Capítulo 1
Redes eléctricas aéreas de baja tensión
Contenido
3. Tipos de líneas y de conexión en las redes de distribución. ITC-BT-06
4. Distribución radial y en anillo
5. Tipos de esquemas en redes de baja tensión
6. Tensión en función de su conexión a tierra C.D.T. en una red de distribución
En el presente capítulo se analizan los tipos de líneas eléctricas en función de las distintas clasificaciones recogidas en la normativa aplicable, centrándose posteriormente en los tipos de distribución más usuales: distribuciones radiales en anillo y malladas.
Tras este análisis se expondrán los tipos de esquemas en redes de distribución en baja tensión en función de la conexión del neutro y de las masas, observando las tensiones según las clases de esquemas y la caída de tensión máxima admisible en dichas redes de distribución.
Por último, se hará un estudio de la variación de los parámetros de la red de distribución en función de las modificaciones que se realicen en esta.
En primer lugar, se define qué se entiende por baja tensión. En el Artículo 2 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) se establece:
El presente reglamento se aplicará a las instalaciones que distribuyan la energía eléctrica, a las generadoras de electricidad para consumo propio y a las receptoras, en los siguientes límites de tensiones nominales:
Es difícil encontrar redes de distribución en corriente continua, por lo que se se definen las instalaciones en baja tensión como aquellas cuyo valor de tensión nominal en corriente alterna sea igual o inferior a 1.000 V, o lo que es lo mismo, 1 kV.
En contraposición, se entiende por instalaciones en alta tensión aquellas cuyo valor de tensión nominal en corriente alterna sea superior a 1 kV.
El sistema eléctrico español es un sistema complejo, formado por diferentes anillos de igual tensión, interconectados entre sí a través de subestaciones, estaciones transformadoras y centros de transformación. Para llegar a entender el sistema, se presenta una descripción general de un sistema eléctrico:
Sabía que…
España realiza intercambios de energía con Francia, Portugal y Marruecos, enlazando con este último a través de una línea de transporte subterránea de 400 kV que atraviesa el Estrecho de Gibraltar.
En los sistemas eléctricos se pueden distinguir los siguientes elementos:
En el presente apartado se analizan los tipos de redes de distribución recogidos en la normativa aplicable. Según esto, se tienen varias clasificaciones en función a las distintas normativas aplicables, esto es:
El RLAT clasifica las líneas eléctricas de alta tensión en cuatro categorías:
Además, en función del tipo de cable utilizado, clasifica las líneas eléctricas de alta tensión en:
El REBT, en su instrucción técnica complementaria 06, redes aéreas para distribución en baja tensión (ITC-BT-06) clasifica las líneas eléctricas de baja tensión de la siguiente forma:
Según las normas tecnológicas de la edificación, en la norma Instalaciones de Electricidad-Red Exterior, en adelante NTE-IER, se distinguen cuatro tipos de conexión a la red existente:
Siguiendo con la NTE-IER, el tipo de red de distribución vendrá determinado por los condicionantes siguientes:
A efectos de esta norma se considera la siguiente calificación, en función de la densidad de viviendas por unidad de superficie:
Según lo expuesto en la NTE-IER, se distinguen los siguientes tipos de redes de distribución.
Constituido por una o más líneas de distribución en baja tensión que parten de un centro de transformación ya existente en la zona o en sus proximidades.
Constituida por una línea de distribución en alta tensión, un número máximo de 10 centros de transformación y las líneas de distribución en baja tensión.
Constituida por una línea de distribución en alta tensión cerrada en anillo, un número máximo de 10 centros de transformación y las líneas de distribución en baja tensión.
Constituida por varias redes en anillo conectadas a una misma subestación o a un centro de reparto, con un número máximo de 10 centros de transformación por cada anillo y las líneas de distribución en baja tensión.
