Grados de protección frente al agua (AD): mitos y verdades
De un tiempo a esta parte se ha adoptado en el mundo de los cables la utilización de un grado de protección frente al agua en forma de código AD, generando una distorsión de conceptos que tratamos de aclarar en este artículo, particularizando el estudio sobre los dos grados mayores:
Grado AD7 y Grado AD8. Significado, características requeridas para la elección o instalación de equipos y condiciones de superación de ensayo.
Cuando vió la luz el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión vigente (RD 842/2002) una de las grandes novedades era su remisión a la norma UNE 20460 y sus diferentes partes. En particular la UNE 20460-3 incluía las novedosas influencias externas a considerar a la hora de proyectar las instalaciones.
En el anexo A de la norma se incluía una tabla con la lista abreviada de las influencias externas y en particular para agua establecía los códigos ADX:
AD1 Despreciable
AD2 Gotas
AD3 Agua pulverizada
AD4 Proyecciones
AD5 Chorro
AD6 Olas
AD7 Inmersión
AD8 Sumersión.
Con el tiempo la UNE 20460-3 (1996) pasó a ser UNE-HD 60364-1 (2009) en cuyo punto 32 para la clasificación de las influencias externas nos remite a la norma UNE-HD 60364-5-51. Con este cambio se logró algo más de concreción puesto que ya se dan normas de referencia para cada grado de protección frente al agua y asimilándolos a los códigos IP conocidos para indicar los niveles de protección proporcionados por las envolventes contra el acceso a las partes peligrosas, contra la penetración de cuerpos sólidos extraños (primera cifra tras IP) y contra la penetración de agua (segunda cifra tras IP).
Tal clasificación está muy pensada para envolventes en general pero no en la misma medida para cables. De hecho, en la introducción de la norma UNE-EN 60529 (Grados de protección proporcionados por las envolventes (Código IP)) podemos leer:
Esta norma describe un sistema de clasificación de los grados de protección proporcionados por las envolventes de los materiales eléctricos. Aunque este sistema puede utilizarse en la mayor parte de los tipos de materiales eléctricos, no hay que suponer que todos los grados de protección enumerados se aplican a un tipo particular de equipos. Se consultará al fabricante de los equipos, con el fin de que defina los tipos de protección disponibles y las partes del equipo a las que se aplica el grado de protección indicado.
Por cierto, repasemos también el concepto de envolvente que nos da la ITC-BT 01 del REBT (que también figura en la norma UNE-EN 60529):
ENVOLVENTE
Elemento que asegura la protección de los materiales contra ciertas influencias externas y la protección, en cualquier dirección, ante contactos directos.
Vemos que la norma es inclusiva incitando a ser aplicada a la mayoría de materiales eléctricos pero en realidad no define ensayos para cables dejando en manos del fabricante la definición del tipo de protección disponible toda vez que, además, la definición de envolvente no encajaría con la de cubierta (o aislamiento) de un cable. La protección en todas las direcciones ante contactos directos no es algo que objetivamente se puede aplicar en la misma medida al cable tal cual es instalado ya que dependerá de si se trata de un segmento de cable o se incluye uno o los dos extremos y, sobre todo, no es una protección adicional al cable sino parte del cable.
Si se da una clasificación, pero no se establece un método normalizado de ensayos al final el resultado será subjetivo y por tanto la clasificación no podrá ser comparable entre diferentes fabricantes. Vaya esto por delante.
Ahora bien, no todo está perdido, hay muchas normas (no todas) que establecen para determinados tipos de cable su grado de protección al agua AD. De esta forma esos cables por el hecho de cumplir su norma de diseño tienen asignado un grado AD. Algunos ejemplos de cables de uso frecuente serían los recogidos en la UNE-EN 50565-2 (Guía para utilización de cables de tensión asignada no superior a 450/750 V (Cables de la norma EN 50525)):
H05VV-F: AD2
H07ZZ-F: AD2
H07RN-F: AD6
H07RN8-F: AD8 (hasta 10 m de profundidad)
Para los cables de uso más frecuente bajo tubo (H07Z1-K TYPE2 (AS), H07V-K, H07V-R, H07V-U, etc.) la norma dice expresamente que no se acepta la presencia de agua en contacto con el cable. No cita grado AD, ni siquiera AD1.
El cable fotovoltaico tipo H1Z2Z2-K, en su norma de diseño (UNE-EN 50618) refleja también el grado de protección AD7 frente a la presencia de agua.
