Método para determinar la cargabilidad de cables subterraneos en media tensión

Abstract

En las redes de distribución eléctrica en media tensión en el Perú y en el mundo se emplean cables directamente enterrados, siendo la forma de distribución eléctrica más utilizada. El definir la ampacidad de un cable es fundamental para el planeamiento, reposición de redes, operación, monitoreo, suministro, fijación tarifaría y la evaluación de sobrecargas. En experiencias previas trabajando en las redes de media tensión la reposición de cables se realiza cuando no ha sido necesario, en otros casos de forma prematura los cables han fallado en la tercera parte de su vida útil proyectada, por no tener claridad respecto a la verdadera ampacidad del cable, lo cual ha originado y origina pérdidas económicas importantes sobre todo en empresas de distribución eléctrica. La base normativa actual no permite tener precisión y no considera la variación de los parámetros a lo largo del alimentador de media tensión. Este trabajo propone un método adecuado que permite determinar la ampacidad de un cable en operación, explicando cada parámetro que interviene en el cálculo de ampacidad verificando cada valor que ingresa al procedimiento de cálculo, empleando elementos finitos, realizando mediciones en campo y pruebas en laboratorio. Pudiendo ser aplicado en cualquier latitud. Además, se desarrolla un software en Visual Studio que calcula la ampacidad de cables con gran precisión y se proponen tres alternativas para la mejora de la ampacidad basado en la configuración física de los cables y el uso de bentonita, sustentándolo en base a simulaciones y evaluación con pruebas de transferencia de calor con prototipo experimental.

In medium voltage electrical distribution networks in Peru and in the world, directly buried cables are used, being the most used form of electrical distribution. Defining the ampacity of a cable is essential for planning, network replacement, operation, monitoring, supply, tariff setting and overload evaluation. In previous experiences working in medium voltage networks, the replacement of cables is carried out when it has not been necessary, in other cases the cables have prematurely failed in the third part of their projected useful life, due to lack of clarity regarding the true cable ampacity, which has caused and is causing significant economic losses, especially in electrical distribution companies. The current regulatory base does not allow for precision and does not consider the variation of parameters throughout the medium voltage feeder. This work proposes an appropriate method that allows determining the ampacity of a cable in operation, explaining each parameter that intervenes in the ampacity calculation, verifying each value that enters the calculation procedure, using finite elements, performing field measurements and laboratory tests. It can be applied at any latitude. In addition, software is developed in Visual Studio that calculates the ampacity of cables with great precision and three alternatives are proposed for improving the ampacity based on the physical configuration of the cables and the use of bentonite, supporting it based on simulations and evaluation with heat transfer tests with experimental prototype.