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Unidad 12. Cálculos y verificaciones en las instalaciones eléctricas de BT

Estudiaremos:•Cálculo de caída de tensión y sección de un conductor.•Previsión de cargas. ITC-BT-10.•Cálculo de corrientes de cortocircuito.•Instaladores autorizados en BT. ITC-BT-03.

12 Cálculos y verificaciones en las instalaciones eléctricas de BT

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1. Introducción

El cálculo de las secciones de los conductores que empleamos en las instalaciones de baja tensión (BT) está justificado si entendemos que la sección de un conductor necesario para una línea de alimentación viene determinada por las limitaciones de calentamiento y caída de tensión que se puede producir en dicho conductor.

Interviene también el coste de la instalación, de forma que, siendo éste mínimo, se cumplan las limitaciones indicadas de calentamiento y caída de tensión de los conductores.


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Calentamiento de un conductor

La temperatura del conductor de un cable trabajando a plena carga y régimen permanente no debe superar la máxima admisible para los materiales que aíslan el cable, que será de 70º C para los termoplásticos y de 90º C para los termoestables.

Caída de tensión

La circulación de corriente a través de los conductores ocasiona una pérdida de potencia transportada por el cable, y una caída de tensión o diferencia entre las tensiones en el origen y final de la canalización. Esta caída de tensión debe ser inferior a los límites marcados por el REBT en cada parte de la instalación, con objeto de garantizar el buen funcionamiento de los receptores alimentados por el cable.


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2. Cálculo de caída de tensión y sección de un conductor

Se entiende como caída de tensión (cdt) la diferencia existente entre la tensión al principio y al final de un circuito que alimenta una carga. Se representa como «e».

e = U1 – U2


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A. Caída de tensión conocida la intensidadSegún la ley de Ohm, la caída de tensión en un conductor viene dada por:

e = R . I

Por otra parte la resistencia de un conductor teniendo en cuenta la resistividad del conductor valdrá:

O bien, si consideramos que la conductividad es la inversa de la resistividad, por lo general más utilizada:

e: Caída de tensión en el conductor en V.R: Resistencia del conductor en Ω.I: Intensidad que recorre el conductor en A.

LR = ρ S

LR = γS

R: Resistencia del conductor en Ω.ρ : Coeficiente de resistividad específica en Ω mm2/m.L: Longitud del conductor en metros. S: Sección del conductor en mm2. γ : Conductividad del conductor en m/Ω mm2.


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Luego tendremos que:

Por lo general, un receptor está alimentado por una línea bifilar (dos conductores: ida y retorno), por lo que la caída de tensión viene dada por:

L LIe = R · I = I = γS γS

2LIe = γS


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B. Caída de tensión conocida la potencia

Según la ley de Ohm, la intensidad, conocida la potencia, valdrá:

Luego,

Y despejando el valor de la sección, tendremos:

PI = U

I: intensidad que recorre el circuito en A.P: potencia que consume la carga en W.U: tensión aplicada al circuito en V.

2LPe = γSU

2LPS = γeU


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Estas fórmulas son válidas tanto para c.c. como para c.a. con una carga puramente óhmica.

Cálculo de la cdt: debido al pequeño valor del ángulo, entre U1 y U2 se puede considerar que el vector U1 es igual a su proyección horizontal, por lo tanto, el valor de la cdt será:

e = ΔU U1 – U2 AB + BC = RI cosΦ + X I senΦ

Circuito equivalente de un circuito de c.a. Diagrama vectorial


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La reactancia inductiva «X» de los conductores varía con el diámetro y la separación entre conductores. La cdt por el efecto de la inductancia es despreciable frente al efecto de la resistencia, por lo que, para secciones iguales o inferiores a 120 mm2, que es el caso general en instalaciones interiores, el valor de X 0, por lo que el valor de la cdt será:

e = U1 – U2 R I cosΦ

2LPe = γSU

2LPS = γeU

Luego, para receptores monofásicos, y conocida la potencia, la caída de tensión viene dada por:

De donde la sección del conductor será:


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Formula válida para c.c. y c.a.

