Línea General de Alimentación (LGA): Cálculo, Cable RZ1-K y Normativa ITC-BT-14
La Línea General de Alimentación (LGA) es la 'columna vertebral' eléctrica del edificio. Une la Caja General de Protección (CGP) en la fachada con la Centralización de Contadores.
Al transportar la potencia total del edificio, la ITC-BT-14 es extremadamente estricta: exige cables de Alta Seguridad (AS) libres de halógenos (tipo RZ1-K, color verde) y un cálculo riguroso para asegurar que la caída de tensión no supere el 0,5% (o 1% si son contadores en varias centralizaciones), garantizando así la seguridad en caso de incendio.
Cada CGP tendrá una única LGA. A partir de una misma LGA, se pueden realizar derivaciones hacia diferentes centralizaciones de contadores.
La selección de la canalización adecuada para la LGA es un paso importante en el cálculo de las instalaciones de enlace y dependerá de las características del edificio, la estética deseada y las especificaciones técnicas de la instalación. La instalación de tubos y canales debe cumplir con lo indicado en la ITC-BT-21.
Si la LGA se instala en el interior de conductos cerrados de obra de fábrica, no es necesario alojar los conductores en tubos o canales protectores, aunque es recomendable.
En instalaciones de enlace con concentración de contadores por plantas, la LGA entre centralizaciones, debe incluir obligatoriamente el conductor de protección y en la misma canalización que los conductores activos.
Para los esquemas de alimentación a un único usuario o dos usuarios (CPM), no existe la LGA. Por tanto, la línea general de alimentación de una vivienda unifamiliar sería la derivación individual.
Contenidos
- Montaje: Canaladuras, Tubos y Registros
- Tipo de Cable: RZ1-K (AS) y Normativa CPR
- Cálculo de la Línea General de Alimentación
- Sección del Neutro y Diámetro del Tubo de la Línea General de Alimentación
- Ejemplo de Cálculo de una Línea General de Alimentación
- Ejercicios Resueltos de Línea General de Alimentación
- Preguntas Frecuentes sobre la Línea General de Alimentación Eléctrica
Montaje: Canaladuras, Tubos y Registros
La instalación de la Línea General de Alimentación (LGA) debe realizarse siguiendo las directrices establecidas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, específicamente en la Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-14.
Trazado de la LGA
El trazado de la LGA debe ser lo más corto y rectilíneo posible, evitando recorridos innecesarios que incrementen la longitud del cableado. Esta disposición optimiza la utilización del material y reduce las pérdidas de tensión en la línea.
El trazado de la línea general de alimentación discurrirá por zonas de uso común o fácilmente accesibles para facilitar las labores de inspección, mantenimiento y posibles reparaciones futuras.
Canalizaciones de la LGA
La línea general de alimentación (REBT), estará instalada en el interior de tubos, canales o conductos.
Se admiten los siguientes montajes en la LGA:
– Instalación en tubos empotrados: los conductores aislados se colocan dentro de tubos que se instalan en el interior de las paredes.
– Tendidos enterrados: los cables se sitúan dentro de tubos bajo tierra.
– Montaje superficial: se utilizan tubos instalados directamente sobre la superficie de paredes o techos.
– Canales protectoras: los conductores se alojan en canales cuya tapa solo se puede abrir con herramientas especiales.
– Canalizaciones eléctricas prefabricadas: deberán cumplir la norma UNE-EN 60.439 -2.
– Conductos cerrados de obra de fábrica: se instalan conductores aislados en el interior de conductos proyectados y construidos al efecto.
Dimensiones de las Canalizaciones de la LGA
Las dimensiones de las canalizaciones, que no sean tubos, es decir, cuando discurra por canaladura o conducto de obra de fábrica, deben permitir la ampliación de la sección de los conductores en un 100%.
Con este criterio se garantiza la posibilidad de futuras ampliaciones de la instalación sin necesidad de modificar las canalizaciones existentes.
Instalación de Cables en Tubos Enterrados en la Línea General de Alimentación
En instalaciones de cables aislados en tubos enterrados, los tubos enterrados deben ser de material resistente a la humedad, la corrosión y los agentes externos que puedan afectar la integridad de los cables y conductores.
Es recomendable instalar un sistema de señalización que indique la ubicación de los tubos enterrados. De esta forma, se pueden evitar posibles daños durante excavaciones o trabajos de mantenimiento en el terreno.
En cualquier caso, se debe cumplir con todo lo especificado en la ITC-BT-07. Esta instrucción técnica proporciona requisitos específicos para la protección y el correcto funcionamiento de los cables y conductores enterrados.
Instalación Vertical de la LGA
Cuando la línea general de alimentación se instale verticalmente, se tendrá en cuenta lo siguiente:
– Canalización o conducto de obra de fábrica: cuando la LGA discurre verticalmente (en instalaciones con 2 o más concentraciones de contadores), debe hacerlo por el interior de una canaladura o conducto de obra de fábrica. Este conducto debe ser empotrado o adosado al hueco de la escalera en zonas de uso común.
