31 Oct Cálculo de la sección del cable

En este artículo hablaremos sobre varios conceptos interesantes a tener en cuenta a la hora de realizar el cálculo de la sección del cable que vaya a ser empleado en una instalación eléctrica.

En el momento de realizar una instalación eléctrica, uno de los más importantes componentes a considerar es la parte de cable elemental. Este criterio se refiere al diámetro que debería tener el cable, comúnmente de cobre o aluminio. Este grosor va a ser el que determine la proporción de corriente -medida en amperios- que el cable va a ser capaz de tolerar sin ocasionar un sobrecalentamiento.

Este fenómeno llamado efecto Joule consiste en que los electrones que transmiten la carga chocan con el material, transformándose su energía cinética en calor. Debido a este aumento de temperatura, si la sección del cable es demasiado pequeña, el calor generado puede hacer que el revestimiento se llegue a fundir y exponer el cable. Es decir, a mayor circulación de corriente, necesitaremos mayores secciones de cable.

Por otro lado, contamos con la caída de tensión. A mayor longitud de cable mayor caída de tensión, es decir, la tensión en el punto final será inferior a la tensión aplicada al inicio de la línea. Esta característica puede provocar una caída excesiva que no llegue a proporcionar la tensión que necesitamos. Por ejemplo, en instalaciones eléctricas de viviendas no se permite una caída mayor del 3 % en ningún punto. Cuanta más distancia tengamos que cubrir, necesitaremos un cable de mayor grosor para evitarlo.

Por esto, es de fundamental trascendencia de cara a la estabilidad de las instalaciones hacer el cálculo de la sección del cable.

Componentes del cable

Los principales componentes de un cable eléctrico son:

Conductores

La principal distinción que podemos hacer es la de diferenciar entre cables unipolares y multipolares. Los primeros están formados por un único hilo conductor, mientras que los segundos contienen más de uno. Además de esto, hay diferentes tipos de cables que cumplen funciones concretas, entre los que están:

• Coaxiales: están pensados para ser muy resistentes a los agentes externos. Tienen un núcleo sólido de cobre protegido por una capa de aislante con tejido del mismo material y una capa externa de plástico. No recuperan su forma al doblarse y pueden romperse si lo hacen en exceso.

• Flexibles: el núcleo conductor está hecho de alambres muy finos que pueden doblarse sin ningún problema. Es el tipo más utilizado por su gran versatilidad.

• Multiconductores: tienen más de un núcleo, cada uno de ellos aislado de forma independiente y, a su vez, unidos entre ellos.

• Blindados: su recubrimiento es metálico y se emplean para el suministro. Tienen tres cables: uno de tierra, otro neutro y otro de fase.

• De construcción: no son metálicos y tienen aislantes termoplásticos para una mayor seguridad de utilización.

• Dúplex: son para suministrar energía a elementos que empleen baja tensión.

Hay que mencionar que, a menudo, los cables llevan distintos colores para diferenciar su uso. Los verdes o amarillos suelen emplearse como toma de tierra, el azul como cable neutro y el negro, gris o marrón para las fases.

Aislamiento

Este recubrimiento encargado de evitar fugas de corriente se clasifica en dos grandes grupos.

Termoplástico

• PVC: Policloruro de vinilo
• Z1: Poliolefinas
• PE: Polietileno lineal
• PU: Poliuretano

Termoestables

• EPR: Etileno Propileno
• XLPE: Polietileno Reticulado
• EVA: Acetato de Etil Vinil
• SI: Silicona
• PCP: Neopreno
• SBR: Caucho Natural

Cálculo de sección del cable en función de la caída de tensión

Cálculo de la sección del cable en Líneas monofásicas:

Dónde:

Cálculo de la sección del cable en Líneas trifásicas:

Dónde:

En la tabla 1 podemos visualizar los datos de resistividad y conductividad para hacer el cálculo de la sección del cable:

Otro aspecto para el cálculo de sección del cable será el aislamiento del cable:

Para elegir correctamente el tipo de cable, hay que tener en cuenta la siguiente división entre cables termoplásticos (PVC) y termoestables (XLPE) que distinguimos en la siguiente tabla (C.52 .1 bis), perteneciente la norma UNE 20460-5-523:2004 (Instalaciones eléctricas en edificios. Parte 5: Selección e instalación de los materiales eléctricos. Sección 523: Intensidades admisibles en sistemas de conducción de cables.):

• El número 2 posterior a PVC o XLPE indica que en la instalación hay dos conductores activos (típicamente fase y neutro de instalaciones monofásicas, el conductor de protección no se considera activo).
• El número 3 posterior a PVC o XLPE indica que en la instalación hay tres conductores activos (típicamente las 3 fases en suministros trifásicos).

Recomendaciones para realizar una instalación

Para realizar una correcta instalación de baja tensión hemos de tener en cuenta una serie de factores que pueden afectar al tipo de cable empleado o su dimensionamiento:

• Si el cable va a estar expuesto al aire libre, debemos tener en cuenta que el revestimiento sea suficientemente impermeable al agua. También deberá soportar posibles movimientos y golpes fortuitos. Y, por último, debe resistir a los rayos ultravioleta para que no se deteriore por la exposición al sol.

• Cuando estén enterrados, es mejor emplear algún mecanismo de protección como introducirlos en tubos corrugados de polietileno para evitar que el contacto continuo con el terreno les afecte.

• A la hora de emplear bandejas porta cables, hay que conservar las distancias entre agrupaciones, separándolas por fases. Si se emplean más de cuatro cables por fase ya es conveniente emplear barras prefabricadas o sistemas con más seguridad.

• Si se aumentan los puntos de utilización de electricidad se han de añadir circuitos adicionales. Por ejemplo, uno de distribución interna destinado a iluminación por cada 30 puntos de luz, o uno de uso general por cada 20 tomas de corriente o si la vivienda tiene más de 160 m2.

• Hay que tener en cuenta que la sección interna del cálculo de los cables no es la misma que el diámetro externo. El diámetro interno aparece indicado mediante rotulación en el exterior.

Normativa

El reglamento electrotécnico de baja tensión recoge una serie de normas UNE de referencia con las que se garantiza el cumplimiento de las adecuadas condiciones reglamentarias. Este listado de normas se denomina ITC-BT-02 y lo componen casi un centenar de normas.

Las más destacadas para el caso que nos ocupa son UNE 211002, que define los cables de tensión asignada inferior a 450-750V, junto a otras normas UNE y UNE-EN que especifican más en profundidad tipos de cableados, conductores, posiciones de colocación. Para el cálculo de la sección del cable disponemos de las tablas en el cuerpo del reglamento y sus apéndices. En ellas podremos consultar los diámetros que corresponden en función de la intensidad o voltaje.