Proyectos de instalaciones eléctrica de baja tensión

4.2.2 Parámetros esenciales en la elección de un cable

Antes de proceder al cálculo de secciones, es preciso tomar una serie de decisiones relativas a la composición y características del cable. En esencia, los atributos que son necesarios determinar en la fase de diseño son:

• La tipología del cable, es decir, si se trata de cables unipolares o multipolares.

• El tipo de aislamiento empleado para recubrir las partes activas y su comportamiento frente a incendios.

• El material conductor y su grado de flexibilidad.

• La tensión de aislamiento o tensión a partir de la cual no está garantizada la integridad del material dieléctrico.

En el mercado existen distintos tipos de cables que constituyen soluciones diferentes para las instalaciones eléctricas. Pero para una aplicación determinada, el abanico de posibilidades está acotado por las exigencias normativas establecidas en el REBT. Estas aparecen disgregadas a lo largo de las distintas instrucciones y se refieren a diversas características. A continuación se recogen de forma abreviada los requisitos reglamentarios relativos a las propiedades de los cables de cada una de las partes de las instalaciones eléctricas, especialmente para la aplicación en edificios de viviendas.

4.2.2.1 Materiales conductores

Para la transmisión de la energía eléctrica en BT se emplean esencialmente dos materiales conductores: el cobre y el aluminio. Aunque el último es el que predomina en las instalaciones de transporte y distribución por su mayor ligereza y su precio más reducido, tiene escasa aplicación en las instalaciones de interior. Así, debido a sus mejores propiedades eléctricas, el cobre es el conductor dominante en este ámbito. Desde el punto de vista reglamentario, la posibilidad de la utilización del aluminio está restringida a ciertos tipos de instalaciones. La Tabla 4.11. resume el campo de aplicación de cada material.

Tabla 4.11 Materiales conductores admitidos en los distintos elementos de una instalación eléctrica en un edificio de viviendas

Pero el conductor del cable no queda caracterizado únicamente por su material, sino que existe otro parámetro que diferencia unos de otros: su flexibilidad. La norma UNE-EN 60228 (Conductores de cables aislados) especifica las características constructivas y eléctricas de las diferentes clases de conductor, tanto de cobre como de aluminio. Estas son:

• clase 1: conductor rígido de un solo alambre (símbolo –U).

• clase 2: conductor rígido de varios alambres cableados (símbolo –R).

• clase 5: conductor flexible de varios alambres finos,

⋅ no apto para usos móviles (símbolo –K).

⋅ apto para usos móviles (símbolo –F).

• clase 6: conductor extra-flexible para usos móviles (símbolo –H).

En algunas aplicaciones el REBT especifica una condición de flexibilidad del conductor. Por ejemplo, en la ITC-BT-16 establece que el cableado de la centralización de contadores debe realizarse con conductores de Clase 2.

4.2.2.2 Tipología del cable

Los conductores eléctricos junto con su aislamiento pueden fabricarse de las siguientes formas:

• Cable unipolar: Está constituido por un único conductor con su correspondiente recubrimiento aislante (Figura 4.2.a).

• Cable multipolar: Varios conductores provistos cada uno de ellos de su cubierta aislante y, por tanto, eléctricamente independientes, se reúnen mediante una cubierta adicional común (Figura 4.2.b).

Figura 4.2. Tipologías de cables: a) Cables unipolares, b) Cable multipolar

La elección de una tipología para una instalación eléctrica concreta depende del criterio del proyectista que valorará factores como el coste, la facilidad de ejecución, etc. y se realizará siempre conforme a la reglamentación. La tabla 4.12 resume lo estipulado por el REBT respecto a este concepto.

Tabla 4.12 Tipologías admitidas en cada elemento de las instalaciones eléctricas de BT

4.2.2.3 Tensión de aislamiento mínima

En esencia, los recubrimientos aislantes de los conductores tienen la función de asegurar la protección de las personas frente a contactos directos y evitar el cortocircuito entre elementos a distinta tensión. Consecuentemente, su espesor debe estar calibrado para una determinada tensión de aislamiento o diferencia de potencial que es capaz de soportar sin que se produzca su perforación. Por motivos de seguridad, el REBT establece unos valores mínimos de este parámetro para cada uno de los elementos de las instalaciones eléctricas (Tabla 4.13).