– Registro y precinto: la canalización o conducto debe ser registrable y precintable en cada planta para facilitar el acceso y la inspección de la instalación.
– Cortafuegos: se deben establecer cortafuegos cada 3 plantas como mínimo para compartimentar la instalación y prevenir la propagación de incendios.
– Dimensiones mínimas: las dimensiones mínimas del conducto deben ser de 30 x 30 cm. para garantizar el espacio suficiente para alojar la LGA y el conductor de protección.
– Uso exclusivo: el conducto se destinará única y exclusivamente a alojar la LGA y el conductor de protección, evitando la instalación de otros elementos que puedan afectar su integridad o funcionamiento.
Interruptor General de Maniobra de la LGA
En el extremo de la línea general de alimentación LGA que llega a una centralización de contadores, siempre se instala un interruptor general de maniobra (IGM). Este interruptor tiene como función principal permitir el corte manual de la alimentación a toda la centralización.
Según la ITC-BT-16, la corriente nominal del interruptor IGM en una centralización de contadores dependerá de la potencia suministrada. Hay 2 calibres posibles de acuerdo al REBT:
– IGM de 160 A: para potencias de hasta 90 kW.
– IGM de 250 A: para potencias de hasta 150 kW.
Caja de Derivación de la LGA
Si la potencia de la LGA supera los 150 kW (250 A), se podrá instalar una caja de derivación para dividir la línea en 2 alimentaciones independientes, cada una conectada a un interruptor de la capacidad adecuada. En este caso, la sección de la LGA no debe modificarse en ningún punto.
Por tanto, siempre que la potencia total demandada por la centralización o centralizaciones de contadores supere los 150 kW, se deberá instalar una caja de derivación para dividir la LGA en 2 o más circuitos. Cada derivación de la LGA se conectará entonces a un interruptor IGM de la capacidad adecuada.
Tipo de Cable: RZ1-K (AS) y Normativa CPR
El cableado de la línea general de alimentación tiene que cumplir principalmente las características siguientes, según se indica en la ITC-BT-14.
En la actualidad, el estándar técnico y legal indiscutible para estas líneas es el cable RZ1-K (AS), bajo el marco de la normativa europea CPR (Reglamento de Productos de Construcción).
El uso de cables tipo RV-K (cubierta de PVC) está terminantemente prohibido para Líneas Generales de Alimentación en edificios de viviendas. En caso de incendio, el PVC desprende ácido clorhídrico, un gas altamente tóxico y corrosivo que destruye los pulmones en pocos minutos y corroe las estructuras metálicas del edificio.
El RZ1-K (AS) garantiza que, incluso bajo fuego, la visibilidad y la seguridad de las personas se mantengan al máximo.
Si bien los cables de PVC convencionales suelen ser negros, este tipo en particular, el RZ1-K (AS), se distingue por su color verde, lo que facilita su identificación visual.
Características Principales de los Conductores de la Línea General de Alimentación
Las principales características de los cables de las líneas generales de alimentación son:
– Tipo de conductor: se deben utilizar conductores unipolares, ya sean de cobre (Cu) o de aluminio (Al), con aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) o de etileno propileno (EPR).
– Clase del conductor: debe ser conductor de clase 5, lo que garantiza una adecuada resistencia mecánica y eléctrica.
– Tensión asignada: la tensión asignada de los conductores debe ser de 0,6/1 kV, compatible con la tensión del sistema eléctrico al que se conectan.
– Cubierta: los conductores deben estar provistos de una cubierta exterior de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1), que ofrece protección contra agentes externos y garantiza la seguridad de la instalación. En cualquier caso, deben ser cables de alta seguridad (AS).
– Sección del cable: la sección de los cables debe ser uniforme a lo largo de todo el recorrido de la LGA, sin empalmes. Solo se permiten empalmes en el interior de las cajas de derivación para la alimentación de centralizaciones de contadores.
Tipos de Cables de la Línea General de Alimentación
La elección del tipo de cable de LGA específico (EPR o XLPE, cobre o aluminio) dependerá de factores como las características del edificio, las condiciones de instalación y las preferencias del instalador.
En todos los casos, los conductores utilizados en la línea general de alimentación deberán ser 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).
En general, los cables más utilizados para LGA son los unipolares con aislamiento de polietileno reticulado XLPE (R) y conductor de cobre o aluminio.
– Cables RZ1-K (AS): con aislamiento XLPE y conductor de cobre, son la opción más común para LGA en edificios de viviendas.
– Cables RZ1-Al (AS): con aislamiento XLPE y conductor de aluminio, se suelen utilizar en instalaciones de edificios singulares, como centros comerciales, hospitales o fábricas. Estos cables ofrecen una mayor ligereza y un menor coste por metro, lo que puede ser ventajoso en instalaciones de gran envergadura.
