aisladores

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y
ELECTRÓNICA
UTILIZACIÓN DE CABLE PROTEGIDO PARA REDES AÉREAS DE
MEDIA TENSIÓN
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO ELÉCTRICO
FRANCISCO VLADIMIR ESPÍN VILLACRÉS
franciscoe33@hotmail.com
CARLOS ALBERTO SÁNCHEZ ARCOS
carlosalberto0216@hotmail.com
DIRECTOR: LUIS TAPIA, Ing. MSC.
ltc51@hotmail.com
Quito, Mayo 2009

i
DECLARACIÓN
Nosotros, Francisco Vladimir Espín Villacrés y Carlos Alberto Sánchez Arcos,
declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que
no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y,
que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por
la normatividad institucional vigente.
_____________________ __________________
Francisco Vladimir Espín Villacrés Carlos Alberto Sánchez Arcos

ii
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Francisco Vladimir Espín
Villacrés y Carlos Alberto Sánchez Arcos, bajo mi supervisión.
________________________
Luis Tapia, Ing. MSC.
DIRECTOR DEL PROYECTO

iii
AGRADECIMIENTOS
A Dios por brindar salud a mis seres queridos y poder concluir mi carrera
universitaria, gracias a mi familia, a mi Padre por su fortaleza, a mi Madre por su
sacrificio diario, a mi Hermano por su paciencia, a mi Hermana por su ayuda y
finalmente pero no menos importante a Paola por su invalorable aporte en la
realización de este trabajo de titulación.
A la Empresa Eléctrica Quito en particular a mi tío el Sr. José Espín y a quienes
conforman el departamento de planificación y estudios de distribución, en especial
a la Ing. Mercy Jácome, al Ing. Jaime Estrella y a los futuros ingenieros Gabriel y
Rodrigo por su aporte.
Al Ing. Luis Tapia que nos guió en el transcurso de este trabajo, al Ing Luis Ruales
por su ayuda desinteresada para elaborar este proyecto.
Al Ing. Joffre Chico por sus consejos y la valiosa oportunidad que me brindó al
acogerme en su empresa.
A todas aquellas personas en especial amigos que colaboraron de forma directa o
indirecta en mi formación tanto humana como profesional la EPN.
FRANCISCO
Acta est fabula

iv
Agradezco ante todo a Dios por ayudarme a superar los momentos difíciles que
he tenido en mi vida, por darme los padres y amigos que tengo, le agradezco a mi
padre por ser un ejemplo de vida, un camino en el cual he sabido guiarme, un
agradecimiento a la distancia a mi madre y a mi hermano por darme su total y
completo apoyo en las decisiones que he tomado, a mis amigos, que ellos saben
quienes son, que han confiado en mi y me ayudaron con sus consejos y
optimismo a lo largo de toda mi carrera universitaria, a nuestro director de tesis el
ing. Luis Tapia quien supo orientarnos de la mejor manera para la culminación de
este Proyecto de Titulación.
Carlos Alberto

v
DEDICATORIA
A mi Familia que me brindó la oportunidad de transitar el sendero estudiantil ya
que siempre dieron su hombro y ánimo cuando me sentía caer, en particular a mi
Madre por su abnegación diaria.
Para mis abuelitos Blanca, Miguel y Esther por su cariño.
A Paola que me respaldó desde el primer momento para convertirse en otro pilar
en mi vida y a su familia por su aliento.
Para todos mis amigos de la EPN que compartimos cosas malas y muchas cosas
buenas.
FRANCISCO
Acta est fabula

vi
Este trabajo va dedicado a mi madre y a mi hermano, pero especialmente va
dedicado a mi padre José Atahualpa Sánchez, que a través de su lucha, su
perseverancia, su apoyo y su amor sin importar las circunstancias ha sabido estar
junto a mi dándome fuerzas y ejemplo para seguir adelante y llegar a ser alguien
mejor.
Carlos Alberto

vii
CONTENIDO
DECLARACIÓN.......................................................................................................i
CERTIFICACIÓN ....................................................................................................ii
AGRADECIMIENTOS............................................................................................iii
DEDICATORIA .......................................................................................................v
CONTENIDO......................................................................................................... vii
RESUMEN ..............................................................¡Error! Marcador no definido.
CAPITULO I
GENERALIDADES ................................................................................................ 1
1.1 INTRODUCCIÓN.......................................................................................... 1
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................. 1
1.2.1 OBJETIVO GENERAL........................................................................... 1
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................. 1
1.3 ALCANCE .................................................................................................... 2
1.4 JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 2
1.4.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA................................................................... 2
1.4.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA ..................................................... 2
1.4.3 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA ................................................................ 3
1.5 CONTENIDO ................................................................................................ 3
CAPÍTULO II
COMPONENTES DE LAS REDES AÉREAS DE MEDIA TENSIÓN CON CABLE
PROTEGIDO.......................................................................................................... 5
2.1 DEFINICIÓN DEL CABLE A UTILIZAR....................................................... 6
2.1.1 MATERIAL DE LOS CONDUCTORES DE FASE................................. 6
2.1.2 MATERIAL DEL CONDUCTOR MENSAJERO..................................... 8
2.1.3 AISLAMIENTO ELÉCTRICO................................................................. 9
2.1.3.1 Tipos de aislamiento ..................................................................... 9
2.1.3.2 Aislamiento polietileno termoplástico ....................................... 10
2.1.3.3 Aislamiento polietileno reticulado ............................................. 10
2.1.4 CONDUCTORES ................................................................................. 11
2.1.4.1 Conductor de fase ....................................................................... 11
2.1.4.1.1 Análisis del tipo de conductor.................................................. 11
2.1.4.1.2 Ventajas del conductor AAAC................................................. 12
2.1.4.2 Conductor mensajero.................................................................. 13
2.1.4.2.1 Análisis del tipo de conductor.................................................. 14
2.1.4.3 Composición del cable escogido............................................... 15
2.1.4.3.1 Cables para temperatura de operación de 90ºC ..................... 17
2.1.4.3.2 Distancias mínimas de instalación del cable escogido............ 18
2.2 PRUEBAS .................................................................................................. 18
2.2.1 CONDICIONES PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS ......... 18
2.2.1.1 Temperatura del medio ............................................................... 19
2.2.1.2 Frecuencia y forma de onda de la frecuencia en los voltajes de
prueba....................................................................................................... 19

viii
2.2.1.3 Forma de onda de los voltajes de prueba de impulso ............. 19
2.2.2 PRUEBAS PARA EL CABLE PROTEGIDO ....................................... 19
2.2.2.1 Ensayos de rutina........................................................................ 19
2.2.2.2 Ensayos de muestreo.................................................................. 20
2.2.2.3 Ensayos tipo ................................................................................ 22
2.2.2.3.1 Ensayos tipo eléctrico ............................................................. 23
2.2.2.3.2 Ensayos tipo no eléctrico ........................................................ 27
2.2.2.3.3 Pruebas realizadas en el laboratorio..........¡Error! Marcador no
definido.
CAPÍTULO III
ESTRUCTURAS Y MONTAJES TIPO PARA REDES AÉREAS DE MEDIA
TENSIÓN CON CABLE PROTEGIDO................................................................. 35
3.1 COMPONENTES DE ESTRUCTURAS...................................................... 35
3.1.1 ESPACIADORES................................................................................. 35
3.1.1.1 Espaciadores sin grapas incorporadas..................................... 36
3.1.1.2 Espaciadores con grapas incorporadas.................................... 37
3.1.1.3 Espaciadores con grapas para desvíos mayores a 20º............ 38
3.1.1.4 Espaciador para red monofásica ............................................... 39
3.1.2 ANILLOS DE SUJECIÓN .................................................................... 39
3.1.3 AISLADORES...................................................................................... 40
3.1.3.1 Aisladores tipo pin ...................................................................... 40
3.1.3.1.1 Alambre recubierto para ataduras........................................... 42
3.1.3.1.2 Aisladores tipo pin con grapa incorporada .............................. 42
3.1.3.2 Aisladores para retención........................................................... 44
3.1.4 SOPORTES DE MONTAJE................................................................. 44
3.1.4.1 Grapa de retención preformada para mensajero...................... 45
3.1.4.2 Grapa de retención preformada para conductor ...................... 45
3.1.4.2 Horquillas ..................................................................................... 45
3.1.4.3 Estribo para ménsula tangente .................................................. 47
3.1.4.4 Grapas para ménsulas ................................................................ 47
3.1.4.4.1 Grapa de sujeción del mensajero............................................ 47
3.1.5 MÉNSULAS ......................................................................................... 48
3.1.5.1 Ménsulas para redes alineadas.................................................. 48
3.1.5.1.1 Ménsula tangente o de alineación........................................... 48
3.1.5.1.2 Ménsula antibalanceo ............................................................. 49
3.1.5.2 Ménsulas para redes con ángulos de desvío............................ 49
3.1.5.2.1 Ménsulas de desvío para redes con un circuito ...................... 51
3.1.5.2.2 Ménsulas de desvío para redes con doble circuito ................. 52
3.1.5.2.3 Ménsulas de desvío en configuración vertical......................... 52
3.1.5.3 Ménsula de retención terminal ................................................... 53
3.1.6 EXTENSIONES DE POSTE................................................................. 54
3.1.6.1 Extensión de poste simple.......................................................... 54
3.1.6.2 Extensión de poste doble ........................................................... 55
3.2 ESTRUCTURAS TIPO ............................................................................... 56
3.2.1 ESTRUCTURAS TANGENTES ........................................................... 56
3.2.2 ESTRUCTURAS CON ÁNGULOS DE DESVIACIÓN QUE MENORES
A 45º ............................................................................................................. 56

ix
3.2.3 ESTRUCTURAS CON ÁNGULOS DE DESVIACIÓN MAYORES A 45º
...................................................................................................................... 56
3.2.4 ESTRUCTURA DERIVACIÓN AL TRANSFORMADOR ..................... 56
3.2.5 ESTRUCTURA DE TRANSICIÓN DE RED CON CONDUCTOR
DESNUDO A RED CON CABLE PROTEGIDO ........................................... 57
3.2.6 ESTRUCTURA DE RETENCIÓN TERMINAL ..................................... 57
3.3 ESTRUCTURAS EN VOLADO CON PALOMILLA.................................... 57
3.3.1 ESTRUCTURA TANGENTE EN VOLADO.......................................... 58
3.3.2 ESTRUCTURA TERMINAL EN VOLADO........................................... 59
3.4 DESIGNACIÓN DE DISPOSICIONES TIPO .............................................. 59
3.5 CÁLCULO MECÁNICO.............................................................................. 60
3.5.1 CONDUCTORES ................................................................................. 60
3.5.1.1 Tensión y esfuerzo en los conductores..................................... 62
3.5.2 ECUACIÓN DE CAMBIO DE CONDICIONES..................................... 67
3.5.3 POSTES............................................................................................... 69
3.6 CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL USO DE CABLE PROTEGIDO.......... 72
3.6.1 AISLAMIENTO..................................................................................... 72
3.6.2 CONDUCTOR DE FASE ..................................................................... 72
3.6.3 CABLE MENSAJERO ......................................................................... 72
3.6.4 COMPOSICIÓN CABLE PROTEGIDO................................................ 73
3.6.5 NORMAS DE REFERENCIA ............................................................... 73
3.6.6 COMPONENTES DE ESTRUCTURAS ............................................... 73
3.6.6.1 Espaciadores ............................................................................... 73
3.6.6.2 Aisladores .................................................................................... 74
3.6.6.3 Soportes de montaje ................................................................... 74
3.6.6.4 Ménsulas ...................................................................................... 75
3.6.6.5 Extensiones de poste.................................................................. 76
3.6.6.6 Estructuras Tipo .......................................................................... 76
3.6.6.7 Estructuras en Volado con Palomilla......................................... 77
3.6.6.8 Montaje de estructuras................................................................ 77
3.6.6.9 Instalación en zonas urbanas..................................................... 77
3.6.6.10 Instalación en bosques ............................................................. 77
3.6.6.11 Esfuerzos mecánicos ................................................................ 78
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO PARA DEFINIR EL TIPO DE RED AÉREA A
USARSE .............................................................................................................. 79
4.1 ANÁLISIS TÉCNICO.................................................................................. 79
4.1.1 REACTANCIAS INDUCTIVAS ............................................................ 79
4.1.1.1 RED DESNUDA ............................................................................ 79
4.1.1.2 Red compacta .............................................................................. 81
4.1.2 MOMENTO........................................................................................... 82
4.2 ANÁLISIS ECONÓMICO............................................................................ 84
4.2.1 COSTO DE IMPLEMENTACIÓN DE LA RED..................................... 84
4.2.2 VALORES QUE DEJA DE PERCIBIR LA E.E.Q. ............................... 85
4.2.3 MÉTODOS DE EVALUACIÓN ECONÓMICA PARA RED DESNUDA Y
RED COMPACTA DE 1km DEL PRIMARIO 19G ........................................ 87
4.2.3.1 Valor actual neto (VAN)............................................................... 88

