquel, según el cual los alambres o grupos de alambres se disponen en las capas de un conductor
cableado.
2.53.1. Cableado a la Derecha:
Aquel, en el cual observando por el frente la sección del cable, los alambres se enrollan siguiendo el
sentido de las agujas del reloj.
2.53.2. Cableado a la Izquierda:
Aquel, en el cual observando por el frente la sección del cable, los alambres se enrollan siguiendo el
sentido inverso de las agujas del reloj.
2.54. Paso del Cableado:
Medida de la proyección axial de la longitud de una vuelta completa de un alambre o de un grupo de
alambres que forman un conductor.
2.55. Relación de Cableado:
Aquella entre el diámetro exterior del cable y el paso del cableado.
2.56. Núcleo o Alma:
Alambre o conjunto de alambres que forman la parte central del conductor, de material diferente o no
del de las capas exteriores.
2.57. Núcleo Simple:
El que está formado por un solo alambre.
2.58. Núcleo Múltiple:
El que está formado por un grupo de alambres.
15. 2.59. Capa:
Conjunto de alambres equidistantes del eje del conductor cableado.
2.60. Aislación:
Efecto conseguido por la aplicación de materiales aislantes alrededor de los conductores.
2.61. Aislamiento:
Conjunto de las cualidades adquiridas por un sistema conductor debido a su aislación.
2.62. Cinturón:
Cintas aislantes aplicadas helicoidalmente sobre el conjunto de los conductores aislados que compone
un cable multipolar.
2.63. Relleno:
Material aislante colocado en un cable multipolar con el objeto de llenar los espacios entre lo
conductores aislados que lo componen.
2.64. Pantalla o Blindaje:
Cubierta conductora o semiconductora aplicada sobre un conductor o sobre un conjunto de conductor
2.65. Chaqueta Metálica:
Cubierta continua y adherente, usualmente de plomo o de aleación de plomo, destinada a proteger e
aislante.
2.66. Chaqueta Termoplástica:
Cubierta continua y adherente, usualmente hecha de polietileno (PE) o de policloruro de vinilo (PVC
destinada a proteger el cable.
2.67. Chaqueta de Goma Sintética:
Cubierta continua y adherente de goma sintética, generalmente plicloropreno (PCP), destina¬da
proteger el cable.
2.68. Armadura:
Protección contra daños mecánicos, constituida por alambres, planchuelas, flejes o trenzas, colocado
sobre un cable.
2.70. Capas Semiconductores:
Estractos de material con caracterfsticas eléctricas tales, que hagan homogéneo el potencial superficial
16. CONDUCTORES
Los conductores eléctricos en nuestro país básicamente se fabrican con Cobre, Cobre - Acero y
aleaciones de Aluminio.
Las normas colombianas y americanas que los cobijan son las siguientes:
TABLA No. 1
TIPO DE MATERIAL ESPECIFICACIONES ICONTEC
Alambrón de Cobre 36 B4-B5
Cobre - Acero 1.357 B227
Alambrón de Aluminio 1350 360 B233
Aleación de Aluminio 5005 B531
Aleación de Aluminio 6201 T81 B398
El alambrón de Cobre tendrá una pureza mínima de 99.90% incluyendo en este porcentaje el
contenido de plata.
El Cobre-Acero es un material compuesto de un núcleo de acero recubierto con una capa
substancialmente uniforme de cobre, depositado en el núcleo ya sea por un proceso de electrólisis o
térmico.
El alambrón de aleación de aluminio 1350 tendrá un contenido mínimo de este material de 99.50% con
no más de 0.40% de hierro. Este alambrón se puede conseguir en cuatro tipos de temple O, H-1 2, H-14,
H-16, para alambrón recocido y alambrones endurecidos por deformación. H-22, H-24, H-26, para
alambrones endurecidos por deformación y sometidos luego a un tratamiento térmico.
La aleación de aluminio 5005 tendrá un contenido mínimo de este material del 96.85% con un
contenido máximo de magnesio de 1.10% , 0,70% de hierro y 0.40% de Silicio. Los temples de esta
aleación son iguales a los especificados para la aleación 1350.
La aleación de aluminio 6201 T 81 tendrá un contenido mínimo de este material de 97.25 %y como
máximo 0.50% de hierro, 0.90% de Silicio, 0.90% de magnesio.
