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Protección de personas y equipos
Pantallas Metálicas en Cables de Media Tensión
Las pantallas metálicas tienen el objetivo de “confinar el campo eléctrico y contribuir a una operación confiable y segura del sistema, al permitir drenar corrientes parásitas y de cortocircuito a tierra”.
Cualquier proceso de distribución eléctrica requiere de un cable de media tensión. Estos permiten transportar la electricidad en altos voltajes desde subestaciones hasta centrales de transformación o hasta grandes consumidores de electricidad como fábricas y aeropuertos.
Los niveles de tensión que debe soportar un cable de media tensión hacen que su construcción responda a altas exigencias técnicas y normativas que permiten garantizar su correcto funcionamiento.
Un cable de media tensión se compone de varias capas y cada una tiene una utilidad específica. Una de esas capas se denominan pantallas metálicas. En cables aislados en los que las tensiones de operación son mayores a 2000V, por normativa, es necesario aplicar una pantalla metálica en contacto con la capa semiconductora externa del cable.
Esto tiene un objetivo: confinar el campo eléctrico y contribuir a una operación confiable y segura del sistema, al permitir drenar corrientes parásitas y de cortocircuito a tierra.
Producto de las corrientes en los conductores de fase, se inducen en ellas corrientes parásitas que deben ser drenadas a tierra por seguridad de las personas y de los equipos. También cuando existan corrientes de cortocircuito producto de una falla, la pantalla metálica llevará estas corrientes a tierra, funcionando como un elemento de protección del sistema.
Tipos de pantallas metálicas
Las pantallas metálicas se construyen en cobre principalmente por su alta conductividad y se presentan en cuatro tipos de configuraciones:
Dimensionamiento y construcción de las pantallas metálicas
La escogencia de la configuración de la pantalla metálica dependerá de la intensidad de las corrientes de cortocircuito que puedan circular por ellas.
El cálculo del dimensionamiento de las pantallas metálicas también está sujeta a las normativas aplicables en cada país. Dos de las más conocidas son las establecidas en las normas:
- ICEA P-45-482: Short circuit of metallic shields and sheaths on insulated cable.
- ICEA S-94-649: Concentric NeutralCables 5-46kV.
En la figura 1, se presenta un gráfico de corrientes de cortocircuito para un cable con conductor de 500kcmil en cobre y una tensión de operación de 35kV. Para comparación de las corrientes, se muestran a su vez las corrientes de cortocircuito del cable con pantalla en hilos y con pantalla en cinta. Se puede observar como el nivel de cortocircuito del conductor es aproximadamente un 96% mayor que las pantallas, esto debido a que el conductor de fase debe soportar mayores corrientes de falla que las pantallas metálicas.
Comparando las corrientes de las pantallas que se presentan en la figura 2, se puede observar una diferencia de 18% entre la pantalla en hilos y la pantalla en cinta. La pantalla en hilos soporta mayor intensidad de cortocircuito que una cinta. Esto debido que los hilos presentan mayor área que la cinta para drenar la corriente.
¿Cómo elegir la pantalla adecuada?
No hay una receta única. La elección del tipo de pantalla dependerá en gran medida del nivel de resistencia que se desee lograr para poder manejar las altas corrientes de cortocircuito. La conexión a tierra de las pantallas se recomienda que sea en ambos extremos del cable. Si se conecta en un solo punto, las pantallas estarán sometidas a una tensión variable con valor cero en la conexión a tierra y con valor máximo en el punto más alejado de esta conexión.
En los cables de media tensión las altas concentraciones de campo eléctrico pueden generar fallas por lo que es necesario drenar las corrientes parásitas y las de cortocircuito para evitar accidentes con consecuencias fatales para personal o daños irreparables en equipos.
Autor
Jesús Vargas
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