x
4.2.3.2 Tasa interna de retorno (TIR)...................................................... 88
4.2.3.3 Relación beneficio-costo (B-C)................................................... 89
4.2.4 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE EVALUACIÓN ECONÓMICA
PARA RED DESNUDA Y COMPACTA DE 1km DEL PRIMARIO 19G....... 89
4.2.4.1 Red desnuda ................................................................................ 89
4.2.4.2 Red compacta .............................................................................. 92
CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................... 94
5.1 CONCLUSIONES....................................................................................... 94
5.2 RECOMENDACIONES............................................................................... 95
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................¡Error! Marcador no definido.
ANEXOS .............................................................................................................. 97

xi
RESUMEN
En la actualidad en el área de concesión de la Empresa Eléctrica Quito no existe
una alternativa al conductor desnudo en media tensión en instalación aérea.
En el presente proyecto de titulación se realiza un estudio en el cual se plantea
como opción el cable protegido para instalación aérea en media tensión, siendo
algunas de sus ventajas el aumento de la confiabilidad, evitar electrocuciones,
contribución a la conservación del medio ambiente, etc.
El estudio empieza con un análisis del tipo de aislamiento, tipo de conductor tanto
para las fases como para el mensajero, derivando en la composición del cable
que se va a escoger para la implementación de la red.
Posteriormente se dará a conocer las pruebas correspondientes para satisfacer
los requerimientos de calidad del cable determinados por las diferentes normas
que se establecen para este fin. En el laboratorio se efectúan para comprobar las
condiciones de funcionamiento dadas por el fabricante.
También se presentan los componentes de las estructuras correspondientes a
este tipo de red, dando a conocer el material del cual están fabricados y su forma
de utilización.
El cálculo de las tensiones mecánicas y de flechas del cable se lo realiza
considerando las restricciones de la E.E.Q. para las diferentes condiciones
climáticas.
En el análisis técnico económico en el cual se compara la red desnuda y la
compacta tomando en cuenta el momento eléctrico y los costos de
implementación.
Finalmente se elabora las conclusiones y recomendaciones de dicho proyecto de
titulación.

1
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
Para optimizar la calidad del servicio eléctrico y brindar mayor seguridad, las
empresas distribuidoras hacen mejoras en sus redes, uno de ellas es la
implementación de cable protegido en media tensión (MT).
Por estos motivos el presente proyecto de titulación contiene los criterios para la
implementación de cable preensamblado en redes aéreas de MT, debido a su
facilidad y rapidez de montaje, seguridad, aspecto y razones de control de medio
ambiente al disminuir la poda de árboles, constituyéndose en una buena
alternativa frente a los conductores desnudos.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Definir las condiciones en las que se utilizaría cable protegido en las redes aéreas
de MT así como la elaboración de criterios técnicos para el posible desarrollo de
normas en el uso de estructuras.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar las características y parámetros eléctricos requeridos en cables
protegidos para media tensión MT a utilizarse en redes aéreas.
• Establecer los diferentes tipos de estructuras y materiales a utilizarse en
redes aéreas de MT con cable protegido.
• Analizar el esfuerzo mecánico para estructuras aéreas de MT con cable
protegido.

2
• Comparar el beneficio económico entre el cable protegido y cable desnudo
utilizado en las redes actuales de MT.
• Determinar los criterios técnicos electromecánicos necesarios para la
posible elaboración de normas.
1.3 ALCANCE
Se seleccionará los conductores para MT teniendo en cuenta el voltaje al que
estará sometido en condiciones normales de operación, así como otros factores
que influyen en el nivel de conducción. Para esto se considerará que el conductor
será instalado en el área de concesión de la E.E.Q.
Se determinará las condiciones físicas que soportaría cada estructura para redes
aéreas de MT por medio de cálculos de los esfuerzos mecánicos de todas las
estructuras para redes aéreas de MT, obteniendo de esta manera criterios
técnicos para la posible elaboración de normas para el uso de cable protegido. La
realización de un análisis técnico-económico para definir si es viable implementar
en zonas de vegetación alta y lugares que sobrepase el límite de línea de fábrica
este tipo de red, en comparación con las redes utilizadas actualmente con
conductor desnudo.
1.4 JUSTIFICACIÓN
1.4.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
Establecer criterios técnicos para la posible elaboración de normas en el uso de
cable protegido para redes aéreas de MT en el área de concesión de la E.E.Q.
1.4.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA
Establecer el óptimo nivel de aislamiento para los cables protegidos de MT,
teniendo en cuenta el BIL y demás parámetros eléctricos para la adecuada
implementación de este tipo cable en MT.

3
Cálculos teóricos mediante la aplicación de la física para la obtención de los
esfuerzos mecánicos.
Utilización de los conocimientos en Distribución para la realización del análisis
técnico-económico.
Manejo del programa Autocad para la elaboración de normas (gráficos).
Manejo de herramientas y maquinaria para pruebas en el taller.
1.4.3 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA
Este proyecto se realiza debido a los accidentes suscitados en ciertos barrios de
la ciudad de Quito a causa de la construcción de viviendas fuera del límite de
línea de fábrica además de la contaminación visual, ya que por ser una red
compacta da la impresión de menor número de cables.
En el sentido ecológico la suspensión de poda innecesaria de árboles para el
paso de la red.
1.5 CONTENIDO
El presente proyecto de titulación se dividirá en los siguientes capítulos:
• CAPÍTULO I Generalidades: Se aprecia todo lo referente al problema que
motiva la realización de este proyecto de titulación y se establecen tanto
objetivos generales como específicos, además de nombrar las limitaciones
en los que se mueve el trabajo y las razones por las cuales se plantea este
proyecto.
• CAPÍTULO II Componentes de las redes aéreas de MT con cable
protegido: Establece las características eléctricas mediante un análisis del
tipo de aislamiento y capacidad a utilizarse en cable protegido y
características mecánicas así como las pruebas eléctricas y mecánicas a
realizar.

4
• CAPÍTULO III Estructuras y montajes tipo para redes aéreas de MT con
cable protegido: Aquí están desarrollados los cálculos necesarios para
obtener los respectivos esfuerzos mecánicos de las estructuras a ser
estudiadas en este trabajo e implementar los respectivos criterios técnicos
para el posible uso de cable protegido.
• CAPÍTULO IV Análisis técnico – económico para definir el tipo de red aérea
a usarse: Se realiza un análisis acerca de las condiciones existentes con
cable desnudo y las condiciones que podrían existir con la implementación
de cable protegido con sus correspondientes implicaciones económicas,
definiendo el tipo de red a utilizar. Además se aplicarían los resultados
obtenidos en este estudio en un ejemplo práctico de instalación de redes
aéreas de MT con cable protegido en un sector establecido por la E.E.Q.
• CAPÍTULO V Conclusiones y recomendaciones: Aquí está comprendido el
análisis de los resultados derivados de la investigación, haciendo notar el
logro de los objetivos planteados para este proyecto de titulación teórico-
práctico.

5
CAPÍTULO II
COMPONENTES DE LAS REDES AÉREAS DE MEDIA
TENSIÓN CON CABLE PROTEGIDO
La red aérea de media tensión (MT) con cable protegido es aquella que está
constituida por espaciadores en donde van asegurados los conductores de fase
unipolares con cubierta individual para cada uno de los cables.
El conductor neutro lo constituye un cable de alta resistencia mecánica que se
conoce como portante o mensajero debido a que éste es el que realiza el esfuerzo
de sostener a las fases y protegerlas contra la caída de ramas y árboles; el
mensajero no es aislado y cumple también con la función de cable de guarda ya
que éste se lo instala arriba de las fases.
La cubierta de los cables reduce la incidencia de cortocircuitos o descargas
debido al contacto de ramas de árboles, o algún tipo de objeto con las fases del
sistema o entre fase y neutro aumentando la confiabilidad del sistema.
Se debe tener muy claro que este tipo de cable no protege contra las descargas
eléctricas, aunque evita la electrocución, debido algún toque accidental de una
persona a la red por lo que se debe mantener las distancias de seguridad
dependiendo del nivel de voltaje al que la red esté instalada.
Las aplicaciones de este tipo de cable son las siguientes:
- Lugares donde la vegetación es alta y no se puede obtener permisos de
poda.
- Zonas boscosas.
- Salidas de subestaciones.
- Viviendas que se pasen del límite de fábrica, siempre manteniendo las
distancias de seguridad.

6
Este estudio está definido para redes aéreas de media tensión con cable
protegido en el sector de concesión de la E. E.Q., bajo las siguientes condiciones:
3000m sobre el nivel del mar, un rango de temperatura de 0ºC a 50ºC, 1500mm
de precipitación media anual, 70% de humedad relativa.
El aislamiento de dicho cable satisface los valores de prueba que exige la E.E.Q.
y son: 22.8kV de voltaje nominal, 24kV de voltaje máximo de diseño y 125kV de
voltaje de prueba a impulso (BIL) según normas parte A de la E.E.Q.
Por su temperatura de operación normal de trabajo estos cables se clasifican para
75ºC y 90ºC, por lo que en condiciones de sobrecarga de emergencia la
temperatura que soporta el cable protegido es de 100ºC y 130ºC, respectivamente
para uno y otro cable, y en condiciones de cortocircuito por un tiempo de 5s, la
temperatura que soportaría es de 210ºC y 250ºC, respectivamente [5]
.
2.1 DEFINICIÓN DEL CABLE A UTILIZAR [14]
2.1.1 MATERIAL DE LOS CONDUCTORES DE FASE [19]
Para la selección del calibre del cable y tipo de conductor se debe tomar en
cuenta la capacidad de corriente, voltaje, propiedades físicas, flexibilidad y
seguridad al usuario.
Los metales más usados para fabricar un conductor son cobre y aluminio, los
cuales pueden ser sólidos o trenzados (multihilos).
Los conductores trenzados son más flexibles pero el diámetro es mayor que uno
sólido con área equivalente. El diámetro total puede variar, dependiendo del tipo
de construcción, el cual puede ser concéntrico, comprimido o compactado. [1]
Para nuestro caso el conductor del cable protegido es compactado, es decir,
trenzado de cobre o aluminio cubierto por capas de material aislante evitando que
ingrese algún tipo de impureza.