Los materiales anteriores mediante una reducción en frío se convierten en alambres con los diámetros
convenientes para el trabajo deseado. Deben satisfacer en esas condiciones las siguientes normas:
TABLA No. 2
TIPO DE ALAMBRE ESPECIFICACIONES (ASTM)
Cobre duro B1
Cobre semiduro B2
Cobre recocido B3
Cobre estañado duro y semiduro B246
Cobre recocido y estañado B33
Aluminio 1350-H 19 B230
Aluminio 1 350 - todos los temples menos Hl 9 B609
Aluminio 1350 EC-H16Ó EC - H26 B262
Aluminio 1350 EC - Hl 4 ó EC - H24 B323
Aleación de Aluminio 5005 - H19 B396
Aleación de Aluminio 6201 - T81 B398
17. Los alambres obtenidos de acuerdo a las especificaciones señaladas anteriormente se cablean entre si'
para formar los cables o cuerdas; en el caso de los alambres de Aluminio es usual cablearlos alrededor
de un núcleo de alambre de acero galvanizado. Las normas que deben cumplir son las siguientes:
TABLA No. 3
CABLEADO ESPECIFICACIONES (ASTM)
Alambre de hierro galvanizado. B498
Cableado concéntrico para B8
conductores de cobre, duro,
semiduro y suave.
Cableado concéntrico para B231
conductores de Aluminio 1350.
Cableado concéntrico para B397
conductores de Aluminio 5005-H 19.
Cableado concéntrico para B399
conductores de Aluminio 6201 -T81.
Cableado concéntrico para B500
el hierro galvanizado.
Cableado concéntrico para Aluminio y B232
hierro galvanizado (ACSR).
Cuerda de cobre compacta cableado B496
concéntrico.
Cuerda de Aluminio 1350-H19 compacta B400
cableado concéntrico.
Calabrote de Torones de cobre cableado B173
concéntrico.
Calabrote de torones de cobre cableado B172
en Haz.
Cuerda de cobre cableado en Haz. B174
La tabla número 4 resume las aplicaciones a las cuales se destinan los cableados, indicándonos cual es
el uso preferido para cada tipo de cableado.
En general el código para el cableado se da mediante letras, iniciando desde la AA y terminando en la
Q; Su flexibilidad crece a medida que se avanza en la secuencia de las letras.
La tabla número 5 resume algunas características de los materiales conductores, las cuales son muy
útiles para el diseño de líneas de transmisión.
Existen diferencias entre el calibre menor que se puede fabricar de un cable, dependiendo de si es de
Aluminio o Cobre, habida cuenta de que la trefilación en frío de los hilos de Aluminio impone un
tamaño mínimo bajo el cual este material se cristaliza.
Los conductores de Cobre, exceptuando los utilizados en líneas aéreas, serán recocidos, ya sean
estañados o no. Los conductores de Aluminio deben ser grado EC con tres cuartos de dureza, o de
media dureza. Si deben cablearse, los conductores de Aluminio podrán ser duros, de tres cuartos de
dureza o de media dureza pero siempre de grado EC.
Desde el siglo pasado se ha buscado normalizar los tamaños de los conductores mediante una serie
de números; en la actualidad existen varias de ellos, los cuales se sumarizan en la tabla número 6. La
18. más utilizada en nuestro medio es la inicialmeñte llamada Brown & Sharpe Gauge que data de 1.857.
Esta galga tiene la ventaja de que sus tamaños corresponden aproximadamente a los que se obtienen
en la trefilación de los alambres. Un gran número de esta galga representa un alambre pequeño. Los
tamaños no son arbitrarios sino que se basan en una ley matemática simple.
La galga se formó asignando el calibre 36 a un alambre de 0.0050 pulgadas de diámetro y el calibre 4/0
a un alambre de 0.4600 pulgadas de diámetro, reconociéndose 39 tamaños intermedios.
Cada diámetro intermedio se determina por la razón dada por:
39 39
0.4600
= 92 = 1.1229322
0.0050
El cuadrado de esta razón, con cuatro cifras decimales, es 1.2610 lo cual es aproximadamente igual a
1 1/4. Puesto que la resistencia, el área y el peso, varía con el cuadrado del diámetro, es posible
determinar con mucha aproximación las magnitudes físicas de calibres que se desconocen mediante
el conocimiento de uno solo de ellos, multiplicando o dividiendo las características físicas que
dependen del cuadrado del diámetro.
La razón de cualquier diámetro de su sexto calibre más grande que el escogido es 2.005, lo cual nos
lleva a estas interesantes reglas prácticas:
1). Un incremento de tres calibres, por ejemplo 20 al 17 dobla la sección transversal y el peso
reduciendo la resistencia eléctrica a la mitad.
2). Un incremento de seis números, por ejemplo del 36 al 30, dobla el diámetro, cuadriplica el
área y el peso reduce a la cuarta parte la resistencia eléctrica.
