Instalación para recarga de vehículo eléctrico. Cálculos para edificio de nueva construcción.
La disposición adicional primera del RD 1053/2014 dice en su punto 1 que en edificios o estacionamientos de nueva construcción deberá incluirse la instalación eléctrica específica para la recarga de los vehículos eléctricos. Desarrollamos a continuación un ejemplo práctico.
En el punto 3.2. de la ITC-BT 52 sobre infraestructura para la recarga de vehículos eléctricos se contempla la obligación de ejecutar la instalación eléctrica para la recarga en aparcamientos en edificios en régimen de propiedad horizontal y en el apartado a especifica más los elementos mínimos de que debe constar: Instalación de sistemas de conducción de cables desde la centralización de contadores … … que permitan la alimentación de al menos el 15% de las plazas (las derivaciones desde el sistema de conducción de cables hasta las estaciones de recarga no deben superar 20 m). En la GUIA-BT 52 leemos que dado que el porcentaje citado es un mínimo y en base a la creciente demanda de este tipo de vehículos, sería recomendable realizar la instalación para el 100% de las plazas.
Tratándose de un edificio de nueva construcción debemos hacer el cálculo de cargas siguiendo el punto 4 de la ITC-BT 52, que incorpora ya la carga prevista para recarga del vehículo eléctrico a lo que ya figuraba en el punto 3 de la ITC-BT 10. Una vez conocido el valor de potencia y sabiendo que la centralización de contadores admitirá una potencia máxima de 150 kW (ITC-BT 16, pto. 3) sabremos la potencia sobrante para recarga del vehículo eléctrico.
En nuestro ejemplo vamos a acogernos al esquema 3a (ITC-BT 52) con contador principal para cada estación de recarga utilizando la centralización de contadores inicial.
En caso de ser superada la potencia, el proyectista debe prever nueva centralización de contadores o acogerse a otro esquema de los propuestos en la ITC-BT 52 que permita realizar la instalación con el módulo de contadores inicial.
Supongamos un edificio de 20 viviendas, 2 locales comerciales de 50 m2 y 45 plazas de garaje dispuestas como sigue:
Para el cálculo de la potencia total la ITC-BT 52 prevé 2 posibilidades: cuando se vaya a instalar un sistema de protección de la línea general de alimentación (SPL) la potencia prevista para la recarga de vehículos eléctricos se multiplica por 0,3.
En nuestro caso no se instalará SPL y la potencia tendrá un factor de simultaneidad igual a 1,0.
En el punto 5.2 disposición final cuarta del RD 1053/2014 leemos que la previsión de cargas para la carga del vehículo eléctrico se calculará multiplicando 3680 W, por el 10 % del total delas plazas de aparcamiento construidas.
45 x 0,1 = 4,5 → mínimo potencia para 5 plazas para recarga de vehículo eléctrico.
Pedificio = Pviv + Pserv gen + Ploc y ofi + Pgaraje + Pve
En la ITC-BT 10, pto. 3.1. encontramos que para 20 viviendas el factor de simultaneidad será 14,8. Si prevemos 5750 W (valor mínimo, ver pto. 2.2. de ITC-BT 10) para cada vivienda…
Pviv = 14,8 x 5750 W = 85 100 W
Para los servicios generales del portal (ascensor, alumbrado…) supongamos 9000 W
Pser gen = 9000 W
Para los 2 locales de 50 m², según el punto 3.3. de la ITC-BT 10 debemos prever un mínimo de 100 W por metro cuadrado con un mínimo de 3450 W por local:
Ploc y ofi = 2 x 50 m2 x 100 W/m2 = 10 000 W
Para los garajes, sin contar la recarga de vehículos eléctricos el punto 3.4. de la citada ITC-BT 10 prevé un mínimo de 20 W por metro cuadrado cuando hay ventilación forzada con un mínimo de 3450 W. Si nuestro garaje tiene unos 1015 m2:
Pgaraje = 1015 m2 x 20 W/m2 = 20 300 W
Y para recarga del vehículo eléctrico tenemos:
Pve = 5 x 3680 W = 18400 W
La potencia prevista para el edificio será la suma de las anteriores:
Pedificio = 85100 + 9000 + 10000 + 20300 + 18400 = 142 800 W < 150 000 W
Comprobamos que con una centralización de contadores cubrimos las necesidades mínimas. Si bien insistimos en lo importante de prever la posibilidad futura de un 100 % de plazas con instalación de recarga para vehículo eléctrico.
Instalar el sistema de conducción de cables tipo canal protectora para el 100 % de las plazas desde un inicio puede ser lo más inteligente (aunque como ya hemos visto la ITC-BT 52 obliga estrictamente a un mínimo del 15 %). Llegaremos con la conducción a todas las plazas y los vecinos podrán tender sus cables cuando deseen instalarse una estación de recarga en su plaza de garaje. Vamos a pensar en un tendido de canal protectora para las plazas desde la número 1 a la 22 y otra para la plaza 23 hasta 45.
Si se decide incluir en proyecto potencia prevista para más del 50 % de las plazas podríamos escoger el esquema 3b con una nueva centralización de contadores de 90 kW (ver pto. 3 de ITC-BT 16) a añadir a la anterior de 150 kW (sin SPL). Como podemos ver en el esquema habría que extender la línea general de alimentación. La ampliación descrita es posible con una misma LGA.
Al ser el total de plazas 45, dimensionamos para 23 plazas.
Lo adecuado ahora sería destinar la nueva centralización únicamente a la recarga de vehículos eléctricos dado que podemos cubrir las necesidades con la potencia admisible en la centralización.
