Resumo do exposto

Falabamos na entrega anterior, que o illamento dos cabos tiñan o malo costume de perder rapidamente ás súas propiedades en canto superabamos unha certa temperatura; que para cada tipo de illamento establecíamos unha temperatura máxima a partires da que degradábase rapidamente, e que esa temperatura final que adquiría o illamento dun cabo era función dunha situación de fluxo de calor dende un corpo onde parte da enerxía transportada se convertía en calor (o condutor) e o ambiente. Ambiente que tampouco tiña sempre a mesma temperatura polo que era necesario que as autoridades electro técnicas internacionais fixaran estas temperaturas límites nas Normas (IEC 60287-3-1:2017, UNE 21144-3-1 para España).

Finalmente argumentabamos que o proceso de cálculo da sección eléctrica dun condutor que tivera en conta todos estes aspectos, presentaba moitas dificultades para a maioría dos profesionais do Mercado Eléctrico, polo que, con moi bo criterio, acordouse establecer un sistema de intensidades admisibles para canda súa sección do condutor en función do material deste, tipo de illamento, situación, composición e tensión nominal do cabo, e MOI IMPORTANTE!, Norma que lle sexa de aplicación. Este último aspecto, a norma que lle sexa de aplicación, é o erro máis habitual nos cálculos dos profesionais do sector, que aplican táboas incorrectas obtendo resultados aproximados PERO NON CORRECTOS. O manexo destas táboas é o obxecto desta entrega.

Descubrindo o Océano Atlántico

Por que a mesma sección non admite sempre os mesmos amperes? Ides permitir que, aproveitando a orixe portuguesa da miña familia, exerza de descubridor. Neste caso non sei moi ben se de algo descoñecido para vós, ou algo tan coñecido como o océano do título. Pois é ben sinxelo: Porque a ecuación do fluxo de calor a aplicar no é a mesma.

E non é a mesma porque en cada instalación de referencia, en cada método de instalación:

• Hai circuítos de evacuación distintos.
• Organizados entre eles en arranxos distintos: serie, paralelo ...
• Con distintas resistencias térmicas: resistividades e dimensións lonxitudinais e transversais.
• Con importancias distintas das tres formas de transferencia de calor: radiación, condución e convección.

O equipo de traballo que hai detrás de canda seu comité (neste caso o CTN 211/SC 20 - CABOS ELÉCTRICOS) elabora modelos teóricos e os compara os seus resultados cos obtidos na práctica, modificando os circuítos equivalentes, os modos de transferencia, etc., ata obter a ecuación matemática principal e as ecuación de canda súa das partes desta, a aplicar para obter os valores os que servirán para a elaboración das táboas a aplicar en cada caso. Por darvos unha idea aproximada da complexidade desta parte apuntar o feito de que a súa explicación, e non moi pormenorizada, ocupa dende a páxina 76 ata a 122 do libro de cabos illados citado na bibliografía recomendada.

Os “Propósitos”.(Da instalación, non da emenda!)

Sempre disposto a inventar novas aplicacións das palabras, escollín esta de “propósito” para denominar o destino da instalación da canalización eléctrica; o escenario onde vai a representar a súa función. O que vai a determinar as accións mecánicas, físicas, químicas, que van a resultar relevantes para a integridade sen avarías da citada canalización eléctrica.

Propósitos da instalación hai moitos, e tan distintos como poden ser a Distribución de enerxía eléctrica, coas súas Acometidas, Instalacións de enlace, en edificios ...; as instalacións a bordo de buques, de automóbiles, aeronaves, ferrocarrís, no fondo de minas ou en explotacións a ceo aberto, o cableado de máquinas ou de cadros de distribución. Canda seu destes escenarios presenta situacións características que condicionan os modos de transferencia de calor e, en consecuencia, o valor da intensidade permanente axeitada para cada sección eléctrica¹ que obteremos da aplicación da táboa que corresponde a ese escenario e as súas circunstancias concretas.

Como as cousas sempre se entenden mellor cun exemplo, desenvolveremos o cálculo da sección dun condutor necesaria para transportar o mesmo valor da corrente permanente en dúas situacións diferentes, ou máis exactamente con dous propósitos diferentes.

