76 Ingeniera Elctrica | Cables y conductores elctricos | Julio 2015
Cables y conductores elctricos
Implementacin de lneas areas de media tensinEvaluacin tcnica, econmica y ambiental de la implementacin de lneas areas de media tensin 13,2 kV compactas con espaciadores.
Por Christin Hernn Arce y Martn Rodrigo Verger UTN-FRC-EPEC
ResumenEl presente trabajo tiene como objetivo evaluar la con-
veniencia tcnica, econmica y ambiental de la utilizacin
de lneas areas compactas de media tensin 13,2 kV tipo
hendrix (con espaciadores) en distribucin, en zonas urba-
nas operadas por la Empresa Provincial de Energa de Cr-
doba (EPEC). Esta tipologa constructiva est poco desarro-
llada y utilizada en el mbito de la provincia.
IntroduccinUna solucin tecnolgica que posibilita a las empresas
distribuidoras mejorar el nivel de calidad de la energa dis-
tribuida a sus clientes, incrementar la confiabilidad del sis-
tema, reducir el impacto ambiental y disminuir las prdidas
tcnicas mediante la implementacin de las lneas areas
compactas con espaciadores.
Durante el desarrollo se analizarn aspectos tcnicos,
econmicos y ambientales de este tipo constructivo de
lneas en comparacin de otras tipologas ya conocidas
como ser areas con conductores desnudos y subterrneas
con cables aislados, por lo cual se desarrollar:
Clculo de reactancias inductivas a fin de demostrar
que la cada de tensin en redes compactas con espa-
ciadores es menor que en las convencionales.
Clculo de momento elctrico, para determinar que la
energa transmitida por redes compactas es superior
que en las convencionales.
Clculo de prdidas tcnicas, en donde se observar la
disminucin de las mismas.
Anlisis de costos de los distintos sistemas de distribu-
cin, mostrando las virtudes de su implementacin.
Anlisis del impacto ambiental provocado por lneas de
media tensin, donde se podr observar la reduccin
del mismo mediante la implementacin del tipo cons-
tructivo analizado.
Desarrollo del trabajoEn redes compactas protegidas se utiliza un conduc-
tor de aluminio puro, cuerda circular compacta, provisto
de una capa de material semiconductor, otra de polie-
tileno reticulado (XLPE) resistente a la radiacin solar, y
por ltimo una de polietileno de alta densidad (PEAD) a
fin de lograr caractersticas contra el encaminamiento de
descargas y compatibilidad con los accesorios polimri-
cos necesarios.
No posee caractersticas correspondientes a un cable
aislado, es decir, no presenta condiciones de aislacin ple-
na, ni confinamiento del campo elctrico en el dielctrico
del aislante.
Las fases estn distanciadas mediante el uso de espa-
ciadores polimricos, distanciados unos ocho metros, sos-
tenidos por un hilo portante de acero de alta resistencia
mecnica que se conoce como portante o fiador dado a
que este es el que realiza el esfuerzo de sostener a los con-
ductores de fases y protegerlas contra la cada de ramas y
rboles; el mensajero no es aislado y cumple tambin con
la funcin de hilo de guardia ya que se lo instala por encima
de los cables protegidos.
77 Julio 2015 | Cables y conductores elctricos | Ingeniera Elctrica
Nota tcnica
Este sistema permite reducir las distancias entre fases
logrando una disminucin importante del espacio areo
ocupado por la lnea.
Ventajas y desventajasEstas redes presentan importantes ventajas que debe-
mos conocer: a) reduccin de costos operativos: menor
intervencin en la red con reduccin de costos de mante-
nimiento correctivo y preventivo; b) potencia transmitida:
este tipo de instalacin permite el montaje de hasta cuatro
ternas utilizando la misma postacin, por lo cual se disminu-
ye la inversin inicial y posibilita una mayor potencia trans-
mitida; c) reduccin de la duracin media de interrupciones
y de la frecuencia media de interrupciones: es posible me-
jorar la calidad del servicio tcnico dado a una reduccin
de las interrupciones accidentales y cortes programados; d)
medioambiente: representan un menor impacto ambiental
al reducir considerablemente los espacios de montajes y
franjas de seguridad. Se reducen las podas de rboles tan-
to en frecuencia como en volumen, son de mayor esttica
y armonizan con el medioambiente; e) seguridad: reduce
los riesgos de accidentes elctricos del personal operativo,
dado a una menor intervencin del personal; f ) reduccin
de prdidas tcnicas y mejoras en la capacidad de transpor-
te: dado a una reduccin de la impedancia en la lnea, se
obtienen menores perdidas y un mayor momento elctrico
lo que permite incrementar la potencia transmitida; g) re-
duccin de las franjas de seguridad: dado a la utilizacin de
espaciadores, se disminuye la distancia entre fases, logrando
una menor franja de seguridad.
