UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRAPROYECTO EDUCATIVO FACULTAD DE INGENIERÍA PEFIUG

1. PROYECTO PRESENTADO COMO OPCIÓN DE MONOGRAFÍA
TITULO:
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE CABLES
SUBTERRÁNEOS ENTRE CALLE 1 Y 7 Y ENTRE CARRERA 1 Y 10 DEL
MUNICIPIO DE RIOHACHA LA GUAJIRA.
ESTUDIANTE:
TOMAS ENRIQUE RODRIGUEZ ROMERO
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
RIOHACHA-GUAJIRA
2015

2. PROYECTO PRESENTADO COMO OPCIÓN DE MONOGRAFÍA
TITULO:
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE CABLES
SUBTERRÁNEOS ENTRE CALLE 1 Y 7 Y ENTRE CARRERA 1 Y 10 DEL
MUNICIPIO DE RIOHACHA LA GUAJIRA.
DIRECTOR:
Lic. DAIRO JOSÉ HERNÁNDEZ PÁEZ
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
RIOHACHA-GUAJIRA
2015

3. INTRODUCCION
En la actualidad las líneas de distribución subterráneas en países del primer
mundo dan servicio a una gran parte de los consumidores, la utilización de líneas
de distribución subterráneas va en aumento. En Colombia el desarrollo de las
líneas subterráneas también se ha venido implementando, debido a los
importantes crecimientos de carga, en Pereira por ejemplo cuenta con una red
subterránea en la zona centro, Al aumentar las densidades de carga, la
construcción aérea se vuelve difícil de manejar en virtud de los transformadores y
conductores de mayor tamaño que se requiere. Por esta razón en las zonas
comerciales del centro, en la mayor parte de las ciudades se acostumbra a utilizar
la distribución subterránea.
El costo de la distribución subterránea es mucho mayor que el de la distribución
aérea, este costo se debe al valor de los materiales, el tiempo y los equipos
necesarios para la construcción y manipulación de los conductores; además de la
excavación, tratamiento de suelos y llenado de las zanjas. Debido al elevado costo
de las instalaciones con cables aislados estas son normalmente usadas para los
grandes centros urbanos y en las salidas de potencia desde las centrales de
generación hacia las subestaciones. Además de ello, el enorme capital requerido
para este tipo de construcciones hace necesario que se realice un buen
dimensionamiento técnico/económico, de tal manera que se pueda garantizar la
vida útil del conductor.

4. Mostraremos las bondades del sistema de distribución de energía eléctrica
subterránea para que se considere la posibilidad de cambiar las redes actuales en
la zona entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del municipio de Riohacha la
guajira. La sustitución de redes aéreas, por redes subterráneas, mejorará la
calidad del servicio energético, la apariencia visual, el entorno de los centros
históricos, al mismo tiempo que contribuirá a reducir los costos por mantenimiento,
los actos de vandalismo, daños por descargas atmosféricas en las líneas, robo de
energía, choques, etc.
La tendencia a este tipo de distribución subterránea está aumentando y se espera
que siga creciendo. Por estas razones, se presenta este proyecto, el cual nos
indica la factibilidad de la instalación de un sistema subterráneo en la zona centro
de la ciudad de Riohacha la guajira.

5. 1. DESCRIPCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Mientras se camina por las calles de la zona centro del municipio de Riohacha
basta una mirada a lo alto para toparse con decenas de cables enredados que
parten en múltiples direcciones de los postes de alumbrado público. Allí convergen
la energía eléctrica, las conexiones telefónicas y de TV por cable formando
verdaderas telarañas que causan contaminación visual y se constituyen en un
peligro de muerte. La falta de planificación municipal, en muchos casos; y la
elevación de construcciones ilegales a determinado que las viviendas topen con
los conductos de energía de alta tensión.
Como hamacas cuelgan y ha ido debilitando poco a poco los postes que les
sostienen, La sobrecarga de los postes es un detonante de graves problemas
como la suspensión del servicio de energía eléctrica, accidentes viales y hasta
cortocircuitos. Pero ésta no es la única problemática que enfrentan estas líneas,
sino que también hay que sumarle la necesidad de derecho de vía, la seguridad
de las personas y la contaminación visual.

