Sección de Conductores en Instalaciones Interiores

El cálculo de la sección de conductores en instalaciones interiores es un proceso complejo que requiere considerar múltiples factores y normativas.

Primero, es esencial tener en cuenta la caída de tensión ΔV para asegurar que los dispositivos finales reciban un voltaje adecuado. El REBT establece una caída de tensión máxima, que varía según la línea a calcular.

Además, debe considerarse la corriente máxima admisible Iz, es decir, la corriente que el conductor puede transportar sin sobrecalentarse ni comprometer su aislamiento.

En el cálculo de la sección de conductores también se deben aplicar coeficientes de sobredimensionamiento si hay motores o lámparas de descarga, según las ITC-BT-47 e ITC-BT-44, respectivamente, del REBT.

Los elementos de protección, como fusibles o interruptores automáticos, deben seleccionarse en función de la sección del conductor. El conductor debe ser capaz de soportar sobrecorrientes durante el tiempo de apertura del elemento de protección.

Para calcular las líneas de las instalaciones de enlace, como las líneas generales de alimentación o las derivaciones individuales, también es necesario cumplir con la normativa de la compañía de suministro eléctrico (como Iberdrola, Endesa, etc.) según la localización geográfica de la instalación.

El proceso de cálculo de una instalación extensa puede ser tedioso, por lo que es común utilizar herramientas informáticas de cálculo eléctrico para simplificarlo.

Estos programas facilitan la optimización de la caída de tensión, la selección adecuada del elemento de protección y la sección recomendable de los conductores. Además, consideran todos los factores y normativas, proporcionando soluciones precisas.

Para proceder al cálculo de instalaciones interiores o receptoras, en especial, al cálculo de la sección del conductor, se aplicará el procedimiento que se explica en el siguiente apartado, teniendo en cuenta la normativa adicional según el tipo de línea a diseñar.

Procedimiento de Cálculo de Sección de Conductores en Instalaciones Interiores

Para calcular la sección S de un conductor, sin considerar la comprobación por sobreintensidades, se deben realizar 2 cálculos: el de la sección por caída de tensión (c.d.t.) y el de la sección por corriente máxima admisible o calentamiento.

Básicamente, el procedimiento de cálculo es el siguiente:

1º) Cálculo de la sección por caída de tensión: para el cálculo por caída de tensión máxima de conductores se utiliza una de las 3 fórmulas de la sección por caída de tensión correspondientes, según si el cable es monofásico o trifásico.

Este cálculo proporciona la sección mínima necesaria para garantizar que la caída de tensión no exceda el límite establecido. La sección obtenida debe ser ajustada a la sección comercial inmediatamente superior disponible.

2º) Cálculo de la sección por corriente máxima admisible: para el cálculo por corriente máxima admisible de conductores se consultan las tablas del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión para obtener la corriente máxima admisible Iz de los conductores.

Para ello, se considerará la tabla para cable no enterrado o la tabla para cable enterrado, según el caso. Se aplicarán factores de corrección si procede.

3º) Verificación: con la sección comercial obtenida en el cálculo por c.d.t., se verifica que la corriente máxima admisible Iz sea mayor que la corriente que circulará por la línea I, es decir, Iz > I (se admite que sean iguales aunque no se aconseja).

Si cumple esta condición, esa sección es adecuada. Si la sección no cumple la condición Iz > I, se incrementa la sección comercial hasta encontrar la que cumpla dicha condición. La sección que finalmente cumpla ambos criterios será la adecuada.

Es importante destacar que el orden de estos cálculos puede invertirse, calculando primero por corriente máxima admisible y luego por caída de tensión, o viceversa.

Ejemplo: Calcula la sección recomendable a instalar de una línea de 15 m con conductores de cobre, multipolares, aislados con PVC e instalados bajo conducto empotrado en obra. Se prevé una demanda de potencia monofásica de 11.500 W a 230 V, con FP de 0,8. La caída de tensión máxima que se admite es del 1%.