La designación de estos cables se puede consultar en la tabla de designación de cables para 0,6/1kV.
Cálculo de la Línea General de Alimentación
La sección mínima de la LGA debe determinarse en función de estos criterios:
● Máxima caída de tensión permitida en la LGA: el cable no debe provocar una caída de tensión que supere la máxima establecida por el REBT.
● Corriente máxima admisible de la LGA: el cable debe ser capaz de soportar la intensidad máxima que circulará por la LGA sin sobrecalentarse. Esta intensidad se calcula en función de la potencia total demandada.
● Protección contra sobrecargas de la LGA: la sección del cable debe ser suficiente para soportar una corriente de sobrecarga superior a la intensidad máxima admisible, sin sufrir daños, durante el tiempo que tarde en cortar el fusible.
● Protección contra cortocircuitos de la LGA: la sección del cable debe ser capaz de soportar la corriente de cortocircuito prevista sin sufrir daños o provocar un incendio, durante el tiempo que tarde en cortar el fusible.
Como resultado, se obtendrá la sección comercial mínima que cumpla con los 4 criterios anteriores, asegurando que la LGA quede protegida.
La sección de la línea general de alimentación será como mínimo, según el REBT de:
– S = 10 mm²: para cables de cobre
– S = 16 mm²: para cables de aluminio
Cálculo de Sección por Caída de Tensión de la Línea General de Alimentación
La caída de tensión de una línea general de alimentación está limitada por el REBT a los siguientes valores máximos:
– Para las LGA destinadas a contadores totalmente centralizados: 0,5%.
– Para las LGA destinadas a centralizaciones parciales de contadores: 1%.
Teniendo en cuenta esas caídas de tensión, calculamos la sección con las fórmulas habituales que ya utilizamos en el cálculo de la caída de tensión en instalaciones interiores:
| Línea monofásica | S = 2 · L · I · cos φ γ · ΔV 2 · L · P γ · ΔV · V 200 · L · P γ · V2 · ΔV% |
| Línea trifásica | S = √3 · L · I · cos φ γ · ΔV L · P γ · ΔV · V 100 · L · P γ · VL2 · ΔV% |
donde:
S = sección del conductor, en mm2
L = longitud de la línea, en m
I = corriente de línea, en A
cos φ = factor de potencia de la carga
ΔV = caída de tensión, en V
ΔV% = caída de tensión, en %
P = potencia de consumo, en W
V = tensión de línea, en V
γ = conductividad del conductor, en m/Ω·mm2
| γ20° | γ70° | γ90° | |
|---|---|---|---|
| Cobre | 56 | 48 | 44 |
| Aluminio | 35 | 30 | 28 |
Según el MT 2.80.12 de Iberdrola, tomamos para el cos φ de la LGA los siguientes valores:
– 1: para monofásico
– 0,8: para una sola derivación trifásica
– 0,9: para más de una derivación (caso habitual: valor por defecto)
Una vez realizado el cálculo de la sección por c.d.t., la sección obtenida será la mínima sección que debe tener la LGA para garantizar la caída de tensión máxima establecida. Tomaremos la sección comercial inmediatamente superior a la obtenida con la fórmula.
Cálculo de Sección por Caída de Tensión Considerando la Reactancia
Para líneas con gran longitud se debería considerar la reactancia del cable, además de su resistencia, al igual que se hace con el cálculo de sección por caída de tensión en las líneas de distribución.
En el caso en que la LGA tuviera gran longitud, se podría obtener más precisión utilizando las siguientes fórmulas, tal y como indica el MT 2.80.12 de Iberdrola.
Para ello, seleccionaríamos una sección, y a través de los datos del fabricante, tomaríamos sus valores de resistencia R (Ω/km) y reactancia X (Ω/km).
A partir de la potencia P (kW) que transporta la LGA comprobaríamos que la caída de tensión fuera inferior a la máxima permitida:
– Para LGA trifásica:
– Para LGA monofásica:
Siendo:
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 obtenida superase la máxima permitida, se deberá repetir el proceso seleccionando una sección mayor hasta obtener un valor de caída de tensión dentro del límite.
Cálculo de Sección por Corriente Máxima Admisible de la Línea General de Alimentación
Para realizar el cálculo de sección de la LGA por calentamiento o corriente máxima admisible Iz, necesitaremos consultar las tablas de intensidades máximas admisibles IZ de la ITC-BT-19. Tendremos que encontrar la menor sección comercial que cumpla la condición de:
Cálculo de Sección por Calentamiento de una LGA No Enterrada
Para una LGA no enterrada necesitaremos consultar la tabla de corrientes admisibles para cable no enterrado en instalaciones interiores de la ITC-BT 19 que se muestra a continuación. Esta tabla es para conductores de cobre y aluminio a temperatura ambiente a 40ºC.
