¿Por qué el circuito C3 debe llevar cable de 6 mm2 mientras las cocinas y hornos tienen 2,5 mm2?
La alimentación de cocinas y hornos eléctricos en viviendas tiene algunas particularidades para reflexionar. Tanto el cable del circuito C3 previsto en la ITC-BT 25 como el cable de los receptores merecen un comentario toda vez que se va observando en el mercado elevadas potencias nominales de las encimeras de inducción.
Cocina de inducción y horno eléctrico
Las cocinas de gas han ido dejando paso, en muchos casos, a las placas vitrocerámicas o de inducción. Eliminar los peligros del gas o la facilidad con que se limpian estas últimas ha sido un factor decisivo para que la tecnología eléctrica haya desplazado a la cocina de gas en muchos domicilios.
Aunque no es el objeto de este artículo si es importante ver como la tecnología de inducción ha ido ganando espacio en las tiendas de electrodomésticos. Se trata de una tecnología basada en el calentamiento de la superficie inferior del recipiente por medio de un campo magnético lo que presenta numerosas ventajas frente a las vitrocerámicas que calientan por medio de una resistencia eléctrica. La tecnología de inducción puede calentar más rápido y aprovechar mucho mejor la energía, es más eficiente.
El motivo principal de este artículo es analizar la incidencia en los cables, tanto de la instalación eléctrica como del receptor, de unos equipos que se fabrican cada vez con potencias nominales mayores, siendo el electrodoméstico que, con diferencia, puede requerir mayor energía para su uso.
Vayamos por partes, primero analizamos el circuito de la instalación eléctrica y luego vamos a reflexionar sobre el cable que el fabricante de electrodomésticos instala en la cocina para conectar a la toma de corriente. Intentar responder a la gran pregunta que se hacen los instaladores ¿por qué tengo que poner cable de 6 mm2 en el circuito C3 si luego la placa de cocina presenta cable de 2,5 mm2?
El circuito C3 de la instalación eléctrica
Al respecto de la instalación del circuito para cocina y horno recordemos lo que el REBT nos dice en la tabla 1 de la ITC-BT 25:
Extracto de la tabla 1 de la ITC-BT 25
Vemos que la potencia prevista por toma (una para la cocina y otra para el horno) es de 5400 W. Siendo la previsión más “generosa” de potencia en la tabla hay que decir que con el estado de la técnica actual se queda corta porque con facilidad se pueden encontrar cocinas eléctricas cuya potencia nominal supera ampliamente este valor.
Vamos con un par de casos de cocinas reales a la venta:
Cocina de inducción de 4600 W de potencia nominal
Al respecto de la instalación del circuito para cocina y horno recordemos lo que el REBT nos dice en la tabla 1 de la ITC-BT 25:
Placa de características de cocina de inducción con potencia nominal de 4600 W.
En este caso tenemos una cocina con una potencia por debajo de la prevista por toma en la tabla del REBT con lo que podemos hacer las cuentas normales y al respecto del cable de instalación debe estar todo correcto.
En el punto 3 de la citada ITC-BT 25 encontramos que el valor de la intensidad de corriente prevista en cada circuito se calculará de acuerdo con la fórmula:
I = n x Ia x Fs x Fu
Siendo:
n: n.º de tomas o receptores (= 2 para el circuito C3)
Ia: Intensidad prevista por toma o receptor
Fs: (factor de simultaneidad) relación de receptores conectados simultáneamente sobre
el total (= 0,5 para el circuito C3)
Fu: (factor de utilización) factor medio de utilización de la potencia máxima del receptor (= 0,75 para el circuito C3)
Procediendo podemos saber la intensidad de corriente a considerar por el circuito C3 y verificar si el cable de 6 mm2 de sección mínima prevista es suficiente por el criterio de la intensidad admisible.
La intensidad Ia prevista por toma o receptor se puede obtener con la potencia prevista por toma:
Sustituyendo en la fórmula de la ITC-BT 25:
I = 2 x 23,5 x 0,5 x 0,75 = 17,6 A
Comprobemos ahora la intensidad máxima admisible que soporta el cable de 1×6 mm2 Afumex Class 750 V (AS) en el sistema de instalación más típico en viviendas, bajo tubo empotrado en pared térmicamente aislante (instalación monofásica: fase (marrón)+neutro (azul)+conductor de protección (amarillo-verde)).
Afumex Class 750 V (AS) con aislamiento marrón. Cable de alta seguridad (AS) con clase de reacción al fuego Cca-s1b,d1,a1.
El sistema de instalación se corresponde con el elemento 59 de la tabla A.52-3 de UNE-HD 60364-5-52 (norma de aplicación según REBT) lo que nos lleva a instalación tipo B1.
El cable Afumex Class 750 V (AS) es termoplástico (ver página 50 del catálogo BT de Prysmian) por lo que soporta una temperatura máxima de 70 ºC en el conductor en régimen permanente por ello debemos buscarlo en la tabla de intensidades admisibles como PVC.
Al tratarse de un circuito monofásico se consideran 2 conductores cargados por lo que a PVC se le añade un 2 para elegir la casilla correcta para obtener la intensidad máxima admisible en la tabla C.52.1.bis de la norma UNE-HD 60364-5-52.