Se calcula la corriente I por la línea:

Calculamos la sección S por c.d.t. según lo indicado en el cálculo de sección por caída de tensión en instalaciones interiores. Como la caída de tensión máxima es del 1%, la c.d.t. en voltios será:

Como se trata de una línea monofásica podemos utilizar cualquiera de las 3 fórmulas correspondientes, por ejemplo:

La sección por caída de tensión será la comercial inmediatamente superior S = 16 mm².

Ahora se calcula la sección por corriente máxima admisible. Consultamos la tabla de corrientes admisibles para cable no enterrado en instalaciones interiores de la ITC-BT-19. Según el tipo de cable y su instalación, corresponde el montaje fila B2 y columna 5a.

Entramos con la sección de S = 16 mm², ya que debe tener esta sección mínima por c.d.t. Vemos que I_Z = 59 A, por lo que no cumple la condición:

Iz > I   ⇒  59 A > 62,5 A

Debemos encontrar la menor sección comercial que cumpla. Entramos ahora con la sección de S = 25 mm² con I_Z = 77 A, comprobando que sí cumple:

Iz > I   ⇒  77 A > 62,5 A

La sección a instalar será de: S = 25 mm², que cumplirá ambos criterios.

Líneas con Motores o con Lámparas de Descarga

En el cálculo de la sección recomendable de los conductores, cuando los receptores conectados sean motores o lámparas de descarga (tubos fluorescentes, lámparas de vapor de mercurio, de vapor de sodio, de halogenuros metálicos, etc.) debemos tener en cuenta lo que indica el REBT respecto al dimensionado de los conductores:

● Motores (ITC-BT-47): cuando existe un solo motor, los conductores deberán estar dimensionados para una intensidad del 125% a plena carga del motor. En el caso de que existan varios motores, los conductores se dimensionarán para una intensidad no inferior a la suma del 125% de la intensidad a plena carga del motor de mayor potencia, más la intensidad a plena carga de los demás.

Por tanto, para calcular la sección del conductor multiplicamos la corriente del motor de mayor potencia por 1,25, es decir: I´ = 1,25 · I.

La potencia quedará incrementada de la misma forma a: P´ = V · I´ · cos φ = V · (1,25 · I) · cos φ = 1,25 · V · I · cos φ = 1,25 · P. Por tanto:

● Lámparas de descarga (ITC-BT-44): la carga mínima prevista, en voltiamperios (VA) será de 1,8 veces la potencia P en vatios de las lámparas, es decir: S' = 1.8 · P.

La potencia será: P' = S' · cos φ = 1,8 · P · cos φ

Y la corriente, de forma similar, será: I' = 1,8 · I · cos φ.

(aunque en la práctica hay quien toma la potencia P´ = 1,8 · P y la intensidad I´ = 1,8 · I. Estos valores serían mayores y, en realidad, estaríamos sobredimensionando la instalación).

Ejemplo: Se desea calcular la sección de una línea. Determina la potencia de cálculo a considerar si a esa línea se conectan estos receptores:

● Motor 1: P = 6 CV y cos φ = 0,89

● Motor 2: P = 5,5 kW y cos φ = 0,82

● Lámparas fluorescentes: 48 lámparas de P = 40 W y cos φ = 0,88, cada una

Las potencias en W de los receptores son:

– P1 = 6 CV · 736 = 4.416 W y cos φ = 0,89

– P2 = 5,5 kW · 1.000 = 5.500 W y cos φ = 0,82 (motor mayor)

– P3 = 48 lámparas · 40 W = 1.920 W y cos φ = 0,88

La potencia de cálculo será de:

P' = 4.416 + 1,25 ∙ 5.500 + 1,8 ∙ 1.920 ∙ 0,88 = 14.332,28 W

Selección del Elemento de Protección de una Instalación Interior

Tras calcular la sección por c.d.t. y por corriente máxima admisible, se ha de seleccionar el calibre del elemento de protección del cable.

Básicamente, solo tendríamos que optar por un calibre In en el dispositivo de protección que sea igual o superior a la corriente de la línea I, pero si la corriente máxima admisible Iz no es suficiente, habría que aumentar la sección previamente calculada.

Realmente, al seleccionar un calibre In​ para el elemento de protección mayor o igual a la corriente de la línea I, y revisando si es necesario ajustar la sección en función de la corriente máxima admisible Iz​, estamos aplicando las condiciones necesarias para garantizar que el elemento de protección está protegiendo al cable contra sobrecargas.

