Derivaciones Individuales

Las Derivaciones Individuales (DI) son las líneas que suministran energía eléctrica a instalaciones de usuario específicas.

La derivación individual se inicia en el embarrado general de la centralización de contadores (CC) y comprende:

● Fusibles de seguridad: protegen la derivación individual contra sobrecargas y cortocircuitos.

● Conjunto de medida: permite registrar el consumo de energía eléctrica del usuario, facilitando la facturación y el control del consumo energético.

● Dispositivos generales de mando y protección (DGMP): controlan y protegen la instalación contra diversos riesgos eléctricos, como sobrecargas, sobretensiones o descargas a tierra.

La normativa que regula las características y requisitos de las DIs se encuentra en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-15 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT).

Las DIs estarán instaladas en el interior de tubos, canales o conductos, admitiéndose los mismos tipos que se utilizan en las LGA:

– Conductores aislados en el interior de tubos empotrados.

– Conductores aislados en el interior de tubos enterrados.

– Conductores aislados en el interior de tubos en montaje superficial.

– Conductores aislados en el interior de canales protectoras cuya tapa sólo se pueda abrir con la ayuda de un útil.

– Canalizaciones eléctricas prefabricadas que deberán cumplir la norma UNE-EN 60.439 -2.

– Conductores aislados en el interior de conductos cerrados de obra de fábrica, proyectados y construidos al efecto.

La instalación de tubos y canales, así como los materiales utilizados, deben cumplir con lo establecido en la ITC-BT-21 del REBT. Es importante destacar que las canalizaciones deben incluir, en todo caso, el conductor de protección.

Las DIs desempeñan un papel fundamental en el cálculo de instalaciones de enlace, ya que proporcionan los datos necesarios para determinar la sección adecuada de los conductores, la selección de los fusibles de protección y la elección del conjunto de medida adecuado.

Instalación de las Derivaciones Individuales

Las derivaciones individuales DI serán totalmente independientes de las derivaciones correspondientes a otros usuarios. Esto significa que cada instalación de usuario cuenta con su propia DI, lo que garantiza la seguridad y el control individual del consumo de energía.

Estas líneas deben cumplir con los requisitos establecidos en el REBT, específicamente en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-15. A continuación, se detallan los aspectos normativos más relevantes:

Sección de los Tubos y Canales de las Derivaciones Individuales

Los tubos y canales protectores deben tener una sección nominal que permita ampliar la sección de los conductores inicialmente instalados en un 100%, es decir, que permita duplicar la sección de los conductores.

Los tubos y canales deben ser aislantes para garantizar la seguridad eléctrica.

El diámetro exterior nominal mínimo de los tubos en derivaciones individuales es de 32 mm.

Agrupación de Derivaciones Individuales

Cuando dos o más derivaciones individuales coincidan en su trazado, se permite su agrupación en un mismo canal protector utilizando cable con cubierta (manguera).

En este caso, se debe asegurar la separación adecuada entre las derivaciones individuales.

Tubos de Reserva para las Derivaciones Individuales

Se debe instalar un tubo de reserva por cada 10 derivaciones individuales o fracción, desde las concentraciones de contadores hasta las viviendas o locales. Esto facilitará la ampliación de la instalación en el futuro.

En locales sin partición definida, se instalará como mínimo un tubo por cada 50 m² de superficie.

Ubicación de las Derivaciones Individuales en Edificios

En edificios de viviendas, comerciales, oficinas o industrias, las derivaciones individuales deben discurrir por lugares de uso común.

En caso de modificaciones o sustituciones en edificios ya construidos, donde no sea posible cumplir con los requisitos de las canaladuras, se permite la instalación en montaje superficial o empotrado en pared, bajo tubo o canal protectora.

Instalación Vertical de las Derivaciones Individuales

Cuando las derivaciones individuales se instalen verticalmente, se tendrá en cuenta lo siguiente:

● Canalización: deben alojarse en el interior de una canaladura o conducto de obra de fábrica con resistencia al fuego RF-120. Esta canalización debe ser exclusiva para las DIs y puede ir empotrada o adosada al hueco de escalera o zonas de uso común.

