Algunos errores frecuentes en cálculos de líneas y elección de cables para BT

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1 Algunos errores frecuentes en cálculos de líneas y elección de cables para BT Lisardo Recio Maíllo

2 1.- Errores en los cálculos

3 Cables termoplásticos (PVC) y cables termoestables (XLPE)

4 Cables termoplásticos (PVC) y cables termoestables (XLPE)

5 Cables termoplásticos (PVC) y cables termoestables (XLPE) T máx. régimen permanente T máx cortocircuito Cables termoplásticos 70 ºC 160 ºC (PVC) Cables termoestables (XLPE) 90 ºC 250 ºC Un cable es termoplástico o termoestable en función de la temperatura que puede soportar su aislamiento y no en función de la composición de su aislamiento. Si un cable soporta 70 ºC será termoplástico y se buscará su intensidad máxima admisible en la tabla correspondiente

6 Cables termoplásticos (PVC) y cables termoestables (XLPE) Los cables termoplásticos (PVC) se caracterizan por la temperatura máxima que pueden alcanzar sus conductores (70 ºC) y no por su composición (no tiene que ser necesariamente PVC). Por ejemplo, los cables Afumex Plus (H07Z1-K (AS)) se deben Buscar como PVC en las tablas pero, como sabemos, no tienen PVC en su aislamiento AFUMEX PLUS (AS) H07Z1-K

7 Cables termoplásticos (PVC) y cables termoestables (XLPE) Aislamiento Termoplástico (tipo PVC) Termoestable (tipo XLPE) T máx. en régimen permanente 70 ºC 90 ºC T máx. en cortocircuito 160 ºC 250 ºC Ejemplos más comunes PVC XLPE Poliolefinas Z1 EPR Silicona Cables más usuales H07V-K (Wirepol flexible) RZ1-K (AS) (Afumex 1000 V (AS)) H05VV-F (Wirepol Gas) RV (Retenax Flam) H07Z1-K (Afumex 750 V (AS)) RV-K (Retenax Flex) RVFV (Retenax Flam F (armado flejes)) AL XZ1 (Al Voltalene Flamex) AL RZ (Al Polirret) RZ (Polirret Feriex) RZ1-K mica (AS+) (Afumex Firs (AS+))

8 Optimización de secciones: sección económica y ecológica

9 Sección económica y ecológica Reducción de la potencia perdida en función de la reducción de la intensidad en la línea b = reducción de I (%) P = Reducción de potencia perdida aprox (%) P' = Reducción de potencia perdida con efecto de reducción de R (%) 0 0 0, , , , , , , , , , ,00

10 Por qué la sección económica?.- Ahorro de costes en un escenario de tarifas eléctricas crecientes Sección ecológica.- Ahorro de energía y emisiones de CO 2 Y además por aumentar la sección de conductor.- Mayor vida útil de la línea al ir más descargada.- Mejor respuesta a fenómenos transitorios.- Posibilidad de ampliación de potencia sin cambiar el cable.- Reducción de la caída de tensión

11 Tendidos enterrados

12 Tendidos enterrados Comparativa de intensidades admisibles (instalaciones interiores o receptoras) Antigua: ITC-BT 07 Rt = 1 K m/w Actual: UNE (2004) Rt = 2,5 K m/w Reducción del 40 % de la I Reducción del 25 % de la I Cu Al Sección Actual Antigua Actual Antigua

13 Tendidos enterrados Evolución de los estándares de Rt 2002 REBT 2002 Resisitividad terreno 1 K m/w (Todas las instalaciones enterradas para BT) (Actualmente sólo redes de distribución subterráneas para BT) 2004 UNE Resisitividad terreno 2,5 K m/w (Sólo instalaciones interiores o receptoras para BT enterradas) 2008 RLAT Resisitividad terreno 1,5 K m/w (Instalaciones enterradas para AT) 3 valores estándares de resistividad para los mismos terrenos en función del tipo de instalación!!

14 Qué intensidad soporta un cable?

15 Qué intensidad soporta un cable? Siempre depende del tipo de cable y las condiciones de instalación: Cable termoplástico o termoestable PVC XLPE o EPR? Monofásica o trifásica o Sistema de instalación Agrupamiento con otros circuitos Temperatura ambiente Profundidad de soterramiento (cables enterrados) Resistividad térmica del terreno (cables enterrados)

16 Qué intensidad soporta un cable? Cable Afumex 1000 V (AS) de 3G16 mm² en condiciones estándar En bandeja perforada I máx. = 105 A

17 Qué intensidad soporta un cable? Cable Afumex 1000 V (AS) de 3G16 mm² en condiciones estándar Bajo tubo en pared de obra I máx. = 73 A

18 Aplicación de los coeficientes de corrección (tendencias incorrectas)

19 Aplicación de coeficientes de corrección 1.- No aplicar ningún coeficiente 2.- Aplicar siempre un 0,8 3.- Hacer cálculos y utilizar la sección superior a la obtenida

20 Aplicación de coeficientes de corrección Algunas tendencias incorrectas: 4.- Aplicar el coeficiente más bajo cuando la instalación está afectada por varios coeficientes Cable multipolar RV-K (Retenax Flex) 5G10 grapado a la pared rodeado de otros 2 circuitos y en un ambiente de 50 ºC 50 º C

