El auge de las redes aéreas de distribución tipo Compacto   

Artículo del boletín Infocables de Procables S.A.S. escrito por Darío de Jesús Muñoz Rave. Ingeniero electricista. Adaptado por Carlos Blanco, Ingeniero de aplicaciones Prysmian.

Actualmente el medio ambiente, la seguridad, la calidad y confiabilidad del servicio de energía eléctrica exigen tener materiales, equipos y sistemas que cumplan a cabalidad con todas regulaciones y normas dictadas por los entes que los rigen. 

En las redes aéreas de distribución de energía los conductores y cables son fundamentales en la seguridad y confiabilidad de la infraestructura eléctrica. Al ser estos visibles y pasar por zonas arborizadas, de altos vientos, lluvias fuertes, regiones montañosas y boscosas, están sujetos a un toque temporal de hojas y ramas. Este contacto puede generar fallas llevando a la suspensión del servicio. 

Para solucionar esto hay varios caminos. Entre los más usados son realizar programas de podas, aumentar la separación de la red respecto a la vegetación, la construcción de redes compactas de distribución, entre otras. Entre estas opciones, la construcción de redes aéreas de distribución tipo compacto con cable cubierto, es muy favorable, ya que permite los contactos accidentales sin salida del servicio de energía y reduce la necesidad de realizar podas frecuentes o tala de vegetación. 

Evolución

El cable cubierto fue introducido en Estados Unidos por el ingeniero Bill Hendrix hace más de 70 años ante una necesidad de solucionar interrupciones del servicio de energía eléctrica por contacto de las ramas y hojas con los conductores desnudos de los circuitos aéreos. Francia lo introdujo en la década de 1950. Países como Finlandia, Suecia, Noruega, Inglaterra y Japón lo han desarrollado y lo han venido usando hace más de 50 años.  

El diseño del cable cubierto empezó con una sola cubierta y evolucionó con la experiencia de los fabricantes y las empresas de energía. Su aplicación también ha evolucionado en muchas partes del mundo; inicialmente se empleó para zonas arborizadas, luego para otras con vientos fuertes o permanentes donde en el sistema desnudo los conductores se tocaban entre sí causando fallas y salidas del servicio y en lugares de gran contaminación.  

En Colombia, aparte de las aplicaciones anteriormente descritas, se ha extendido su uso en barrios y lugares donde el espacio disponible no permite el cumplimiento de las distancias de seguridad exigidas por el reglamento técnico de instalaciones eléctricas “RETIE” y la ANSI/IEEE C2 NESC con una red de distribución en red abierta con conductores desnudos. Gracias a que el cable cubierto permite el uso de redes compactas, se pueden construir redes aéreas en menor espacio. Es de aclarar que las redes compactas con cables cubiertos también deben cumplir con las distancias de seguridad establecidas por “RETIE”. 

¿Qué es un cable cubierto? 

Un cable cubierto también conocido con otros nombres cómo ecológico, semiaislado o protegido, es aquel cuyo dieléctrico no tiene un aislamiento adecuado para confinar totalmente la energía eléctrica en el conductor para la tensión del circuito. La norma ANSI/NFPA 7O NEC establece la siguiente definición de Cable cubierto: es un conductor metálico cubierto o con chaqueta, de un espesor no reconocido por este código como aislamiento eléctrico. 

Los conductores cubiertos deben ser considerados como conductores desnudos para todos los requisitos de distancias de seguridad. Sin embargo, permite la reducción de la distancia entre cables del mismo circuito, diferente circuito y los conductores aterrizados. Esta reducción de distancias requiere que la compañía dueña, lo opere y le haga mantenimiento. Espaciadores intermedios pueden ser colocados para mantener los requisitos de distancias entre conductores. 

Ventajas. 

• En zonas selváticas y montañosas de Colombia, este tipo de instalación protege la vida salvaje y vegetal (menos ciclos de poda), lo cual no ocurre con el sistema desnudo.
• Evita incendios en zonas de resguardo ambiental, de cultivo agrícola y bosques de especies nativas, los cuales son ocasionados por el toque de una rama, hoja o especie salvaje con conductores desnudos cuyas temperaturas pueden llegar hasta 80°C.
• En Australia, donde se está expandiendo el sistema de cable cubierto, han desarrollado el siguiente gráfico sobre la confiabilidad esquemática de los diferentes sistemas de distribución.

¿Qué es un sistema de red compacta? 

Es una construcción de redes que consiste en el ensamble de cables cubiertos separados entre sí por medio de espaciadores aislantes y soportados por un cable mensajero. 

Para subestaciones rurales, el sistema de red compacta es el ideal para salir con los circuitos sin necesidad de cable subterráneo y/o postes congestionados con redes desnudas. Igualmente, en lugares donde el sistema subterráneo no aplica por costos o porque la instalación en el terreno no es posible para construir canalizaciones, es más adecuado utilizar el sistema de red aérea compacta. Su uso se está intensificando por la confiabilidad, costo, calidad del servicio y demás ventajas mencionadas del cable cubierto. 

El sistema de red con espaciadores permite tener una mejor regulación, tal como Hendrix lo ha calculado en el siguiente cuadro: 

Diseños de cables cubiertos 

Los cables cubiertos tienen diferentes diseños de acuerdo con el uso y razones de su instalación. Colombia cuenta con la norma NTC5909, La cuál establece los materiales, construcciones y ensayos de este producto. El conductor puede ser de aluminio AAC, aleación de aluminio 6201 AAAC o conductor de aluminio con refuerzo en acero ACSR calibres hasta 800 kcmil. Esta norma abarca cables con tensión nominal de operación desde 15kV hasta 46kV. En cuanto a la construcción de la cubierta contempla opciones de 2 y tres capas: 

• Cable de dos capas: consiste en una capa de pantalla del conductor (capa semiconductora) después una cubierta en polietileno termoplástico de alta densidad (HDPE) o en polietileno reticulado (XLPE):

• Cable de tres capas: consiste en una capa de pantalla del conductor (capa semiconductora) después un asilamiento o cubierta interna polietileno termoplástico o en polietileno reticulado (XLPE) y una cubierta externa en polietileno termoplástico de alta densidad (HDPE) o en polietileno reticulado (XLPE). Este es un cable con mejores características que el anterior; tiene menores corrientes de fuga, permite el contacto con ramas por más tiempo y es apto para ser colocado con espaciadores:

La capa semiconductora interna está construida con un material de baja resistividad eléctrica. Su función es evitar el daño en la cubierta por exceso de esfuerzo por la alta concentración de líneas de campo eléctrico en las uniones de los alambres. Al tener baja resistividad, permite dar homogeneidad al campo eléctrico en las interfases con las cubiertas. A continuación, se presenta el comportamiento del campo eléctrico con y sin pantalla semiconductora del conductor. 

El material de la cubierta externa debe ser resistente a la formación de caminos conductores superficiales (tracking), a la radiación ultravioleta, a la abrasión y al agrietamiento ambiental. 

Ingrese aquí para ver la ficha técnica de nuestros cables cubiertos en aluminio: Prysmian 

BIBLIOGRAFÍA 

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11. Norma técnica colombiana – NTC 5909. Cables de potencia cubiertos (semiaislados) no apantallados de 15000 voltios – 46000 voltios, para uso en líneas aéreas de distribución de energía eléctrica.

12. 12. Reglamento técnico de instalaciones eléctricas – Resolución del ministerio de minas y energía número 40117 de 02 abril 2024.