Si conocemos el valor de la intensidad, la caída de tensión vendrá dada por:

De donde la sección del conductor será:

2LI cos Φ e = γ S

2LI cos Φ S = γ e


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C. Cálculo de la sección en un circuito de alimentación

a receptores trifásicosEn los circuitos trifásicos equilibrados, la cdt será:

En un circuito trifásico, el valor de la potencia viene dado:

Y, por lo tanto, el valor de la intensidad será:


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Luego si en la expresión

sustituimos R por su valor, tendremos que la cdt en trifásico valdrá:

Si lo que conocemos del circuito es su potencia, tendremos:

Despejando los respectivos valores de las secciones S, y conocida la intensidad, tendremos:

√3 LI cos Φ S = γ e


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O bien, si conocemos la potencia:

Siendo:S: Sección del conductor, en mm2.L: Longitud de la línea trifásica, en m.I: Intensidad prevista para el conductor, en A.U: Tensión nominal de la línea, en V (generalmente 400 V).P: Potencia activa prevista para la línea, en W.γ : Conductividad del conductor, en m/Ω mm2. Cos: Factor de potencia de la carga.e: Caída de tensión en el tramo de circuito considerado, en V.

L PS = γeU


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D. Proceso de cálculo

a) Se calcula la intensidad nominal de la línea.

b) Se elige una sección adecuada a la intensidad. Para ello, haremos uso de la Tabla 12.4 del Libro de Texto.

c) Se calcula la sección por caída de tensión.

d) Se elige la sección mayor del resultado de los dos métodos. En caso de no existir esa sección normalizada, se elige la sección inmediata superior existente.

Para el cálculo de las secciones, debemos conocer los valores máximo de cdt, tal y como se representa en la Figura 12.5 y en la Tabla 12.5 del Libro de Texto.


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3. Previsión de cargas. ITC-BT-10Las previsiones de carga para suministros en BT se hacen de modo que se garantice la conexión y utilización segura de los receptores de uso habitual.

También sirve para dimensionar la capacidad de suministro de las líneas de distribución de las compañías eléctricas, así como la potencia que se va a instalar en los Centros de Transformación.

Estas previsiones de carga establecidas son los valores teóricos mínimos que hay que considerar en el supuesto de desconocer la demanda real de los usuarios.

Lugares de consumo:

•Edificios destinados principalmente a viviendas.

•Edificios comerciales o de oficinas.

•Edificios destinados a una industria específica.

•Edificios destinados a una concentración de industria.


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Previsión de potencia en las viviendas

El grado de electrificación de una vivienda puede ser básico o elevado en función de las necesidades de consumo de los usuarios.

El promotor, propietario o usuario del edificio fijará de acuerdo con la empresa suministradora la potencia estimada, que será de 5.750 W a 230 V, como mínimo, para electrificación básica y de al menos 9.200 W para electrificación elevada si desconocemos la previsión real.

En cualquier caso, la potencia a contratar por cada usuario dependerá de la utilización que este haga de la instalación eléctrica, y será igual o inferior a la potencia prevista.


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A. Previsión de potencia total de un edificio destinado

preferentemente a viviendas

La carga total correspondiente a este tipo de edificios resulta de la suma de la carga correspondiente al conjunto de viviendas, de los servicios generales del edificio, de los locales comerciales y de los garajes que formen parte del mismo.

En la Tabla 12.6 del Libro se recogen los valores de previsión de cargas en los edificios.

Carga correspondiente a viviendas

Se obtendrá multiplicando la media aritmética de las potencias máximas prevista en cada vivienda, por el coeficiente de simultaneidad indicado en la Tabla 12.7 del Libro, que variará en función del número de viviendas.


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Carga correspondiente a los servicios generales

Será la suma de la potencia prevista en ascensores, aparatos elevadores, centrales de calor y frío, grupos de presión, alumbrado de portal, caja de escaleras y espacios comunes, que se recoge en la Tabla 12.6 del Libro de Texto.