3). Un incremento de diez calibres, por ejemplo de 26 al 1 6, multiplica la sección transversal y
el peso por 10, reduce la resistencia en un décimo del valor inicial.
Posteriormente la serie Brown & Sharpe (B&S) se llamó American Wire Gauge (AWG) como hoy se la
conoce preferentemente.
A partir del calibre 4/0 se debe pasar a otro tipo de galga. Para ello se definió el circular mil como el
área de un círculo de una milésima de pulgada o mil de diámetro. En consecuencia el milésimo de
pulgada al cuadrado es igual a π/4 de circular mil. Esta última unidad se utiliza en Estados Unidos para
determinar la galga equivalente de un conductor cableado. El área de un conductor sólido en circular
mil es igual al cuadrado de su diámetro en mils. Debido a que el circular mil (CM) es pequeño, se
prefiere utilizarlo en miles de circular mil (MCM).
Todos los materiales utilizados como conductores eléctricos oponen cierta resistencia al paso del
fluido eléctrico y la magnitud de esta oposición varía con la temperatura.
La resistencia eléctrica en corriente directa de todos los conductores, varía dentro de los límites de
utilización de acuerdo a la formulación siguiente:
Rt = Ro [ 1 + (T - To)]
Rt = Resistencia medida a la temperatura. T de trabajo.
Ro = Resistencia a la temperatura de referencia To.
= Coeficiente de resistencia a la temperatura de referencia To.
T = Temperatura a la cual se efectúa la medida (K).
To = Temperatura de referencia (K).
El coeficiente de temperatura por grado Kelvin es igual al obtenido por grado Celsius, antiguamente
19. conocido como centígrado por lo tanto T y To se puede dar en grado Kelvin o Celsius, sin embargo
debe preferirse la utilización de los grados termodinámicos absolutos Kelvin.
La capacidad transportadora de corriente, Ampacidad, se define como la corriente que un conductor
puede transportar sin que la temperatura en el mismo exceda un valor permitido. Está influenciada
por muchos factores entre ellos:
El Material Conductor:
La Ampacidad está afectada por la resistividad; a mayor resistividad menos ampacidad para un calibre
dado. Así el aluminio 1350 necesita un área aproximadamente 64% mayor que la del cobre; sin
embargo en los calibres mayores, por razón del efecto pelicular, mayor en los conductores de cobre
que en el aluminio, la desventaja por resistividad de este último material se puede disminuir solo a un
20%.
Tamaño del Conductor:
La Ampacidad varía con el área transversal: a mayor área mayor ampacidad. Sin embargo, esta relación
no es lineal debido al efecto pelicular y al efecto de proximidad cuando dos o más conductores están
cercanos. Desde un punto de vista teórico, los conductores cableados y los sólidos de igual calibre
varían un poco en su ampacidad, ocasionada por la oxidación pelicular que se presenta en cada
alambre del conductor cableado, lo cual se traduce en que la corriente eléctrica debe recorrer una
mayor distancia por unidad de longitud, debido al camino helicoidal que debe hacer cada alambre
cableado, lo cual da como resultado práctico una resistencia equivalente mayor en el conductor
cableado que en el sólido.
Por otra parte un conductor cableado, está compuesto de muchos alambres los cuales deben trefilarse
uno a uno lo cual aumenta el riesgo de que las áreas transversales de cada alambre, varíen más que la
del conductor sólido con un solo paso de trefilación.
Temperatura Ambiente:
Definida como la temperatura del medio ambiente que rodea al cable. A mayor temperatura ambiente,
menos calor se requiere para que el conductor alcance el rango de temperatura máxima del material
aislante, traduciéndose en una ampacidad menor.
Tipo de Aislamiento:
El grado en el cual los aislamientos conducen el calor, varía según la clase de material utilizado. La
temperatura del conductor no debe alcanzar nunca el rango máximo de temperatura del aislamiento.
Método de Instalación:
El aire, conduit, bandeja, escalera o enterrado directo, imponen características propias de disipación
térmica afectadas por el apilamiento y espaciamiento de los cables.
Ambiente de la Instalación:
El grado en el cual el calor disipado por convección, radiación y/o conducción, imponen cambios en
las ampacidades de los cables, lo mismo que la cantidad de energía solar incidente por metro
cuadrado de superficie, y la altura sobre el nivel del mar. La presencia de otros cuerpos calientes debe
incluirse en las consideraciones para la ampacidad.
El número de Conductores:
Los conductores monopolares tienen mayores ampacidades que los multiconductores de igual
calibre, debido a que cada conductor de un cable multiconductor está recibiendo energía térmica de
sus compañeros.
