Tratado Integral sobre el Dimensionamiento de Conductores en Sistemas Trifásicos
Índice de la Guía Maestra
- 1. Introducción a la Termodinámica de Conductores
- 2. Marco Normativo: El REBT y Normas Internacionales
- 3. Criterio de Intensidad Admisible (Calentamiento)
- 4. Criterio de Caída de Tensión (C.D.T.)
- 5. Criterio de Corriente de Cortocircuito
- 6. Factores de Corrección por Temperatura y Agrupamiento
- 7. Cobre vs Aluminio: Análisis Metalúrgico y Eléctrico
- 8. Ejemplos Prácticos de Cálculo Paso a Paso
- 9. Preguntas Frecuentes de Instaladores
1. Introducción a la Termodinámica de Conductores
El transporte de energía eléctrica no es un proceso ideal. Cada electrón que fluye a través de una red cristalina de cobre o aluminio genera fricción a nivel atómico, lo que conocemos como resistencia eléctrica. Esta resistencia disipa energía en forma de calor (Efecto Joule), elevando la temperatura del conductor.
Dimensionar una sección no es solo elegir un cable que "aguante", es equilibrar la eficiencia energética, la seguridad contra incendios y la longevidad de los aislamientos poliméricos como el PVC o el XLPE (Polietileno Reticulado).
En un sistema trifásico, la complejidad aumenta debido al desfase de 120 grados entre las ondas senoidales de tensión, lo que nos obliga a considerar factores como la raíz de tres (1.732) y el equilibrio de cargas entre fases.
2. Marco Normativo: El REBT y Normas Internacionales
En España, el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), aprobado por el Real Decreto 842/2002, es la biblia legal. Especialmente las Instrucciones Técnicas Complementarias ITC-BT-19 e ITC-BT-07 definen cómo deben calcularse las líneas.
A nivel internacional, nos regimos por la IEC 60364. Todas estas normas coinciden en que un cable mal dimensionado es la causa número uno de incendios industriales de origen eléctrico.
3. Criterio de Intensidad Admisible
Este criterio busca que el cable no se funda. La corriente que circula (Ib) debe ser siempre menor o igual a la corriente máxima que el cable puede disipar (Iz).
Métodos de Instalación
No es lo mismo un cable al aire libre que uno enterrado o bajo tubo empotrado en una pared de hormigón. La capacidad de disipar calor cambia drásticamente.
| Tipo de Instalación | Ventilación | Capacidad Relativa |
|---|---|---|
| Al aire (bandeja perforada) | Máxima | 100% |
| Bajo tubo en superficie | Media | 80% |
| Enterrado directamente | Alta (disipación por suelo) | 110% |
| Bajo tubo empotrado | Mínima | 60% |
4. Criterio de Caída de Tensión (C.D.T.)
Incluso si el cable no se calienta, si es muy largo, el voltaje al final de la línea será muy bajo. Los motores trifásicos son especialmente sensibles: una caída de tensión superior al 5% puede provocar que el motor no arranque o que se queme por sobreintensidad.
Donde:
- L: Longitud en metros.
- P: Potencia en vatios.
- γ: Conductividad (56 para cobre).
- e: Caída de tensión admitida en voltios.
Análisis Profundo de los Aislamientos Poliméricos
El comportamiento de los conductores bajo carga está intrínsecamente ligado a la química de sus polímeros. El PVC (Policloruro de Vinilo) es un termoplástico que soporta hasta 70°C en régimen permanente. Superar esta temperatura significa iniciar un proceso de desgasificación y endurecimiento que termina en cortocircuito.
Por otro lado, el XLPE o el EPR son termoestables, permitiendo operar a 90°C y soportar picos de cortocircuito de hasta 250°C. Esto permite que, a igual sección de cobre, un cable de XLPE pueda transportar más amperios que uno de PVC.
La importancia del Factor de Potencia en el dimensionado
Si una industria tiene muchas máquinas con motores, su factor de potencia (cos φ) será bajo. Esto significa que circulará más corriente de la necesaria para realizar el mismo trabajo útil. Si no se compensa con baterías de condensadores, nos veremos obligados a instalar cables mucho más gruesos y caros.
9. Preguntas Frecuentes (FAQ)
¿Puedo usar un cable de 1.5mm² para un motor de 5kW?
Absolutamente no. Para un motor de 5kW en trifásica a 400V, la intensidad ronda los 10A. Aunque el cable de 1.5mm² soporte 10A en ciertas condiciones, el pico de arranque del motor (que puede ser 7 veces la nominal) dañaría el aislamiento con el tiempo.
¿Por qué el aluminio es cada vez más común?
Principalmente por peso y coste. El aluminio tiene un 60% de la conductividad del cobre, lo que obliga a usar secciones más grandes, pero su ligereza lo hace ideal para líneas aéreas de alta tensión y grandes acometidas industriales donde el precio del cobre sería prohibitivo.