| A1 | Conductores unipolares aislados en tubos empotrados en paredes térmicamente aislantes | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| A2 | Cables multiconductores en tubos empotrados en paredes térmicamente aislantes | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| B1 | Conductores unipolares en tubos empotrados en obra o en montaje superficial | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| B2 | Cables multiconductores en tubos empotrados en obra o en montaje superficial | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| C | Cables unipolares o multiconductores directamente sobre la pared o sobre bandejas no perforadas | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| E | Cables multiconductores al aire libre. Distancia a la pared no inferior a 0,3D o sobre bandejas perforadas, de rejilla o de escalera | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| F | Cables unipolares en contacto mutuo. Distancia a la pared no inferior a D. Mismos sistemas que el tipo E, para S superior a 25 mm2 | 3x PVC | 2x PVC | 3x XLPE o EPR | 2x XLPE o EPR | ||||||||||||||
| S (mm2) | 2 | 3 | 4 | 5a | 5b | 6a | 6b | 7a | 7b | 8a | 8b | 9a | 9b | 10a | 10b | 11 | 12 | 13 | |
| INTENSIDADES MÁXIMAS ADMISIBLES IZ (A) | |||||||||||||||||||
| Cobre | 1,5 | 11 | 11,5 | 12,5 | 13,5 | 14 | 14,5 | 15,5 | 16 | 16,5 | 17 | 17,5 | 19 | 20 | 20 | 20 | 21 | 23 | - |
| 2,5 | 15 | 15,5 | 17 | 18 | 19 | 20 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 26 | 27 | 26 | 28 | 30 | 32 | - | |
| 4 | 20 | 20 | 22 | 24 | 25 | 26 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 34 | 36 | 36 | 38 | 40 | 44 | - | |
| 6 | 25 | 26 | 29 | 31 | 32 | 34 | 36 | 37 | 39 | 40 | 41 | 44 | 46 | 46 | 49 | 52 | 57 | - | |
| 10 | 33 | 36 | 40 | 43 | 45 | 46 | 49 | 52 | 54 | 54 | 57 | 60 | 63 | 65 | 68 | 72 | 78 | - | |
| 16 | 45 | 48 | 53 | 59 | 61 | 63 | 66 | 69 | 72 | 73 | 77 | 81 | 85 | 87 | 91 | 97 | 104 | - | |
| 25 | 59 | 63 | 69 | 77 | 80 | 82 | 86 | 87 | 91 | 95 | 100 | 103 | 108 | 110 | 115 | 122 | 135 | 146 | |
| 35 | - | - | - | 95 | 100 | 101 | 106 | 109 | 114 | 119 | 124 | 127 | 133 | 137 | 143 | 153 | 168 | 182 | |
| 50 | - | - | - | 116 | 121 | 122 | 128 | 133 | 139 | 145 | 151 | 155 | 162 | 167 | 174 | 188 | 204 | 220 | |
| 70 | - | - | - | 148 | 155 | 155 | 162 | 170 | 178 | 185 | 193 | 199 | 208 | 214 | 223 | 243 | 262 | 282 | |
| 95 | - | - | - | 180 | 188 | 187 | 196 | 207 | 216 | 224 | 234 | 241 | 252 | 259 | 271 | 298 | 320 | 343 | |
| 120 | - | - | - | 207 | 217 | 216 | 226 | 240 | 251 | 260 | 272 | 280 | 293 | 301 | 314 | 350 | 373 | 397 | |
| 150 | - | - | - | - | - | 247 | 259 | 276 | 289 | 299 | 313 | 322 | 337 | 343 | 359 | 401 | 430 | 458 | |
| 185 | - | - | - | - | - | 281 | 294 | 314 | 329 | 341 | 356 | 368 | 385 | 391 | 409 | 460 | 493 | 523 | |
| 240 | - | - | - | - | - | 330 | 345 | 368 | 385 | 401 | 419 | 435 | 455 | 468 | 489 | 545 | 583 | 617 | |
| Aluminio | 2,5 | 11,5 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 16,5 | 17 | 17,5 | 18 | 19 | 20 | 20 | 20 | 21 | 23 | 25 | - |
| 4 | 15 | 16 | 17 | 19 | 20 | 21 | 22 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 28 | 27 | 29 | 31 | 34 | - | |
| 6 | 20 | 20 | 22 | 24 | 25 | 27 | 29 | 28 | 30 | 31 | 32 | 33 | 35 | 36 | 38 | 40 | 44 | - | |
| 10 | 26 | 27 | 31 | 33 | 35 | 38 | 40 | 40 | 41 | 42 | 44 | 46 | 49 | 50 | 52 | 56 | 60 | - | |
| 16 | 35 | 37 | 41 | 46 | 48 | 50 | 52 | 53 | 55 | 57 | 60 | 63 | 66 | 66 | 70 | 76 | 82 | - | |