Carga correspondiente a los locales comerciales y oficinas

Se tendrá en cuenta lo especificado en la Tabla 12.6 del Libro de Texto sobre previsión de cargas en los edificios.

Carga total correspondiente a edificios comerciales, de oficinas o destinados a una o varias industrias

En general, la demanda de potencia determinará la carga a prever en estos casos, que no podrá ser inferior a los valores indicados en la Tabla 12.6.


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4. Cálculo de corrientes de cortocircuito

Para las instalaciones de interior, debemos realizar el cálculo de la intensidad de cortocircuito (Icc) o sobrecarga de corta duración (menos de 5 segundos) en un conductor, ya que en estos casos la temperatura máxima admisible suele ser de 160 ºC para los cables con aislamiento termoplástico y 250 ºC para los termoestables.

Dicho cálculo nos indicará el poder de corte que debe tener el interruptor automático que protege el circuito para que los conductores no alcancen temperaturas por encima de los valores indicados. El poder de corte es una característica que incorporan los interruptores magnetotérmicos y que va impresa en el propio aparato.

Como generalmente se desconoce la impedancia del circuito de alimentación a la red (impedancia del transformador, red de distribución y acometida), se admite que, en caso de cortocircuito, la tensión en el inicio de las instalaciones de los usuarios se pueda considerar como 0,8 veces la tensión de suministro.


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Por lo tanto, se puede emplear la siguiente formula simplificada:

Donde:

Icc: intensidad de cortocircuito máxima en el punto considerado.

U: tensión de alimentación fase-neutro (230V).

R: resistencia del conductor de fase entre el punto considerado y la alimentación.

Normalmente el valor de R deberá tener en cuenta la suma de las resistencias de los conductores entre la caja general de protección (CGP) y el punto considerado en el que se desea calcular el cortocircuito. Para el cálculo de R, se considerará que los conductores se encuentran a una temperatura de 20 ºC, para obtener así el valor máximo posible de Icc.

0,8 UIcc = R


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5. Instaladores autorizados en BT. ITC-BT-03

Un instalador autorizado es la persona física o jurídica que realiza, mantiene o repara las instalaciones eléctricas en el ámbito del REBT, autorizado por la Comunidad Autónoma donde radique el interesado.

Existen dos categorías:

Categoría básica (IBTB)

Podrán realizar, mantener y reparar las instalaciones eléctricas para BT en edificios, industrias, infraestructuras y todas las que no se reserven a la categoría especialista.


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Categoría especialista (IBTE)

Podrán realizar, mantener y reparar las instalaciones de la categoría básica y, además, las correspondientes a:

•Sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y seguridad de edificios (sistemas de alarmas y detección de incendios), sistemas de control distribuido, sistemas de supervisión, control y adquisición de datos e instalaciones para el control de procesos.

•Líneas aéreas o subterráneas para distribución de energía.

•Instalaciones correspondientes a locales con riesgo de incendio o explosión, quirófanos y salas de intervención.

•Instalaciones relativas a lámparas de descarga, rótulos luminosos y similares.

•Instalaciones generadoras de baja tensión.

Puede estar autorizado para la totalidad de las modalidades descritas o solo para algunas, lo cual deberá constar en su Certificado de Instalador.


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A. Certificado de Cualificación Individual en BT

Es el documento por el que la Administración reconoce a su titular la capacidad personal para desempeñar alguna de las actividades correspondientes a las categorías autorizadas. No capacita para la realización de dicha actividad, sino que constituirá requisito previo para la obtención del Certificado de Instalador Autorizado en BT.

Obtención del Certificado de CI

Se precisan 3 requisitos para su obtención: edad legal laboral; conocimientos teóricos y prácticos de electricidad; haber superado un examen o prueba escrita.

Cumplidos estos requisitos, la Comunidad Autónoma expedirá el correspondiente CCI en BT, indicando la categoría o categorías correspondientes, con validez para todo el territorio español.

En el cuadro siguiente se aprecian los requisitos para la obtención del Certificado de Cualificación Individual en BT.