7
Los materiales más comunes para la conformación de los conductores son los
siguientes:
- Cobre
- Aluminio
- Aleación de Aluminio
- Cobre
Puede obtenerse 3 clases de temple para el cobre: duro, semiduro y blando. [1]
Para conductores aislados debido a su cubierta se utiliza cobre blando ya que
esta protección hace que el cable tenga alta resistencia a la rotura mientras que
en conductores desnudos se emplea el cobre duro o semiduro ya que en esta
condición el cable no tiene cubierta, y al igual que la situación anterior se necesita
también alta resistencia a la rotura.
El problema que se suscita con este tipo de conductor es en el aspecto
económico ya que su costo es alto en el mercado.
- Aluminio
Este tipo de conductor tiene un mayor diámetro que el de cobre para un mismo
valor de resistencia eléctrica, con un diámetro mayor, las líneas de flujo eléctrico
que se originan en el conductor se encuentran más separadas en su superficie
para el mismo voltaje; esto significa que hay un menor gradiente de voltaje en la
superficie del conductor y una menor tendencia a ionizar el aire que rodea el
conductor lo cual produce el efecto corona. [2]
Su costo es bajo, tiene mejores características de cortocircuito que su equivalente
de cobre, pero como el aluminio es electronegativo con relación a la mayoría de
los metales como cobre, plomo, hierro, el contacto con estos metales en
presencia de humedad da lugar a la formación de un par galvánico que ocasiona
su corrosión y los pequeños defectos superficiales que se pueden producir al
momento del montaje, dieron lugar al desarrollo del material de aleación de
aluminio.

8
- Aluminio reforzado con acero
Cuando se necesita cumplir con los requerimientos de flecha y vano con alta
resistencia a la carga de rotura se recurre al uso de conductores de aluminio
reforzado con acero, sobre todo en áreas urbanas.
- Aleación de aluminio
Tiene buena conductividad, mayor resistencia a la tracción con respecto al cobre y
aluminio, mayor facilidad en su construcción, manipulación, reparación de líneas y
resistencia a la corrosión.
Las características de flecha/tracción de los conductores cableados con aleación
de aluminio los hacen útiles para los sistemas de distribución. [3]
Para los conductores de fase del cable protegido la mejor opción es la aleación de
aluminio.
2.1.2 MATERIAL DEL CONDUCTOR MENSAJERO
La condición de este conductor es que tenga alta resistencia a la carga de rotura
por lo que tenemos los siguientes tipos de conductores:
- Acero reforzado con aluminio
Cuando los esfuerzos mecánicos a los que va a estar sometido el cable son altos
ya sea en áreas urbanas o rurales se utiliza el acero reforzado con aluminio para
este tipo de redes con cable protegido.
La opción óptima es la de acero reforzado con aluminio para la implementación
del cable protegido aunque sino se dispone de este tipo de conductor, el aluminio
reforzado con acero también es útil para este tipo de aplicación.
- Acero
El acero es una posibilidad siempre y cuando no se disponga del material acero
reforzado con aluminio, tomando siempre en cuenta la aplicación al cual va a

9
sometido ya sea como cable de guarda o neutro del sistema.
2.1.3 AISLAMIENTO ELÉCTRICO [26]
En cables protegidos se agregan componentes tales como:
• Pantallas semiconductoras.
• Pantallas conductoras (metálicas) además de incrementar el espesor del
aislamiento para manejar mayores esfuerzos eléctricos.
La función del aislamiento eléctrico es confinar la corriente eléctrica en el
conductor y contener el campo eléctrico.
Las propiedades de los aislamientos exceden los requisitos que demandan su
aplicación, pero los efectos de la operación, el envejecimiento, ambiente agresivo
como salinidad, degradan el aislamiento hasta el punto en que llegaría a fallar. [1]
Por este motivo es importante seleccionar el aislamiento más adecuado para cada
uso, garantizando una larga duración.
2.1.3.1 Tipos de aislamiento
Los tipos de aislamiento se clasifican en termoplásticos y termoestables.
a) Termoplásticos
El aislamiento termoplástico al someterse a altas temperaturas se ablanda y se
moldea al conductor pero si existe sobrecalentamiento por encima de la
temperatura de fusión éste se derrite dejando al conductor desnudo.
b) Termoestables
También llamados termofijos o reticulados; a diferencia de los termoplásticos, a
altas temperaturas no se ablandan aún cuando hay sobrecalentamiento por
encima de su temperatura de fusión éstos no se derriten permaneciendo sobre el
conductor.

10
2.1.3.2 Aislamiento polietileno termoplástico
Es un termoplástico producido por la polimerización del gas etileno bajo presión,
resistente a químicos, humedad y flexible a bajas temperaturas.
El polietileno es producido en densidad baja, media y alta; al incrementar la
densidad también se incrementa la dureza, el límite elástico, la rigidez mecánica y
la resistencia a químicos y temperatura. [1]
Los cables aislados con PE tienen negro de humo lo cual hace al material aislante
resistente a los rayos solares y UV previniendo la degradación del cable, sin
embargo el PE tiene sus desventajas ya que es susceptible a descargas por
corona en medios y altos voltajes y cuando se encuentra en medios arborizados
sufre una degradación prematura.
Los cables aislados con PE pueden ser operados a temperatura de conductor de
75ºC en condiciones normales, 90ºC bajo condiciones de emergencia y 130ºC en
cortocircuito.
2.1.3.3 Aislamiento polietileno reticulado
El polietileno reticulado (XLPE) es plástico termoestable producido por la
interacción del polietileno (PE) con un agente reticulante (peróxido orgánico)
pudiendo trabajar a mayores temperaturas y voltajes que el PE, el proceso de
reticulado mejora las propiedades eléctricas y mecánicas.
En media tensión se emplea polietileno reticulado sin rellenos (aditivos); esto hace
que soporte impulsos de 106,3 kV/mm.
El XLPE extra limpio (sin rellenos), se utiliza en cables de media y alta tensión,
incrementa la resistencia al efecto corona comparado con el polietileno
termoplástico, además es retardante a la arborescencia y tiene buena resistencia
al impacto, abrasión y fractura por esfuerzo ambiental. [1]

11
EL polietileno reticulado también se fabrica en densidad baja, media y alta y su
aislamiento debe ser adecuado para uso en medios húmedos y secos, debe ser
resistente a los esfuerzos mecánicos durante la instalación y operación del cable,
además el XLPE debe contener compuestos que lo hagan resistente a llama, a los
rayos ultravioleta y la degradación de la superficie del conductor por esfuerzo
eléctrico y condiciones ambientales (tracking). Los cables aislados con XLPE
pueden ser operados a temperatura de conductor de 90ºC en condiciones
normales, 130ºC bajo condiciones de emergencia y 250ºC en corto circuito.
Debido a las características anteriormente expuestas para cada material aislante,
el más apto para la constitución del cable protegido es el XLPE.
2.1.4 CONDUCTORES
2.1.4.1 Conductor de fase [20] [21]
Su función es la de transportar la corriente de fase.
2.1.4.1.1 Análisis del tipo de conductor
a) Conductores de aluminio 1350-AAC
También conocido como ASC (Aluminium Stranded Conductor), los cables de
aluminio 1350, AAC (All Aluminium Conductor), con una conductividad del 61%,
densidad de 2.705g/cm³, tiene una pobre relación carga a la rotura/peso, por lo
que su uso en líneas urbanas se limita a vanos cortos, para la aplicación en vanos
largos como lo tiene este tipo de red no sería una buena opción. Una buena
característica es su resistencia a la corrosión por esta razón es aplicable en zonas
cercanas a la costa.
b) Conductores ACSR
El conductor ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced), está compuesto por
un núcleo de acero galvanizado conformado por uno o varios alambres cableados

12
dependiendo del tamaño para proporcionar mayor carga a la rotura, alrededor del
núcleo cables de aluminio 1350 dispuestos helicoidalmente para proveer la misma
resistencia eléctrica que el 1350 AAC, por lo que tienen una conductividad del
61%, dependiendo de la carga de rotura o relación conductividad / fortaleza que
se tenga, varía el área del núcleo de acero.
Fig 1. Conductor ACSR (alma de acero), 7 hilos de acero-24 de aluminio.
Para redes con cable protegido se necesita que los conductores de fase tengan el
menor peso posible debido a los esfuerzos que va a realizar el cable mensajero
ya que éste sostiene a las tres fases y a los espaciadores.
c) Conductores de aleación de aluminio 6201-T81
Debido a los requerimientos de alta conductividad y alta resistencia mecánica a la
tracción posteriormente se desarrolló la aleación de aluminio 6201 AAAC (All
Aluminium Alloy Conductor) con una conductividad del 52.5% y una densidad de
2.690g/cm³ y mayor carga a la rotura, esto hace que se puedan incluir calibres
pequeños o medianos de conductores con altas cargas mecánicas para tramos de
hasta 100m.
2.1.4.1.2 Ventajas del conductor AAAC [18]
- Resistencia a la corrosión
Mucho más resistente a la corrosión galvánica y a condiciones ambientales
severas como salinidad, arena, contaminación química e industrial que el cable
ACSR.

13
- Económicas
Los costos de instalación son menores teniendo en cuenta su menor peso por lo
que se necesita menor cantidad de postes en vanos más largos o postes más
livianos.
- Capacidad de conducción de corriente
La capacidad de corriente del conductor AAAC es mayor que la del ACSR.
En el anexo 1 y 2 se encuentran las características de los conductores AAAC y
ACSR.
- Funcionalidad de conexiones
El aluminio 6201 es más duro que el aluminio 1350, lo cual ofrece una mejor
superficie de contacto. [4]
- Durabilidad y dureza
Los conductores AAAC tienen una superficie más dura que el aluminio 1350 de
los cables ACSR, esto reduce los daños causados en el momento de la
instalación y la erosión causada por los golpes de arena. [4]
Por las razones antes expuestas se llega a la conclusión que la mejor opción con
relación al conductor de fase para redes con cable protegido es el AAAC, 6201-
T81.
2.1.4.2 Conductor mensajero
Protege a la red como cable de guarda, es el que soporta los esfuerzos
mecánicos debido al peso de los conductores de fase y espaciadores.
La carga mecánica del mensajero, por recomendación del fabricante, no deberá
ser en ningún caso mayor al 60% de su carga de rotura considerando el peso de
los cables, los espaciadores, la carga de viento, y la posible carga de hielo como

14
se podría suscitar en el sector de las antenas ubicadas en las cercanías de las
faldas del volcán Pichincha.
2.1.4.2.1 Análisis del tipo de conductor
- Alumoweld – aluminio
Este conductor está formado por alambres trenzados de aleación de aluminio y
acero revestido en aluminio ofreciendo mayor carga a la rotura que el ACSR y alta
conductividad.
Fig 2. Conductor Alumoweld-Aluminio. [5]
- Alumoweld
El Alumoweld está compuesto por alambres trenzados de acero revestidos en
aluminio y se utiliza en aquellos casos donde el esfuerzo mecánico es muy
elevado ya que su carga de rotura es mayor que la del Alumoweld-Aluminium,
entre 2000 y 4000lbs y unas 5 veces mayor aproximadamente para los
conductores de ACSR debido a su composición.
Fig 3.Composición cable mensajero. [5]
Estos dos tipos de mensajero tienen una mejor resistencia a la corrosión que el
cable de acero galvanizado.

15
- Acero
El hierro, dado su carácter metálico es buen conductor de la electricidad no
obstante su conductividad eléctrica es la sexta parte de la del cobre y la cuarta
parte de la del aluminio, aunque en redes de transmisión y distribución se utiliza el
acero como el alma del cable, por la gran resistencia mecánica que presenta
gracias a su resistencia a la compresión y a la tracción, dureza, resistencia al
desgaste y ductilidad. Las propiedades del acero se pueden mejorar con la
adición de elementos aleantes.
- Cable high straight (HS) y extra high straight (EHS)
Son utilizados en líneas de transmisión como cable de guarda, sin embargo
cuando los esfuerzos mecánicos son elevados se emplean como mensajero de la
red tomando en cuenta que su capacidad de conducción es la cuarta parte de la
del aluminio.
En el anexo 3 se presentan las tablas correspondientes a las características de
los conductores Alumoweld, Alumowel-Aluminium y de los cables HS, EHS.
2.1.4.3 Composición del cable escogido [25]
Fig 4. Composición del cable.
En la figura 4 se observa que el conductor se forma de una cuerda circular
compacta lo cual ayuda a que el campo eléctrico no se incremente. Para evitar
la humedad existe un sistema de bloqueo longitudinal que cierra todo espacio o

16
hendidura posible entre los hilos del conductor compactado en cualquier tramo del
cable.
Fig 5. Composición del cable.
Sobre el conductor y bloqueo de humedad se ubica el aislamiento en polietileno
reticulado en tres estratos:
- Semiconductor extruido XLPE con un espesor de 0.015” [0.508 mm].
- Capa aislante de XLPE de baja densidad de 0.125” [3.175 mm].
- Capa aislante de XLPE de alta densidad antideslizante resistente al
tracking de 0.125” [3.175 mm].
La capa semiconductora es de polietileno reticulado, extruido sobre el conductor,
la cual bloquea el flujo de campo eléctrico, sobre ésta existe una capa interna de
XLPE natural de baja densidad que soporta temperaturas de hasta 75ºC, y XLPE
de alta densidad para temperaturas de operación del cable de hasta 90ºC; de
gran rigidez dieléctrica, y por último una capa externa de XLPE de alta densidad.
La cubierta de estos cables reduce el flujo de corriente a µA o mA en el caso de
que exista contacto accidental del cable con objetos puestos a tierra, o entre
fases, dando total seguridad y confiabilidad a la red.
En conclusión el cable está compuesto de un conductor de aleación de aluminio
6201-T81 denominado AAAC, la cubierta es específica para cada nivel de voltaje,
protegido contra la corrosión paulatina provocada por contacto accidental con
ramas de árboles resistente al tracking y a la degradación ultravioleta u otras
puestas a tierra, permitiendo la continuidad del servicio aún en el caso de caída
de la línea.