| 25 | 46 | 49 | 54 | 60 | 63 | 63 | 66 | 67 | 70 | 72 | 75 | 78 | 81 | 84 | 88 | 91 | 98 | 110 | |
| 35 | - | - | - | 74 | 78 | 78 | 81 | 83 | 87 | 89 | 93 | 97 | 101 | 104 | 109 | 114 | 122 | 136 | |
| 50 | - | - | - | 90 | 94 | 95 | 100 | 101 | 106 | 108 | 113 | 118 | 123 | 127 | 132 | 140 | 149 | 167 | |
| 70 | - | - | - | 115 | 121 | 121 | 127 | 130 | 136 | 139 | 145 | 151 | 158 | 162 | 170 | 180 | 192 | 215 | |
| 95 | - | - | - | 140 | 146 | 147 | 154 | 159 | 166 | 169 | 177 | 183 | 192 | 197 | 206 | 219 | 233 | 262 | |
| 120 | - | - | - | 161 | 169 | 171 | 179 | 184 | 192 | 196 | 205 | 213 | 222 | 228 | 239 | 254 | 273 | 306 | |
| 150 | - | - | - | - | - | 196 | 205 | 213 | 222 | 227 | 237 | 246 | 257 | 234 | 276 | 294 | 314 | 353 | |
| 185 | - | - | - | - | - | 222 | 232 | 243 | 254 | 259 | 271 | 281 | 293 | 301 | 315 | 337 | 361 | 406 | |
| 240 | - | - | - | - | - | 261 | 273 | 287 | 300 | 306 | 320 | 332 | 347 | 355 | 372 | 399 | 427 | 482 | |
Para temperaturas ambiente distintas de 40ºC o para grupos de varios circuitos o cables multipolares, es necesario ajustar 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.
Cálculo de Sección por Calentamiento de una LGA Enterrada
Si se trata de una LGA enterrada aplicaríamos 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 es para cables de PVC o XLPE, resistividad térmica del terreno de 2,5ºK·m/W, temperatura ambiente del terreno de 25ºC y profundidad de 80 cm.
| Intensidad máxima admisible (A) – Método D1/D2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SECCIÓN mm² | COBRE | ALUMINIO | ||||||
| 2PVC | 3PVC | 2XLPE | 3XLPE | 2PVC | 3PVC | 2XLPE | 3XLPE | |
| 1,5 | 20 | 17 | 24 | 21 | - | - | - | - |
| 2,5 | 27 | 22 | 32 | 27 | 20 | 17,5 | 24 | 21 |
| 4 | 36 | 29 | 42 | 35 | 27 | 22 | 32 | 27 |
| 6 | 44 | 37 | 53 | 44 | 34 | 28 | 40 | 34 |
| 10 | 59 | 49 | 70 | 58 | 45 | 38 | 53 | 45 |
| 16 | 76 | 63 | 91 | 75 | 58 | 49 | 70 | 58 |
| 25 | 98 | 81 | 116 | 96 | 76 | 62 | 89 | 74 |
| 35 | 118 | 97 | 140 | 117 | 91 | 76 | 107 | 90 |
| 50 | 140 | 115 | 166 | 138 | 107 | 89 | 126 | 107 |
| 70 | 173 | 143 | 204 | 170 | 133 | 111 | 156 | 132 |
| 95 | 205 | 170 | 241 | 202 | 157 | 131 | 185 | 157 |
| 120 | 233 | 192 | 275 | 230 | 179 | 149 | 211 | 178 |
| 150 | 264 | 218 | 311 | 260 | 202 | 169 | 239 | 201 |
| 185 | 296 | 245 | 348 | 291 | 228 | 190 | 267 | 226 |
| 240 | 342 | 282 | 402 | 336 | 263 | 218 | 309 | 261 |
| 300 | 387 | 316 | 455 | 380 | 297 | 247 | 349 | 295 |
Si la instalación se realiza en condiciones diferentes a las de referencia (temperatura ambiente del terreno de 25°C, resistividad térmica del terreno de 2,5 °K·m/W y profundidad de 80 cm), será necesario ajustar las intensidades admisibles mediante la aplicación de los factores de corrección de la corriente máxima admisible indicados en las tablas de la ITC-BT-19.
La intensidad de cálculo I se obtiene a partir de la potencia obtenida en la previsión de cargas.
Tabla de Secciones de las Líneas Generales de Alimentación
Para no tener que aplicar el procedimiento anterior de cálculo de sección por calentamiento de una LGA, podemos obtener directamente la sección por calentamiento o corriente máxima admisible Iz a partir de la potencia máxima de transporte de la LGA.
Iberdrola proporciona la siguiente tabla en su manual técnico MT 2.80.12, de acuerdo con lo previsto en la Norma UNE-HD 60364-5-52, según la potencia máxima transportable por una LGA enterrada bajo tubo.