21 Aplicación de coeficientes de corrección Sistema de instalación tipo C

22 Aplicación de coeficientes de corrección RV-K y trifásica I = 60 A El cable RV-K (Retenax Flex) de 5G10 soporta 60 A grapado a la pared cuando no tiene circuitos alrededor y la T amb = 40 ºC

23 Aplicación de coeficientes de corrección Coeficiente por agrupamiento K agrup agrup = 0,80

24 Aplicación de coeficientes de corrección Coeficiente por temperatura ambiente 50 º C K T amb T amb = 0,90

25 Aplicación de coeficientes de corrección Por tanto, al tratarse de dos efectos conjuntos (agrupación y temperatura ambiente) es necesario aplicar ambos coeficientes y no sólo el más bajo I = I K agrup K T amb = 60 x 0,80 x 0,90 = 43 A agrup T amb 50 º C El cable RV-K (Retenax Flex) de 5G10 soporta 43 A grapado a la pared con dos circuitos en contacto y a T amb = 50 ºC

26 Aplicación de coeficientes de corrección 5.- No aplicar coeficiente por agrupamientos en circuitos con varios conductores por fase T T T T R S S R R S S R Un solo circuito (las fases están conectadas a extremos comunes) Cuatro ternas de conductores influyéndose térmicamente Por tanto precisan de coeficiente de corrección por agrupamiento

27 Aplicación de coeficientes de corrección Si tuviéramos un circuito con 4 cables por fase tipo AL XZ1 1x240 en bandeja no perforada con las ternas en contacto R T T T T S S R R S S R 30 ºC

28 Aplicación de coeficientes de corrección Una terna de cables Al Voltalene Flamex (AL XZ1) 1x240 en bandeja no perforada A 40 ºC puede soportar 332 A

29 Aplicación de coeficientes de corrección K agrup agrup = 0,75

30 Aplicación de coeficientes de corrección La intensidad máxima admisible que puede recorrer cada uno de los conductores del circuito es I = 332 x 0,75 = 249 A T T T T R S S R R S S R Un 25 % inferior a lo que soportarían los conductores si se tratara de una sola terna Y la intensidad total máxima admisible del circuito será I total total = 249 x 4 = 996 A

31 Aplicación de coeficientes de corrección 6.- Añadir cables en canalización existentes y no tener en cuenta las nuevas condiciones térmicas Nuevos circuitos Circuitos preexistentes en la canalización Es necesario tener en cuenta el nuevo agrupamiento para los nuevos circuitos y para los ya existentes y aplicar el factor de corrección por agrupamiento adecuado

32 Aplicación de coeficientes de corrección 7.- No considerar la variación del sistema de instalación a lo largo del recorrido de la línea Se aplicarán lógicamente las condiciones del sistema de instalación más restrictivo

33 7.- No considerar la variación del sistema de instalación a lo largo del recorrido de la línea UNE (nov. 94) Sistema de instalación para cálculos 1 m Sistema C > 1 m Sistema B2

34 7.- No considerar la variación del sistema de instalación a lo largo del recorrido de la línea UNE (nov. 94) 20 cm Sistema C

35 7.- No considerar la variación del sistema de instalación a lo largo del recorrido de la línea GUIA-BT 19 < 2 m No aplica coeficiente de corrección por agrupamiento Cuadro de mando y protección BT NOTA: la GUIA-BT no es vinculante. Se recomienda aminorar en lo posible estos agrupamientos.

36 La conductividad en los cálculos de caída de tensión

37 La conductividad en los cálculos de caída de tensión La conductividad del cobre (γ) a 20 ºC tiene un valor de 58 m/(ω mm²) pero varía con la temperatura del conductor. T γ Υ θ = 1 / ρ θ ρ θ = ρ 20 [1 + α (θ - 20)] ρ θ resistividad del conductor a la temperatura θ en Ω mm²/m. ρ 20 resistividad del conductor a 20 oc en Ω mm²/m (= 1/58 para Cu y 1/35,71 para Al). α coeficiente de variación de resistencia especifica por temperatura del conductor en ºC -1 (0,00393 para Cu y 0,00407 para Al).

38 La conductividad en los cálculos de caída de tensión Temperatura del conductor 20 ºC Termoplásticos 70 ºC Termoestables 90 ºC Cu 58,00 48,47 45,49 Al 35,71 29,67 27,8 Valores oficiales de conductividad (UNE Cu; UNE Al) El valor popular de 56 para el cobre corresponde a una temperatura de 29,1 ºC.