Tabla 4.13. Tensiones de aislamiento admitidas en cada elemento de la instalación eléctrica

NOTA: Los locales con características especiales (que contienen bañera o ducha, pública concurrencia, locales húmedos, etc.) tienen sus exigencias especificas que deben consultarse en las correspondientes Instrucciones Técnicas Complementarias del REBT.

4.2.2.4 Condiciones de protección contra incendios de los aislamientos

En julio de 2013 entró en vigor el Reglamento de Productos de la Construcción o Construction Products Regulation (CPR), normativa europea que afecta a todos los productos que se incorporan de forma permanente en las obras de construcción y establece un sistema de clasificación de esos productos según sea su comportamiento frente al fuego. Los cables de las instalaciones eléctricas son considerados productos de la construcción por lo que deben cumplir con dicha reglamentación. Además, en su caso, hay una norma, la UNE-EN 50575 de “Cables de energía, control y comunicación. Cables para aplicaciones generales en construcciones sujetos a requisitos de reacción al fuego”, que desarrolla y concreta esta clasificación.

En este contexto, la clasificación de un cable frente al fuego se aborda desde los siguientes conceptos:

• Reacción al fuego. Hace referencia a cómo puede contribuir el cable, por su propia composición y naturaleza junto con los procesos de descomposición que se producen en estas circunstancias, a la propagación del incendio. Se centra básicamente en aspectos diferenciados: el calor emitido por su propia combustión y/o por las partículas incandescentes que desprende, la cantidad y transparencia de los humos y, por último, la acidez de los gases emanados.

• Emisión de sustancias peligrosas. Las alteraciones físicas y químicas que sufre el elemento en su exposición al fuego pueden dar lugar a emisiones de gases y humos que resulten dañinas para los equipos y peligrosas para las personas.

• Resistencia al fuego. Consiste en la capacidad que tiene un cable de mantener la continuidad del suministro durante un cierto tiempo en una situación de incendio. Este aspecto es muy importante para mantener en funcionamiento los servicios de emergencia y facilitar así la evacuación. Sin embargo, a nivel normativo todavía no se ha desarrollado una clasificación que la contemple.

Teniéndolos en cuenta, se definen las Euroclases de cables, clasificación común en todos los países miembros de la Unión Europea que establece diferentes grupos en función de la energía liberada y su intervención en la propagación del fuego, sintetizadas en la Tabla 4.14.

Tabla 4.14 Clasificación europea de los cables según su comportamiento frente al fuego

Existe toda una serie de ensayos normalizados que los fabricantes de cables deben realizar para determinar la clasificación de sus productos acordes con la generación de calor en la combustión, el índice de propagación del fuego y la propagación de la llama. Esta nueva normativa es más exigente en sus ensayos que las que se aplicaban con anterioridad al CPR.

Por otro lado, dentro de los materiales combustibles, se puede establecer una subclasificación atendiendo a tres aspectos de comportamiento en el caso de fuego:

• La densidad, velocidad de generación y la opacidad de los humos originados en la combustión. Estos parámetros afectan a la seguridad y facilidad de evacuación que tienen las personas que son sorprendidas por un incendio en un recinto cerrado. La clasificación que se da es la siguiente:

⋅ s1: Poca producción de humo y propagación lenta. Dentro de esta clasificación se distingue entre dos posibilidades:

– s1a: Los requisitos de un s1 con una transparencia de humos superior al 80%.

– s1b: Cumple las especificaciones de escasa generación de humo de propagación lenta con una transparencia entre el 80% y el 60%.

⋅ s2: La producción de humo y su velocidad de propagación es media.

⋅ s3: No cumple con las especificaciones de ninguno de los anteriores.

• Desprendimiento de gotas en la combustión. Según si se generan gotas y partículas inflamadas y en qué proporción lo hacen, los cables se clasifican en:

⋅ d0: No se produce ninguna durante los 20 minutos que dura el ensayo normalizado.