Amperaje:
La magnitud de la corriente en sí misma afecta la ampacidad de los cables, ya que el cable genera calor
en una forma proporcional al cuadrado de la corriente eléctrica que por el circula.
20. Es obvio que en ningún caso se puede proporcionar un valor exacto de ampacidad sin antes efectuar
cálculos precisos que incluyan la influencia del medio. Sin embargo, con propósitos de guía se
incluyen tablas de ampacidad dando a conocer las condiciones ambientales precisas, para efectos de
que sirvan de referencias para futuras aplicaciones.
Muchos de los cables eléctricos fabricados en esta década hacen uso del conductor cableado; existen
ciertas consideraciones prácticas que deben conocerse:
1). La flexibilidad del conductor cableado, es mayor que en un alambre sólido de calibre equiva¬lente.
2). La vida del conductor cableado es mayor que la del conductor sólido de igual calibre en lo
pertinente a los esfuerzos de flexión.
3). El daño en la superficie generalmente es menos serio que en el conductor sólido.
Los conductores utilizados normalmente en equipo electrónicos tienen 7, 10, 16, 19, 26 ó más
alambres cableados siendo 7 y 1 9 las construcciones generalmente más aceptadas. Para cualquier
calibre dado, a mayor número de alambres cableados, más flexible es el conductor y más cara resulta
su fabricación.
El cableado en si, impone ciertos cambios en el alambre a saber:
1). Endurecimiento con un pequeño cambio en la resistividad.
2). Estiramiento con pequeños cambios en el área y la resistencia.
3). Caminos helicoidales de los alambres con incrementos en el peso y resistencia.
Tipos de Cableado:
Cableado en Haz. Compuesto de cualquier número de alambres de igual diámetro, retorcidos en la
misma dirección sin atender al arreglo geométrico. Este cableado es el menos homogéneo en sección
transversal debido a la tendencia que tiene cada alambre de montarse uno encima del otro y emigrar
de una capa a la otra durante el cableado.
Cableado concéntrico verdadero:
Compuesto de un alambre central rodeado por una o más capas de alambres con trayectoria
helicoidal, cada capa con sentido de cableado inverso y con mayor paso en cada una de ellas sucesiva
mente.
Cableado concéntrico con igual paso entre capas:
Igual al anterior pero sin variar el paso de cada capa.
Cableado concéntrico unidireccional:
Igual que el cableado concéntrico verdadero, excepto que las capas están cableadas en un solo
sentido.
Cableado concéntrico unidireccional y paso igual:
Idéntico al anterior excepto que el paso es igual en cada capa.
Cableado en cuerda:
Compuesto de grupos de alambres cableados en cualquiera de las formas arriba indicadas, reunidos
en una configuración de cableado verdaderamente concéntrico.
21. AISLAMIENTOS Y CHAQUETAS
Aunque todo el mundo tiene una ¡dea de lo que son los plásticos, es conveniente definir ciertos
aspectos para una mayor claridad.
Plástico:
Tal como aquí se usa, sinónimo de resina o polímero, es un material orgánico sintético el cual tiene
características plásticas bajo calor y presión y desde luego puede ser extruído.
Monómero:
La unidad química básica utilizada en la construcción de los polímeros. El monómetro aparece
repetidamente, usualmente, en forma lineal, en la estructura molecular de los polímeros.
Polímero:
Un sinónimo de los plásticos; es el resultado de una unión química, polimerización, en la cual se
combinan uno o más monómeros.
Homopolímero:
La combinación química de una clase de monómeros como el polietileno.
Copolímero:
La combinación química de dos diferentes monómeros. El copolímero resultante tiene propiedades
diferentes de las de una mezcla mecánica de los monómeros.
Polialómero:
Un polímero cristalino producido por dos o más monómeros: difieren de los copolímeros en su
estructura física y requieren técnicas de polimerización diferentes.
Terpolímero:
La polimerización de tres monómeros diferentes.
Los plásticos o polímeros pueden dividirse en tres subgrupos.
Termoplásticos:
Son los polímeros que se ablandan con el calor y se endurecen al enfriarse, tal como los vinilos y el
polietileno.
Los termoplásticos pueden ser extruídos varias veces por calentamiento y enfriamento en forma
alternada.
Comparados con los materiales termoestables como una clase de los polímeros, tienen mejores
propiedades eléctricas, colores más vividos, menor peso, más bajo costo y permiten su extrusión en
paredes delgadas, pero son más rígidos proporcionando una flexibilidad menor y una tendencia
mayor a ser quebradizos a bajas temperaturas.