La canalización debe ser precintable y estar cerrada, con elementos cortafuegos y tapas de registro precintables (RF-30) cada 3 plantas como máximo. Las dimensiones de las tapas deben ser iguales a las de la canaladura.

● Dimensiones del conducto de obra de fábrica: las dimensiones mínimas del conducto de obra de fábrica se ajustan a la siguiente tabla.

● Tapas de registro: la altura mínima de las tapas de registro será de 0,30 m y su anchura igual a la de la canaladura. La parte superior de las tapas debe quedar instalada a 0,20 m como mínimo del techo.

● Cajas de registro: para facilitar la instalación, se podrán colocar cajas de registro precintables comunes a todos los tubos de derivación individual cada 15 m. Estas cajas no deben utilizarse para realizar empalmes de conductores. Las cajas deben ser de material aislante y no propagadoras de la llama.

● Cables aislados en tubos enterrados: para el caso de cables aislados en el interior de tubos enterrados, la DI debe cumplir con lo indicado en la ITC-BT-07 para redes subterráneas.

Conductores de las Derivaciones Individuales

Los conductores a usar en las derivaciones individuales tienen que cumplir las características siguientes que se indican en la ITC-BT-15.

Tipo de Conductor de las Derivaciones Individuales

Los conductores a utilizar serán de cobre, unipolares y aislados, con una tensión asignada de 450/750 V (siguiendo el código de colores indicado en la ITC-BT-19).

En el caso de cables multiconductores o de DI en el interior de tubos enterrados, el aislamiento de los conductores será de tensión asignada 0,6/1 kV.

Cables de Alta Seguridad en las Derivaciones Individuales

El aislamiento de los conductores en las derivaciones individuales debe cumplir con requisitos específicos para garantizar la seguridad de la instalación en caso de incendio. Deben ser cables de alta seguridad (AS), de acuerdo a la clasificación de cables frente al fuego.

El aislamiento de los conductores debe ser no propagador del incendio, es decir, el material aislante debe ser incombustible o retardante de la llama, lo que significa que no debe contribuir a la propagación del fuego en caso de incendio.

Además, el aislamiento debe ser de emisión de humos y opacidad reducida. Debe generar una cantidad limitada de humos en caso de incendio y los humos generados deben tener una baja opacidad, lo que permite una mejor visibilidad y facilita las labores de evacuación.

Sección y Número de Conductores de las Derivaciones Individuales

La sección de los cables debe ser uniforme a lo largo de todo el recorrido y sin empalmes, exceptuando las conexiones realizadas en la ubicación de los contadores y en los dispositivos de protección.

El número de conductores estará determinado por el número de fases necesarias para la utilización de los receptores de la derivación correspondiente.

Cada línea llevará su conductor neutro correspondiente, así como el conductor de protección. Así, para una instalación monofásica, se necesitarán 3 conductores: fase, neutro y protección. Para una instalación trifásica, se necesitarán 5 conductores: tres fases, neutro y protección.

No se admite el empleo de conductor neutro común ni de conductor de protección común para distintos suministros.

Hilo de Mando de las Derivaciones Individuales

Históricamente, el hilo de mando se utilizaba para comunicar el tipo de tarifa que se quería aplicar a la instalación.

Este hilo, identificado por su color rojo, se distribuía junto con los conductores de la DI y se conectaba al interruptor de control de potencia que se ubicaba en el cuadro general de protección (CGMP) de la instalación receptora. Esto permitía a la compañía eléctrica discriminar el consumo en función de la hora del día o del día de la semana, aplicando tarifas más bajas durante los periodos de menor demanda.

En la actualidad, con la generalización de los contadores electrónicos, el hilo de mando ya no es necesario. Los contadores electrónicos pueden comunicarse con la compañía eléctrica de forma remota, permitiendo la aplicación de diferentes tarifas sin necesidad de un hilo de mando independiente.