Es aplicable para una LGA con cables de tensión asignada 0,6/1 kV, de alta seguridad (AS), unipolares, de polietileno reticulado (XLPE) o de etileno propileno (EPR), enterrados a temperatura de 25°C y resistividad térmica de 1,5 °K·m/W, entubada a profundidad de 70 cm para un solo circuito:
| Sección Conductor mm² | Potencia máxima admisible (kW) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Monofásica cos φ = 1 230 V | Monofásica Cos φ = 0,9 230 V | Trifásica cos φ = 0,8 230/400 V | Trifásica cos φ = 0,9 230/400 V | |||||
| EN CONDUCTOS ENTERRADOS | ||||||||
| EPR/XLPE | EPR/XLPE | EPR/XLPE | EPR/XLPE | |||||
| Cu | Al | Cu | Al | Cu | Al | Cu | Al | |
| 10 | 18 | 14 | 16 | 12 | 36 | 28 | 40 | 31 |
| 16 | 23 | 18 | 21 | 16 | 46 | 36 | 52 | 40 |
| 25 | 29 | 23 | 26 | 20 | 59 | 46 | 67 | 51 |
| 50 | - | - | - | - | 84 | 66 | 95 | 74 |
| 95 | - | - | - | - | 123 | 96 | 139 | 108 |
| 150 | - | - | - | - | 159 | 123 | 178 | 138 |
| 240 | - | - | - | - | 205 | 159 | 231 | 179 |
Cálculo de Sección para Protección a Sobrecargas de la LGA
El sistema de protección de la línea general de alimentación es el fusible. Para elegir los fusibles adecuados, instalados en la CGP, se aplicarán las 2 condiciones conocidas de protección a sobrecargas del fusible:
Primera Condición a Sobrecargas
La intensidad nominal In de los fusibles de la CGP 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 IZ de la LGA debe ser mayor o igual a la intensidad nominal In del fusible seleccionado:
Segunda Condición a Sobrecargas
La intensidad nominal In de los fusibles de la CGP debe ser inferior a 0,91 veces la intensidad admisible del conductor IZ de la LGA:
La intensidad nominal o calibre In de los fusibles de protección de la LGA, de tipo gG/gL, debe tener un mínimo de 63 A. Estos fusibles siguen la norma NI 76-50-01 de Iberdrola y tienen calibres desde 63 A hasta 400 A. Los fusibles en las cajas generales de protección son de tipo cuchilla.
Cálculo de Sección para Protección a Cortocircuitos de la LGA
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. Con esto, nos aseguraremos de que los fusibles de la CGP protegen al cable de la LGA en caso de cualquier cortocircuito.
Primera Condición a Cortocircuitos
Se verificará que los fusibles de la CGP tengan Poder de Corte PdC suficiente. Su poder de corte será, como mínimo, igual a la corriente de cortocircuito Iccmáx supuesta en el punto donde están instalados los fusibles (CGP). Este valor Iccmáx puede ser proporcionado por la compañía eléctrica.
Segunda Condición a Cortocircuitos
El tiempo de corte de la corriente de cortocircuito en un punto cualquiera de la LGA no debe ser superior al tiempo que los conductores tardan en alcanzar su temperatura límite.
Donde el tiempo que tarda en fundir el fusible tfusible, se obtiene de su gráfica entrando con la corriente de cortocircuito Icc, y el tiempo del conductor tconductor, se obtiene con:
siendo:
S = sección del conductor, en mm2
I = corriente de cortocircuito efectiva en valor eficaz, en A
K = constante (COBRE = 143 y ALUMINIO = 94, para XLPE ó EPR)
Sabemos que esta comprobación debe hacerse 2 veces: para la corriente de cortocircuito Iccmáx en el inicio de la LGA (en la CGP) y para la corriente de cortocircuito Iccmín en el extremo de la LGA.
Las corrientes Iccmáx y Iccmín pueden calcularse de las 2 formas vistas en corrientes de cortocircuito con datos de la red de baja tensión, o también, en corrientes de cortocircuito sin datos de la red de baja tensión.
Procedimiento Alternativo para la Segunda Condición a Cortocircuitos
Se observa que el proceso de cálculo para aplicar la 2ª condición de cortocircuitos al fusible es largo y complejo.
Por ello, en el manual MT 2.80.12 de Iberdrola, se indica un procedimiento de cálculo mucho más sencillo para comprobar el cumplimiento de la 2ª condición de cortocircuito del fusible, que veremos a continuación.
Corriente de Cortocircuito Máximo de la LGA
Para tiempos no superiores a 5 s, la norma UNE 20-460-4-43 establece, para el calentamiento límite del cable, la fórmula de:
En la siguiente tabla se recogen, según la fórmula anterior, la intensidad de cortocircuito admisible en el cable Is, es decir, la intensidad que puede soportar un cable de XLPE/EPR, siempre que el cortocircuito tenga una duración igual o inferior a 5 segundos.