Termoestables:
Son materiales que se endurecen cuando se les somete al calor. A la aplicación de este fluido se le
llama curado. Después de éste, el polímero no puede recibir una nueva forma y es insoluble a la
mayoría de los solventes.
El proceso de reticulación ha mejorado las propiedades de algunos materiales termoplásticos. Tal
proceso los transforma en materiales termoestables.
Los polímeros reticulados ofrecen las siguientes ventajas:
— Mayor resistencia a las altas temperaturas.
— Menor tendencia a ser quebradizos a bajas temperaturas.
22. — Resistencia mejorada al calor de las soldaduras en las uniones de los conductores.
— Mayor carga de ruptura.
— Resistencia mejorada a los impactos.
— Mayor dureza.
— Mejor resistencia a los solventes.
Elastómetros:
Cualquier material que pueda estirarse bajo un esfuerzo, a temperatura ambiente al menos doble al de
su longitud y que retorne a su longitud original cuando la fuerza que lo estira cese, se conoce como
un elastómetro. Ellos conforman una clase intermedia entre los termoplásticos y los termoestables.
Aislamientos Primarios Extruibles:
Cloruro de Polivinilo:
Generalmente conocido como vinilo o PVC, fue introducido en la Industria del cable eléctrico desde el
año de 1.932, iniciándose su producción industrial desde 1.935. Es el aislamiento usual para cables
que van a funcionar en circuitos con tensiones efectivas de menos de 1.000 voltios y su uso es general
en todos los equipos electrónicos.
Aunque los compuestos de PVC pueden proporcionar un amplio rango de características físicas y
mecánicas, desde el punto de vista eléctrico cada característica representa un compromiso. Los
cloruros de polivinilo usualmente se formulan para dar los valores requeridos u óptimos para ciertas
propiedades, sin permitir que las características de calidad menos importantes caigan a niveles
inaceptables.
Los compuestos de polivinilos, son mezclas mecánicas de resinas, plastificantes, estabilizantes,
rellenos y modificadores; las cantidades de cada uno de ellos tiene incidencia sobre el
comportamiento final del producto. El compuesto de polivinilo promedio se compone de: 50% de
resina, 25% de plastif¡cante y 25% del resto.
Resinas:
Usualmente son homopolímeros de cloruro de vinilo, aunque copolímeros de cloruro de vinilo y
vinilacetato se utilizan algunas veces. Son fuente de las buenas características eléctricas y de dureza
que caracterizan a estos compuestos.
La resina es de color transparente dura y rígida. Debe agregársele un plastificante para darle la
flexibilidad adecuada.
Los compuestos de PVC pueden tener entre un 40% y 70 %de resina por peso. A más resina, más duro
es el compuesto, a más plastificante más elástico.
Plastificante:
La escogencia del plastificante, más que cualquier otro componente, determina las propiedades
finales del compuesto como por ejemplo: la dobladura en frío, la resistencia eléctrica del aislamiento,
la retención de la elongación cuando se envejece, la resistencia a la llama etc. Existen cientos de
productos, cada uno de ellos enfatizando ciertas características: phthalatos para alta resistencia
dieléctrica, adipatos y sebacatos para dobladura en frío, fosfatos para la resistencia a la llama,
poliméricos para una mejor característica de envejecimiento.
Estabilizantes:
Las resinas de vinilo se degradan químicamente al ser expuestas a altas temperaturas. Una vez
iniciada, la degradación continúa a una rata mayor, gracias a que el producto de la descomposición
estimula la despolimerización. Los estabilizantes tales como las sales de plomo se incluyen en los
compuestos para impedir el proceso de degradación o al menos retardarlo.
23. Modificadores:
Existen muchos tipos de modificadores, cada uno de ellos impartiendo cualidades específicas a los
compuestos; lubricantes, tales como el ácido esteárico, el cual mejora la apariencia superficial e
incrementa la velocidad de extrusión; rellenos, tales como arcillas seleccionadas las cuales mejoran las
características eléctricas, aditivos, tales como el negro de humo para convertir el plástico en
semiconductor; pigmentos, seleccionados de tal forma que no afectan las propiedades eléctricas;
retardantes de la llama y fungicidas.