Selección del Magnetotérmico de una Instalación Interior

Para un magnetotérmico modular (doméstico) comprobaríamos que:

Los calibres normalizados In de los magnetotérmicos modulares son:

Selección del Fusible de una Instalación Interior

En el caso de ser un fusible de tipo general de 16 A o más, que es lo habitual en instalaciones eléctricas de interior, se deberán cumplir las 2 condiciones siguientes:

Los calibres normalizados In de los fusibles son:

Protección a Sobrecargas y Cortocircuitos del Elemento de Protección en una Instalación Interior

Una vez seleccionado el elemento de protección, deberíamos comprobar si está protegiendo adecuadamente al conductor contra sobreintensidades (sobrecargas y cortocircuitos).

Protección Contra Sobrecargas de una Instalación Interior

A continuación, se muestran las condiciones a aplicar para comprobar si el elemento de protección está protegiendo de forma correcta contra sobrecargas.

Interruptor automático

Para la protección a sobrecargas del interruptor automático se aplican estas 2 condiciones:

● 1ª Condición a sobrecargas del IA:

● 2ª Condición a sobrecargas del IA:

La aplicación de la 2ª condición dependerá de los valores de I₂ (corriente convencional de disparo que indican las normas):

– I₂ = 1,45 · I_n para los IA modulares (PIAs o magnetotérmicos)

– I₂ = 1,30 · I_n para los IA industriales

Al sustituir el valor de I₂ en la condición anterior para los IA modulares (PIAs o magnetotérmicos), quedará de la siguiente manera: In ≤ Iz (se reduce a la 1ª condición).

Por ello, en los PIAs o magnetotérmicos solo se aplica la 1ª condición.

Fusible

Para la protección a sobrecargas del fusible se aplican las mismas condiciones que para el interruptor automático:

● 1ª Condición a sobrecargas del fusible:

● 2ª Condición a sobrecargas del fusible:

La aplicación de la 2ª condición dependerá de los valores de I₂ (corriente convencional de fusión que indican las normas para los fusibles del tipo gG/gL):

– I₂ = 1,60 · I_n   si   I_n ≥ 16 A

– I₂ = 1,90 · I_n   si   4 A < I_n < 16 A

– I₂ = 2,10 · I_n   si   I_n ≤ 4 A

Al sustituir el valor de I₂ en la condición anterior, para los fusibles habitualmente utilizados en las instalaciones interiores, de I_n ≥ 16 A, quedará de la siguiente manera: I_n ≤ 0,91 · I_Z.

Por ello, para los fusibles de tipo gG/gL de I_n ≥ 16 A, la 2ª condición a aplicar es: I_n ≤ 0,91 · I_Z.

Protección Contra Cortocircuitos de una Instalación Interior

Por último, se debe disponer de los datos de las posibles corrientes de cortocircuito máxima I_máx y mínima I_mín del circuito, para poder verificar si el elemento de protección está protegiendo al cable contra cortocircuitos.

Interruptor automático

Para la protección a cortocircuitos del interruptor automático se aplican estas 2 condiciones:

● 1ª Condición a cortocircuitos del IA:

● 2ª Condición a cortocircuitos del IA:

El proceso para obtener las corrientes de cortocircuito I_máx y I_mín se puede consultar en corrientes de cortocircuito con datos de la red de baja tensión o en corrientes de cortocircuito sin datos de la red de baja tensión.

Fusible

Para la protección a cortocircuitos del fusible se aplican estas 2 condiciones:

● 1ª Condición a cortocircuitos del fusible:

● 2ª Condición a cortocircuitos del fusible:

Esta 2ª condición se debe de aplicar 2 veces, tanto para la corriente de cortocircuito máxima I_máx, como para la corriente de cortocircuito mínima I_mín.

Cuando se comprueba si el elemento de protección está protegiendo adecuadamente al cable de sobrecargas o cortocircuitos, es posible que se deba aumentar la sección previa calculada por c.d.t. y por calentamiento.

A continuación, se muestra un ejemplo en el que se ha tenido que aumentar la sección del cable al aplicar la condición de sobrecarga a un magnetotérmico.