⋅ d1: Las que se producen se extinguen antes de 10 segundos.

⋅ d2: No cumple los requisitos de ninguno de los dos grupos anteriores.

• La acidez de los gases producidos. Los gases ácidos producidos en un incendio, más allá de la toxicidad de algunos de ellos, son muy perjudiciales para los equipos electrónicos e informáticos por lo que existe una clasificación según su acidez para poder seleccionar adecuadamente el cable para una determinada aplicación. La clasificación es:

⋅ a1: Baja acidez, con una conductividad de los gases producidos inferior a 2,5 μs/mm y pH mayor de 4,3.

⋅ a2: Acidez media, con valores de conductividad de 10 μs/mm y pH superior a 4,3.

⋅ a3: No se puede clasificar dentro de las dos clases anteriores.

Con todo esto, los cables habituales de uso en instalaciones eléctricas entrarían dentro de los grupos que se recogen en la Tabla 4.15, donde también se indican las normas de aplicación que establecen los ensayos que deben superar para que puedan considerarse incluidos dentro de ese grupo.

Tabla 4.15 Las Euroclases de cables según su contribución al desarrollo del fuego y la normativa de aplicación para la realización de ensayos. Nótese que los ensayos se limitan a unas clases determinadas y no a todos.

La nomenclatura de los cables se estructura en hasta 4 dígitos cuyo orden es el siguiente:

• Primer dígito: Euroclase.

• Segundo dígito: Producción de humo.

• Tercer dígito: Generación de gotas y/o partículas inflamables.

• Cuarto dígito: Acidez de los gases emanados.

Ejemplo 4.5

Propiedades de un cable Cca s1a d1 a2

Solución:

Se trata de un cable de la Euroclase C_ca (combustible pero con poca contribución al incendio), con producción de humo tipo s1a (poca producción de humo con velocidad de propagación lenta y humo con transparencia superior al 80 %), con producción de gotas y/o partículas inflamables d1 (las que se producen se extinguen en 10 segundos) y acidez de los gases emitidos a2 (conductividad de 10 μs/mm y pH mayor que 4,3).

El REBT establece una serie de exigencias en cuanto a su comportamiento en caso de incendio en algunos de los componentes de las instalaciones eléctricas. La Tabla 4.16 sintetiza los requisitos de los elementos más característicos de las instalaciones de viviendas, así como la Euroclase mínima que los cumple.

Tabla 4.16 Requisitos exigibles por el REBT a los cables de algunos elementos de las instalaciones eléctricas de BT y la Euroclase mínima aplicable

4.2.3 Cables más habituales empleados en las instalaciones eléctricas de BT

Una vez expuestas las exigencias del REBT respecto a ciertas características de los cables, cabe resaltar que además de estas conviene tener en cuenta los hábitos o costumbres adoptados en la práctica. Por ello se exponen en la Tabla 4.17 la relación de los cables más empleados en las distintas partes de las instalaciones eléctricas.

Tabla 4.17 Cables más utilizados normalmente según el tipo de instalación. Fuente FACEL

Nota: Los cables en los que no se especifica sus condiciones de respuesta frente a incendios deben ser de seguridad básica, es decir, mínimo E_ca.

4.3 Sistemas de Instalación

Además de determinar el tipo de cable que se va a emplear en una cierta aplicación, otra elección previa a la fase de dimensionado es el sistema de instalación de los conductores. Existen infinidad de posibilidades, la mayoría de ellas recogidas en la ITC-BT-20, siendo las siguientes las más destacadas en instalaciones de interior:

• Conductores aislados en tubos: Los conductores se alojan en el interior del tubo y su tensión de aislamiento mínima ha de ser 450/750 V. Estos a su vez pueden instalarse de distintas formas:

⋅ Tubos en canalizaciones empotradas: los tubos se alojan en regatas y no son visibles a los usuarios. Se emplean tubos rígidos, curvables o flexibles.

⋅ Tubos en canalizaciones fijas en superficie: los tubos quedan a la vista al colocarse sobre las paredes mediante sujeciones de tipo brida. Se utilizan preferentemente tubos rígidos aunque en casos especiales también son admisibles los curvables.