Siguiendo las indicaciones podemos ver que la tabla nos da un valor de 34 A de intensidad máxima admisible por lo que siendo superior a los 17,6 A calculados la sección de 6 mm2 es suficiente para el circuito C3 en el caso general con la potencia prevista de la tabla 1 de ITC-BT 25.
Igualmente, tanto el tipo de toma de corriente (25 A 2p+T) y el interruptor automático de 25 A será correctos pues 34 > 25 > 17,6. Aseguramos la protección del circuito y el funcionamiento del mismo.
Ahora comprobamos también por caída de tensión cual sería la longitud máxima del circuito con la sección de 6 mm2 para no superar el 3 % que se indica como valor máximo para viviendas en el último párrafo del punto 3 de la ITC-BT 25.
En ese mismo párrafo nos dice que la caída de tensión se calcule para la intensidad nominal del interruptor automático de dicho circuito.
Para un circuito monofásico el cálculo de la sección por caída de tensión se obtiene con la siguiente expresión:
Donde:
L: longitud de la línea en m
I: intensidad nominal del interruptor automático (25 A según tabla 1 de ITC-BT 25)
ϒ: conductividad del cobre a 70 ºC (48,5 m/(Ω·mm²))
ΔU: máxima caída de tensión en voltios (3 % de 230 V = 0,03 x 230 V = 6,9 V)
Para la caída de tensión máxima tendremos la longitud máxima de la línea de 6 mm2:
Si la línea fuera de longitud superior a 40,2 m deberemos recalcular para emplear sección superior a 6 mm2.
La instalación de este circuito C3 para alimentación a cocina y horno se puede realizar llevando el circuito original desde el CGMP hasta una caja de derivación a la que llega el cable (F+N+TT) y se conecta por medio de regleta de conexión adecuada con dos líneas de 6 mm2 con F+N+TT cada una hasta las tomas de corriente de la cocina y el horno.
Cocina de inducción de 7400 W de potencia nominal
Al respecto de la instalación del circuito para cocina y horno recordemos lo que el REBT nos dice en la tabla 1 de la ITC-BT 25:
Placa de características de cocina de inducción con potencia nominal de 7400 W.
En este caso el receptor supera ampliamente la potencia prevista para la toma de la cocina (recordemos que la tabla fija 5400 W). Calculamos entonces la intensidad prevista (Ia) por toma o receptor:
Y con Ia obtenemos la intensidad de corriente prevista en el circuito C3.
I = 2 x 32,2 x 0,5 x 0,75 = 24,2 A
Como vemos sigue siendo válido el cable Afumex Class 750 (AS) de 6 mm2 para el circuito puesto que queda lejos todavía de la intensidad máxima que puede soportar (34 A).
Pero en este caso el interruptor magnetotérmico de 25 A irá muy ajustado ya. Aunque sabemos que será difícil que la cocina funcione a plena potencia.
Suponiendo el empleo del tal interruptor la longitud máxima por caída de tensión sigue siendo la misma que en el caso anterior (40,2 m).
En ambos casos hemos considerado cos ϕ igual a la unidad aunque se pudiera pensar que debería ser inferior por tratarse de un receptor inductivo. Parece ser que la electrónica del circuito hace que no sea necesario calcular con un cos ϕ distinto a 1.
Asimismo, hemos simplificado pensando que se trata de un circuito único sin compañía de otros circuitos que le puedan ceder calor y hacer necesario el empleo de coeficiente de corrección por agrupamiento. Puede ser una aproximación aceptable dados los factores de simultaneidad y utilización de los circuitos de vivienda. Pero no se debe olvidar que hay una influencia térmica y puede afectar.
NOTA: las longitudes máximas (Lmáx) calculadas en este apartado como se indica son a efectos de la máxima caída de tensión admisible no a efectos de cálculo del cortocircuito mínimo (en bornes de la toma de corriente) para comprobación de protecciones.
El cable de alimentación de la placa de inducción
Lo primero es decir qué si bien es lógico preguntarse el porqué, tiene sección inferior a la que se exige para su circuito de alimentación (C3) debemos reflexionar en que se trata de cable distinto y de uso distinto.
Por lo general las cocinas de inducción llevan conectado cable tipo H05V2V2-F diseñado según UNE-EN 50525-2-11. Si consultamos la UNE 20434 vemos que se trata de un cable armonizado por Cenelec (H) de tensión asignada 300/500 V (05) con aislamiento y cubierta de mezcla de PVC para temperaturas de servicio de 90 ºC (V2) y apto para servicios móviles (-F). Similar al cable de los prolongadores, enrolladores y regletas de conexión domésticas (H05VV-F) con la diferencia de que este último está fabricado con PVC de 70 ºC (V).
Cable H05V2V2-F de 3G2,5 para alimentación de encimera de inducción de 7400 W.
Lo primero a destacar es el error frecuente y es que el H05V2V2-F no es un cable de instalación fija y por ello sus intensidades máximas admisibles no se toman de UNE-HD 60364-5-52 como para el circuito C3. Se toman de UNE-EN 50565-1 (Guía para la utilización de cables de tensión asignada no superior a 450/750 V (Uo/U)).