23 x 3680 W = 84 640 W < 90 000 W
Con este diseño cubrimos el 50 % de las plazas.
Teniendo en cuenta que la ITC-BT 52 admite la combinación de esquemas, con la instalación de un SPL (sistema de protección de línea general de alimentación) podremos cubrir el 100 % de las plazas cuando fuera necesario teniendo en cuenta el factor de simultaneidad de las cargas pasa de ser 1 (sin SPL) a 0,3.
45 x 0,3 x 3680 W = 49 680 W < 90 000 W
Tendríamos ahora bastante margen, en las centralizaciones de contadores, para eventuales aumentos de potencia en plazas del aparcamiento u otros usos.
Cálculo de la sección de conductor
1. Criterio de la intensidad admisible
El cable a emplear, al tratarse de una conducción común tipo canal protectora, será Afumex Class 1000 V (AS) de alta seguridad con clase de reacción al fuego (CPR) Cca-s1b,d1,a1. Al ser un cable con cubierta siempre tendremos fase, neutro y conductor de protección agrupados. Además al tratarse de cable termoestable soportará más intensidad admisible que si fuera un conductor aislado de 750 V tipo H07Z1-K (AS) o similar.
Cable Afumex Class 1000 V (AS) con clase de reacción al fuego Cca-s1b,d1,a1
Los cables multiconductores en canal protectora suspendida se corresponden con el sistema de instalación tipo B2. Ver UNE-HD 60364-5-52 o catálogo Prysmian de cables y accesorios para BT.
Con este sistema tipo podemos ir a la tabla C.52.1.bis y obtener las intensidades admisibles para el cable y sistema de instalación elegidos.
Al tratarse de cable termoestable (ver lista de cables termoplásticos y termoestables en la página 50 del catálogo Prysmian de cables y accesorios para BT) y corriente monofásica (dos conductores cargados) debe llegar por la fila de B2 hasta XLPE 2:
Al prever 3680 W con cos𝝋 = 1 tenemos en cada circuito una intensidad de corriente de:
I = 3680 W / 230 V = 16 A
Según la tabla con la sección de 1,5 mm² sería suficiente pues soporta 17,5 A. La tabla 1 de la ITC-BT 25 (ver RD 1053/2014) recoge una sección mínima de 2,5 mm² a instalar para el circuito de recarga del vehículo eléctrico.
Pero no olvidemos algo muy importante, tenemos hoy una canal protectora que puede que aloje un solo circuito en inicio, pero está prevista para hasta 23 circuitos (45 – 22 = 23). Por tanto, debo prever un coeficiente de corrección por agrupamiento, ya que de lo contrario acumularé circuitos sin haber tenido en cuenta el sobrecalentamiento que va a producirse. Si además podemos intuir fácilmente que muy posiblemente se pueda dar un uso a máxima potencia de los circuitos en las mismas horas, tenemos una razón de peso para ser correctamente previsores y evitar peligrosos sobrecalentamientos en las líneas.
Por tanto, debemos acudir a la tabla de coeficientes de corrección por agrupamiento (tabla C.52.3 de UNE-HD 60364-5-52 o catálogo BT de Prysmian):
Vemos que aplica la primera columna que recoge los coeficientes de corrección por agrupamiento para cables agrupados en el interior de una envolvente.
Tenemos coeficiente hasta 20 circuitos (0,40). Es decir, apliquemos ese valor para los 23 circuitos que eventualmente se alojarán en la canal protectora lisa de nuestro tendido.
Multiplicando 0,4 por la intensidad de la columna 8b de la tabla de intensidades admisibles, obtendremos el valor máximo de corriente que puede circular por el cable teniendo en cuenta el agrupamiento.
Para 2,5 mm2 à 0,4 x 24 A = 9,6 A < 16 A
Para 4 mm2 à 0,4 x 32 A = 12,8 A < 16 A
Para 6 mm2 à 0,4 x 41 A = 16,4 A > 16 A
La sección de 6 mm2 satisface el criterio de la intensidad admisible inicial como circuito único y en el futuro con todos los circuitos de recarga en la canalización.
2. Criterio de la caída de tensión
Comprobemos ahora la caída de tensión máxima admisible.
La ITC-BT 52 en su punto 5 refleja una caída máxima de tensión admisible del 5 %. El hecho de que la línea se inicie en un contador no es entendida como una derivación individual en este caso.
0,05 x 230 V = 11,5 V
Al tratarse de sección de conductor pequeña, podemos aplicar la fórmula de cálculo de sección por caída de tensión sin considerar la reactancia.
En el croquis del garaje vemos que la plaza más alejada está a 60 m de la centralización de contadores:
La sección normalizada por caída de tensión será por tanto de 4 mm2.
Como la sección por intensidad admisible es mayor, sabemos que empleando el cable de 6 mm2 no vamos a superar en ningún caso la máxima caída de tensión y no es necesario calcular la sección por caída de tensión para longitudes menores.
El cable a emplear será Afumex Class 1000 V (AS) de 3G6.
Queda pendiente calcular la sección por el criterio del cortocircuito para lo cual es necesario conocer las longitudes y tipos de conductores de las líneas aguas arriba hasta el centro de transformación. En un ejemplo publicado anteriormente puede ser válido para seguir el procedimiento.
En la GUIA ITC-BT 52 que publicó en noviembre de 2017 el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, existen también algunos ejemplos desarrollados sobre la infraestructura de recarga del vehículo eléctrico. Se trata de razonamientos de casuísticas posibles más que de ejemplos numéricos con cálculos desarrollados. Recomendamos su lectura
Lisardo Recio Maíllo
Product Manager. Prysmian Group
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