Consideraciones a tener en cuenta al instalar líneas con varios conductores por fase.

En muchas ocasiones la intensidad de corriente que debe transportar una línea es elevada y se necesita de más de un conductor por fase. Esta situación precisa de una serie de detalles muy importantes a tener en cuenta si queremos realizar la instalación correctamente.

Cuando la corriente que se debe transmitir por una línea supera el valor máximo admisible de la máxima sección de conductor en stock o de la máxima sección que se prevé manejar con los medios de la instaladora hay que recurrir a emplear varios conductores por fase.

Hay que reconocer que las normativas de aplicación no se han empleado mucho en dar pautas de instalación para un tema que de no hacerse correctamente puede llevar a grandes problemas de forma inmediata. Aquí se muestra un ejemplo real de lo que puede pasar si siguiendo la lógica agrupamos los conductores por fases:

Agrupar conductores de la misma fase produce un gran desequilibrio de intensidades.

Como podemos ver en la disposición anterior hay 7 conductores por fase en un mismo nivel y agrupados por fases. Algunos conductores (los centrales de cada fase) transportan hasta casi 8 veces menos corriente que otros. Es el efecto piel aplicado a varios conductores. Al no compensarse las inducciones electromagnéticas los conductores centrales están más afectados que en los extremos presentando mayor impedancia y por tanto registrando menor amperaje.

Entonces ¿cómo deben situarse los conductores?

Haciendo grupos con un conductor de cada fase se compensarán las inducciones y se producirá un reparto equitativo de las corrientes. Para ello debemos seguir unos esquemas determinados para optimizar los resultados.

Si hacemos memoria, el REBT vigente sabemos que data de 2002. En él, se recoge sólo en la ITC-BT 07 para redes subterráneas de distribución, de forma tímida como deben agruparse los conductores cuando se emplean varios por fase:

También se advierte que se deben emplear conductores del mismo material sección y longitud. Un matiz muy importante ya que a veces se quiere repotenciar una línea queriendo aprovechar algún retal de cable sobrante de otra instalación y de otra sección y como vemos no puede hacerse.

Y eso ha sido todo. Sinceramente muy poca información y muy escondida, debería haber figurado también al menos en la ITC-BT 19 sobre prescripciones generales.

Cuando el proyectista o instalador había visto la información mencionada les surgía la pregunta típica ¿dónde se colocan los neutros?

Hubo que esperar hasta 2014 cuando apareció la nueva versión de la norma de intensidades admisibles y sistemas de instalación UNE-HD 60364-5-52 (sustitutiva de la UNE 20460-5-5,23: 2004). En ella encontramos en su anexo H información específica para la colocación de los cables cuando son necesarios varios conductores por fase. Mostrando una serie de esquemas que esta vez sí, incluyen la colocación de los neutros. Por cierto, que la explicación previa en el cuerpo de la norma (apartado 523.7) está mal redactada en su apartado a), no se entiende lo que quiere decir salvo la advertencia que ya hace la ITC-BT 07 al respecto de la naturaleza, sección y longitud de los conductores.

Las configuraciones que a modo de ejemplo incluye el apartado H son como sigue:

1. Dos conductores por fase en un mismo nivel:

Como vemos, en un nivel y en contacto, se colocan las fases de una terna como si fueran la imagen especular de la otra terna para compensar inducciones entre fases y entre ternas de fases. Obsérvese también las colocaciones de los conductores neutros.

2. Dos conductores por fase en dos niveles:

3. Dos conductores por fase al tresbolillo en contacto:

4. Tres conductores por fase en un mismo nivel y separados:

La no compensación de las ternas 2 a 2 nos recomienda una separación mínima. A tener en cuenta en general en tendidos con numero impar de conductores por fase.

5. Tres conductores por fase en tres niveles separados:

6. Tres conductores por fase al tresbolillo separados:

No es error del dibujo, para esta situación, número impar de ternas al tresbolillo no se alternan las fases.

7. Cuatro conductores por fase en un nivel:

8. Cuatro conductores por fase en 2 niveles:

9. Cuatro conductores por fase al tresbolillo:

Y para más de 4 conductores por fase siguiendo la lógica de los esquemas anteriores tendremos resuelto el problema del reparto desigual de las intensidades de corriente por descompensación de inducciones entre conductores.

Cálculo de secciones

Al respecto del criterio de la intensidad admisible, a pesar de tratarse de un único circuito (con varios conductores por fase) es preciso aplicar coeficiente de corrección por agrupamiento a la hora de calcular la sección, dado que se trata de ternas que se están cediendo calor mutuamente. Esta indicación aparece en varios puntos de la UNE-HD 60364-5-52, por ejemplo, en las notas 5 y 6 de la tabla B.52.21.

La norma UNE 20435 (anulada) recogía en su apartado 3.2.1.3 la utilización de un factor de corrección no inferior a 0,9 cuando se empleen varios conductores por fase. Esta indicación no figura en la UNE-HD 60364-5-52 (norma de intensidades admisibles vigente) pero si es conveniente tener en cuenta el factor, al fin y al cabo, nos advierte de un cierto desequilibrio de impedancias aún con los conductores correctamente situados.

El respecto de la caída de tensión no se va a saber de antemano el número de conductores por fase y por ello será necesario realizar un cálculo iterativo que suponga el número de conductores por fase de la solución y ver que solución tiene. En este enlace encontramos un ejemplo detallado de cálculo.

En cualquier caso, nuestro programa gratuito Cable App para smartphone o pc realiza los cálculos dando resultado de varios conductores por fase cuando sea necesario, a diferencia de otras aplicaciones gratuitas.