Y para otros cables no hay nada especificado en norma generalmente y, por tanto, asignarles un grado AD será subjetivo por no existir ensayos normalizados para ello.
Particularizaremos el estudio de los dos grados mayores, que se han extendido últimamente:
Grado AD7
Echando un vistazo a la tabla ZA.1 de características de las influencias externas de la norma UNE-HD 60364-5-51 encontramos que AD7 significa sumergible y en las características requeridas para la elección o instalación de equipos se puede leer:
Posibilidad de recubrimiento intermitente, parcial o total, de agua.
Ambientes susceptibles de ser inundados y el equipo está sumergido, de la forma siguiente:
– La parte más baja de un equipo de altura inferior a 850 mm está situada a 1 000 mm por debajo de la superficie del agua.
– La parte más alta de un equipo de altura superior o igual a 850 mm está situada a 150 mm por debajo de la superficie del agua.
IPX7
Referencias: UNE-EN 60529.
En tiempos de la UNE 20460-3 el texto era más escueto y no se mencionaba el grado IP. Con el tiempo se ha intentado ganar algo en claridad mencionando IPX7 y también la norma que recoge todo lo relativo a los grados de protección IP (UNE-EN 60529). Echamos un vistazo a la misma y vemos que en el punto 14.2.7 nos define el ensayo para IPX7 diciendo que hay que sumergir totalmente la envolvente (en las condiciones expuestas anteriormente) con una duración del ensayo mínima de 30 minutos y con una temperatura del agua que no difiera más de 5 ºC la temperatura de la envolvente salvo casos en que por condiciones de funcionamiento deba estar a otra temperatura.
En el punto 14.3 encontramos las condiciones de superación del ensayo:
…las envolventes deberán examinarse con el fin de verificar la penetración de agua.
El comité técnico correspondiente especificará la cantidad de agua aceptable en el interior de la envolvente, y precisará los ensayos de tensión dieléctrica, si ha lugar.
Por lo general, la cantidad de agua que haya podido introducirse en la envolvente, no deberá:
ser suficiente para afectar el buen funcionamiento del equipo o alterar su seguridad;
depositarse en zonas que puedan afectar a las líneas de fuga;
alcanzar partes en tensión o arrollamientos no previstos para funcionar mojados;
acumularse en la proximidad de las entradas de cables ni haber penetrado en los cables, cuando los haya.
Si la envolvente está provista de orificios de vaciado, debe verificarse por inspección, que el agua que haya podido penetrar no se acumula y que puede salir sin haber producido efectos perjudiciales.
Si la envolvente no está provista de orificios de vaciado, en la norma particular del equipo debe fijarse las condiciones de aceptación para que la acumulación de agua no alcance las partes en tensión.
Grado AD8
Volvemos a la tabla ZA.1 de características de las influencias externas de la norma UNE-HD 60364-5-51 donde vemos que AD8 significa sumersión con la siguiente definición:
Posibilidad de recubrimiento de agua de forma permanente y total.
Emplazamiento tal como piscinas donde el equipo eléctrico está totalmente recubierto y permanentemente bajo agua
IPX8
Referencias: UNE-EN 60529
Recurrimos de nuevo a la norma UNE-EN 60529 en cuyo punto 14.2.8 nos definen el ensayo para este grado de protección hablando en el título del apartado de inmersión continua según acuerdo:
Salvo que exista una norma específica del producto, las condiciones de ensayo serán objeto de acuerdo entre el fabricante y el usuario, aunque serán más severas que las fijadas en el apartado 14.2.7
(ver apartado anterior), y se tendrá en cuenta el hecho de que la envolvente permanecerá sumergida en las condiciones reales de utilización.
Entonces de nuevo la asignación de AD8 es subjetiva, dado que será una garantía de fabricante salvo que para el producto concreto tenga norma específica. Norma que no existe con carácter general para los cables.
Como vemos nos hablan de sumergibilidad continua, pero queda abierta la forma de ensayar el producto para ofrecerlo al mercado. De nuevo no hay criterio oficial y unos ensayos de unos fabricantes pueden ser más exigentes que otros.
Es cierto que existen cables que por norma de diseño son aptos para sumersión (permanente). El cable tipo H07RN8-F es apto para ser sumergido continuamente en profundidades inferiores a 10 m y con agua a no más de 40 ºC. Y su norma de diseño UNE-EN 50525-2-21 recoge las condiciones de ensayo. Por ello la UNE-EN 50565-2 habla, para este cable, de AD8 hasta 10 m como hemos visto anteriormente.