Características de los compuestos de vinilo:
Ventajas:
Tienen alta resistencia dieléctrica y una adecuada resistencia de aislamiento. Inherentemente son
duros y resistentes a la llama, la abrasión y la humedad. El PVC es altamente resistente a los impactos
y a las tensiones mecánicas. Su resistencia al Ozono es muy buena lo mismo que a los ácidos, álcalis,
alcoholes y a la mayoría de los solventes, aceites, gasolina, cera y grasas. De acuerdo a su formulación
su rango de temperatura está entre los 218.15 K (55 C) y los 378.15 K (105 C). Inodoros e insaboros son
adecuados para usarse en refrigeradores, congeladores y equipo para manejo de alimentos.
La resina de PVC en sí no es tóxica y resiste el ataque de los hongos, pero los otros componentes
pueden no serlo.
Desventajas:
La principal desventaja radica en la alta capacidad inductiva específica (Sic) y en las pérdidas
dieléctricas, pero algunas deficiencias adicionales pueden señalarse. Algunos plastificantes de PVC
tienden a migrar, degradando sus propiedades eléctricas, también pueden perderse por evaporación
dando pie a que los aislamientos o las chaquetas se vuelvan quebradizos y frágiles.
Rango de temperatura:
Hay mucha confusión respecto al significado de resistencia a la alta temperatura de los compuestos de
vinilo , de hecho existen cuatro características en el PVC que pueden tomarse una a una o mezcladas
y que en cierto momento pueden originar categorías dependiendo del uso que vayan a tener. Ellos
son:
Choque térmico:
La liberación de los esfuerzos residuales por efectos del desvanecimiento de la memoria mecánica del
material, pueden originar fracturas o contracciones en los extremos. Las fallas indican que el
compuesto fue extruído a una temperatura inadecuada.
Envejecimiento térmico:
Este procedimiento indica cuan rápidamente el plastif¡cante se evapora desde el compuesto ya extru
ido al ser sometido a altas temperaturas, midiendo para ello la carga de ruptura y la elongación de
muestras del aislamiento envejecidas y comparadas con los resultados de las muestras no envejecidas.
Deformación Térmica:
Este procedimiento mide la resistencia de los aislamientos a la penetración bajo carga estática a una
temperatura elevada.
Resistencia Térmica:
Este procedimiento está destinado a medirla rata de la degradación molecular debido a la emisión de
cloruros de hidrógeno. La deshidro-cloronización se retarda en forma efectiva, por el uso de
estabilizantes químicos los cuales eliminan los cloruros de hidrógeno previniendo de esta forma su
falla futura.
24. Bajas Temperaturas:
Este rango también generalmente se entiende mal. La inmensa mayorfa de las especificaciones
incluyen dobladura en frío, pero en tal cantidad de formas, que comparaciones directas entre ellas no
son posibles. La experiencia ha demostrado que si el material pasa una prueba, normalmente pasará
las otras.
Poliolefinas:
Técnicamente las poliolefinas incluyen todos los polímeros y copolímeros de la familia de los
hidrocarburos del etileno, sin embargo el uso común solo ha impuesto este nombre para los
polietilenos de alta y baja densidad y los copolímeros del etileno y propileno.
Polietileno:
Es un material aislante con característica de muy bajas pérdidas en el aislamiento, utilizándose por
ello como aislante primario y adicionalmente como chaqueta.
Polietileno de baja densidad:
Se conoció desde 1.879 pero su producción se volvió comercial hacia 1.933 cuando el proceso de alta
presión y alta temperatura se desarrolló y perfeccionó en Inglaterra. En el año de 1.939 se dispuso en
forma funcional la primera fábrica de producción en gran escala. El plástico resultante tiene una
densidad entre 0.910 a 0.925 Kg/m3 siendo un polímero de características no lineales.
Polietileno de alta densidad:
Hacia 1.950 se encontró que un proceso catalítico permitía la polimerización de etileno a presiones
cercanas a la atmosférica. Este proceso de baja presión desarrollado por Zieogler en Alemania y por la
Phillips Petroleum Co. Los Estados Unidos, proporcionó un etileno de características lineales y con
densidades entre 0.942 ya 0.965 Kg/m3 .
Polietileno de Media Densidad:
Son materiales con densidades entre 0.926 a 0.941 Kg/m3 pero que no se utilizan normalmente como
aislantes primarios y solo ocasionalmente como chaquetas.
Características de los Compuestos del Polietileno:
Las propiedades térmicas y físicas de los compuestos del polietileno se relacionan con sus densidades
y pesos moleculares, pero exhiben algunas características comunes.
Eléctricas:
Excelente resistencia del aislamiento, alta resistencia dieléctrica, baja constante dieléctrica y bajo
factor de disipación.
Físicas:
Los compuestos sin pigmentación tiene una muy baja resistencia a la luz ultravioleta; los compuestos
pigmentados no presentan esta característica. Son algo combustibles pero se puede eliminar esta
desventaja.
