Secció dels conductors

Per tal de garantir que els conductors que transportaran l’energia elèctrica son capaços de suportar l’escalfament produït per l’efecte Joule, el REBT a través de les instruccions tècniques complementàries determinen el valor de la intensitat màxima admissible per a cada secció diferent del cable en funció del tipus i les característiques de cada instal·lació i les seues condicions ambientals.

La qualitat que limita la temperatura màxima a què és capaç de treballar el cable és l’aïllament, que generalment és d’un material plàstic. Les temperatures màximes admissibles per als diversos tipus d’aïllament es recullen en la taula.

En una instal·lació cal assegurar que la intensitat que hi circularà serà sempre menor a la intensitat màxima que el conductor pot suportar. Les intensitat màximes admissibles són presentades en forma de taules que conserven una estructura semblant a la de la figura. Els valors que apareixen a la taula son la intensitat màxima admissible al conductor en les condicions esmentades. En referirem a aquest valor com a I_z. Si en una instal·lació se supera un consum de corrent superior a I_z el conductor generarà més calor de la que és capaç de suportar i apareixerà un risc d’incendi.

Els valors de la intensitat màxima segons la secció del cable dependran del tipus de conductor. Així, sempre haurem de trobar una taula per als conductors de coure (Cu) i una altra taula per als conductors d’alumini (Al). Vegeu les taules A i B de la ITC-BT-19 per a conductors de coure, a la figura i la figura.

Font: REBT.

Font: REBT.

El procediment serà el següent:

1. Calcular el corrent que haurà de conduir la instal·lació a partir de les característiques de la mateixa i de la potència màxima que haurà de lliurar.
2. Identificar el tipus d’instal·lació a la taula B, en funció de les seves característiques físiques.
3. A la part superior de la taula A, cercar el nombre de conductors amb càrrega per al tipus d’instal·lació identificat.
4. Baixar per la mateixa columna a la part de sota, fins arribar al corrent màxim immediatament superior al calculat.
5. Un cop localitzat el corrent màxim, localitzar a la mateixa fila, quin és el calibre dels cables, a la corresponent casella de la primera columna de l’esquerra.

Haurem de conèixer també les condicions ambientals del nostre circuit que poden modificar els valors d’intensitat màxima que apareixen a les taules de les diferents instruccions tècniques complementàries. Per això utilitzarem els diferents factors de correcció que corresponen a les diferents possibilitats tant ambientals com d’ús.

Per conèixer quants i de quin tipus hauran de ser els factors de correcció que cal aplicar, hem de tornar a la taula de la intensitat màxima segons la secció del cable i apuntar les condicions de temperatura i assaig sobre les quals es basen els resultats que apareixen. Aquests valors es troben al peu de la taula i ens aportaran les condicions inicials de la xarxa.

A partir d’aquí, nosaltres haurem de contrastar aquestes condicions amb les característiques particulars de la nostra instal·lació i determinar quins factors de correcció cal aplicar.

Distingirem entre el valor obtingut a les taules inicialment i el valor final que utilitzarem en els càlculs perquè, com ja hem vist als apartats anteriors, l’augment de temperatura al cable a causa de les condicions ambientals o les característiques de la instal·lació, redueix el valor de la intensitat màxima que pot circular pel conductor a causa de l’efecte Joule. Per contra, la disminució de la temperatura exterior o l’augment de la superfície de dissipació, és a dir, l’augment de l’espai lliure al voltant del cable, podrà augmentar el valor del corrent màxim. Per tant, abans de continuar amb el càlcul, haurem de conèixer quines seran les dites condicions ambientals i de la instal·lació.

Així, segons es detalla a la següent fórmula, el valor de la intensitat màxima final que utilitzarem per als càlculs serà el valor inicial obtingut a les taules, corregit tantes vegades com sigui necessari.

On

• I’_z és el valor final de la intensitat màxima admissible una vegada efectuades les correccions necessàries
• I_z és el valor final de la intensitat màxima admissible segons les taules
• F_i és el factor de correcció corresponent a cada modificació de les condicions estàndard de la taula inicial

Un cop obtinguda la intensitat màxima admissible del circuit corregida amb els valors adequats al seu entorn (I’_z) i conegut el corrent del nostre circuit (I_b) , procedirem a determinar la secció mínima que caldrà per al circuit. Per això tornarem a les taules d’intensitat màxima admissible que haurem de modificar amb els factors de correcció segons hem vist per adequar-los a les condicions ambientals reals de la nostra instal·lació.