17
El cable está diseñado para operar a temperaturas ambientes que están entre
-10ºC y 50ºC.
Existen dos tipos de cable dependiendo de la temperatura de operación normal de
trabajo a la cual estén expuestos, de 75ºC y 90ºC, la diferencia entre un cable y
otro se observa en la capa interna de XLPE que está situada sobre la capa
semiconductora como se lo mencionó anteriormente.
TEMPERATURA
DE OPERACIÓN
CONDICIÓN DE
SOBRECARGA
CONDICIÓN DE
CORTOCIRCUITO
CABLE 1 75ºC 100ºC 210ºC
CABLE 2 90ºC 130ºC 250ºC
TABLA 1. Condiciones de temperatura del cable protegido.
La cubierta del cable previene las fallas cuando hay contacto entre las fases
además que ayuda al menor espaciamiento entre éstas, también tiene una alta
resistencia al tracking y a la abrasión.
Debido a su aislamiento la confiabilidad de la red aumenta debido al decremento
sustancial de las interrupciones del servicio eléctrico.
En el anexo 4 se encuentran las dimensiones para los cables de 25kV.
2.1.4.3.1 Cables para temperatura de operación de 90ºC
Fig 5. Conductor protegido a temperatura de trabajo de 90ºC. [5]
Estos conductores son una alternativa a los de 75ºC cuando se requiere de mayor

18
capacidad de carga.
La forma constitutiva de este cable es la misma que para el cable de 75ºC
exceptuando el hecho de que la capa interna (color blanco en el gráfico), es de
alta densidad de polietileno por lo que el incremento de la capacidad de corriente
es de alrededor del 14%.
2.1.4.3.2 Distancias mínimas de instalación del cable escogido
Según la norma IEC 60502 la distancia mínima que debe existir desde una
superficie vertical a la fase es de 0.5 veces el diámetro externo del cable, mientras
que para la distancia entre las fases el valor mínimo es el del diámetro del
conductor.
Fig 6. Distancias mínimas entre fases con cable protegido.
2.2 PRUEBAS
Una vez terminado el proceso de fabricación del cable, se realizan una serie de
ensayos destinados a comprobar su buen funcionamiento y la calidad de sus
componentes.
2.2.1 CONDICIONES PARA LA REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS [23]
Según la norma IEC 60502-2 las condiciones para la realización de las pruebas
están basadas en la temperatura ambiente, forma de onda de la frecuencia y la

19
forma de onda de los voltajes de impulso, conforme se observa a continuación.
2.2.1.1 Temperatura del medio
A menos que exista alguna especificación, la temperatura con la cual se debe
realizar las pruebas es la temperatura ambiente de (20 +/- 15)ºC.
2.2.1.2 Frecuencia y forma de onda de la frecuencia en los voltajes de prueba
El valor de la frecuencia está en un rango de 49 a 61Hz y su forma de onda debe
ser sinusoidal, los valores obtenidos de voltaje son r.m.s.
2.2.1.3 Forma de onda de los voltajes de prueba de impulso
De acuerdo con la norma IEC 60230 la onda de impulso llegará a su pico en un
tiempo aproximado de 1 a 5us y el descenso de la onda hasta la mitad de su valor
pico en un tiempo de 40 a 60us.
2.2.2 PRUEBAS PARA EL CABLE PROTEGIDO [13] [23]
Esta norma especifica tres tipos de ensayos:
- Ensayos de rutina
- Ensayos de muestreo
- Ensayos tipo
2.2.2.1 Ensayos de rutina
El objetivo de estos ensayos es la de comprobar que tanto el conductor como el
aislamiento estén en buen estado y se realizan sobre toda la longitud del cable.
a) Medida de la resistencia eléctrica del conductor
Según la norma IRAM 2177, para esta prueba se destina una longitud de cable el

20
cual va a ser sometido a los demás ensayos de rutina, las mediciones de
resistencia eléctrica tienen que hacerse sobre todos los conductores que
conforman el cable, incluyendo el concéntrico.
El cable permanecerá por 24 horas en el lugar de ensayo a temperatura ambiente,
luego se mide con corriente continua la resistencia eléctrica del conductor, esto se
consigue conectando las dos puntas del Megger previamente calibrado a 5000V
en DC al cable, la una al aislamiento y la otra al conductor.
Los valores obtenidos son a una temperatura de 20ºC con un coeficiente de
variación de 0.0036/ºC.
Los valores de resistencia se presentan en las tablas de los anexos 1 y 2.
b) Rigidez dieléctrica en AC
Según la norma ICEA S-61-402, se deberá aplicar voltaje de manera continua
durante la extrusión del material, cuyo valor es de 100V por el espesor de ambas
capas aislantes expresado en milésimas de pulgadas.
c) Ensayos de descargas parciales
Para esta prueba se considera las condiciones dadas en la norma IEC 60885-3,
dicha prueba consiste en aumentar gradualmente el voltaje y mantenerlo en 2
veces el valor de fase-tierra por un tiempo de 10s y luego reducirlo lentamente a
1.73 veces el voltaje fase-tierra.
2.2.2.2 Ensayos de muestreo
Se realizan sobre un número determinado de muestras extraídas del cable
completo para poder verificar que el producto terminado responde a las
especificaciones de su diseño.
Si la muestra falla en una o varias pruebas entonces se tomarán dos muestras
mas para realizar las mismas pruebas, si estas nuevas muestras no pasan las

21
pruebas entonces todo el producto es rechazado, caso contrario el producto es
recibido.
a) Examen del conductor
De acuerdo con la norma IEC 60502 -2, según los requerimientos para la
construcción del cable, éste se verificará mediante inspección y recuento del
número de capas aislantes.
b) Verificaciones dimensionales
Se comprueban las medidas de los espesores de aislamiento y cubiertas que
componen el cable.
b.1) Medida del espesor del aislamiento y de las cubiertas no metálicas
El método de realizar las mediciones se llevan a cabo de acuerdo con la cláusula
8 de la norma IEC 60811-1-1.
Cada longitud de cable seleccionado se representará por uno que previamente
haya sido descartado, si es posible, alguna muestra que pudo haber sufrido algún
tipo de daño.
b.2) Requerimientos para el aislamiento
La medida de la parte más interna del cable no debe caer abajo del valor nominal
dado para el cable, es decir 0.1mm.
0,1
nal(mm)
nomi
espesor
0,9
)
espesor(mm
mínimo −
≥
En la muestra de cable protegido se midió con un calibrador obteniendo los
siguientes resultados:
mínimo espesor [mm]: 0.455
máximo espesor [mm]: 0.485
Por lo que aplicando:

22
0.305
0.455
1
-
0.9(0.45)
0.455
≥
≥
Adicionalmente
0.15
espesor
máximo
espesor
mínimo
espesor
máximo
≤
−
0.15
0.062
0.15
0.485
0.455
0.485
≤
≤
−
b.3) Requerimientos para las cubiertas no metálicas
Cuando existe doble cubierta no aplicada directamente sobre el conductor
concéntrico, el valor más pequeño medido no deberá caer debajo de abajo del 85
85% del valor nominal, es decir 0.1mm.
0.1
nal
nomi
espesor
0.85
espesor
mínimo −
≥
c) Espesor del Aislamiento
Extrayendo los alambres de un conductor de 1m de longitud, se corta
perpendicularmente al eje del conductor en 3 secciones de 30cm de longitud con
una separación de 5cm entre secciones, luego se mediante un calibrador de
espesores se mide el grosor de cada sección para luego obtener el valor
promedio de las 3 secciones.
d) Medición del diámetro externo
Esta prueba se la lleva acabo de acuerdo a la norma IEC 60811-1-1.
2.2.2.3 Ensayos tipo [12]
Los ensayos se dividen en dos tipos:
- De tipo eléctrico.
- De tipo no eléctrico.
Los ensayos de tipo eléctrico consisten en una serie de pruebas a realizar

23
consecutivamente sobre una muestra de cable, mientras que los ensayos tipo no
eléctricos son una serie de pruebas mecánicas y físicas cuya finalidad es la de
mostrar las características propias del cable dependiendo de la norma con la cual
se hayan fabricado, para comprobar el comportamiento de éste en las condiciones
normales de trabajo.
2.2.2.3.1 Ensayos tipo eléctrico
La secuencia de pruebas es como sigue:
a) Ensayo de doblado
La muestra del cable será doblada alrededor de un cilindro de prueba en
temperatura ambiente por al menos una vuelta completa, luego la muestra se
doblará en la dirección opuesta, realizar este proceso por tres veces.
El diámetro del cilindro de prueba es el siguiente:
20(d + D) +/- 5%
Donde:
D: diámetro actual externo del cable [mm].
d:diámetro actual del conductor [mm].
Después de doblar el cable se realiza una prueba de descarga parcial la cual se
lleva a cabo de acuerdo a las condiciones dadas en la norma IEC 60885-3.
La prueba de voltaje consiste en aumentar gradualmente y mantenerlo en 2 veces
el valor del voltaje fase-tierra por un tiempo de 10s y luego reducirlo lentamente a
1.73 el voltaje fase-tierra.
No habrá descarga detectable superior a 1.73 veces el voltaje de fase-tierra.
Cualquier descarga parcial que exista en el cable de prueba puede ser dañina.
b) Medición de tangente δ
Es la medida de las pérdidas eléctricas en el aislante para evaluar la condición y
capacidad del mismo.