| Sección (mm²) conductor | Intensidad cortocircuito admisible Is (A) para 5 s | |
|---|---|---|
| XLPE / EPR | ||
| Cu | Al | |
| 10 | 639 | 420 |
| 16 | 1.023 | 672 |
| 25 | 1.599 | 1.050 |
| 35 | 2.238 | 1.471 |
| 50 | 3.197 | 2.102 |
| 70 | 4.477 | 2.943 |
| 95 | 6.075 | 3.993 |
| 120 | 7.674 | 5.045 |
| 150 | 9.593 | 6.306 |
| 185 | 11.831 | 7.777 |
| 240 | 15.348 | 10.089 |
Por ejemplo, para una sección de cobre S = 16 mm2 de XLPE, tiempo t = 5 s y K = 143 tenemos que:
Por otro lado, la intensidad mínima que debe dar lugar a la fusión de un fusible If en un tiempo igual o inferior a 5 s, viene fijada en la siguiente tabla (norma UNE EN 60269/1), para la clase gG:
| Intensidad nominal (A) Fusible, In | Intensidad fusión If (A) para 5 s |
|---|---|
| 63 | 320 |
| 80 | 425 |
| 100 | 580 |
| 125 | 715 |
| 160 | 950 |
| 200 | 1.250 |
| 250 | 1.650 |
| 315 | 2.200 |
| 400 | 2.840 |
Finalmente, respecto a la corriente de cortocircuito Iccmáx en el inicio de la LGA, el conductor estará protegido frente a cortocircuitos por un fusible de intensidad nominal In, cuando la intensidad de cortocircuito admisible por el cable Is, sea superior a la intensidad de fusión del fusible en 5 segundos If.
Corriente de Cortocircuito Mínimo de la LGA
El conductor estará protegido frente a cortocircuitos por un fusible si la corriente que resulte de un cortocircuito, en cualquier punto de la instalación Iccmín, es superior a la intensidad de fusión del fusible en 5 segundos If.
Podremos aplicar esa condición si conocemos la Iccmín al final de la línea (de la LGA).
La intensidad de cortocircuito Iccmín se calcula al final de la LGA. Podría calcularse con la siguiente expresión del MT 2.80.12, en el que la intensidad de cortocircuito más desfavorable (más baja) se producirá en un defecto monofásico fase-neutro:
siendo:
Icc = Valor eficaz de la intensidad de cortocircuito, en amperios
U = Tensión entre fase y neutro, en voltios
L = Longitud del circuito en km (desde la salida de la CGP)
ZF = Impedancia, a 145º C del conductor de fase, en Ω/km
ZN = Impedancia, a 145º C del conductor de neutro, en Ω/km
Para simplificar el cálculo y evitar aplicar la fórmula de longitud L en función de Icc, se proporciona una tabla con las longitudes máximas de LGA para conductores de cobre con aislamiento EPR/XLPE en conductos enterrados. Esta tabla considera la protección frente a cortocircuitos y sobrecargas, utilizando en la fórmula los valores ZF, ZN de cada sección y sustituyendo Iccmín por If (corriente mínima de fusible).
| Sección del cable (mm²) | Intensidad nominal del fusible In (A) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fase | Neutro | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 |
| 16 | 16 | 155 | |||||||
| 25 | 16 | 189 | 142 | ||||||
| 25 | 25 | 242 | 182 | ||||||
| 50 | 25 | 243 | 178 | 144 | |||||
| 95 | 50 | 344 | 279 | 210 | 160 | ||||
| 150 | 95 | 469 | 354 | 268 | 203 | ||||
| 240 | 150 | 512 | 389 | 295 | 221 | ||||
| Según Tabla 3 UNE-EN 60269-1 | 320 | 425 | 580 | 715 | 950 | 1250 | 1650 | 2200 | |
| Icc (I máxima) 5 segundos (A) | |||||||||
Este cálculo desprecia impedancias de red y acometida, (en aquellos casos que éstas tuvieran valores apreciables deberán ser tenidas en cuenta).
Las longitudes analizadas son considerablemente grandes. Tras diseñar la LGA (sección y fusible), se verifica en la tabla que la longitud no supere el límite indicado. Si se excede, debe aumentarse la sección. Si la longitud no aparece en la tabla, debe calcularse mediante la fórmula correspondiente de longitud L.
Sección del Neutro y Diámetro del Tubo de la Línea General de Alimentación
Tras el cálculo de la sección por los 3 criterios, elegiremos la sección del neutro de la tabla de la ITC-BT-14, en la que además se detallan también los diámetros de los tubos.