Constituida por un máximo de seis líneas de distribución en alta tensión, conectadas por un extremo a una subestación o a un centro de reparto, y por el otro a un centro de reflexión, uno o dos circuitos cero, un máximo de 10 centros de transformación por cada línea de distribución en alta tensión y las líneas de distribución en baja tensión.
Recuerde
El sistema eléctrico español es un sistema complejo, formado por diferentes anillos de igual tensión, interconectados entre sí a través de subestaciones, estaciones transformadoras y centros de transformación.
Constituida por dos o más husos normales conectados a una subestación o centro de reparto común.
Constituida por un máximo de seis líneas de distribución en alta tensión conectadas a dos subestaciones o a dos centros de reparto enlazados entre sí por una línea de interconexión, un máximo de diez centros de transformación por cada línea, y las líneas de distribución en baja tensión.
Este tipo de red se utilizará siempre que sea posible por la existencia de dos líneas de capacidad suficiente en las proximidades de la zona de actuación. También deberá utilizarse en aquellos casos en los que se prevean ampliaciones de la red de distribución o conexiones con otra red, de ser así, uno de los centros de reparto se sustituirá por un centro de reflexión.
Recuerde
Existen tres criterios para clasificar las líneas eléctricas de transporte y distribución:
Los tipos de redes de distribución en baja tensión más frecuentes son las distribuciones radiales y en anillo.
La distribución radial se alimenta exclusivamente desde uno de sus extremos, transmitiendo la energía de forma radial.
Entre las ventajas e inconvenientes de estas, se distinguen las siguientes:
Pertenecen a este tipo de distribución las redes en baja tensión exclusivamente (NTE-IER) descritas en el apartado anterior.
La distribución en anillo, también conocida como distribución en bucle cerrado, se caracteriza por estar alimentada desde dos de sus extremos, estando los receptores intercalados entre estos, formando un anillo cerrado. Sus ventajas y desventajas son las siguientes:
Pertenecen a este tipo de distribución las redes en anillo (NTE-IER) descritas en el apartado anterior.
Para asegurar totalmente el servicio a los receptores, se recurre a un tercer tipo de distribución llamada distribución mallada. En este tipo de distribuciones se combinan redes en anillo interconectadas en forma radial. Sus ventajas e inconvenientes son los siguientes:
Sabía que…
La red eléctrica española es una red mallada, donde cada nivel de tensión forma un anillo o bucle cerrado, interconectándose todos los anillos entre sí mediante subestaciones y centros de transformación.
Pertenecen a este tipo de distribución, las redes en anillos múltiples y las redes en husos (NTE-IER) descritas en el apartado anterior.
Según la instrucción técnica complementaria 08 del REBT (ITC-BT-08), Sistemas de Conexión del Neutro y de las Masas en Redes de Distribución de Energía Eléctrica, existen tres tipos de esquemas de conexión a neutro. Estos son:
Los esquemas TN tienen un punto de la alimentación, generalmente el neutro, conectado directamente a tierra y a las masas de la instalación receptora a través de conductores de protección.
Nota
Los conductores de protección son conductores para protección contra choques eléctricos. Estos conectan las masas metálicas y elementos conductores de la instalación con la toma de tierra del centro de transformación o de la propia instalación según el tipo de esquema.
Este tipo de esquema se divide a su vez en tres subtipos:
En este esquema, el neutro o compensador se conecta directamente a tierra y las masas de la instalación se conectan a una toma de tierra separada de la toma de tierra de la alimentación.
En este esquema, ningún punto de la alimentación se conecta directamente a tierra, sino que se conecta a través de una impedancia. Las masas de la instalación se conectan a una toma de tierra separada de la toma de tierra de la alimentación.
La elección de uno de los tres tipos de esquema dependerá de los siguientes factores:
Aplicación práctica
Imagínese que le encargan realizar la red de distribución en BT para una pequeña urbanización. ¿Qué tipo de distribución y conexión a neutro escogería?
SOLUCIÓN
En principio habría que determinar si la red se va a ceder o no a la compañía suministradora, esto es, si es pública o privada.