El interruptor de control de potencia tampoco se instala actualmente en el cuadro general de mando y protección, pues se encuentra integrado en el propio contador electrónico.

Según el MT 2.80.12 de Iberdrola, no será necesario instalar ese hilo de mando cuando la centralización esté prevista para instalar contadores electrónicos con capacidad de discriminación horaria y telegestión. Actualmente ya se han sustituido todos los contadores electromecánicos por contadores electrónicos.

Tipos de Cables de las Derivaciones Individuales

Los cables a instalar en las derivaciones individuales, serán siempre de cobre y de alta seguridad (AS). Estos cables no propagan la llama ni el incendio, son libres de halógenos y tienen opacidad reducida de los humos (ver en clasificación de los cables frente al fuego).

Los cables que pueden ser utilizados en las DI son los siguientes:

– Cables unipolares de 450/750 V: son los de tipo ES07Z1-K (AS). El conductor dispone de aislamiento de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1).

Se utilizan en el interior de canales de obra o para montaje superficial o empotrado.

– Cables unipolares de 0,6/1 kV: son los mismos que se utilizan en las LGA, tipo RZ1-K (AS) o DZ1-K (AS). Sobre el aislamiento de XLPE o EPR disponen de una cubierta de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1).

Se utilizan en el interior de canales de obra o para montaje superficial o empotrado, pero también en los montajes enterrados. Los que habitualmente se instalan son los de XLPE del tipo RZ1-K (AS).

– Cables multipolares de 0,6/1 kV: son similares a los anteriores pero multipolares (manguera). Se suelen utilizar los de XLPE del tipo RZ1-K (AS).

Pueden utilizarse en cualquier tipo de montaje, pero siempre cuando se instalen en canales protectoras con varias líneas o sobre bandejas.

La designación de estos cables se puede consultar en tabla de designación de cables hasta 450/750V y en tabla de designación de cables para 0,6/1kV.

Cálculo de Sección de las Derivaciones Individuales

La sección mínima de los conductores de las derivaciones individuales debe determinarse en base a 4 criterios fundamentales:

● Máxima caída de tensión permitida en la DI: el cable no debe superar el valor máximo establecido por el REBT.

● Corriente máxima admisible de la DI: el conductor debe ser capaz de soportar la intensidad máxima que circulará por la DI sin sobrecalentarse. Esta intensidad se calcula en función de la potencia total demandada por la instalación receptora conectada a la derivación.

● Protección contra sobrecargas de la DI: la sección del cable debe ser suficiente para soportar una corriente superior a la intensidad máxima admisible durante un tiempo determinado, sin sufrir daños, hasta que el fusible de protección actúe y corte la corriente.

● Protección contra cortocircuitos de la DI: la sección del cable debe ser capaz de soportar la corriente de cortocircuito prevista durante el tiempo necesario para que el fusible de protección actúe y corte la corriente, sin sufrir daños o provocar un incendio.

Tras analizar los cuatro criterios anteriores, se debe seleccionar la sección comercial mínima que cumpla con todos ellos.

Independientemente de los criterios anteriores, el REBT establece que la sección mínima de una DI debe ser de 6 mm² para los conductores de fase, neutro y protección.

Sección por Caída Tensión de la Derivación Individual

La caída de tensión máxima permitida por el REBT para una derivación individual es:

– Para las DIs destinadas a centralizaciones parciales de contadores: 0,5%.

– Para las DIs destinadas a contadores totalmente centralizados: 1%.

– Para las DIs en suministros para un único usuario (en el que no existe LGA): 1,5%.

Tomando en cuenta esas caídas de tensión, se procede a calcular la sección con las fórmulas habituales que ya empleamos en el cálculo de la caída de tensión en instalaciones interiores:

Intensidad de Cálculo de la Derivación Individual

La intensidad de cálculo I se establece en función de la demanda prevista por cada usuario, la cual debe cumplir como mínimo con los valores establecidos en la ITC-BT-10.