No primeiro deles o técnico responsable da Compañía Eléctrica do Carulo debe levar unha liña de alimentación en BT dende un CT prefabricado ata a Caixa Xeral de Protección dun novo abonado que vai a contratar unha potencia trifásica de 200 kW. Cun cálculo rápido (200kW/0,69V = 290 A) obtén que aproximadamente debe transportar algo menos de 300 A. Como a distancia é corta, menos de 50 m, e non hai temporización nas proteccións, a única hipótese de relevo é a de equilibrio térmico. O terreo é axeitado para facer unha gabia cun custe reducido, e a disposición aérea presenta problemas de cruzamentos. Para cabos das redes soterradas de distribución en BT aplícanse as táboas da ITC-BT 07 do REBT 2002. A Táboa 4 para cabos con condutores de aluminio e a Táboa 5 para condutores de cobre. En artigos pasados xa temos analizado vantaxes e inconvenientes dun e outro. Para este caso concreto necesitariamos unha terna de cabos unipolares illados con XLPE de 120 mm² de sección en aluminio; co que teriamos unha capacidade teórica de 295 A, ou a mesma composición e illamento de 95 mm² de sección en cobre, que outorgaríanos unha capacidade, igualmente teórica antes da aplicación dos factores de corrección, de 335 A. Para abreviar os cálculos tomaremos a que temperatura do terreo e a profundidade de instalación son os que corresponden a factores de corrección unitarios, co que o resultado sería escollido, despois da comprobación doutros criterios como prezo de compra, dispoñibilidade, etc., de:

200 m (4x50 m) de Al XLPE de 1x120 mm²

No segundo o técnico responsable da Madeireiras Arrexuntadas do Noroeste debe calcular a liña que levará os mesmo 290 A dende o secundario do transformador do seu CT de abonado ata o Cadro Xeral de BT. Para abreviar, faremos igualmente irrelevantes a 2ª e 3ª hipótese de cálculo. Neste caso o “propósito” da instalación xa non é unha “rede soterrada de distribución en BT” senón “cabos das instalacións interiores ou receptoras en BT”. As táboas a aplicar, polo tanto, xa non serán as da ITC-BT 07 senón as da norma UNE-HD 60364-5-52.

Para poder realizar correctamente a comparación debemos reproducir neste segundo exemplo as condicións estándar do primeiro. Val dicir unha terna de cabos unipolares en contacto mutuo, directamente soterrados en toda a súa lonxitude, nunha gabia de 0,70 m de profundidade, nun terreo de resistividade térmica media de 1 K·m/W e temperatura do terreo a dita profundidade, de 25ºC.

De contado procedemos a identificar a figura da columna 1 da Táboa B.52.1 do Anexo B da UNE-HD 60364-5-52 como a que corresponde ao método de instalación proposto. Comprobamos que para calquera das opcións de illamento e número de condutores illados atoparemos as intensidades admisibles na mesma columna, a 8, do método de instalación D2.

Observamos con sorpresa que agora necesitamos unha sección moito maior: 240 mm² para os 290 A xustos que precisamos. Pero tranquilos que as cousas poden ir a peor. Lembramos que os cabos estaban directamente soterrados nunha gabia de 0,70 m de profundidade, e que a temperatura do terreo a dita profundidade considerada para o cálculo era de 25ºC. ¡E a táboa está calculada a 20ºC! Teremos, pois, que aplicar un factor de corrección, factor que a correspondente táboa establece nun valor de 0,96. ¡Desastre total! Nin co dobre da sección somos quen de levar a mesma corrente.

Menos mal que lembramos que a outra das condicións na que a norma tiña en conta para o cálculo das intensidades de corrente era que os cabos estaban directamente soterrados nun terreo de resistividade térmica media de 1,5 K·m/W e que o utilizado para o cálculo anterior era de 1 K·m/W. ¡Albízaras! ¡O factor de corrección a aplicar por este concepto é de 1,5! Polo tanto a intensidade que temos que buscar na táboa será de: 290 /( 0,96 * 1,5) = 201 A, polo que unha sección de 150 mm² será abondo para o noso propósito, se ben é certo que aínda maior que a necesaria para o “propósito” anterior.

200 m (4x50 m) de Al XLPE de 1x150 mm²

(continuará …)

Bibliografía recomendada
Cabos illados para o transporte e distribución de enerxía eléctrica (2ª Edición)/Servizo de Publicacións da Universidade de Vigo. 2007 . Rústica con lapelas. 528 p; 24 cm. En idioma galego.

1 Insistimos unha e outra volta no concepto “sección eléctrica” dun condutor, como non equivalente ao de “sección mecánica”.