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Instalación de cables monoconductores en paralelo (Parte 1)

Al instalar circuitos con varios sub-conductores por fase, se deben tener en cuenta varias consideraciones con el fin de evitar un desbalance excesivo en la corriente que transporta cada uno de los conductores empleados.

Para circuitos con demanda de carga muy elevada, es más económico y práctico el uso de dos o más cables por fase instalados en paralelo. Esta práctica está permitida por el Reglamento Chileno de Instalaciones Eléctricas (NCh 4/2003), por el Código Eléctrico Nacional de EE.UU. (NEC 2011) y por la IEC en instalaciones eléctricas de baja tensión (IEC 60364-5-52), solo por mencionar algunos de los reglamentos más conocidos. Sin embargo, este tipo de instalaciones exige que se considere el gran desbalance de corrientes que se puede generar en cada una de los conductores por fase.

El uso de varios conductores en paralelo para una misma fase requiere de precauciones especiales en la forma en la que se instalan los cables a lo largo del circuito. Si los cables monopolares están dispuestos en posición plana y agrupados uno junto al otro, por ser lo más fácil de instalar, se genera una reactancia inductiva irregular en cada uno de los cables, lo que ocasiona que algunos de ellos conduzcan una carga mucho mayor que la proyectada, produciendo así un envejecimiento prematuro del aislamiento y como consecuencia, fallas.

En la imagen 1 se puede observar el daño acelerado de dos cables 0,45/0,75 kV 1x250kcmil que fueron instalados de forma incorrecta: en una configuración plana y agrupados por fase. En particular, se dispusieron 6 conductores por fase (Imagen 2), y se generó un desbalance de carga que ocasionó un sobrecalentamiento de las fases que fundió el compuesto de aislamiento, todo esto en un periodo aproximado de seis meses de operación.

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 Imagen 1. Muestra de cables afectados por sobrecalentamento.

El efecto de un desbalance de corriente en un circuito de cables monoconductores puede tener un impacto adverso mayor en sistemas de baja tensión en comparación con los de media tensión. Esto se debe a que los conductores usados en baja tensión generalmente son dimensionados para alcanzar al límite los requerimientos de carga, mientras que los cables en circuitos de media tensión frecuentemente son seleccionados para cumplir requerimientos de cortocircuito.

 

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Imagen 2. Instalación incorrecta de varios conductores por fase.

Para cuantificar este fenómeno, la imagen 3 muestra un ejemplo de valores aproximados de esta distribución desigual de corrientes para una serie de siete cables por fase instalados en paralelo.

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Imagen 3. Distribución desigual de corrientes en un circuito alimentador con 7 conductores paralelos por fase.

 

Instalación

La instalación de varios conductores en paralelo por fase está permitida baja ciertas condiciones:

  • La sección de cada conductor debe ser mínimo de 50mm2 (1/0 AWG según NEC).
  • Todos los conductores deben tener la misma sección.
  • Cada fase y el neutro deben tener la misma cantidad de conductores.
  • Todos los conductores deben tener la misma longitud.
  • Cada uno de los cables debe estar sin uniones en toda su longitud.
  • El aislamiento de cada uno de los conductores debe ser del mismo tipo.
  • En los extremos debe usarse el mismo tipo de terminales y del mismo tamaño.
  • Se deben seguir los límites permitidos de ocupación del medio de canalización (ductos, escalerillas o bandejas).

La recomendación para reducir el desbalance en las cargas de los cables en paralelo instalados por fase, consiste en hacer una distribución especial de cada uno de los conductores, usando en forma general la siguiente pauta:

  1. Hacer grupos de cables, con un solo conductor por fase o neutro
  2. Garantizar que las separaciones entre los cables pertenecientes a cada grupo sean menores que las distancias entre cada grupo.
  3. Trasponer el orden de las fases dentro de cada grupo en forma consecutiva.

A continuación, puede encontrar algunos ejemplos de agrupación de cables monopolares instalados en paralelo (Fases A, B, C; Neutro: N).

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Imagen 4. Dos conductores por fase instalados en una capa en disposición plana.

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Imagen 5. Dos conductores por fase instalados en dos capas en disposición plana.

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Imagen 6. Dos conductores por fase instalados en disposición trébol.

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Imagen 7. Tres conductores por fase instalados en una capa en disposición plana (D=Diámetro del cable).

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Imagen 8. Tres conductores por fase instalados en disposición plana en múltiples bandejas.

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Imagen 9. Tres conductores por fase instalados en disposición trébol.

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Imagen 10. Cuatro conductores por fase instalados en una capa en disposición plana.

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Imagen 11. Cuatro conductores por fase instalados en disposición plana en dos capas en bandejas.

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Imagen 12. Cuatro conductores por fase instalados en disposición trébol.

A pesar de existir algunas recomendaciones de instalación para circuitos con 3, 5 o 6 conductores por fase, es difícil lograr una distribución balanceada de corriente usando estas cantidades de conductores, por lo que se recomienda usar 1, 2 o 4 conductores por fase.

Para cada una de las anteriores configuraciones propuestas así como cualquier otra que se decida usar, se debe verificar inmediatamente el balance del circuito una vez comiencen los cables a transportar corriente, midiendo la corriente de línea de cada uno de los conductores. Se esperaría un desbalance de cargas entre conductores cercano al 10%.

 

FACTORES DE CORRECCIÓN

Al conjunto de conductores monopolares instalados en paralelo, se le deberá aplicar el factor de corrección de la capacidad de transporte de corriente por cantidad de conductores de acuerdo a la siguiente tabla:

 

Cantidad de Conductores Factor de corrección

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Tabla 1. Factores de corrección de capacidad de transporte de corriente por cantidad de conductores. Fuente: NCh 4/2003

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