Además, según el MT 2.80.12 de Iberdrola, la intensidad de cálculo se debe incrementar en 1,5 veces respecto a la intensidad del IGA (interruptor General Automático) de la instalación receptora

Por tanto, también la potencia de cálculo se debe incrementar en 1,5 veces respecto a la potencia del IGA.

El objetivo de esto es asegurarse de que el fusible seleccionado tenga una capacidad mucho mayor que la del interruptor general automático (IGA). Esto se hace para garantizar la selectividad entre ambos dispositivos de protección. Así, en caso de una sobreintensidad en la instalación receptora, el IGA se abrirá antes de que el fusible se funda.

Tras haber calculado la sección mínima de los conductores utilizando las fórmulas mencionadas anteriormente, el siguiente paso consiste en seleccionar la sección comercial inmediatamente superior al valor obtenido.

Según el MT 2.80.12 de Iberdrola, tomamos para el cos φ de la DI los siguientes valores:

– Para una DI monofásica: 1

– Para una DI trifásica: 0,8

Caída de tensión de la Derivación Individual Considerando la Reactancia

En el caso de una DI con gran longitud, se puede obtener una mayor precisión en el cálculo de la caída de tensión utilizando las fórmulas que indica en el Manual Técnico 2.80.12 de Iberdrola, en las que se considera la reactancia de los cables.

Para ello, se elige una sección inicial para el conductor. Después, se consultan los datos del fabricante del conductor para obtener sus valores de resistencia R (Ω/km) y reactancia X (Ω/km).

A partir de la potencia P (kW) que transporta la DI, considerando una potencia no inferior a 1,5 veces la potencia nominal del IGA, se comprobará que la caída de tensión sea inferior a la máxima permitida.

La caída de tensión porcentual se obtendría directamente con las siguientes fórmulas, dependiendo que se trate de una derivación individual monofásica o trifásica:

– Para DI trifásica:

– Para DI monofásica:

donde:

R = resistencia por kilómetro del conductor, en Ω/km

X = reactancia por kilómetro del conductor, en Ω/km

V = tensión entre fases, en V

u = tensión entre fase y neutro, en V

φ = ángulo de desfase de la instalación

P = potencia que transporta la LGA, en kW

L = longitud de la LGA, en km

Si la caída de tensión calculada supera la máxima permitida, se debe repetir el proceso seleccionando una sección mayor hasta que se obtenga un valor de caída de tensión dentro del límite.

Sección por Corriente Máxima Admisible de la Derivación Individual

Para determinar la sección de la DI por calentamiento o corriente máxima admisible Iz, será necesario consultar las tablas de intensidades máximas admisibles I_Z establecidas en la ITC-BT-19.

El objetivo consiste en encontrar la sección comercial mínima que cumpla la condición de que la intensidad máxima admisible Iz del cable sea mayor que la intensidad de cálculo I:

Como ya se ha dicho, la intensidad de cálculo I será de 1,5 veces la intensidad del IGA, según el MT 2.80.12 de Iberdrola.

Sección por Calentamiento de una DI No Enterrada

Para determinar la sección mínima de una DI no enterrada es necesario consultar la tabla de corrientes admisibles para cable no enterrado en instalaciones interiores de la ITC-BT 19 mostrada a continuación. La tabla es temperatura ambiente a 40ºC.

Si la temperatura ambiente de la instalación es diferente de 40ºC o se instalan varios circuitos o cables multipolares, se deben modificar las corrientes admisibles de la tabla anterior aplicando los factores de corrección de la corriente máxima admisible indicados en las tablas de la ITC-BT-19.

Sección por Calentamiento de una DI Enterrada

En el caso de una Derivación Individual enterrada, se debe aplicar el método D1/D2 de la tabla de corrientes admisibles para cable enterrado en instalaciones interiores de la ITC-BT-19 (norma UNE-HD 60364-5-52) mostrada a continuación. La tabla proporciona valores de corriente admisible Iz para cables de PVC o XLPE, resistividad térmica del terreno de 2,5ºK·m/W, temperatura ambiente del terreno de 25ºC y profundidad de enterramiento de 80 cm.