Para el cálculo de la sección por el criterio del cortocircuito, deben tenerse presente las siguientes consideraciones:

Si el cortocircuito es trifásico o monofásico y se produce en el exterior de la línea, cada conductor llevará su parte proporcional de la sobreintensidad.

Si el cortocircuito se produce en un punto de la línea (ver figura a continuación para n conductores por fase) una parte del cortocircuito se alimentará directamente por el circuito o cable que sufre la falta, x. Y el resto se alimentará a través de los circuitos “sanos” en paralelo más el tramo (L-x) en serie del circuito que sufre la falta.

Hipotizando la distancia x se puede estimar qué nivel de intensidad circulará por x. Cuanto menor sea x, más corriente circulará por ese tramo.
De todas maneras, habría que ver que probabilidad hay de que se produzca un cortocircuito trifásico entre tres cables aislados o un cortocircuito monofásico a tierra. También, en caso de que se produzca un cortocircuito, cómo se hace la reparación. ¿Se accede al punto de la falta y se hacen empalmes?, ¿o se cambia todo el cable?.

Tendido y conexionado de los cables

A la hora de ejecutar la instalación es conveniente hacer un replanteo previo en el que se valoren los cambios de nivel, las sinuosidades del recorrido de la línea y también el punto próximo a la conexión en que se deberán desagrupar las ternas de conductores para concurrir con cada uno a su fase correspondiente. Al tratarse generalmente de conductores de sección elevada mantener las configuraciones expuestas a lo largo del tendido necesita de estudio previo, especialmente cuando se trata de muchos conductores por fase.

Es importante la planificación del tendido para asegurar la correcta colocación de los cables de principio a fin respetando tanto las ordenaciones como los radios mínimos de curvatura de los cables. Igualmente se puede observar el embridado, con bridas de adecuada dimensión y resistencia, cada 30 cm para evitar la descolocación de los conductores por eventuales efectos electrodinámicos en caso de cortocircuito.

En ocasiones el número de conductores por fase excede de las posibilidades de conexión originales del equipo en cuestión. En dicho caso la solución pasa por añadir una pletina de correctas dimensiones y características para poder conectar todos los conductores como podemos ver en la siguiente imagen:

Conexionado de línea a filtro de armónicos y compensador de fases con 10 conductores por fase de aluminio de 240 mm2 tipo Al Afumex Class (AS).  Pletina de ampliación de cobre estañado para evitar pares galvánicos. Terminales de conexión de aluminio estañado.

Afumex Class 1000 V (AS) unipolar. Clase de reacción al fuego Cca-s1b,d1,a1

Cuando el tendido se realiza bajo tubo (típicamente enterrado) se introduce una terna por tubo, si bien es verdad que respetar la alternancia de los conductores para ser fieles a los esquemas expuestos es difícil. En estos casos se instala el cable y aunque la configuración no sea perfecta no debería dar problemas, tampoco hay forma de asegurar la posición de cada conductor a lo largo del tendido. Lo responsable sería aplicar un coeficiente de corrección adicional no superior a 0,9 (adicional al 0,9 comentado anteriormente por emplear varios conductores por fase) para considerar la descompensación de impedancias al no poder alternar la posición de cables en cada tubo.

Para los casos en que se realiza un tendido muy corto, por ejemplo, de 5 o 6 metros, como puede ser la interconexión entre un transformador y un cuadro general de mando y protección a veces es complicado respetar los esquemas teóricos planteados (ternando y alternando los grupos de 3 fases). Hay que decir que lo adecuado es hacerlo y apurar al máximo la longitud de cable correctamente colocada para deshacer el dibujo lo más cerca posible del punto de conexionado.

Cuando esto no es posible y para longitudes muy cortas, como solución alternativa aconsejable se puede hacer un agrupamiento de los conductores de la misma fase en un mazo, distanciando estos de la siguiente fase al menos tanto como el diámetro del mazo, y aplicando a cada mazo el coeficiente de corrección por agrupamiento correspondiente (fila 1 de la tabla B.52.17 de la UNE-HD 60364-5-52 o de tabla C.52.3). Y aplicar coeficiente adicional no superior a 0,9.

Salida de transformador de 630 kVA con 4 conductores por fase de 240 mm2 de Aluminio tipo Al Voltalene Flamex CPRO (S). Obsérvese el ternado de conductores bajo el nivel del suelo.

Al Voltalene Flamex CPRO (S). Clase de reacción al fuego Eca.

Conclusiones

Cuando se precise instalar varios conductores por fase es importante darse cuenta de las particularidades de la línea, que hacen que su cálculo e instalación necesite no olvidar algunos puntos:

• La línea ha de constar de conductores de la mima naturaleza, sección y longitud.
• No debemos olvidar los coeficientes de corrección por agrupamiento, aunque se trate de un solo circuito.
• Aplicar un factor reductor de seguridad añadido por el desequilibrio de impedancias (aunque se ordenen los conductores correctamente).
• Reflexionar sobre la posibilidad de cortocircuito en un punto de la línea. (no afectando a todos los conductores de una fase o de las tres fases).
• Ordenar correctamente los cables.
• Planificar según la geometría del tendido.
• Apurar en lo posible el desagrupamiento de ternas de conductores para la conexión a equipos en los extremos de la línea.

La instalación de líneas con varios conductores por fase requiere un planteamiento del tendido. Si elije los cables de Prysmian tendrá la garantía añadida de una marca líder. Mayor manejabilidad y facilidad de extracción de la cubierta que harán su trabajo más fácil.

Lisardo Recio Maíllo.
Product manager. Prysmian Group

Imágenes de instalaciones cedidas por cortesía de Electricidad Conde