A la taula, escollirem la columna que es correspongui a les característiques de la nostra instal·lació i començant pel primer valor, avançarem cap avall, en el sentit del valor ascendent, fins trobar un valor d’I’_z major o igual a I_b. Seguint el sentit de la fletxa com a la figura, el valor de la secció en mm² corresponent serà el resultat que utilitzarem a la nostra instal·lació.

És convenient —tot i que no és normatiu, sí que s’aplica com a criteri de disseny— que la relació entre el corrent del circuit i la intensitat màxima admissible del conductor no superi el 85%. Aquesta relació s’anomena factor de càrrega i es representa a la fórmula següent:

El sentit del factor de càrrega és evitar que el conductor elèctric treballi amb un estrès tèrmic massa elevat i evitar problemes d’escalfament amb l’envelliment de la instal·lació.

La caiguda de tensió en una instal·lació elèctrica es produeix quan la tensió (voltatge) disminueix en la línia o el circuit entre el punt d’origen (font d’alimentació) i el punt final (càrrega/elèctrica). Aquesta disminució de la tensió pot afectar el rendiment i l’eficiència de la instal·lació elèctrica.

La caiguda de tensió s’origina per l’efecte de la resistència i la reactància del conductor elèctric segons l’esquema equivalent de la figura.

El diagrama vectorial corresponent del corrent i el voltatge en una línia de conducció elèctrica segons l’esquema elèctric anterior es representa a la figura.

Per tal de simplificar els càlculs, s’estima que l’angle de fase θ entre la tensió inicial i la tensió final serà molt baix i, en conseqüència, es considerarà U1 com la seva projecció horitzontal.

A partir d’aquí, cal tenir en compte que la caiguda de tensió que apareixerà en un conductor per l’efecte de la seva resistència i impedància dependrà també de la forma de subministrament de la línia elèctrica. Aleshores, en un circuit monofàsic aquesta caiguda de tensió correspondrà a:

Per contra, la caiguda de tensió en un circuit trifàsic serà:

A on:

• ΔU_I: caiguda de tensió de la línia monofàsica en volts (V)
• ΔU_III: caiguda de tensió de la línia trifàsica en volts (V)
• R: resistència de la línia en ohm (Ω)
• X: reactància de la línia en ohm (Ω)
• P: potència activa transportada per la línia en watts (W)
• U_L: tensió de servei en monofàsic o trifàsic, en volts (V)
• tanφ: factor de potència del receptor

La reactància X dels conductors varia amb el diàmetre i la separació entre conductors. Per a seccions menors o iguals de 120 mm², com és habitual tant en instal·lacions d’enllaç com en instal·lacions interiors, es pot considerar un valor de l’ordre de X = 10^-4 Ω/m. La contribució a la caiguda de tensió per efecte de la inductància és menyspreable davant l’efecte de la resistència, i per tant les dues equacions anteriors es poden simplificar de la següent forma:

El REBT determina quines son les caigudes de tensió màximes permeses a les ITC-BT-14, ITC-BT-15 i ITC-BT-19, respectivament, segons es detalla a la taula (cal tenir en compte que la LGA sempre és trifàsica).

Taula Caigudes màximes de tensió

Part de la instal·lació	Alimenta a…	Caiguda màxima de la tensió de subministrament (%)
LGA (Línia General d’Alimentació)	Subministraments d’un únic usuari	No existeix LGA	-	-
	Comptadors totalment concentrats	0,5%	2 V	-
	Centralitzacions parcials de comptadors	1,0%	4 V	-
DI (Derivació Individual)	Subministraments d’un únic usuari	1,5%	6 V	3,45 V
	Comptadors totalment concentrats	1,0%	4 V	2,3 V
	Centralitzacions parcials de comptadors	0,5%	2 V	1,15 V
Circuits interiors	Circuits interiors en habitatges	3,0%	12 V	6,9 V
	Circuits d’allumenat que no siguin habitatges	3,0%	12 V	6,9 V
	Circuits de força que no siguin habitatges	5,0%	20 V	11,5 V

Font: REBT

Per tal de satisfer les exigències del reglament, la secció dels conductors es calcularà a patir de la fórmula següent per als sistemes de distribució monofàsics:

Per als sistemes trifàsics, l’expressió que haurem de’utilitzar serà:

A on:

• S: secció mínima del conductor en mm²
• P: potència activa transportada per la línia en watts (W)
• L: longitud de la línia en metres (m)
• e: màxima caiguda de tensió permesa en volts (V)
• γ: conductivitat del material, en m/(Ω·mm²)
• U_L: tensió de servei en monofàsic o trifàsic, en volts (V)

La conductivitat dels materials conductors es pot prendre de la taula.