6. La solución a este embrollo eléctrico podría ser la instalación de un sistema de
cableado subterráneo que limite el uso de los postes.
En su inicio, los sistemas de distribución subterránea eran catalogados como
costosos por lo que solo se empleaban en lugares donde se tenía un nivel
socioeconómico alto. Sin embargo la zona de estudio, se ha presentado la
necesidad de conservar estos lugares con el mejor aspecto posible lo que ha
propiciado que con el paso de los años, su conservación y su apariencia visual
deben estar en perfectas condiciones, que no solo son admirados por los propios
habitantes de la ciudad y del país, sino que también son del agrado de personas
que vienen de visita del extranjero.
En este sentido, y para contribuir a que se logre lo anterior, es la de plantearnos lo
que sigue:¿cómo se debe proporcionar la energía eléctrica, de manera que se
mejore la calidad del suministro y la estética, evitando postes de concreto en
cada esquina, cables que parecen telarañas en las fachadas, fallas en el
abastecimiento por descargas atmosféricas, robo de energía, choques y
demás problemas que ocasionan las redes actuales?.

7. 2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar un estudio de factibilidad de un sistema de distribución de
cables subterráneos entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del
municipio de Riohacha la guajira.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Abarcar teóricamente, los principios, fundamentos y
conocimientos para realizar los estudios necesarios para la
instalación eficiente de las líneas de distribución subterráneas en
el municipio de Riohacha la guajira.
 Dar a conocer la rentabilidad de inversión en los Sistemas
Subterráneos, para motivar la sustitución de las redes de
distribución de energía eléctrica actuales, por redes de
distribución subterráneas en la zona centro del municipio de
Riohacha.

8. 3. MARCO TEORICO.
3.1. ESTADO DEL ARTE
En 1941 con la implementación de polímeros como materiales dieléctricos en los
cables, los costos de los sistemas eléctricos subterráneos tuvieron una reducción
importante, lo cual ocasionó un aumento en el interés de algunos países por estos
sistemas. Un ejemplo claro de lo descrito anteriormente fue el gobierno de los
Estados Unidos de América quien en 1960, preocupado por el medio ambiente y la
seguridad de sus habitantes, convirtió el lujo de los sistemas subterráneos en una
necesidad y entonces se llevaron a cabo los trabajos necesarios para construir
sistemas de distribución de energía eléctrica subterráneos, estimando que la vida
útil de estos sistemas se prolongaría por un tiempo no menor a los 100 años. El
sistema subterráneo instalado en los años 60 funcionó sin inconvenientes hasta
1970 cuando comenzaron a surgir reportes de falla en el sistema eléctrico. Estos
reportes fueron incrementándose de manera gradual hasta que en 1976 eran
tantos que el servicio público de los EUA confirmó que los cables aislados a través
de polímeros salían de servicio cada vez con mayor frecuencia. Dichos
acontecimientos provocaron la reacción de los diversos sectores encargados de la
fabricación e instalación de los cables subterráneos iniciando así una minuciosa
investigación para determinar la razón del corto tiempo de operación. Inicialmente
se supuso que las fallas eran debidas al maltrato de conductores durante la
instalación pero Investigaciones realizadas posteriormente mostraron que además
de una mala instalación las fallas en cables son debidas a las altas
concentraciones de campo eléctrico en las zonas donde el dieléctrico del cable