⋅ Canalizaciones aéreas o con tubos al aire: son propias de las alimentaciones a máquinas u otros elementos de movilidad restringida y se utilizan tubos curvables.

• Conductores aislados fijados directamente sobre las paredes: Para ello se emplearán cables de tensión asignada mínima 0,6/1 kV provistos de aislamiento y cubierta que se fijan a las paredes mediante bridas, abrazaderas o collares lo suficientemente próximos entre sí para que el cable no se doble por su propio peso y nunca separados más de 40 cm.

• Conductores aislados enterrados: Los cables se entierran a una profundidad mínima de 60 cm en acera y 80 cm en calzada y de acuerdo con las condiciones que se dictan en la ITC-BT-07. Existen dos posibilidades de ejecución:

⋅ Cables directamente enterrados: para ello se entierran cables con cubierta de tensión de aislamiento mínimo 0,6/1 kV.

⋅ Bajo tubo.

• Conductores aislados directamente empotrados en estructuras: Los cables discurren empotrados en estructuras sin tubos protectores. En este caso deben llevar preceptivamente cubierta y el aislamiento ha de permitir alcanzar temperaturas de hasta 90 °C, es decir, ha de ser de material termoestable.

• Conductores aéreos: Este tipo de instalación es exclusiva de líneas de distribución aérea y se rige por la ITC-BT-06.

• Conductores aislados en el interior de huecos de la construcción: Los cables se disponen en huecos de la construcción situados en muros, paredes, vigas, forjados o techos siempre que adopten la forma de conductos continuos o que discurran entre dos superficies paralelas, como es el caso del falso techo. Los cables empleados deben tener una tensión de aislamiento mínima de 450/750 V y ser no propagadores de la llama.

• Conductores aislados bajo canales protectoras: Los cables se alojan en canales formados por un perfil que se cierra mediante una tapa desmontable. Existen dos tipos de canales:

⋅ Canales con grado de protección mínimo IP4X (impide la penetración de cuerpos sólidos de más de 1 mm) y clasificados como «canales con tapa de acceso que solo puede abrirse con herramienta». En este sistema se permite la colocación de conductores aislados de tensión asignada 450/750 V, instalar mecanismos (interruptores, tomas de corriente, etc.) y realizar en su interior empalmes y la conexión de los conductores a los mecanismos.

⋅ Canales con grado de protección inferior a IP4X o clasificados como «canales con tapa de acceso que puede abrirse sin herramientas». Únicamente está permitido emplear conductores aislados bajo cubierta estanca de tensión asignada mínima 300/500 V.

• Conductores aislados bajo molduras: Los cables discurren en las ranuras de molduras, guarniciones de puertas, astrágalos o rodapiés ranurados que cumplan con las exigencias de la ITCBT-20. Deben ejecutarse con cables de tensión asignada mínima 450/750 V.

• Conductores aislados en bandeja o soportes de bandeja. Esta instalación solamente se permite con cables dotados de cubierta.

• Canalizaciones eléctricas prefabricadas. Constituyen un sistema de instalación muy versátil y, por tanto, muy adecuado para instalaciones industriales y comerciales cuyas necesidades son cambiantes. Distribuyen la energía eléctrica a lo largo del local de manera que los receptores se conectan directamente a ellas en cualquiera de sus tramos. Estas canalizaciones deben satisfacer las normas UNE pertinentes (UNE EN 60570 para iluminación y UNE 60439-6 para uso general) y deben gozar de un grado de protección adecuado a las características del local donde se instalan.

La Figura 4.4 muestra imágenes de diferentes formas de instalación.

Figura 4.4. Diferentes formas de instalación: a) conductores aislados en canales protectoras, b) conductores aislados en el interior de tubos en montaje superficial, c) conductores aislados en tubos empotrados en obra, d) conductores en bandejas, e) conductores aislados en falso techo, f) conductores aislados en zócalos y molduras

En cuanto a los sistemas de instalación admisibles en cada caso, la Tabla 4.18 resume las posibilidades establecidas en el REBT.

Tabla 4.18 Sistemas de instalación admisibles en los distintos elementos de la instalación eléctrica