Químicas:
Tiene una sobresaliente resistencia a los ácidos, álcalis y la mayoría de los solventes orgánicos;
presentan una fuerte barrera al agua y gases. Los compuestos lineales son más inertes químicamente
que los tipos no lineales.
Polietileno Reticulado:
Se utilizan formulaciones especiales para facilitar la reticulación, un proceso en el cual el material deja
de ser termoplástico para convertirse en termoestable. Al compararse con los polímeros normales,
muestran características térmicas mejoradas lo mismo que una resistencia mejorada a las fatigas por
los esfuerzos ambientales, etc.
25. Polietileno Celular:
La estructura en forma de panal de este polietileno, se forma mediante la generación de un gas inerte
en el proceso de extrusión. Puesto que lo anterior es controlable se puede obtener un material con
una constante dieléctrica muy baja. A causa de que a la larga se puede presentar un deterioro del
material, es conveniente cubrirlo con una película de material adecuado.
Los aislamientos en general se utilizan en los cables de potencia y alta tensión de la manera siguiente:
Para cables de potencia con una tensión máxima entre fases de 600 volt, para cables de control con
una tensión máxima de 1.000 volt, y para cables en circuitos de Iluminación en serie con una tensión
máxima en circuito abierto de 5.000 volt, se utiliza como aislante primario el PVC o el PTH
convencional o reticulado para baja tensión.
Para los servicios anteriores, Ceat General utiliza en sus aislamientos de PVC clase THW una
formulación especial que satisface los requisitos consignados en las normas IPCEA S- 61-402,
NemaWC-5 ,UL62y UL83.
Los aislamientos de PTH convencional, cumplen los requisitos de la norma IPCEA S-61-402, Nema
WC-5. Los aislamientos de PTH reticulados alta y baja tensión cumplen los requisitos de la norma ICEA
S-66-524, Nema WC-7.
Los aislamientos de PVC utilizados en nuestra fábrica cumplen en su totalidad los requisitos de la
norma ASTM D 2220. El aislamiento de polietileno convencional y reticulado cumplen los requisitos de
la norma ASTM D1248.
Los cables para media y alta tensión deben Utilizar un aislamiento primario de polietileno
convencional o reticulado, aunque el último tipo de polietileno debe preferirse gracias a las mejores
características mecánicas y térmicas.
Los cables para Telecomunicaciones usan tres tipos diferentes de aislamientos: papel, polietileno de
alta o baja densidad y cloruro de polivinilo.
Los cables con aislamiento de papel, se utilizan normalmente en las redes urbanas recubiertos los
conductores aislados con una cubierta de plomo o de aluminio con homopolímero o copolímero de
polietileno.
Para los cables interurbanos y algunos urbanos se utiliza el aislamiento de polietileno, el cual puede
ser de alta o baja densidad si no traen un relleno de gelatina para impedir la entrada de la humedad;
si se necesita con relleno de gelatina, es indispensable utilizar como aislante primario el polietileno de
alta densidad.
Actualmente nuestra Compañía puede proporcionar en un tiempo prudencial, aislamientos de
polietileno celular recubierto con una película de polietileno sólido. Este tipo de aislamiento presenta
una mejora en las cualidades dieléctricas comparada con los aislamientos termoplásticos
convencionales, al compararse a las características dieléctricas de los aislamientos de papel.
Para los cables de telecomunicaciones en el interior de las edificaciones, se utiliza normalmente el
aislamiento de cloruro de Polivinilo, el cual, aunque tiene una capacidad inductiva específica alta, en
comparación con los otros aislamientos especificados, su bajo costo y sus características mecánicas lo
convierten en el más adecuado teniendo presente que dadas las pequeñas longitudes de los tendidos
reales, las pérdidas eléctricas son substancialmente bajas.
29. Tabla 310-17 Capacidad de corriente permisible de conductores sencillos aislados para 0 a 2.000 V
nominales al aire libre y temperatura ambiente de 30°C
Calibre Temperatura nominal del conductor (ver Tabla 310-13) Calibre
60°C 75°C 90°C 60°C 75°C 90°C
TIPOS TIPOS TIPOS TIPOS TIPOS TIPOS
TW*, UF* FEPW*, TBS, SA, TW*, UF* RH*, TBS, SA,
RH*, SIS, FEP*, RHW*, SIS,
RHW*, FEPB*, MI, THHW*, THHN*,
THHW*, RHH*, THW*, THHW*,
THW*, RHW-2, THWN*, THW-2,
THWN*, THHN*, XHHW*, THWN-2,
XHHW*, THHW*, USE* RHH*,
ZW* THW-2*, RHW-2,
THWN-2*, USE-2,
USE-2, XHH,
XHH, XHHW,
XHHW*, XHHW-2,
XHHW-2, ZW-2
ZW-2
2 ALUMINIO O ALUMINIO AWG
mm COBRE
RECUBIERTO DE COBRE Kcmils
FACTORES DE CORRECCIÓN
Temp. Temp.