Ejemplo: Supongamos una línea de un circuito que vamos a proteger con un magnetotérmico. El conductor elegido es de cobre de S = 4 mm², que soporta en determinadas circunstancias una intensidad máxima de I_Z = 22 A (tomado de la Fila A1, Columna 4 de la tabla de corrientes admisibles para cable no enterrado en instalaciones interiores) y la corriente por la línea va a ser de I = 21 A.

Como se observa, esta sección en principio sería válida porque cumple la condición I_Z > I, es decir, que:

I_Z > I   ⇒  22 A > 21 A   CUMPLE

Ahora bien, al elegir el calibre I_n normalizado del magnetotérmico, que deberá ser superior o igual a la corriente de la línea I = 21 A, resulta que deberíamos tomar el calibre normalizado de I_n = 25 A.

Entonces, el conductor no quedaría protegido por el magnetotérmico, que quedaría dañado si por la línea circula la corriente de 24 A, por ejemplo. No se cumple la condición I ≤ I_n ≤ I_Z:

 I ≤ I_n ≤ I_Z   ⇒  21 A ≤ 25 A ≤ 22 A   NO CUMPLE

Como conclusión, el conductor de S = 4 mm² que habíamos seleccionado por cálculo, no sería válido con este magnetotérmico.

La solución sería seleccionar una sección superior S = 6 mm², que según la tabla tendría una I_Z = 29 A. Ahora sí se cumple la condición I ≤ I_n ≤ I_Z:

I ≤ I_n ≤ I_Z   ⇒  21 A ≤ 25 A ≤ 29 A   SÍ CUMPLE

Selección del Calibre del Diferencial en una Instalación Interior

El calibre del interruptor diferencial es el valor máximo de corriente para el que está diseñado. Si la corriente que circula por el circuito supera este valor, el elemento de protección (interruptor automático o fusible) deberá abrir para evitar daños en el diferencial.

La elección del calibre del interruptor diferencial debe ser siempre igual o superior al calibre del elemento de protección por sobreintensidad instalado.

Por ejemplo, si un circuito está protegido con un IA de 50 A, no se puede instalar un diferencial de 40 A. Si circulase una corriente entre 40 y 50 A el IA no abriría y el diferencial podría quedar dañado.

Por otro lado, siguiendo el criterio económico, no se debe sobredimensionar el diferencial innecesariamente.

Por ejemplo, si el IA instalado es de 20 A, no es necesario instalar un diferencial de 63 A, pues sería suficiente con uno de 25 A.

Los calibres de los interruptores diferenciales se pueden encontrar en una amplia variedad, desde los 6 A hasta los 80 A. Sin embargo, en instalaciones domésticas, los más utilizados son los de 25 A, 40 A y 63 A.

Sección del Neutro en Instalaciones Interiores

En cables no enterrados en instalaciones interiores, la sección del conductor neutro debe ser, como mínimo, igual a la de las fases para tener en cuenta las corrientes armónicas debidas a cargas no lineales y posibles desequilibrios, salvo que se justifique lo contrario mediante cálculo.

Para cables enterrados en instalaciones de circuitos interiores de un usuario, el neutro también debe tener la misma sección que las fases.

Aunque la ITC-BT-07 indica en su tabla 1 que el neutro puede ser de menor sección que las fases en algunas circunstancias, esta tabla se aplica específicamente a las líneas de distribución subterráneas.

En instalaciones interiores, la única excepción permitida para reducir la sección del conductor neutro respecto a las fases se aplica a la línea general de alimentación (LGA), según lo especificado en la tabla de la ITC-BT-14.

Sección del Conductor de Protección en Instalaciones Interiores

Los conductores de protección en edificios de viviendas, oficinas y/o locales comerciales, deben ser de cobre, aunque en las instalaciones industriales puede darse el caso de que tengan otro material diferente al de las fases, pero siempre de cobre si no forman parte de la canalización de alimentación.