Si la instalación se realiza en condiciones diferentes, es necesario ajustar las intensidades admisibles mediante la aplicación de factores de corrección de la corriente máxima admisible que se encuentran en las tablas de la ITC-BT-19.

Sección para Protección a Sobrecargas de la Derivación Individual

El fusible es el elemento encargado de proteger la derivación individual contra sobrecargas. Para seleccionar los fusibles adecuados, instalados en la DI, se deben aplicar las 2 condiciones conocidas de protección a sobrecargas del fusible:

● 1ª Condición a sobrecargas: la intensidad nominal I_n de los fusibles de la DI debe ser mayor o igual a la intensidad que circula por la línea I(corriente de empleo o de utilización). Además, la intensidad máxima admisible del conductor I_Z de la DI debe ser mayor o igual a la intensidad nominal I_n del fusible seleccionado:

● 2ª Condición a sobrecargas: la intensidad nominal I_n de los fusibles de la DI debe ser inferior a 0,91 veces la intensidad admisible del conductor I_Z de la DI:

Según el tipo de centralización se colocan fusibles tipo DO2 para centralizaciones tipo “A” o fusibles tipo DO3 para centralizaciones tipo “B”. Este tipo de fusibles viene definido en la norma NI 76.03.01 de Iberdrola. Tienen un poder de corte, que suele ser de 20, 50 y 100 kA.

Los fusibles tipo DO normalizados y sus características son:

Sección para Protección a Cortocircuitos de la Derivación Individual

Si la longitud es grande, hay que tener en cuenta que la corriente de cortocircuito Icc que se producirá será baja. Esto podría ocasionar que el fusible tarde excesivamente en abrir el circuito.

Tendremos que aplicar las 2 condiciones conocidas de protección a cortocircuitos del fusible que nos aseguren que los fusibles de la centralización de contadores (CC) protegen al cable de la DI en caso de cualquier cortocircuito.

● 1ª Condición a cortocircuitos: se comprobará que los fusibles tengan Poder de Corte PdC suficiente. El Poder de Corte será, como mínimo, igual a la corriente de cortocircuito I_ccmáx supuesta en el punto donde están instalados los fusibles (en la CC).

● 2ª Condición a cortocircuitos: el tiempo de corte de la corriente de cortocircuito en un punto cualquiera de la DI no debe ser superior al tiempo que los conductores tardan en alcanzar su temperatura límite.

Donde el tiempo que tarda en fundir el fusible t_fusible, se obtiene de su gráfica entrando con la corriente de cortocircuito I_cc, y el tiempo del conductor t_conductor, se obtiene con:

siendo:

S = sección del conductor, en mm²

I = corriente de cortocircuito efectiva en valor eficaz, en A

K = constante del COBRE ⇒ K = 115 (para Z1) y K = 143 (para XLPE ó EPR)

Sabemos que esta comprobación debe hacerse 2 veces: para la corriente de cortocircuito I_ccmáx en el inicio de la DI (en la CC) y para la corriente de cortocircuito I_ccmín en el extremo de la DI.

Las corrientes I_ccmáx y I_ccmín pueden calcularse de las 2 formas vistas en corrientes de cortocircuito con datos de la red de baja tensión, o bien, en corrientes de cortocircuito sin datos de la red de baja tensión.

Se observa que el proceso de cálculo es largo y complejo. No obstante, en el manual MT 2.80.12 de Iberdrola, se indica un procedimiento de cálculo mucho más sencillo para esta 2ª condición a cortocircuitos, en el que se pueden hacer las mismas consideraciones que para la LGA.

Este procedimiento se analizó en sección para protección a cortocircuitos de la línea general de alimentación.

Sección del Neutro y del Conductor de Protección de las Derivaciones Individuales

Respecto a la sección del conductor neutro, para tener en cuenta las corrientes armónicas debidas a cargas no lineales y posibles desequilibrios, salvo justificación por cálculo, la sección del conductor neutro de la DI será como mínimo igual a la de las fases.