Para la sección del conductor neutro se tendrán en cuenta el máximo desequilibrio que puede preverse, así como las corrientes armónicas y su comportamiento, en función de las protecciones establecidas ante las sobrecargas y las corrientes de cortocircuito que pudieran presentarse.
| Secciones (mm²) | DIÁMETRO EXTERIOR DE LOS TUBOS | |
|---|---|---|
| FASE | NEUTRO | |
| 10 (Cu) | 10 | 75 |
| 16 (Cu) | 10 | 75 |
| 16 (Al) | 16 | 75 |
| 25 | 16 | 110 |
| 35 | 16 | 110 |
| 50 | 25 | 125 |
| 70 | 35 | 140 |
| 95 | 50 | 140 |
| 120 | 70 | 160 |
| 150 | 70 | 160 |
| 185 | 95 | 180 |
| 240 | 120 | 200 |
Ejemplo de Cálculo de una Línea General de Alimentación
Una línea general de alimentación de un edificio tiene una única centralización de contadores. La acometida es en derivación y la LGA, que sale por la parte inferior de la CGP, es de 60 m. de longitud y está compuesta por cables unipolares de cobre, tipo RZ1-K (AS) bajo tubo enterrado, siendo la potencia total del edificio de 120 kW. La compañía nos indica que la corriente de cortocircuito en la CGP es de 8,5 kA. Indicar el modelo de CGP adecuado y los fusibles a instalar, así como la sección adecuada de la LGA y el diámetro del tubo. Comprobar que los fusibles protejan la LGA a sobrecargas y cortocircuitos.
Cálculo de Sección de la LGA por Caída de Tensión
Para una centralización es ΔV = 0,5%. De acuerdo al cálculo de sección por caída de tensión en instalaciones interiores:
Cálculo de Sección de la LGA por Calentamiento
Para el caso habitual es cos φ = 0,9.
Consultamos la tabla de corrientes admisibles para cable enterrado en instalaciones interiores D1/D2 de la ITC-BT 19, para S = 240 mm2.
Iz = 336 A > 192,45 A de la línea. La sección a instalar es: S = 240 mm2
Ya podemos elegir el calibre de los fusibles y comprobar si protegen la LGA a sobrecargas. Los fusibles, tendrán una intensidad nominal superior o igual a 192,45 A. De acuerdo a los fusibles en las cajas generales de protección, tomamos fusibles de In = 200 A.
Comprobamos si estos fusibles de la CGP protegen la LGA a sobrecargas y cortocircuitos, aplicando las condiciones vistas en los siguientes apartados.
Cálculo de Sección de la LGA para su Protección Frente a Sobrecargas
Se aplican las 2 condiciones vistas en sección para protección a sobrecargas de la línea general de alimentación.
1) I ≤ In ≤ IZ ⇒ 192,45 ≤ 200 ≤ 336 ⇒ Sí cumple
2) In ≤ 0,91 IZ ⇒ 200 ≤ 0,91 · 336 = 305,76 ⇒ Sí cumple
Luego la sección de la LGA de S = 240 mm2 queda protegida a sobrecargas por los fusibles.
Cálculo de Sección de la LGA para su Protección Frente a Cortocircuitos
Se aplican las 2 condiciones analizadas en sección para protección a cortocircuitos de la línea general de alimentación, aplicando el procedimiento de cálculo del manual MT 2.80.12 de Iberdrola.
1) PdC> Iccmáx ⇒ El fusible tendrá el PdC mínimo exigible de PdC = 50 kA > 8,5 kA.
2) Se aplica el procedimiento del manual MT 2.80.12 de Iberdrola:
● Para Iccmáx: Is > If ⇒ 15.348 > 1.250 ⇒ Sí cumple.
● Para Iccmín: Iccmín > If ⇒ Simplemente comprobamos que no se exceda la longitud en la tabla del MT 2.80.12 (para LGA de cobre enterradas). La LGA es de 60 m, que no excede los 389 m que corresponden (para fusible de 200 A y S de 240 mm2).
Luego la sección de la LGA de S = 240 mm2 queda protegida a cortocircuitos por los fusibles.
Resumen del Cálculo de la LGA
– CGP: el modelo de CGP a elegir depende de la intensidad calculada para la LGA, que es de 192,45 A. Por tanto, teniendo en cuenta que la acometida es en derivación y la LGA sale por la parte inferior de la CGP, según los esquemas de las cajas generales de protección, el modelo a elegir será el CGP-7-250/BUC.
– Fusibles: el calibre debe ser de un mínimo de 63A y el modelo lo seleccionamos de la tabla de los fusibles de cuchillas de fusibles en las cajas generales de protección. Para al modelo de CGP seleccionado corresponden fusibles de tamaño 1. Los 3 fusibles a instalar serán tipo F CU 1/200 (PdC = 50 kA).
– Secciones: la sección de las fases de la LGA será de SF = 240 mm2. La sección del neutro será de SN = 120 mm2 (tabla de ITC-BT-14), aunque siguiendo la tabla del MT 2.80.12 de Iberdrola correspondería de SN = 150 mm2.
– Tubo: el diámetro del tubo será de 200 mm (tabla de ITC-BT-14)
Ejercicios Resueltos de Línea General de Alimentación
A continuación, se presentan 3 ejercicios resueltos de cálculo de líneas generales de alimentación en instalaciones de enlace de baja tensión:
Ejercicio 1: Línea general de alimentación
Ejercicio 2: Línea general de alimentación
Ejercicio 3: Línea general de alimentación
Preguntas Frecuentes sobre la Línea General de Alimentación Eléctrica
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