La sección se elige según el conductor de fase del circuito que acompañan:

(*)  Si los conductores de protección no forman parte de la canalización de alimentación, tendrán un mínimo de:

● 2,5 mm² si tienen una protección mecánica

● 4 mm² si no tienen una protección mecánica

Diámetro del Tubo en Instalaciones Interiores

El diámetro exterior del tubo mínimo correspondiente a un circuito de una instalación interior, se seleccionará de las tablas de la ITC-BT-21. Los diámetros varían en función del número y la sección de los conductores o cables a ser canalizados.

Hay 4 tablas en función de la instalación:

● Tubos en Canalizaciones Fijas en Superficie

● Tubos en Canalizaciones Empotradas

● Tubos en Canalizaciones Aéreas o con Tubos al Aire

● Tubos en Canalizaciones Enterradas

Cuando no puedan aplicarse las tablas anteriores, por superar el número de conductores los límites de las tablas o por tener los conductores secciones diferentes, se obtendrá el diámetro exterior de tubos por cálculo.

Para seleccionar canales protectoras, consultar el apartado de sección eficaz de las canales protectoras.

Ejemplo: Se va a realizar una instalación trifásica como la que se indica en el siguiente esquema.

Se tratará de calcular la sección de los conductores de la línea de alimentación del cuadro general CGMP al cuadro secundario C.S., de las fases, neutro y conductor de protección. El cable es multiconductor de cobre con PVC, bajo tubo superficial. Para ello se tendrá en cuenta que debemos proteger la línea con un magnetotérmico adecuado. ¿De qué c.d.t. real dispondremos para las líneas que parten del cuadro secundario hacia los receptores?

Una vez que sepamos la sección S a instalar se podrá calcular la caída de tensión real.

Según los valores máximos de la caída de tensión en las instalaciones de baja tensión, al ser un circuito de fuerza, se trata de una instalación receptora con una c.d.t. máxima del 5% (otros usos diferentes al alumbrado).

Si partimos arbitrariamente de un 4% en la línea del CGMP al C.S., tal y como se indica en el esquema, nos quedaría un 1% para las líneas hacia los motores.

De acuerdo a las líneas con motores o con lámparas de descarga, la ITC-BT-47 establece para motores, que la potencia total a considerar será de:

P´ = 2.800 W + 1,25 ∙ 5.000 W = 9.050 W

Calculamos la sección S por c.d.t. (cálculo de sección por caída de tensión en instalaciones interiores):

Ahora, calculamos la sección S por calentamiento (tabla de corrientes admisibles para cable no enterrado en instalaciones interiores)

Se ha de cumplir que Iz > I':

Consultamos en la Tabla de ITC19 - Fila B2 - Columna 4, para S = 1,5 mm²

Iz = 12,5 A < 16,33 A de la línea

Aumentamos la sección a: S = 2,5 mm²

Ahora, Iz =17 A > 16,33 A de la línea

Por tanto, la sección a instalar es: S = 2,5 mm²

A continuación, elegimos el calibre del magnetotérmico, que deberá cumplir: I’ ≤ I_n ≤ I_Z.

Como la intensidad es I’ = 16,33 A, el calibre deberá ser de In = 20 A.

Al elegir este calibre vemos que la S = 2,5 mm² que tenía una I_Z = 17 A no cumple la condición:

I ≤ I_n ≤ I_Z   ⇒  16,33 ≤ 20 ≤ 17   NO CUMPLE

Elevamos entonces la sección a S = 4 mm², cuya I_Z = 22 A.

Ahora se cumple la condición:

I ≤ I_n ≤ I_Z   ⇒  16,33 ≤ 20 ≤ 22   SÍ CUMPLE

La sección a instalar de las fases, neutro y conductor de protección: S_F = S_N = S_CP = 4 mm².

La c.d.t. real se puede obtener despejando la ΔV de cualquiera de las 3 fórmulas de sección en función de la c.d.t.:

Para las líneas del cuadro secundario hacia los motores disponíamos inicialmente de una c.d.t. del 1%. Sin embargo, teniendo en cuenta la compensación de la caída de tensión en instalaciones interiores, dispondremos de una c.d.t. real de:

 ΔV% = 5% – 0,738% = 4,262%

Ejercicios Resueltos de Sección de Conductores en Instalaciones Interiores

A continuación, se presentan 10 ejercicios resueltos de cálculo de sección de conductores en instalaciones interiores de baja tensión:

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