Los conductores de protección serán de cobre y su sección será de:

Diámetro del Tubo o Sección de la Canal Protectora de las Derivaciones Individuales

Para seleccionar el diámetro del tubo o la sección de la canal protectora, existen varias opciones disponibles.

Diámetro del Tubo o Sección de la Canal Protectora de una DI Mediante las Tablas de la Guía de la ITC-BT-15

La guía técnica de la ITC-BT-15 del REBT proporciona 2 tablas distintas, según se trate de una DI monofásica o trifásica.

● Canales protectoras y tubos para suministro monofásico: en la siguiente tabla se indica, el diámetro de los tubos y sección eficaz mínima de las canales protectoras en función de la sección del conductor, para suministro monofásico.

● Canales protectoras y tubos para suministro trifásico: en la siguiente tabla se indica, el diámetro de los tubos y sección eficaz mínima de las canales protectoras en función de la sección del conductor, para suministro trifásico.

Diámetro del Tubo o Sección de la Canal Protectora de una DI Mediante las Tablas de la ITC-BT-21

Para ampliar la sección de los conductores en un 100%, multiplicamos por 2 la sección de todos los conductores y obtenemos el diámetro del tubo a partir de la tabla que corresponda en la ITC-BT-21 (diámetro mínimo del tubo de 32 mm).

Diámetro del Tubo o Sección de la Canal Protectora de una DI Mediante las Fórmulas de la Guía de la ITC-BT-15

Se utilizarán las fórmulas propuestas en la guía de la ITC-BT-15 del REBT cuando sea necesario conocer el diámetro de tubo o la sección eficaz de una canal protectora de una DI en la que no se pueda aplicar ninguna de las tablas anteriores.

Diámetro Exterior del Tubo de una DI Mediante Fórmula

Si fuera necesario dimensionar un tubo para una derivación individual y no fuera posible utilizar las tablas de la ITC-BT-21 o las tablas de la guía técnica de la ITC-BT-15, podríamos determinar el diámetro exterior del tubo mediante una fórmula específica.

Para aplicar esta fórmula, se debe conocer tanto el espesor de la pared del tubo como el diámetro exterior de los conductores.

La fórmula para el cálculo del diámetro exterior de un tubo de una derivación individual, es la siguiente:

donde:

Φ_{E tubo} = diámetro exterior del tubo, en milímetros

e = espesor de la pared del tubo:

– Entre 5 y 10 mm para tubos en enterrados

– Entre 2 y 4 mm para el resto de los casos

(a falta de datos podemos considerar valores aproximados)

Φ_{E cond} = diámetro exterior del conductor incluido el aislamiento, en milímetros

2 (el del interior de la raíz cuadrada) = para tener en cuenta la posible ampliación de sección al 100% (como indica el apdo. 2 de la ITC-BT-15 para una derivación individual)

n = número de cables

f = coeficiente de corrección de colocación del tubo

Sección Eficaz de la Canal Protectora de una DI Mediante Fórmula

Si tuviéramos que dimensionar una canal protectora de una derivación individual y no fuera posible aplicar las tablas de la guía técnica de la ITC-BT-15, podríamos obtener la sección eficaz de la canal mediante la siguiente fórmula, en la que se debería conocer el diámetro exterior de los conductores.

La fórmula para calcular la sección eficaz de las canales protectoras de una derivación individual, es la siguiente:

donde:

S_ef = sección eficaz de la canal protectora, en mm²

K = coeficiente corrector de llenado (colocación, ventilación, etc.) y que será:

– Para conductores aislados sin cubierta tipo ES07Z1-K ⇒ K = 1,4

– Para cables con cubierta de 0,6/1kV ⇒ K = 1,8

n_i = es el número de conductores de sección S_i

Φ_i = diámetro exterior de los conductores de sección S_i, en milímetros

2 = para tener en cuenta la posible ampliación de sección al 100% (como indica el apdo. 2 de la ITC-BT-15 para una derivación individual)

Ejercicios Resueltos de Derivaciones Individuales

A continuación, se presentan 5 ejercicios resueltos de cálculo de derivaciones individuales en instalaciones de enlace de baja tensión:

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