La principal desventaja o inconveniente de este siste-
ma se debe al deterioro de las propiedades aislantes de la
capa de polietileno reticulado de alta densidad que poseen
los cables protegidos, ya que, en caso de utilizar materiales
polimricos con distintas constantes dielctricas a las del
cable, pueden originarse descargas superficiales en el rea
de contacto entre ambos materiales, denominadas "enca-
minamiento elctrico" o "tracking".
Estas descargas provocan el envejecimiento prematuro
de los materiales aislantes empleados en las lneas de distri-
bucin compactas, pudiendo llegar a daar la capa aislante
del cable como as tambin a los espaciadores o aisladores,
los cuales pueden llegar a sufrir desprendimiento de frag-
mentos componentes de los mismos e incluso la cada de
los cables, llegando a producir la falla completa de la lnea.
Se han realizado estudios para verificar el efecto de
compatibilidad de los materiales, es decir, el efecto de
posibles diferencias en las constantes dielctricas de los
materiales; sin embargo aun no se logra contrarrestar los
efectos negativos que provocan la presencia de altos cam-
pos elctricos generados en la zona de contacto de dos o
ms materiales que cuentan con constantes dielctricas
distintas, por lo que en la actualidad se emplean accesorios
del mismo tipo de material que la aislacin del conductor,
para asegurar compatibilidad dielctrica entre los mismos y
evitar que aparezcan descargas superficiales que daen las
aislaciones de los materiales.
Por lo expuesto podemos decir que teniendo la pre-
caucin de utilizar los materiales adecuados, esto deja de
ser una desventaja para pasar a ser un punto importante
a tener en cuenta al momento de ejecutar un proyecto de
redes compactas con cables protegidos
Aspectos tcnicosSe efectuarn clculos de reactancias inductivas, mo-
mento elctrico y prdidas, para demostrar los beneficios
de implementar redes compactas.
Clculo de reactancia inductivaLas configuraciones trifsicas ms empleadas son las
numeradas a continuacin.
1) Lnea desnuda con cruceta y/o mnsula. Se calcula
en base a una mnsula de 1,80 metros de longitud y con-
ductor de AlAl de 50 mm2 de seccin.
Figura 1. Posicin de conductores en lnea area convencional
78 Ingeniera Elctrica | Cables y conductores elctricos | Julio 2015
Cables y conductores elctricos
(1) DMG = (DAB
. DBC
. DCA
) = 1,134 m
(2) r' = 0,758 . DC/2 = 3,525 . 10-3 m
(3) L0 = 2 . 10-7 . ln (DMG/r')
(4) L0 = 1,155 . 10-6 Hy/m
XL0
= 2 . f . L0
XL0
= 0,363 /km
2) Lnea subterrnea con cables unipolares. Se adop-
ta para el clculo un cable subterrneo de aluminio de
50 mm2 de seccin, aislacin XLPE, colocados en plano ho-
rizontal y distanciados siete centmetros.
(5) XL = 0,1445 . log (D
eq/r
M)
XL = 0,208 /km
3) Lnea protegida en disposicin compacta. Se adopta
para el clculo un cable protegido de aluminio de 50 mm2
de seccin dispuesto en un espaciador polimrico prome-
dio de 0,19 metros de longitud entre fases.
(6) DMG = (DAB
. DBC
. DCA
) = 0,19 m
(7) r' = 0,758 . DC/2 = 3,07 . 10-3 m
(8) L0 = 2 . 10-7 . ln (DMG/r')
(9) L0 = 0,82 . 10-6 Hy/m
XL0
= 2 . f . L0
XL0
= 0,259 /km
Resumiendo los resultados obtenidos y efectuando un
clculo de la cada de tensin de los distintos tipos de redes
contemplando una longitud de mil metros y una potencia
transmitida de 1.000 kVA, tenemos la tabla 1.
Como se puede observar en la tabla la lnea compacta
posee una menor reactancia inductiva que una lnea con-
vencional con conductor desnudo, por lo tanto una menor
cada de tensin.
Clculos de reactancias capacitivasLa diferencia de potencial entre los conductores de una
lnea de transporte hace que estos se carguen como las
placas de un condensador. La capacidad entre los conduc-
tores paralelos es constante, dependiendo de las distancias
entre ellos y dems dimensiones.
En una lnea trifsica, cada par de conductores forma un
condensador de manera que la de tres conductores equiva-
le a un grupo de tres conductores conectados en tringulo.
La capacidad hace que, si la tensin aplicada es alterna,
haya una circulacin de corriente capacitiva denominada
cor