La norma UNE 21150, de diseño de los cables tipo DN-F como nuestro Flextreme Max, indica la aplicación para bombas sumergidas y similares. Y remite a la citada anteriormente UNE-EN 50525-2-21, anexo D para su ensayo de resistencia al agua, como ensayo para validar el modelo (ensayo de tipo). Sobre muestras, además el cable deberá superar el ensayo de UNE-EN 50395, pto. 7 (tensión 1 kV, 15 minutos, sumergido).
Mirando con más profundidad las normas de los dos cables anteriores vemos que a pesar de tener definidos los ensayos de los cables son distintos criterios, de hecho, el cable DN-F por su aplicación puede ser sumergido claramente a profundidades muy superiores a los 10 m del cable H07RN8-F. Es decir, nueva evidencia de no haber un criterio único para el ensayo de los cables al asignar AD8. Ese grado AD de nuevo tiene sus matices.
Conclusiones
En productos distintos pueden ser ofrecidos diferentes grados de protección frente al agua sin que sean estrictamente comparables, aunque ambos tengan el mismo código (…AD6, AD7, AD8).
Ante esta situación lo más indicado sería que el grado de protección frente al agua sea una garantía de fabricante, sustentada en ensayos adecuados y específicos; en lugar de ofrecer un grado ADx no fundamentado ni exigido en los reglamentos de BT o AT.
Un cable que se declare AD8 -apto para sumersión permanente- su robustez dependerá del criterio del fabricante que lo produce, y de las condiciones de uso a las que ese producto sea expuesto.
En sistemas fotovoltaicos los cables están sometidos a tensiones elevadas y continuas, no parece muy adecuado pensar que un cable testado a tensiones inferiores y alternas vaya a ofrecer respuesta de garantía a las necesidades reales. Por ello, en Prysmian diseñamos el ensayo WET-I 1500, que somete al cable a la máxima tensión continua (1,8 kVdc) durante 1500 ciclos hasta completar 12.000 h de ensayo bajo agua a 70 ºC. En este caso, sin hablar de grados AD7 ni AD8, se ha simulado una situación real extrema de una instalación FV, para garantizar que el cable Prysmian Prysolar es una solución premium frente a las condiciones de acción del agua durante periodos prolongados, las cuales se producen sobre cables enterrados en plantas fotovoltaicas.
El estándar europeo EN 50618, al menos en cuanto a la acción prolongada del agua, se ha mostrado insuficiente a pesar de que los cables bajo su norma de diseño se declaran AD7 (sumergible de forma intermitente). La solicitación respondía a AD7 inmersión (intermitente), lo cual es real en campo, pero mediante un ensayo de apenas 240 h de exposición al agua.
Prysmian tiene un amplio catálogo de cables para servicios sumergidos especiales donde se garantiza el uso específico del cable sin especificar un grado AD que como sabemos es relativo. Hydrofirm, apto para sumersión permanente en agua potable (con certificación sanitaria ELL (Alemania) y ACS (Francia)), Tecwater para aguas residuales, Protolon y Protomont para fotovoltaica flotante, etc. Sin olvidar la gran experiencia que la compañía acumula en tendidos submarinos de alta tensión (ya sea en interconexiones de larga distancia, como en parques eólicos offshore, etc). Todos estos cables tienen en común su demostrada resistencia a la acción del agua sin que haya asignado un grado AD concreto.
La ausencia de una norma de referencia o ensayos estándares definidos, desestiman el valor de los grados AD al no poder compararse el comportamiento de dos cables distintos ni medir el comportamiento de un cable en condiciones de contacto con agua. Porque más allá del grado AD está la idoneidad para el uso a que está destinado el cable. Que un cable esté o no definido bajo un grado AD no quiere decir nada, puesto que, como decimos, es una clasificación oficiosa. Es mejor saber que el fabricante admite una determinada acción del agua para un determinado uso.
Por tanto los grados AD, tal y como hemos demostrado y a pesar de su difusión, no dejan claro el uso de un cable en condiciones de contacto con agua. Un ejemplo de clasificación objetiva es la reacción al fuego. Los ensayos están claramente definidos para la tipología y dimensión de los cables y podemos comparar las clases (CPR) sin lugar a dudas para saber cuál es más o menos restrictiva que otra. Por ello las normativas si hacen alusión a las clases de reacción al fuego y no a las de resistencia a la acción del agua (AD).
LISARDO RECIO
Product Manager de Prysmian España