En la tabla C.2 de la citada norma encontramos los valores de intensidades admisibles para cables flexibles reticulados para usos móviles. En la tabla encontramos que para cables monofásicos de 3G2,5 mm2 (de uso frecuente para alimentación de encimeras de cocina), la intensidad máxima admisibles es de 25 A a 30 ºC de temperatura ambiente (ver tabla). Corresponde una temperatura máxima en el conductor de 60 ºC. no los 90 ºC máximos que hemos citado antes. 60 ºC es un valor típico para cables de servicio móvil pues para ese uso el cable puede ser accesible y si la cubierta estuviera a más de 50 ºC se corre el riesgo de quemarse. Este mismo criterio se sigue para los cables de recarga de vehículo eléctrico hasta el punto que hay cables para recarga ultrarrápida refrigerados.
Tabla C.2 de UNE-EN 50565-1. Recoge los valores de intensidad máxima admisible para cables reticulados (90 ºC de temperatura máxima en el conductor) para servicios móviles. Valores calculados para una temperatura en el conductor de 60 ºC y temperatura ambiente de 30 ºC (a la sombra).
La temperatura ambiente estándar en España al aire a la sombra es 40 ºC por lo que debemos corregir ese valor de intensidad según el coeficiente que figura en la tabla C.3, 0,82:
I´= 25 A x 0,82 = 20,5 A
Esta intensidad nos daría para una potencia máxima de 20,5 A x 230 V = 4715 W. Claramente insuficiente para encimeras de más de 7000 W.
Siendo optimistas podemos pensar que es improbable funcionar a plena carga o en el caso de la encimera de 7400 V a más de 64 % que nos comprometería toda la teoría normativa en relación al cable.
También podemos ser optimistas pensando que la típica instalación de la encimera deja inaccesible el cable de alimentación y corregir la intensidad de 60 ºC en el conductor a los 90 ºC que realmente tiene como límite. Si el cable está inaccesible no puede ser objeto de quemaduras a los usuarios (siempre pensando en la instalación más típica sobre una encimera de cocina). El cable pasaría a tener una intensidad máxima admisible de 31 A (factor de corrección 1,51, estimación realizada con fórmula adecuada), apto hasta 31 A x 230 V = 7130 W. Por poco por debajo de la máxima potencia del receptor.
Algo de optimismo adicional empleamos suponiendo ambiente de 40 ºC pues sabemos que las cocinas generan calor.
En algún caso el receptor incorpora cable de alimentación de 5G1,5 conectando 2 fases y otra fase y el neutro (ver foto). Sinceramente no parece una solución muy aceptable, también habría que determinar con método concreto la intensidad máxima, sería interesante conocer las explicaciones del fabricante del equipo. En todas las literaturas técnicas de referencia se habla de emplear varios conductores por fase (o por neutro también para este caso) cuando no sea posible otra opción. Respecto a emplear un cable de 3G4 se produce un ahorro de cobre que puede explicar una solución así en una política de reducción de costes cuestionable y más para un receptor en el que el coste del cable representa un porcentaje decimal de su coste total.
Cable de alimentación de encimera de inducción de más de 7000 W con conductores de 1,5 mm2 unidos.
También sabemos que el REBT contempla emplear sección mitad del conductor de protección a partir de 16 mm2 de conductor de fase. Es otra licencia que se ha tomado el fabricante de la encimera.
Se puede estimar el valor de la intensidad admisible para este cable. Ojo a la tentación de multiplicar simplemente por 2 el valor de la intensidad para 1,5 mm2, se trata de 2 conductores en paralelo y necesitan coeficiente de corrección por agrupamiento. En la formación habrá 4 conductores cargados.
Según la tabla C.2 incluida en este artículo un cable trifásico de 1,5 mm2 puede transportar 16 A (a 30 ºC a la sombra y para un máximo de 60 ºC de temperatura del conductor). Si consideramos los 40 ºC de temperatura ambiente estándar a la sombra (0,82) y volvemos al optimismo de llevar al cable a su límite térmico de 90 ºC como si fuera instalación fija (1,51) y teniendo en cuenta que son 4 conductores cargados y no 3 (0,75, valor técnico obtenido de librería especializada) nos quedaría para cada 2 conductores a conectar a fase o neutro:
16 x 2 x 0,82 x 1,51 x 0,75 = 29,52 A
Que da para una potencia de…
P = 29,52 A x 230 V = 6790 W (de nuevo por detrás de la potencia de la placa de características).
Conclusiones
Parece razonable en general y a la vista de las potencias máximas habituales de mercado para cocinas de inducción o vitrocerámica el uso de 6 mm2 para el circuito de cocina y horno, si bien hay que estar vigilantes por si fuera necesario incrementar la sección, ya sea por la potencia del receptor o por la caída de tensión si la línea fuera larga.
Las secciones de los cables de las encimeras de inducción sí que parece merecen una reconsideración para casos de potencias elevadas.
Lisardo Recio Maíllo
Product Manager
Prysmian Group
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