24
La muestra de cable se calienta mediante el paso de una corriente a través del
conductor, hasta que el conductor se alargue, los valores de temperatura van de
5ºC a 10ºC arriba de la temperatura máxima que el conductor soporta en
operación normal de trabajo.
Otra forma de calentar el cable es mediante un horno que consiste en una
especie de cámara la cual mantiene homogénea la temperatura o en un tanque de
líquido que puede ser agua siempre y cuando se controle la temperatura del
líquido.
La temperatura del conductor será determinada mediante la medición de la
resistencia eléctrica del conductor o mediante algún dispositivo de medición de
temperatura ya sea en el horno, en la superficie del cable o en una referencia de
cable con la misma temperatura.
La tangente δ será medida con voltaje de al menos 2kV con una temperatura de
5ºC a 10ºC.
c) Prueba de ciclo de calentamiento
La muestra que ya ha sido sujeta a pruebas previas, será puesta en el piso del
cuarto de pruebas y calentada a través del paso de la corriente por el conductor,
hasta que el conductor se estire a una temperatura constante de 5ºC a 10ºC
arriba de la temperatura máxima de trabajo del conductor.
Este ciclo se lo realiza por 20 veces, después se realiza la prueba de descarga
parcial a la muestra.
d) Prueba de impulso seguida por una prueba de voltaje
Esta prueba se la realiza a una muestra del conductor a una temperatura de 5ºC a
10ºC por encima de la temperatura máxima de operación normal del conductor.
El voltaje de impulso será aplicado de acuerdo a lo expresado en la norma IEC
60230 y tendrá valores pico como los dados en la siguiente tabla:

25
Proporción voltajes
Uo/U(Um) [kV]
3.6/6(7.2) 6/10(2) 8.7/15(17.5) 12/20(24) 18/30(36)
Voltaje pico de
prueba [kV]
60 75 95 125 170
Tabla. Voltajes de Impulso.
Siendo:
Uo: voltaje a frecuencia industrial medido entre fase y tierra.
U: voltaje a frecuencia industrial fase-fase para el cual el cable es
diseñado.
Um: es el máximo valor de voltaje del sistema para el cual el equipo
puede ser utilizado.
El cable debe resistir 10 voltajes de impulso positivos y 10 voltajes de impulso
negativos sin tener falla, luego de esta prueba el cable se debe sujetar a pruebas
de temperatura ambiente, de voltaje por 15 minutos y el aislamiento no debe
fallar.
e) Prueba de voltaje de 4 horas
Esta prueba se lo realiza a temperatura ambiente, el voltaje aplicado será de 4
veces el voltaje fase-tierra y será incrementado hasta llegar al voltaje de la red,
entre el conductor y la pantalla, durante 4 horas seguidas, en lo cual ningún daño
deberá ocurrir en el aislamiento.
f) Resistividad de la pantalla semiconductora
La resistividad de la pantalla semiconductora aplicada sobre el conductor será
determinada mediante mediciones en las piezas tomadas de una muestra de
cable.
Cada ensayo deberá ser preparado a partir de una muestra de 150mm de cable
terminado.
El conductor de la pantalla de prueba deberá ser preparado por el corte de una
muestra de núcleo en la mitad longitudinalmente y quitar el conductor.

26
La pantalla de prueba de aislamiento deberá ser preparada mediante la
eliminación de todas las cubiertas de la muestra del núcleo.
El procedimiento para la determinación del volumen de resistividad de la pantalla
será el siguiente, cuatro electrodos de plata-pintado ABC y D se aplicarán a la
superficie del semiconductor.
La distancia entre los dos electrodos de potencial B y C será de 50mm mientras
que los dos electrodos de corriente, A y D se coloca cada uno al menos 25mm
más allá de los electrodos B y C.
Fig 7. Electrodos en capa semiconductora cable protegido.
Las conexiones se harán a los electrodos por medio de clips adecuado, al realizar
las conexiones a los electrodos del semiconductor, los clips deben estar aislados
de la pantalla de aislamiento en la superficie exterior de la muestra.
El montaje se colocará en una estufa calentada a la temperatura especificada y,
después de un intervalo de al menos 30 minutos de la resistencia entre los
electrodos se medirán por medio de un circuito, la potencia no podrá exceder los
100mW.
Después de la medición eléctrica, los diámetros sobre el semiconductor y la
pantalla del aislamiento se mide a ±2ºC de la temperatura máxima de operación
normal del conductor, cada uno correspondiente al promedio de seis mediciones
realizadas sobre la muestra.

27
La resistividad en ohm - m será calculado de la siguiente manera:
C
C
C
C
C
C
2L
T
)
T
(D
R ×
−
×
×
=
π
ρ
Donde:
m].
ad
resistivid
:
C −
Ω
[
ρ
].
[
: Ω
medida
a
resistenci
RC
m].
potencial
de
electrodos
los
entre
distancia
LC [
:
m].
o
aislamient
del
diámetro
DC [
:
m].
tor
semiconduc
del
espesor
del
promedio
TC [
:
La resistividad de la pantalla semiconductora antes del envejecimiento que
depende de la magnitud de esfuerzo eléctrico, térmico y mecánico no deberá
exceder el valor de 1000Ω *m.
2.2.2.3.2 Ensayos tipo no eléctrico
Como se mencionó anteriormente en este tipo de ensayos son pruebas
mecánicas que se realizan al cable para mostrar las características de éste
acorde con la norma que fue fabricado.
a) Cuarteado por intemperie
Esta prueba se rige en base a las condiciones dadas en la norma ASTM D 1693 la
cual consiste en someter a la muestra a un agente reactivo a una temperatura
elevada por un tiempo de 1500h donde no debe existir cuarteado del cable.
Se debe tener diez muestras, que son sometidas a la prueba simultáneamente.
b) Cámara de intemperización
Esta es una prueba de desgaste acelerado, y se la realiza según la norma ASTM
G 26, la cual emplea una cámara de intemperización que utiliza una combinación

28
de radiación ultravioleta, luz, sal, arco eléctrico, pulverizador de agua y elementos
de calefacción para simular las condiciones climáticas destructivas (sol, lluvia,
cambios de temperatura). Un tiempo de 300h en la cámara equivalen a un año en
tiempo real.
Para que la muestra pase la prueba ésta debe conservar el 75% de la resistencia
a la tracción y elongación después de 3000h, respecto de un cable nuevo.
c) Resistencia al tracking del recubrimiento exterior
Según la norma ASTM D 2303 la prueba consiste en someter a la muestra a una
combinación de una solución de contaminantes con voltaje de 2.5kV por un
tiempo mínimo de 1000 minutos, para lo cual la muestra no debe sufrir ningún
deterioro. La prueba se la realiza en un plano inclinado para que exista el flujo de
la solución de contaminantes que combinado con un voltaje conduce al material a
la simulación de condiciones de degradación acelerada.
d) Ensayo de absorción de agua
Según la norma IEC 60502-2, a una muestra nueva de cable de 6m de longitud se
le realiza el ensayo de doblado sin la descarga parcial que le sigue a esta prueba,
la muestra se sujetará a 10 ciclos de calentamiento mediante el paso de corriente
a través del conductor hasta que éste alcance una temperatura de 5ºC a 10ºC
arriba de la temperatura máxima normal de operación teniendo cuidado de que no
alcance los 100ºC.
Cada ciclo de calentamiento tendrá una duración de 8h, dentro de cada ciclo, la
temperatura del conductor se mantendrá dentro de los límites establecidos por lo
menos durante 2h, seguido de un proceso de enfriamiento natural de 3h, acto
seguido se debe tomar el peso de la muestra y registrarlo, posteriormente la
muestra debe ser inmersa a una profundidad de 1m durante un período de tiempo
mayor a 336h, cuando la muestra se retira del agua, se deberá quitar el agua que
quedó en la superficie de ésta y tomar el dato de su peso el cual debe ser el
mismo que el peso inicial antes de la inmersión.

29
2.2.2.3.3 Pruebas realizadas en el laboratorio [22]
Las pruebas se las realizó en las instalaciones de las Empresa Eléctrica en el
sector de El Dorado, en el laboratorio de transformadores.
a) Corriente de descarga
Según los fabricantes de cable protegido la corriente de descarga está en el orden
de los microamperios o unos pocos miliamperios, esto se comprobó conectando
uno de los extremos del cable en el lado de alta de un transformador de 37.5kVA.
Para simular un toque accidental se sujetó al conductor un lagarto desde la parte
externa del mismo hacia tierra.

30
Se energizó el transformador de 37.5kVA por el lado de baja conectando un
autotransformador, de tal forma que se llego a su voltaje nominal de 240V,
obteniéndose en el bushing de alta 13.2kV,
Una vez energizado el cable a 13.2kV se procedió a tomar la lectura del
amperímetro que se encontraba previamente conectado en el cable a tierra.

31
El máximo resultado tomado fue de 12mA, mismo que no sobrepasa el límite
permitido de corriente a través del cuerpo humano que es de 25mA, por lo que de
existir un toque accidental no se pondría en riesgo la vida de una persona por una
electrocución.
b) Campo eléctrico
El conductor se energizó con un transformador de 13.2kV en su lado de alta, con
lo cual se verificó la ausencia de campo eléctrico, mediante el EMF Tester.

32
c) Cortocircuito en el lado de baja del transformador
Se cortocircuitaron los terminales de baja del transformador utilizando el cable
protegido, observándose que el campo eléctrico es nulo.

34
d) Resistencia del cable
Con la inyección de 5kV desde un Menger se encontró un valor de 19.57GΩ.

35
CAPÍTULO III
ESTRUCTURAS Y MONTAJES TIPO PARA REDES
AÉREAS DE MEDIA TENSIÓN CON CABLE PROTEGIDO
3.1 COMPONENTES DE ESTRUCTURAS [11] [24] [27] [28] [29]
3.1.1 ESPACIADORES
Los espaciadores están diseñados para niveles de voltaje de 15kV, 25kV y 46kV,
son fuertes, robustos pero livianos, están hechos con alta densidad de polietileno,
con una alta resistencia al tracking, al desgaste, a la abrasión y a los rayos UV.
Su función es la de sostener y separar a las fases en configuración triangular
mientras el espaciador está suspendido del mensajero.
Cuando la red pasa por el poste el cable mensajero se sujeta mediante una grapa
que viene incorporada a una ménsula tangente, el espaciador se sostiene de la
ménsula mediante un estribo diseñado especialmente para esta aplicación, tal
como se observa en la figura 3, y estos elementos se los detallarán más adelante
en este capítulo,
También constan de un agujero para adhesión de la ménsula antioscilaciones o
antibalanceo, (agujero de acople), en lugares donde el espaciador está adherido
al poste mediante ménsulas.
Mientras que cuando el espaciador está en el vano, como se aprecia en la figura
2, el cable mensajero va en el gancho superior de éste.
Debido a su diseño los espaciadores presentan las siguientes características:
- Son autolavables por lluvia.
Gran longitud de línea de fuga que evita los contorneos.

36
- Se minimiza la caída de voltaje debido a que el espaciador es compacto.
Fig 1. Espaciador para cable protegido 25kV. [5]
Los espaciadores tienen una alta resistencia al impacto con arma de fuego (rifle,
pistola), considerando que hay zonas en la ciudad que se pueden considerar
como peligrosas por la existencia de pandillas o robo del cable neutro en redes de
media y baja tensión.
En la parte ecológica, su diseño permite una armonía con el medio ambiente, es
decir, evitando la tala de los árboles al momento en que las ramas topen las
líneas, o tender la red a través de bosques que están protegidos.
Existen varios modelos de espaciadores los cuales se van a detallar a
continuación:
- Espaciadores sin grapas incorporadas
- Espaciadores con grapas incorporadas
- Espaciadores con grapas para desvíos mayores a 20º
- Espaciador para red monofásica
3.1.1.1 Espaciadores sin grapas incorporadas
Este tipo de espaciador asegura a las fases y mensajero mediante anillos de
sujeción (accesorios que se detallarán más adelante).

37
Fig 2. Espaciador, red distribución, Iguazú-Brasil.
Este diseño hace ver al ojo del observador como si la red estuviera limpia o
descongestionada, dando solución al problema que existe en algunos sectores de
la ciudad de Quito donde el congestionamiento de cables es tan considerable que
hace muy difícil el mantenimiento de las redes ya que otras empresas utilizan los
mismos postes para instalar sus cables como por ejemplo los cables telefónicos o
televisión por cable.
Fig 3. Espaciador, red distribución, Iguazú-Brasil.
3.1.1.2 Espaciadores con grapas incorporadas
Este modelo tienes las mismas aplicaciones que el modelo anterior, la diferencia
radica en que el espaciador tiene grapas incorporadas para asegurar a las fases y

38
al mensajero, haciendo que su montaje y remoción sean más rápidas y sencillas.
Las grapas están diseñadas para sostener todas las secciones de los conductores
y del mensajero.
Fig 4. Espaciador con grapas para el mensajero. [5]
3.1.1.3 Espaciadores con grapas para desvíos mayores a 20º
Una opción para redes con desvíos mayores a 20º es este espaciador, el cual
posee una grapa metálica de sujeción con una especie de articulación giratoria
para que el espaciador quede vertical aunque el mensajero esté inclinado según
la pendiente. [5]
Fig 5. Espaciador para desvíos mayores a 20°
. [5]

39
3.1.1.4 Espaciador para red monofásica
Fig 6. Espaciador red monofásica 20kV fase-tierra. [5]
Como se observa en la figura 6, el espaciador está diseñado para que la red
tenga una configuración vertical, ya que la red es monofásica y el mensajero va
por arriba de la fase.
Los valores de voltaje para los cuales están diseñados estos espaciadores son de
hasta 20kV fase-tierra.
3.1.2 ANILLOS DE SUJECIÓN
Fig 7.Anillo de sujeción. [5]
Los anillos de sujeción se utilizan en los espaciadores que no vienen con las
grapas incorporadas, como se mencionó anteriormente, son utilizados para
asegurar los conductores y el mensajero al espaciador.