9. presenta humedad, impurezas e intersticios, y en las terminales del cable que no
son instaladas correctamente por lo que resulta de suma importancia establecer
maneras de reducir las concentraciones de campo eléctrico en dichas zonas.
Han pasado ya casi doscientos años desde que en el mundo se llevaron a cabo
los primeros experimentos de cables eléctricos subterráneos que fueron
elaborados para el desarrollo de líneas de telégrafo y para algunas aplicaciones
en la minería. Entre algunos de estos experimentos se encuentran los siguientes:
 Cable aislado con tiras de goma de la india, utilizado en 1812 por el Barón
Schilling para detonar una carga explosiva a través de un pulso eléctrico en
San Petersburgo.
 Cables de cobre aislado con algodón empapado con goma laca encerradas
en tubos de vidrio que eran colocados en cajones de madera tratada con
creosota, utilizado en 1816 por Francisco Ronalds para una línea
subterránea de telegrafía.
 Cables de cobre aislados con algodón saturado de resina instalados en
ranuras separadas por un trozo de madera cubiertos de resina, utilizados
en Londres como parte de un proyecto de una línea de telegrafía
subterránea.
 Cable cubierto por gutapercha introducida en Europa por el Doctor
Montgomery en el año 1842 y adoptado por recomendación del Doctor
Werner Siemens para el sistema de telégrafos.
 Cable aislado con caucho vulcanizado utilizado por primera vez en el año
de 1860.

10. Los conductores anteriores formaron parte importante en el desarrollo de los
cables subterráneos; cada uno de ellos implementaba mejoras a los sistemas
subterráneos. Estos primeros prototipos, por ser desarrollados en base a la
experiencia (sobre las características de los materiales) y debido a que la calidad
del aislamiento dependía en gran medida de la manufactura, solían tener fallas de
aislamiento, con frecuencia en periodos de tiempo relativamente cortos. En la
mayoría de los casos anteriores la falla era tan grave que la instalación tenía que
ser abandonada por completo. Aún cuando los primeros sistemas eléctricos
subterráneos estaban pensados para el uso del telégrafo, en 1879 Thomas A.
Edison desarrolló un sistema de distribución de energía eléctrica subterráneo para
abastecer un sistema de iluminación, y un año después Ferranti en Londres
desarrolló también un sistema de iluminación aprovechando la energía eléctrica.
Ambos sistemas de iluminación utilizaban los llamados cables rígidos que estaban
formados por barras de cobre aisladas con envoltura de yute. Estos tipos de
cables tenían una confiabilidad aceptable y sus principales fallas eran debidas a la
gran cantidad de uniones necesarias para este sistema. A pesar de que los cables
rígidos representaron un gran avance, seguían teniendo problemas debido al
envejecimiento prematuro de los materiales aislantes utilizados en su fabricación,
principalmente por la humedad del terreno donde se instalaban, por lo que Ferranti
en 1890 se dio a la tarea de realizar un nuevo diseño de aislamiento de papel
impregnado con cera ozokerita, capaz de soportar 10 kV. Este cable estaba
formado por dos conductores aislados entre sí por medio de papel impregnado
con una cubierta externa del mismo tipo de papel y fueron instalados dentro de un
tubo de hierro que funcionaba como cubierta protectora. Este nuevo cable para

11. transmisión de energía cubría una distancia de 12 km; funcionó con muy pocas
fallas durante 45 años y sólo fue necesario remplazarlo por el aumento en la
demanda de energía.
En los años posteriores, Investigaciones realizadas por las distintas cableras y el
avance en los materiales dieléctricos nos llevan al uso de los polímeros como
materiales dieléctricos en 1941 con la implementación del polietileno. De entre los
avances que permitieron un desarrollo de sistemas subterráneos viable y
sustentable se encuentran los siguientes:
a) El uso en 1960 del polietileno en la mayoría de los cables de sistemas
subterráneos de media tensión.
b) El proceso de extrusión desarrollado e introducido al mercado entre 1965 y
1975, el cual permitió tener menos fallas en los cables debidas a la
fabricación
c) El uso del XLPE o polietileno de cadena cruzada que, aunque fue
patentado desde 1950, no se utilizó de manera comercial en esos años
debido a que los aditivos para el reticulado eran bastante costosos, y fue
utilizado hasta 1980.
d) La introducción en el proceso de curado en seco que elimina en gran
medida la presencia de agua en el material aislante del cable
e) La introducción al mercado del TR-XLPE, que es una mejora del XLPE que
retarda la aparición de arborescencias.