Requisitos

Edad legal laboral

Conocimientos teórico-prácticos

Técnicos de Grado Medio

Técnicos de Grado superior

Titulados de Escuelas Técnicas de Grado Medio

o Superior

Experiencia

Experiencia

Experiencia

Curso40 horas

Curso100 horas

ExamenTeórico-práctico

Obtención del Certificado de Cualificación Individual en Baja Tensión

ExamenPráctico

SiNoSiNo NoSi


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B. Autorización como Instalador Autorizado en BT

Para obtener la autorización como Instalador en BT, deberán acreditarse los siguientes requisitos:

• Contar con los medios técnicos y humanos que se exigen para cada categoría.

• Tener suscrita una póliza de seguro de responsabilidad civil de 600.000 € y 900.000 € para la categoría básica y especialista

respectivamente.

• Estar dados de alta en el IAE (Impuesto de Actividades Económicas).

• Estar incluido en el Censo de Obligaciones Tributarias.

• Estar dado de alta en la Seguridad Social.

• Estar constituido legalmente, en el caso de personas jurídicas.

Cumplidos los requisitos anteriores, la Comunidad Autónoma expedirá el correspondiente Certificado de Instalador Autorizado en BT, en el que constará la categoría o categorías correspondientes, con validez para todo el territorio español y por un periodo de 5 años renovables.


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C. Documentación de las instalaciones

Las instalaciones deberán documentarse técnicamente de la forma siguiente:

Mediante proyecto

Lo redacta y firma un técnico titulado competente y constará (entre otros) de memoria del proyecto; planos, suficientes en número y detalles; cálculos justificativos del diseño.

Mediante Memoria Técnica de Diseño (MTD)

Se redactará sobre impresos oficiales al respecto, según la Comunidad Autónoma, y lo podrá hacer el instalador autorizado. Incluirá, entre otros, datos referidos al propietario, usos de la instalación, receptores y su potencia, características de la instalación, esquema unifilar, cálculos justificativos, etc.

Instalaciones que precisan proyecto

Consultar la Tabla 12.12 del Libro de Texto.

Instalaciones que requieren MTD

Todas las instalaciones no incluidas en el apartado anterior.


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Ejecución y tramitación de las instalaciones

•Todas las instalaciones en el ámbito de aplicación del REBT deben ser efectuadas por los instaladores autorizados en BT.

•Si la instalación requiere de un proyecto, en su ejecución se deberá contar con la dirección de un técnico titulado competente, siendo el instalador el responsable de comprobar que las prescripciones del proyecto son conformes a lo establecido en el REBT.

•Una vez finalizada la instalación o la modificación sobre una instalación realizada con anterioridad, el instalador autorizado realizará las verificaciones que resulten oportunas (se detallan más adelante), con la supervisión del director de obra, en su caso.


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•Hay determinadas instalaciones que precisan de una inspección inicial y periódica, que serán realizadas por Órganos de Control de la Administración, que emitirán un Certificado de Inspección pudiendo ser favorable, condicionado o negativo sobre la

instalación en cuestión. Hasta que no sea favorable el informe, no se podrá poner en servicio la instalación.

•Finalizadas las obras y realizadas la verificación e inspección inicial, en su caso, el instalador autorizado emitirá un certificado de instalación por quintuplicado, en el que constará entre otros: las características principales de la instalación, datos del instalador, declaración de que la instalación cumple la normativa vigente, etc.


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D. Verificaciones previas a la puesta en servicioComprende dos fases:

Verificación por examen

Se realizará sin tensión y está destinada a comprobar:

• Si el material eléctrico instalado es conforme al proyecto o MTD.

• Si el material ha sido elegido e instalado correctamente conforme a las prescripciones del reglamento y del fabricante del material.

• Que el material no presente daños visibles que afecten a la seguridad.

Verificaciones por ensayos

• Medida de continuidad de los conductores de protección.

• Medida de resistencia de puesta a tierra.

• Medida de la resistencia de aislamiento de los conductores.

• Medida de la resistencia de aislamiento de suelo y paredes, cuando se utilice este sistema de protección.

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