39 La conductividad en los cálculos de caída de tensión Ejemplo de cálculo de sección por caída de tensión Cable Afumex 1000 V Monofásica con U = 230 V Intensidad de corriente: I = 70 A cosφ = 0,9 Longitud de la línea: 48 m Máxima caída de tensión admitida: 5 % 11,5 V 2 L I cosϕ 2x48x70x0,9 S = = = γ U 56x11,5 9,39mm 2 10 mm² 2x48x70x0,9 S = = 11,56mm 45,49x11, mm²

40 La reactancia en los cálculos de caída de tensión

41 La reactancia en los cálculos de caída de tensión Norma francesa UTE C Con carácter general para cables de BT sin pantalla: Para todas la secciones Para Cu o Al Para todas las disposiciones de tendido Para todos los sistemas de instalación X 0,08 Ω/km

42 La reactancia en los cálculos de caída de tensión Si observamos la fórmula general de cálculo de la caída de tensión veremos que teniendo en cuenta que en general el cos φ es elevado si R es elevado el efecto de X es despreciable U = I (R cosφ + X senφ) [V] R X despreciable U I R cosφ Esta aproximación puede ser válida para cables hasta 35 mm²

43 La reactancia en los cálculos de caída de tensión R (95 mm ² cobre a 90 ºC) = 0,264 Ω/km R (95 mm² aluminio a 90 ºC) = 0,411 Ω/km Si tuviéramos un cosφ relativamente bajo de 0,8 senφ = 0,6 en la fórmula U 95 Cu Cu = I (R cosφ + X senφ) = I (0,264 x 0,8 + 0,08 x 0,6) = I (0, ,048) [V/km] U 95 Al 95 Al = I (R cosφ + X senφ) = I (0,411 x 0,8 + 0,08 x 0,6) = I (0, ,048) 0,3288 I [V/km]

44 La reactancia en los cálculos de caída de tensión Las fórmulas generales para cálculo de caída de tensión en BT son por lo tanto: S 2 L I cosϕ 3 γ ( U 2 10 x / n L I sen ϕ ) = Monofásica S γ ( U 3 L I 1, cosϕ x / n L I = Trifásica senϕ) x: reactancia del conductor en Ω/km n: número de conductores por fase U: máxima caída de tensión en V NOTA: Si x se iguala a cero obtenemos las expresiones generales sin influencia de la reactancia (secciones 35 mm²)

45 2.- Errores en la elección del tipo de cable

46 Usos incorrectos del cable RV-K

47 Usos incorrectos del cable RV-K Provisionales de obras Prolongadores Servicios no fijos Flextreme (UNE ) RV-K Bombas sumergidas DN-F Bombas Sumergidas (UNE 21166) Redes aéreas para alumbrado exterior Polirret Feriex (UNE ) 2)

48 Cables con pantalla de trenza de cobre

49 Cables con pantalla de trenza de cobre UNE RC4V-K UNE RC4Z1-K (AS) UNE RC4Z1-K mica (AS+)

50 Alimentación de motores con variadores de frecuencia

51 Alimentación de motores con variadores de frecuencia Suministro de red Suministro adaptado para el control de la velocidad M Variador de frecuencia Motor Cable Varinet

52 Alimentación de motores con variadores de frecuencia Afumex Varinet K (AS) 0,6/1 kv Cubierta Afumex Pantalla de hilos de cobre (= conductor de protección) Relleno Aislamiento de XLPE Conductor de cobre

53 Alimentación de motores con variadores de frecuencia Fases 10 mm² Fases > 10 mm² Cables Varinet (tierra concéntrica) PE Cables O (apantallados con trenza de cobre con cobertura 65%) 60 %) Cables multipolares sin pantalla SI SI NO SI NO NO Cables unipolares NO NO

54 Cables armados para locales con riesgo de incendio o explosión

55 Cables armados para locales con riesgo de incendio o Explosión (ITC-BT 29) En montaje superficial: RETENAX FLAM M 1.- Conductor Cu 2.- Aislamiento XLPE 3.- Relleno (si necesario) 4.- Asiento de armadura (PVC) 5.- Armadura de hilos de acero 6.- Cubierta (PVC) (Versión Afumex disponible) La armadura protege a los conductores frente a agresiones mecánicas para evitar la chispa. Nota: los cables han de ser siempre no propagadores del incendio

56 3.- Otros errores

57 Sección eléctrica y sección geométrica

58 Sección eléctrica y sección geométrica UNE EN La sección nominal se corresponde con valores de resistencia máxima n hilos de cobre a 20 ºC según UNE EN 60228, NO está sujeta a medida directa d n π d² / 4 = Sg Sección nominal Sg = sección geométrica sección nominal.. R máx a 20 ºC (Ω/km) 1,5 12,1 2,5 7,41 4 4,61

59 Colocación de conductores cuando son necesarios varios por fase

60 Colocación de conductores cuando son necesarios varios por fase Si necesitamos utilizar más de un conductor por fase, nunca se deben agrupar los conductores de la misma fase R R S S T T R R S S T T

61 Colocación de conductores cuando son necesarios varios por fase Colocación a tresbolillo T T T T R S S R R S S R Colocación en horizontal R S T T S R R S T T S R

62 Colocación de conductores cuando son necesarios varios por fase Colocación varios niveles Colocación varios niveles a tresbolillo En horizontal R T S T S R T R S T S R T S R R T S R S T

63 Colocación de conductores cuando son necesarios varios por fase Colocación de neutros A tresbolillo T T T T N R S S R N N R S S R N En horizontal N R S T T S R N N R S T T S R N

64 Gracias por su atención

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