12. 3.2 CABLES ELÉCTRICOS SUBTERRÁNEOS
El objetivo principal de un cable eléctrico es transportar la energía eléctrica de
manera eficiente, cumpliendo con los parámetros de tensión y corriente para los
que fue diseñado y garantizando la continuidad en el servicio. Considerando que
los conductores eléctricos son el medio a través del cual se transporta la energía
eléctrica desde las fuentes generadoras hasta los centros de consumo, resulta de
suma importancia que esta energía no tome otro camino que no sea el conductor,
y es por esta razón que todos los conductores se encuentran aislados de alguna
manera. El caso de un conductor eléctrico aislado a través de aire, tal como una
línea de transmisión aérea, es el caso de aislamiento más simple, y aunque
funcionan en general de manera correcta y eficiente, tienen una limitante muy
importante: el espacio. Los cables aislados en aire requieren de grandes
distancias para evitar que el campo eléctrico que se genera en el cable sea tan
intenso que genere nuevos caminos por los cuales pueda fluir la corriente
eléctrica, por lo tanto esta limitante ha hecho necesario que se implementen
materiales aislantes distintos del aire.
La confiabilidad de un cable eléctrico depende en esencia de los siguientes
factores:
a) Las propiedades dieléctricas del material aislante.
b) La calidad en la fabricación del cable.
c) El proceso de instalación del cable.

13. El cuidado de estos factores ha sido mejorado con el paso de los años para
garantizar el correcto funcionamiento de los cables eléctricos a través del
desarrollo de materiales con una mayor rigidez dieléctrica, con la mejora de los
procesos de fabricación y con la elaboración de procedimientos para la instalación
de los cables.

14. 4. METODOLOGIA
Dado que el propósito central de la propuesta de investigación, como trabajo de
grado para optar al título de ingeniero mecánico de la Universidad de la Guajira
“estudio de factibilidad de un sistema de distribución de cables
subterráneos entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del municipio de
Riohacha la guajira.” proporcionando los elementos necesarios para que se
beneficie la rentabilidad de los sistemas eléctricos, de manera que se aprovechen
eficiente y racionadamente en el mediano y largo plazo. Y en virtud una mejor
distribución de energía eléctrica que conlleve a una mejor calidad en cuanto al
suministro y a dar una mejor apariencia a los centros históricos los cuales en
algunos casos son considerados patrimonio cultural de la humanidad.
De manera general se distinguen, en la metodología, las siguientes fases:
Fase 1: estudio ingenieril de distribución subterránea materiales y equipo utilizado
en estos sistemas.
Fase 2: estudio del Sistema Interconectado Nacional, se analiza el mercado y
consumidores.

15. 5. PLAN DE TRABAJO
El plan de trabajo a seguir está orientado por los siguientes pasos:
 Revisión Bibliográfica.
 Estudio teórico de los sistemas de distribución de energía eléctrica
subterránea.
 Entrega de información Lic. DAIRO JOSÉ HERNÁNDEZ PÁEZ
 Análisis de resultados.
 Conclusiones.

16. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2010/1/morenosegura.pdf
tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2614/1/Tesisgaonajiemenz.pdf
ENRÍQUEZ HARPER, Gilberto. “líneas de transmisión y redes de distribución de
potencia eléctrica”. Limusa, v. Ii, México.
ESPINOZA LARA, Roberto. “sistemas eléctricos de distribución”. México, 1987.
infonavit.janium.net/janium/TESIS/Maestria/Baizabal_Gonzalez_Daniel_Antonio_4
4986.pdf
RAMÍREZ VÁSQUEZ, José. “instalaciones de baja tensión. Cálculo de líneas
eléctricas”. Ceac, Barcelona, España, 1977, 1215 Págs.

17. ANEXOS