40
Como se observa en la figura 3 los anillos de sujeción pueden reemplazar también
a los estribos (accesorio a analizar más adelante), que sujetan al espaciador a la
ménsula cuando la red pasa por el poste.
Los anillos de sujeción son de goma EPDM (Etileno Propileno Dieno Monómero),
la cual aprieta los conductores firmemente en condiciones de corto circuito y más
aún en condiciones normales de trabajo, su instalación en los espaciadores es
fácil ya sea de forma manual o en caliente.
El EPDM es resistente a la oxidación, a la intemperie, a los agentes atmosféricos
y al calor oscilando su campo de temperaturas entre -15°
C y los 130°
C.
Por lo que los anillos de sujeción son de larga duración y resistentes a los rayos
ultravioleta.
3.1.3 AISLADORES
3.1.3.1 Aisladores tipo pin
Este tipo de aisladores están hechos de alta densidad de polietileno, su peso es
alrededor de 2lbs, son de color gris con una alta resistencia al tracking,
prácticamente tienen las mismas características constructivas que los
espaciadores.
Son resistentes a golpes o vandalismo con armas de fuego (pistola), según
pruebas que se han hecho por parte de los fabricantes se ha podido comprobar
que aún perforados por causa de proyectil de arma de fuego el aislador sigue en
servicio.
Debido a su diseño, en lo que se refiere a la forma, son auto-lavables por efecto
de la lluvia, además su comportamiento es excelente en ambientes contaminados
debido a este motivo y a que tiene una gran línea de fuga. Otra característica de
los aisladores de polietileno es que evitan el efecto corona.

41
El efecto corona es una manifestación de pérdidas que involucra al campo
eléctrico en la superficie de los conductores cuando excede a la rigidez dieléctrica
del aire. [3]
Por este motivo los aisladores de polietileno se pueden intercambiar con los
aisladores de porcelana en redes con conductores desnudos, pero no se puede
intercambiar aisladores de porcelana con los de polietileno en redes con cable
protegido ya que este efecto deteriora la superficie del cable.
Estos aisladores también se utilizan en redes con cable protegido debido a que la
constante dieléctrica tanto del aislador como de la cubierta del cable es similar,
motivo por el cual no es necesario pelar el cable al momento en que éste pase por
el aislador.
Fig 8.Aislador tipo pin para 25 kV. [5]
Su aplicación está cuando existen ángulos de desvío en la red, para lo cual los
aisladores se instalan sobre ménsulas para ejercer los ángulos que se necesiten,
estos aisladores se aseguran a la ménsula mediante un perno espiga.
Para asegurar el cable a los aisladores se tienen 2 opciones:
- Alambre recubierto para ataduras.
- Aisladores tipo pin con grapas incorporadas.

42
3.1.3.1.1 Alambre recubierto para ataduras
Fig 9. Alambre recubierto para ataduras. [5]
Es un alambre de aluminio blando #4 AWG recubierto por una capa de 1.14mm
(0.045”) de espesor, extruida en caucho termoplástico (TPR). [5]
Se debe tener cuidado al momento de realizar el amarre para mantener los
valores de tensión y flecha de los conductores de la red, después de hecho el
amarre, el alambre no tiende a desenrollarse.
Fig 10. Amarre del conductor al aislador. [5]
Dado que este tipo de aisladores también se pueden implementar en redes
desnudas, para asegurar el conductor desnudo al aislador de polietileno se realiza
la misma metodología que con cable protegido, la diferencia es en el cable de
amarre el cual debe de ser desnudo.
3.1.3.1.2 Aisladores tipo pin con grapa incorporada
Este tipo de aislador es una alternativa al método anterior de asegurar los cables
al aislador por medio del alambre para ataduras, ya que el aislador tiene una
grapa para la sujeción de las fases.

43
Fig 11.Aislador tipo pin con grapa incorporada. [5]
Como se observa en la figura la grapa está en la parte superior del aislador,
siendo su ventaja el ahorro de tiempo en el montaje debido a que ya no se realiza
el amarre.
Si se va a montar este tipo de aislador en una red con cables desnudo, los
aisladores deben tener insertos de aluminio en las mordazas de las grapas. [5]
Para asegurar los aisladores a las ménsulas se utilizan los pernos para aislador,
los cuales se detallan a continuación:
- Pernos para aislador o perno espiga
La función de los pernos es la de asegurar el aislador a la cruceta o la ménsula.
Existen dos tipos de pernos: pernos para montaje en ménsulas (de cola corta) y
pernos para montaje en crucetas convencionales (de cola larga).
Fig 12. Pernos para aislador. [5]

44
El diámetro de la rosca es de 2.54cm para el perno para aislador montado en
cruceta mientras que para el perno del aislador montado en ménsula el diámetro
de la rosca es 3.4925cm según la norma ANSI.
3.1.3.2 Aisladores para retención
Su núcleo está compuesto por fibra de vidrio el cual proporciona una rigidez
dieléctrica y una buena resistencia mecánica, toda esta parte interna está
revestida por una cubierta polimérica la cual protege al núcleo de la radiación
ultravioleta y de la humedad.
Fig 13. Aislador para retención. [5]
Aunque son prácticamente irrompibles son también muy livianos, el material del
cual están hechos estos aisladores hace que resistan al vandalismo y a la
intemperie, evitan fugas de corriente y tienen buena hidrofobicidad, es decir repele
en su mayoría la humedad que queda en la superficie del aislador.
Estos aisladores de retención cumplen con la función de aislar los conductores de
fase de tierra en los circuitos terminales o estructuras de retención.
3.1.4 SOPORTES DE MONTAJE
Los soportes de montaje que se detallan a continuación son básicamente para la
sujeción del mensajero en redes con ángulos de desviación e excepción del
estribo que es para la sujeción del espaciador en los postes tal como se explicó
en la parte inicial de este capítulo, así como las grapas de retención para
mensajero y para los conductores de fase.

45
3.1.4.1 Grapa de retención preformada para mensajero
Fig 14. Grapa de retención preformada para mensajero. [5]
Esta grapa tiene la misma capacidad mecánica del cable mensajero y se utiliza
cuando éste tiene la función de retención por ejemplo en vanos largos, estructuras
terminales o ángulos de desvío de la red, es decir cuando el mensajero se sujeta
del poste.
3.1.4.2 Grapa de retención preformada para conductor
Se utiliza para la retención de los conductores como por ejemplo en las
estructuras terminales o en la transición de red desnuda a red con cable
protegido.
3.1.4.2 Horquillas
Se tiene tres tipos de horquillas:
- Horquilla con pasador
- Guardacabo horquilla
- Guardacabo horquilla para servicio pesado
- Horquilla con pasador
Se las utiliza cuando se necesita sostener los aisladores de suspensión a las
ménsulas.

46
- Guardacabo horquilla
Se montan en las curvas de las grapas de retención tanto para las fases como
para el mensajero, el guardacabo horquilla no daña las curvas de las grapas
anteriormente mencionadas.
El guardacabo horquilla tiene una carga de rotura de 11000lbs y un peso de 1lb.
- Guardacabo horquilla para servicio pesado
Tiene las mismas aplicaciones que el guardacabo horquilla con la diferencia que
el guardacabo horquilla para servicio pesado tiene una mayor carga de rotura con
un valor de 40000lbs, casi cuatro veces mayor que el anterior y un peso de
1.20lbs.

47
La Empresa Eléctrica Quito emplea una horquilla de anclaje de 15000lbs de carga
de rotura para redes desnudas, la cual se puede también aplicar en redes con
cable protegido abaratando costos o también con la implementación de la grapa
terminal apernado de aluminio tipo pistola, tal como se observará en la ilustración
gráfica de las estructuras.
3.1.4.3 Estribo para ménsula tangente
El estribo es el que sostiene al espaciador cuando éste va montado en el poste
sujetándolo de su gancho superior, el estribo va debajo de la ménsula.
Este accesorio está construido en fundición maleable y galvanizado por inmersión.
Otra aplicación es en la derivación de las fases al transformador para evitar menor
balanceo de éstas.
3.1.4.4 Grapas para ménsulas
3.1.4.4.1 Grapa de sujeción del mensajero
Como su nombre mismo lo dice esta grapa es la que sujeta al mensajero cuando
la red pasa por el poste, la grapa de sujeción tiene dos muescas de ajuste lo cual
permite una gran variedad de calibres de mensajeros.
Esta grapa está construida en fundición maleable y galvanizado por inmersión.
Debido a las muescas que tiene la grapa, para el tendido de la red se puede
escoger el calibre del mensajero correcto sin el peligro de seleccionar un cable de
menor calibre o correr con un gasto innecesario por optar por un calibre mayor.
A continuación se presenta una gráfica donde se ilustra la estructura formada por
la grapa de sujeción al mensajero y el estribo para ménsula tangente.

48
Fig 18. Estructura: Grapa de sujeción del mensajero – Estribo para mésula tangente. [5]
3.1.5 MÉNSULAS
Son accesorios donde se montan los espaciadores, o aisladores dependiendo del
ángulo de desviación de la red para soportar el tendido del cable.
3.1.5.1 Ménsulas para redes alineadas
Estas ménsulas se implementan en redes alineadas o en desvíos de hasta 6º.
3.1.5.1.1 Ménsula tangente o de alineación
Su construcción se la realiza mediante fundición de aluminio, además como se
explicó anteriormente para la sujeción del mensajero, este tipo de ménsulas
tienen una grapa para dicho fin como se puede apreciar en la figura 21.
Fig 21. Ménsula tangente para 25 kV. [5]

49
Debido a su carga de rotura de 4000lbs, con estas ménsulas se puede realizar el
tendido de vanos largos, es decir mayores a 40m, alineados en forma consecutiva
y los tres conductores a la vez lo cual implica redes con menor número de postes,
los fabricantes de estos tipos de red realizan la instalación de las ménsulas en los
postes mediante pernos pasantes ya que estas redes se instalan en postes de
madera o cuadrados con perforaciones, como se aprecia en la figura 3.
La E.E.Q. no utiliza postes de madera o cuadrados con perforaciones, por lo cual
para fijación de las ménsulas se da como opción a los pernos pasantes los flejes
que tienen una tensión de ruptura de 5500lbs.
3.1.5.1.2 Ménsula antibalanceo
Estas ménsulas están hechas con alta densidad de polietileno y en su extremo
tienen una horquilla para adherirse al espaciador mediante el agujero de acople.
Fig 23. Ménsula antibalanceo para 25 kV. [5]
La aplicación de estas ménsulas, como su nombre mismo lo dice, es la de detener
al espaciador y a través de éste a la red para que no exista balanceo (efecto de
vaivén) debido a efectos del viento, eliminando de esta manera los esfuerzos que
ejercería el sobre los postes.
3.1.5.2 Ménsulas para redes con ángulos de desvío
Todas las clases de ménsulas que se van a ver a continuación tienen un perfil en
U con un ancho de 75mm, todas ellas son galvanizadas por inmersión en caliente

