Cables de varios conductores
En el diseño y la selección de cables eléctricos, es fundamental determinar el número adecuado de conductores para cada tipo de aplicación. La elección correcta del número de conductores garantiza un rendimiento óptimo, la seguridad eléctrica y la eficiencia del sistema.
En este artículo, exploraremos las condiciones de selección para cables de 1 a 5 conductores de baja tensión (hasta 1 kV) y para cables de media y alta tensión (superiores a 1 kV). Analizaremos las consideraciones clave para cada tipo de cable y proporcionaremos pautas prácticas para tomar decisiones informadas.
Los cables de baja tensión se utilizan comúnmente en aplicaciones de alimentación y distribución eléctrica donde la tensión no supera los 1 kV. La elección del número de conductores depende de varios factores, como la longitud de la línea, las corrientes de trabajo, las condiciones de instalación y los requisitos técnicos y económicos.
En ciertos escenarios, como líneas largas, circuitos con corrientes de trabajo elevadas o instalaciones submarinas, se prefieren los cables unipolares para evitar o reducir la necesidad de empalmes intermedios. También se pueden utilizar en circuitos de alimentación de corriente continua (CC) de baja tensión cuando sea necesario.
Cuando la alimentación se conecta directamente a tierra en sistemas monofásicos de 1 kV e inferiores, se requieren cables de 2 conductores si los conductores de protección y neutro se combinan en el mismo conductor. Para circuitos de alimentación de corriente continua, también se prefieren los cables de 2 conductores.
En sistemas monofásicos de 1 kV e inferiores, donde la alimentación se conecta directamente a tierra, se recomienda utilizar cables de 3 conductores si los conductores de protección y neutro son independientes.
Los cables de 4 conductores (también conocidos como cables 3+1) se utilizan en sistemas de distribución trifásicos de 1 kV e inferiores. En estos casos, el cuarto conductor se utiliza como tierra de protección, así como para transportar la corriente de desequilibrio y la corriente de cortocircuito del sistema eléctrico. La sección transversal de este conductor suele ser igual o superior a la mitad de la línea de fase.
Es importante destacar que, en sistemas de distribución de energía de baja tensión de cuatro hilos, cuando los conductores de protección y neutro se combinan en el mismo conductor, se debe utilizar un cable de 4 conductores. No se recomienda utilizar una combinación de cables de 3 conductores más un solo conductor o utilizar directamente la cubierta de metal de un cable de 3 conductores o la capa de armadura como camino para el conductor neutro. Esto se debe a que, en caso de desequilibrio en la corriente trifásica, se puede generar interferencia de frecuencia industrial.
En ciertas instalaciones eléctricas de distribución de baja tensión, especialmente aquellas que requieren medidas de seguridad adicionales o que están expuestas a interferencias de puesta a tierra, se recomienda el uso de cables de 5 conductores en sistemas de distribución de energía de baja tensión del tipo TN-C. En estos cables, el conductor de protección (PE) y el conductor neutro (PN) son independientes. La sección transversal de los núcleos del cable generalmente consta de 3 conductores grandes y 2 conductores pequeños, o 4 conductores grandes y 1 conductor pequeño, o 5 conductores grandes.
En el caso de cables de media y alta tensión (superiores a 1 kV), se deben tener en cuenta diferentes consideraciones para determinar el número adecuado de núcleos.
En los circuitos trifásicos de 3 a 35 kV, la elección del número de núcleos depende de la corriente de trabajo y de si el cable se encuentra bajo el agua. En general, se pueden seleccionar tres cables de un solo núcleo si la corriente de trabajo del circuito o el cable estándido es baja. Si la corriente es alta o el cable se encuentra bajo el agua, se debe utilizar un cable de 3 núcleos. Este cable puede tener una estructura de cableado trenzado o un tipo de paquete general.
En los circuitos trifásicos de 110 kV, se pueden utilizar tres cables unipolares para cada circuito, a excepción de aquellos casos en los que el cable se encuentre bajo el agua del mar u otros entornos desfavorables y cuando la sección transversal del cable no sea suficientemente grande.
En los circuitos trifásicos de más de 110 kV, se deben utilizar tres cables unipolares para cada circuito, independientemente de las condiciones de instalación.
En los circuitos monofásicos de alta tensión de corriente alterna (CA), como los sistemas de ferrocarriles electrificados, se requiere el uso de un cable de 2 conductores o 2 cables unipolares para cada circuito.
En los sistemas de transmisión de corriente continua (CC) de alta tensión, se deben utilizar cables unipolares. Para tendidos submarinos en lagos, mares u otros cuerpos de agua, también se pueden utilizar cables de 2 conductores de tipo coaxial.
La selección adecuada del número de conductores en los cables eléctricos es esencial para garantizar el rendimiento, la seguridad y la eficiencia del sistema. En el caso de cables de baja tensión, se deben tener en cuenta las condiciones de instalación, las corrientes de trabajo y los requisitos técnicos y económicos para determinar el número de conductores apropiado. Por otro lado, en los cables de media y alta tensión, la elección del número de núcleos depende de la tensión del sistema, la corriente de trabajo y las condiciones de instalación específicas.
Al seguir las pautas y consideraciones mencionadas anteriormente, los diseñadores y los profesionales de la electricidad pueden tomar decisiones informadas y seleccionar los cables adecuados para cada aplicación. Esto garantizará un funcionamiento seguro y eficiente de los sistemas eléctricos en una amplia gama de entornos y configuraciones.
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