Para temperaturas ambientes distintas de 30°C, multiplicar las
ambiente ambiente
anteriores corrientes por el correspondiente factor de los siguientes
en °C en °C
21-25 1,08 1,05 1,04 1,08 1,05 1,04 21-25
26-30 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 26-30
31-35 0,91 0,94 0,96 0,91 0,94 0,96 31-35
36-40 0,82 0,88 0,91 0,82 0,88 0,91 36-40
41-45 0,71 0,82 0,87 0,71 0,82 0,87 41-45
46-50 0,58 0,75 0,82 0,58 0,75 0,82 46-50
51-55 0,41 0,67 0,76 0,41 0,67 0,76 51-55
56-60 .... 0,58 0,71 .... 0,58 0,71 56-60
61-70 .... 0,33 0,58 .... 0,33 0,58 61-70
71-80 .... .... 0,41 .... .... 0,41 71-80
Tipos y calibres de los conductores RH, RHH, RHW, THHW, THW, THWN, THHN, XHHW, USE
Aluminio o aluminio recubierto Capacidad de corriente de la
Cobre
de cobre acometida o alimentador
2 2
mm AWG mm AWG (A)
21,14 4 33,62 2 100
26,66 3 42,20 1 110
33,62 2 53,50 1/0 125
42,20 1 67,44 2/0 150
53,50 1/0 85,02 3/0 175
67,44 2/0 107,21 4/0 200
85,02 3/0 126,67 250 kcmils 225
107,21 4/0 152,01 300 kcmils 250
126,67 250 kcmils 177,34 350 kcmils 300
177,34 350 kcmils 253,35 500 kcmils 350
202,68 400 kcmils 304,02 600 kcmils 400
30. Número de conductores portadores de Porcentaje del valor de las Tablas, ajustado para
corriente la temperatura ambiente si fuera necesario
De 4 a 6 80
De 7 a 9 70
De 10 a 20 50
De 21 a 30 45
De 31 a 40 40
41 y más 35
Tabla 310-67 Capacidad de corriente para cables de ternas de conductores sencillos aislados de cobre
al aire, para temperaturas de los conductores de 90°C y 105°C y temperatura ambiente de 40°C
Temperatura nominal del conductor
Calibre del Véase Tabla 310-61
conductor Capacidad de corriente para 2001- Capacidad de corriente para 5001-
5000V ( A ) 35000V (A)
2 AWG 90°C 105°C 90°C 105°C
mm Kcmils Tipo MV-90 Tipo MV-105 Tipo MV-90 Tipo MV-105
8,36 8 65 74 --- ---
13,29 6 90 99 100 110
21,14 4 120 130 130 140
33,62 2 160 175 170 195
42,20 1 185 205 195 225
53,50 1/0 215 240 225 255
67,44 2/0 250 275 260 295
85,02 3/0 290 320 300 340
107,21 4/0 335 375 345 390
126,67 250 375 415 380 430
177,34 350 465 515 470 525
253,35 500 580 645 580 650
380,02 750 750 835 730 820
506,7 1.000 880 980 850 950
Tabla 310-68 Capacidad de corriente para cables de ternas de conductores sencillos aislados de
aluminio al aire, para una temperatura de los conductores de 90°C y 105°C y temperatura del aire
ambiente de 40°C
Temperatura nominal del conductor
Calibre del Véase Tabla 310-61
conductor Capacidad de corriente para 2001- Capacidad de corriente para 5001-
5000V ( A ) 35000V (A)
2 AWG 90°C 105°C 90°C 105°C
mm Kcmils Tipo MV-90 Tipo MV-105 Tipo MV-90 Tipo MV-105
8,36 8 50 57 --- ---
13,29 6 70 77 75 84
21,14 4 90 100 100 110
33,62 2 125 135 130 150
42,20 1 145 160 150 175
53,50 1/0 170 185 175 200
67,44 2/0 195 215 200 230
85,02 3/0 225 250 230 265
107,21 4/0 265 290 270 305
126,67 250 295 325 300 335
177,34 350 365 405 370 415
253,35 500 460 510 460 515
380,02 750 600 665 590 660
506,7 1.000 715 800 700 780