50
después de su construcción y tienen refuerzos de hierro soldados en las esquinas
para aumentar la resistencia a los esfuerzos.
En lo relacionado a la instalación, para nuestro caso, también se va a hacer uso
de flejes al igual que con las ménsula tangentes.
Los tipos de ménsulas que se tiene para esta aplicación son:
- Ménsulas de desvío para redes con un circuito
- Ménsulas de desvío para redes con doble circuito
- Ménsulas de desvío en configuración vertical
- Ménsula de retención terminal
Estas ménsulas se implementan en redes que tienen desvíos de 7º a 90º,
clasificándose en los siguientes ángulos:
Desvíos 7º a 44º
Desvíos 45º a 60º
Desvíos 61º a 90º
Para derivaciones con ángulos comprendidos entre 45º y 60º, con conductores
mayores o iguales a 336.4 AWG se necesita una placa para doble aislador o
pletina de unión en cada fase para poder tener los ángulos de curvatura que
necesita la red, mientras que para ángulos mayores a 60º para cualquier tipo de
conductor se necesita esta placa, cuyas características se explican a
continuación:
- Placa para doble aislador o pletina de unión
Como se explicó, este es un accesorio que permite la instalación de 2 aisladores
por fase cuando se tienen ángulos de curvatura fuertes dividiendo el esfuerzo
mecánico en los 2 pernos de los aisladores.
Está construida en fundición maleable y posteriormente galvanizada por inmersión
en caliente. [5]

51
Fig 24. Placa para doble aislador. [5]
3.1.5.2.1 Ménsulas de desvío para redes con un circuito
Como se puede apreciar en la figura 25, este tipo de ménsula mantiene la
configuración original de la red (en triángulo).
Otra aplicación de esta ménsula es para vanos largos en línea recta con retención
del mensajero, en vez de utilizar el espaciador debido a que el mensajero va
retenido al poste mediante el aislador de suspensión.
Fig 25. Ménsulas de desvío para redes con un circuito. [5]

52
3.1.5.2.2 Ménsulas de desvío para redes con doble circuito
Fig 26. Ménsula de desvío para redes con doble circuito. [5]
Esta es una ménsula que se utiliza cuando se tiene una red con doble circuito,
aunque la configuración ya no es triangular sino lineal aún se sigue manteniendo
el espacio compacto entre las fases sin riesgo alguno de ocurrencia de
cortocircuito.
3.1.5.2.3 Ménsulas de desvío en configuración vertical
Aunque este tipo de disposición no se implementa en las redes del sector de
concesión de la Empresa Eléctrica Quito, se la menciona debido a que forma
parte de los implementos de la red con cable protegido, pero para la designación
de las disposiciones tipo no se la tomará en cuenta.
Esta ménsula tiene las mismas aplicaciones y características que el accesorio
anterior sino que en una disposición vertical de los conductores de fase.

53
Fig 27. Ménsula de desvío en configuración vertical. [5]
3.1.5.3 Ménsula de retención terminal
Esta ménsula se utiliza para el fin de circuito, manteniendo la configuración
triangular de los espaciadores, el mensajero se monta por encima de la ménsula
directamente al poste.
Fig 28. Ménsula de retención terminal. [5]

54
3.1.6 EXTENSIONES DE POSTE
Estos accesorios se utilizan para subir las estructuras más allá del alcance del
poste, como por ejemplo cuando las casas se salen de la línea de fábrica tanto
que prácticamente quedan a pocos centímetros del poste y que aún con el cable
protegido pueden correr el riesgo de sufrir alguna descarga, ya que como se sabe
existe una corriente peligrosa pero no letal circulando por la superficie del cable.
Con el fin de minimizar costos nos hemos visto en la tarea de diseñar, si cabe el
término, estructuras híbridas, es decir, combinar accesorios de redes tanto con
cable protegido como de cable desnudo teniendo el mismo efecto de alejar las
redes de los usuario hasta tener las distancias de seguridad necesarias, dichas
estructuras se las va a explicar más adelante en este capítulo.
Aunque no se va a utilizar estos accesorios, se los va a describir con la finalidad
de saber todas las posibilidades que se tiene para el tendido de estas redes.
Todas las extensiones están construidas con un perfil en U de 75mm y
galvanizadas por inmersión en caliente después de su construcción.
Se pueden utilizar en redes con ángulos de desvío o lineales en las que se
requiera altura adicional teniendo en cuenta siempre que las ménsulas que se
escojan deben tener la misma distancia entre los agujeros de sujeción que las
extensiones.
El problema que puede existir con las extensiones es en el momento de tensar al
poste cuando se tienen redes con ángulos de desvío.
3.1.6.1 Extensión de poste simple
La extensión brinda una altura adicional al poste de 305mm o 12plg despejando la
red de los usuarios o de otras redes que pueden estar en el poste, como por
ejemplo las redes de teléfono.

55
Fig 29. Extensión de poste simple. [5]
3.1.6.2 Extensión de poste doble
La diferencia entre la extensión de poste simple y doble es que la segunda tienen
2 largueros en vez de uno para proveer mayor resistencia mecánica a la red. La
extensión de poste doble brinda dos distancias de prolongación:
Distancia 1: 1108mm o 44 “
Distancia 2: 1500mm o 59”
De ahí tienen las mismas aplicaciones que las anteriores.
Fig 30. Extensión de poste doble. [5]

56
Como se observa en la figura 30 se tienen 2 tipos de extensiones de poste doble
dependiendo del tipo de ménsula que se vaya a utilizar.
3.2 ESTRUCTURAS TIPO
Los accesorios que componen cada una de las estructuras tipo así como el
gráfico de ilustración se detallan en el anexo correspondiente, a continuación se
dará una breve explicación de cada estructura de acuerdo a su aplicación.
3.2.1 ESTRUCTURAS TANGENTES
Este tipo de estructura se utiliza para redes lineales o desvíos con ángulos no
mayores a 6º, básicamente se compone de una ménsula tangente, un espaciador
y una ménsula antioscilaciones.
3.2.2 ESTRUCTURAS CON ÁNGULOS DE DESVIACIÓN QUE MENORES A 45º
Para este tipo de estructuras se utilizan las ménsulas para ángulos de desvío
como se analizó anteriormente, con ángulos menores a 45º se necesita un solo
aislador tipo pin por cada fase, tomando en cuenta si los ángulos son internos o
externos.
3.2.3 ESTRUCTURAS CON ÁNGULOS DE DESVIACIÓN MAYORES A 45º
Para redes con ángulos comprendidos entre 45º y 60º este tipo de red utiliza placa
para doble aislador siempre y cuando el calibre de la fase sea mayor o igual a
336,4 AWG mientras que para ángulos mayores siempre se utiliza esta placa.
3.2.4 ESTRUCTURA DERIVACIÓN AL TRANSFORMADOR
La derivación se la realiza directamente de la línea al transformador mediante una
estructura tangente, es decir, ménsulas tangentes, de antibalanceo, espaciadores
ya que el transformador está en el poste.

57
Obviamente se tienen derivaciones a transformadores trifásicos y monofásicos
como se observará posteriormente en los gráficos de las estructuras de montaje.
Para realizar la derivación de las fases al seccionador y de ahí al transformador se
utiliza un cable protegido para derivaciones el cual está cubierto de una capa de
3.8mm de espesor, esta capa está hecha de un compuesto elastomérico flexible
color negro, disminuyendo las salidas de servicio por algún contacto accidental.
A continuación se presenta la forma física del conductor:
Fig 31. Cable para derivaciones. [5]
3.2.5 ESTRUCTURA DE TRANSICIÓN DE RED CON CONDUCTOR DESNUDO
A RED CON CABLE PROTEGIDO
Para esta estructura se utilizan las crucetas convencionales, allí se montan los
aisladores tipo pin los cuales van sujetados por un perno espiga para crucetas
convencionales, además de un aislador de retención para cada fase tanto para la
sujeción de la red desnuda como la red con cable protegido.
3.2.6 ESTRUCTURA DE RETENCIÓN TERMINAL
En esta estructura se utiliza la ménsula especificada anteriormente para esta
aplicación además de los aisladores de retención que también se los utiliza como
fin de circuito.
3.3 ESTRUCTURAS EN VOLADO CON PALOMILLA
En sectores donde no se respete la línea de fábrica y las redes de MT no guarden

58
las distancias de seguridad se debería colocar estructuras en volado con
palomilla.
Basándose en las medidas tanto del espaciador como de las ménsulas que lo
sostienen y las distancias de seguridad normadas por la E.E.Q. que son:
• Distancia de 65cm entre fases.
• Distancia de 65cm de la fase más cercana al poste.
Las medidas de la estructura en volado con palomilla para MT son las siguientes:
La palomilla se sostiene al poste mediante flejes de acero inoxidable y a esta se
asegura las ménsulas con pernos máquina.
Con este tipo de estructura se aleja horizontalmente la red guardando las
distancias de seguridad.
3.3.1 ESTRUCTURA TANGENTE EN VOLADO
Esta estructura se utiliza en redes lineales para lo cual se conforma de una
estructura en tangente sujetada a la palomilla antes mencionada para este tipo de
aplicación.

59
3.3.2 ESTRUCTURA TERMINAL EN VOLADO
Al igual que la estructura anterior aquí se tiene la misma estructura terminal
(ménsula, aisladores de retención, etc.) sostenida de una palomilla.
3.4 DESIGNACIÓN DE DISPOSICIONES TIPO
Con el fin de obtener criterios técnicos para la normalización, en un futuro, de la
implementación y montaje de redes con cable protegido para media tensión e
identificar el campo de aplicación de cada una de las estructuras se va a realizar
la designación de éstas mediante una referencia alfanumérica donde los símbolos
que se anotan a continuación determinan, para cada grupo, las características
básicas del diseño de acuerdo con el siguiente ordenamiento y significado:
Grupo: el proyecto se va a realizar en una red de distribución por lo que:
Red de distribución R
Tensión: la tensión que va a existir en la red es de 22,8kV por lo que:
22,8 GRDY/13,2kV V
Tipo de Red:
Protegida L
Función:
Transición 0
Alineación 1

60
Angular menor de 60º (conf. Triangular) 2
Angular mayor de 60º (conf. Triangular) 3
Terminal 4
Número de Circuitos:
Doble Circuito D
3.5 CÁLCULO MECÁNICO [10]
Esfuerzos a que se hallan sometidas las líneas aéreas.
Las líneas aéreas de las redes de distribución están sometidas a las acciones del
viento y de hielo, como así mismo de las variaciones de temperatura que se
producen durante el día.
Por lo que respecta a los conductores, las acciones indicadas influirán en su
resistencia mecánica, y por ello es necesario que las secciones que se adopten
puedan soportar, dentro de los límites de seguridad tolerados, los esfuerzos a que
se hallan sometidos, para el caso particular de las redes compactas, por ser el
neutro el que soporta en su gran mayoría los esfuerzos mecánicos de la red el
mensajero deberá ser dimensionado tomando en cuenta dichos esfuerzos en la
red.
En cuanto a los apoyos, es preciso que resistan los esfuerzos que sobre ellas
actúan: el peso propio, el peso de la costra de hielo y el esfuerzo producido por la
acción del viento, en la superficie de apoyo expuesto a dicha acción.
3.5.1 CONDUCTORES
Dado que los conductores de fase y mensajero tienen un peso uniformemente
distribuido, si cualquiera de estos se encuentran sujetos entre dos apoyos, se
formará una catenaria, para efectos del presente trabajo se tomará la parábola
como una forma muy aproximada a la catenaria, ya que son muy similares en

61
vanos de hasta 500m, de tal forma que se utilizará de forma indistinta para los
cálculos la ecuación de catenaria o parábola.
Por lo mencionado anteriormente:
2
bx
a
Y
C
x
Ccosh
Y
+
=






=
En la catenaria el parámetro C es expresado como:
P
To
C =
Donde:
To: tensión en Kg. en el punto mas bajo del conductor.
P: carga por metro de conductor
Reemplazando el parámetro C en la ecuación de la catenaria:






=
TC
Px
cosh
P
To
Y
Al aproximar a la forma de parábola, la ecuación es:
2C
x
P
To
Y
2C
x
C
Y
2
2
+
=
+
=
Debido a la existencia de la flecha del conductor la longitud del mismo no será
igual a la distancia desde los soportes, por lo que la longitud del cable estará dada
por:
En base a la ecuación de la catenaria:

62






=






=
2To
Pa
senh
P
2To
L
2C
a
2Csenh
L
En base a la ecuación de la parábola:
2
2
2
24To
P
a
a
L +
=
La flecha en base a la ecuación de la catenaria se tiene:






−






=












−
=
1
2To
Pa
cosh
P
To
f
1
2C
a
cosh
C
f
La flecha en base a la ecuación de la parábola se tiene:
8To
P
a
8C
a
f
2
2
=
=
3.5.1.1 Tensión y esfuerzo en los conductores [30]
Una vez tendido el conductor, el mismo estará sometido a un esfuerzo en
cualquier punto del mismo, por lo que:






=
TC
Px
cosh
P
To
Y
De lo anterior se deduce que para encontrar la tensión del conductor en un punto
cualquiera del mismo, se tiene:

63
T
To
Px
Tocosh
YP
T(x) =






=
=
Pero para x =0 → T(x) = To
T(x), en cualquier punto del conductor de abscisa x tiene como componente
horizontal constante, To.
La componente vertical se obtiene de las siguientes expresiones:






=
−
=
2C
a
Tosenh
Tv
To
T(x)
Tv 2
2
La tensión TA del conductor en el punto de amarre es mayor que To y están
ligadas ambas por la relación TA- To = P.f.
La tensión máxima se aplica en el punto más desfavorable, en el extremo del
conductor, por lo que:






=
=
2C
a
cosh
T
T
T O
B
A
Generalmente en las líneas aéreas la flecha es inferior al 2% de la longitud del
vano correspondiente, y por ello el término P.f tiene un valor reducido y se
considera que TA = To, es decir que existe una tensión prácticamente constante
en los diversos puntos de la curva y que éstas son iguales a la tensión en el punto
más bajo, para el cual la flecha es máximo.
Con la sustitución de la parábola por la catenaria y para vanos menores a 300m,
como es lo usual en la E.E.Q. con flechas menores del 6% del vano, el error que
se comete en la determinación de la flecha es del orden del 0.5%, error que
aumenta con rapidez, y para flechas del orden de un 10% del vano, la ecuación

64
de la parábola da flechas un 2% menores que empleando la ecuación de la
catenaria.
La flecha dada para la instalación; como se verá mas adelante, para líneas con
cable protegido es mucho menor al 2% del vano por lo que el error no será
significativo al considerar TA ≈ To, aunque para cálculos mas precisos se deberá
considerar TA ≠ To.
Los conductores aéreos a más de su propio peso deben soportar otro tipo de
cargas que están relacionados directamente con las condiciones ambientales en
las que se implantará la red.
En el área de concesión de la E.E.Q. los factores a tomar en cuenta y que
someterán a esfuerzos significativos en la línea será el viento, ya que aumenta el
peso unitario del conductor.
A continuación se detallará los efectos que ocasionan principalmente la
temperatura y hielo.
- Temperatura
Influye directamente sobre los conductores de las líneas y el mensajero
principalmente, de tal forma que si la temperatura sube aumenta la longitud del
hilo, por tanto la flecha correspondiente, y disminuye la tensión. Por el contrario, si
disminuye la temperatura la flecha se reduce y aumentará la tensión.
- Hielo
El peso específico del hielo es débil, sin embargo, cuando se adhiere al
conductor, el peso de la capa de hielo llega a superar incluso el peso propio del
conductor.
- Viento
La presión unitaria del viento en Kg/m sobre el conductor, depende de la
velocidad del viento y el área de sección expuesta al viento, por lo cual existe una

65
relación con la capa de hielo.
Una vez enumerados los factores principales que someterán a la línea a
sobrecargas, podemos obtener expresiones matemáticas que relacionen dichas
sobrecargas.
- Sobrecarga de viento
Cuando el viento sopla en dirección transversal a la línea, se ejerce una presión
(fuerza en cada unidad de superficie) sobre los conductores.
La carga unitaria en un conductor debida a la acción del viento (pv), es el
resultado de multiplicar la presión que actúa sobre el mismo por el diámetro del
conductor:
d
Pv
pv *
=
Donde:
pv: fuerza o carga unitaria en kp/m en dirección normal al cable y
horizontal.
Pv: presión del viento [kp/m2].
d: diámetro del cable [m].
La carga unitaria total con viento (peso más viento) (Fig. 1), será:
β
Fig.1 Presión del viento sobre superficies cilíndricas.
De la Fig.1 podemos decir que bajo la acción del viento la flecha calculada es
inclinada, en la dirección de pt = pv/p (β: ángulo de oscilación).

66
La flecha vertical es la calculada para p, aunque la que se considera siempre en
los cálculos, para todos los efectos es, la flecha inclinada.
- Sobrecarga de hielo
Existen zonas en las que las condiciones meteorológicas y la temperatura
determinan la formación de un manguito o costra de hielo alrededor de los
conductores como anteriormente se mencionó, de tal manera que si C
Φ
es el
diámetro en milímetros del conductor, con una costra de hielo de e mm de
espesor, la superficie neta de costra de hielo será, Sh:
)
(
)
(
)
)
((
4
C
2
6
h
C
2
h
2
C
2
C
h
e
e
10
S
e
e
S
2e
S
Φ
+
=
Φ
+
=
Φ
−
+
Φ
=
−
π
π
π
Considerando que la densidad del hielo es 897.12kg/m3
, el peso unitario será:
[kg/m]
)
e
e
897.12
ph C
2
Φ
+
= (
π
El peso unitario total debido al propio cable más el hielo, será:
ph
p
pt +
=
Si se considerara de forma simultánea sobrecargas por hielo y viento la carga
unitaria total que se tendría se encuentra representada en la siguiente figura:
β

67
Obteniéndose la expresión:
( ) 2
2
pv
ph
p
pt +
+
=
Para el presente proyecto de titulación, el esfuerzo debido a la sobrecarga de
hielo será nulo, debido a que en la mayor parte del área de concesión de la E.E.Q.
no se forma hielo, pero las expresiones analizadas anteriormente deberán
aplicarse si la red atravesara lugares en donde las condiciones climáticas
permitieran formación de la costra de hielo sobre los conductores, por otra parte
será tomado en cuenta la sobrecarga de viento para los cálculos de esfuerzos
mecánicos del conductor.
Utilizando la ecuación de la catenaria y de la parábola se obtiene la siguiente tabla
para el cálculo de la flecha, adicionalmente está una columna con la diferencia
porcentual entre parábola o catenaria.
VANO f EC. CATENARIA f PARÁBOLA DIFERENCIA. PORCENTUAL
30 0.01242441 0.01242441 2.2865E-05
35 0.01691101 0.016911 3.1129E-05
40 0.02208785 0.02208784 4.0659E-05
45 0.02795493 0.02795492 5.1454E-05
50 0.03451227 0.03451224 6.3527E-05
60 0.04969768 0.04969763 9.1478E-05
70 0.06764408 0.067644 0.00012451
80 0.08835149 0.08835135 0.00016262
90 0.1118199 0.11181967 0.00020582
3.5.2 ECUACIÓN DE CAMBIO DE CONDICIONES
La ecuación de cambio de condiciones (ecc) o ecuación de cambio de estado
(ece) relaciona dos estados diferentes de un cable tendido entre dos puntos, es
decir, para un cable dado, tendido en un vano de longitud dada, si se conoce la
tensión (y/o la flecha) a una temperatura y una sobrecarga (estado inicial), se
puede conocer la tensión (y/o flecha) a otra temperatura y otra sobrecarga (estado
final).

68
Lo importante de esta ecuación es que nos permite conocer los esfuerzos a
nuevas condiciones climáticas, así como las flechas para cada una de estas
condiciones, para esto debemos definir los estados básicos considerados en la
E.E.Q. definidos en el Informe No.1 realizado para la Empresa.
Tabla 1
Estado I Temperatura mínima: 0°
C, sin viento (S/V)
Estado II Temperatura: 10°C, viento máximo
Estado III Temperatura promedio (EDS): 25°
C, S/V
Estado IV Flecha máxima: 50°
C, S/V
El cálculo de las tensiones y flechas aplicando la ecc se lo realiza para vanos de
40m y 100m del primario 19G en 1km de conductor, su desarrollo se encuentra en
el anexo 5 y los resultados son los siguientes:
• Para el conductor de fase 3x(2/0)+252AWA en un vano de 40m:
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 1716.03 1506.96 1305.75
f [m] 0.27 0.31 0.36
Con viento:
10ºC
T [kg] 1713.17
f [m] 0.43
• Para el conductor de fase 3x(2/0)+0000127AWA en un vano de 100m:
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 4793.72 4116.42 3487.75
f [m] 0.79 0.93 1.09
Con viento:
10ºC
T [kg] 4784.31
f [m] 1.15

69
Debido a la ausencia de los cables AWA y AW en el país, se utilizará los cables
HS y EHS.
• Para el conductor de fase 3x(2/0)+3/8HS en un vano de 40m:
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 1498.44 1255.65 1048.91
f [m] 0.32 0.39 0.46
Con viento:
10ºC
T [kg] 1581.37
f [m] 0.47
• Para el conductor de fase 3x(2/0)+1/2EHS en un vano de 100m:
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 3867.62 3297.79 2809.31
f [m] 0.90 1.05 1.20
Con viento:
10ºC
T [kg] 4072.62
f [m] 1.20
3.5.3 POSTES [15]
En la E.E.Q. los postes más utilizados son aquellos conformados de hormigón
centrifugado, aunque en distintas áreas se encuentran otros tipos de poste como
son de madera, metálicos, además de otro tipo de construcción y geometría
utilizando hormigón.
Para el presente estudio se realizarán los cálculos correspondientes para postes
de hormigón centrifugado por ser estos los más utilizados en la E.E.Q.; este tipo
de postes en comparación con los antes mencionados presentan la ventaja de
que su duración es relativamente ilimitada, aunque son mas costosos y debido a
que tienen un peso considerable, aumentarán los gastos de transporte, pero al

70
tratarse de redes protegidas se podría utilizar la postería existente y utilizar los
postes por donde está instalada la red desnuda y colocar adicionalmente una red
compacta reduciendo de forma significativa los costos de instalación para este
tipo de red; un análisis económico mas detallado de la red protegida se verá en el
capítulo IV .
Los postes de hormigón centrifugados se fabrican por un proceso de
centrifugación. En un molde apropiado se colocan las armaduras que constituyen
la parte metálica de la construcción, y una vez relleno de hormigón se imprime al
molde un movimiento rotatorio alrededor del eje longitudinal del poste, y por efecto
de una fuerza centrífuga, el hormigón sufre una fuerte compresión que determina
un aumento de resistencia.
Las armaduras empleadas, en los postes de hormigón, son de hierro cuya carga
de rotura horizontal es de 40 a 42kg/mm2
, y el coeficiente de elasticidad
22kg/mm2
; es lo común emplear varilla de sección circular, pero puede utilizarse
varilla de sección cuadrada o rectangular.
La dosificación del hormigón para obtener un metro cúbico de este material será:
Gravilla (cuya dimensión mayor sea de 25mm).................... 0.9m3
Cemento Pórtland (de fraguado lento)...................................300kg
Arena..................................................................................... 0.4m3
Los postes que utiliza la E.E.Q. en la red desnuda con cable calibre 336.4 AWG
son de 11.5m, 500kg y toleran las siguientes tensiones calculadas por medio de la
ecuación de cambio de estado:

71
Red Monofásica
• Para vanos de 40m:
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 2143.39 1391.3 701.18
Con viento:
10ºC
T [kg] 1856
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 2104.16 1422.22 894.78
Con viento:
10ºC
T [kg] 1906.69
Red Trifásica
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 6430.17 4173.90 2103.54
Con viento:
10ºC
T [kg] 5568
Sin viento:
0ºC 25ºC 50ºC
T [kg] 6312.48 4266.66 2684.34
Con viento:
10ºC
T [kg] 5720.07

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