En el caso de que sea privada, se podrán usar cualquiera de los esquemas de conexión a neutro, pero si es pública, por lo general se usará un esquema TT.
En cuanto al tipo de distribución, lo más lógico sería pensar en una distribución en anillo o mallada, pero raras veces se podría imaginar una distribución radial, ya que habrá usuarios que estén muy lejos del centro de transformación.
Como ya sabe, existen tres esquemas de conexión a tierra: TN (S o C), TT e IT. El valor convencional de la tensión o tensión nominal variará dependiendo del esquema de conexión a tierra que se trate. En el siguiente apartado, además de tratar este tema, se analizará la caída de tensión admisible en redes de distribución.
Nota
La tensión nominal o asignada es el valor convencional de la tensión con la que se denomina un sistema o instalación y para la que ha sido previsto su funcionamiento y aislamiento.
Según el REBT, artículo 4, Clasificación de las tensiones. Frecuencia de las redes, las tensiones nominales usualmente utilizadas en las distribuciones de corriente alterna son:
Por lo que en los esquemas tipo TN y TT las tensiones serán de 230 V entre fase y neutro, y 400 V entre fases, y en el esquema tipo IT la tensión será de 230 V entre fases.
Nota
Recuerde que el esquema más usado es el esquema TT, en redes de distribución pública, por lo que la tensión nominal será de 400/230 V.
Según la ITC-BT-11, Redes de Distribución de Energía Eléctrica. Acometidas, la C.D.T. máxima admisible será la que la empresa distribuidora tenga establecida en su reparto de caídas de tensión en los elementos que constituyen la red, para que la caja o cajas generales de protección esté dentro de los límites establecidos por el reglamento por el que se establecen las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica.
Importante
Hay un tipo de caja general de protección que no necesita acometida. La red de distribución entra y sale directamente de la C.G.P., por lo que se tendría una c.d.t. máxima de 5,5 % para la red de distribución.
Según dicho reglamento, los límites máximos de variación de la tensión de alimentación a los consumidores finales serán de ± 7 por 100 de la tensión de alimentación declarada, es decir, a los consumidores finales les llegará una tensión de 230 V ± 7 %, por lo que la máxima caída de tensión que puede existir desde los centros de transformación hasta las instalaciones interiores de los usuarios finales no puede ser superior al 7 %.
Por otro lado, según la ITC-BT-14, Instalaciones de Enlace-Línea General de Alimentación, en las líneas generales de alimentación y derivaciones individuales se tendrá una caída de tensión máxima del 1,5 %.
Por lo que, recopilando toda esta información, en las redes de distribución en baja tensión la caída de tensión máxima será de:
Hay que tener en cuenta que esta caída de tensión también comprende a las acometidas. Normalmente se suele tomar una caída de tensión máxima de 0,5 % para las acometidas y de 5 % para la red de distribución en baja tensión.
Sabía que…
La acometida es la parte de la instalación de la red de distribución que enlaza esta con la instalación de cada usuario, alimentando a la caja general de protección, donde se encuentran los fusibles de protección de la instalación del usuario.
Para entender mejor estos conceptos se plantea el siguiente esquema:
Como se puede observar, si se suman las C.D.T. en la red de distribución, acometida, línea general de alimentación y derivación individual, se obtiene una C.D.T. máxima de 7 %, tal y como establece el reglamento por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica.
Aplicación práctica
En un edificio de viviendas en fase de construcción, la compañía suministradora deniega el boletín de enganche obligando a cambiar la acometida. ¿Cuál podría ser el motivo?
SOLUCIÓN
Un motivo para tener que cambiar la acometida podría ser la caída de tensión. Si se ha tomado una c.d.t. del 0,5 % y la compañía en sus redes de distribución tiene una c.d.t. del 5,5 %, se tendrá en cuenta que hasta la C.G.P. del edificio llegará una caída de tensión del 6 %, cuando la máxima c.d.t. permitida es del 5,5 %.
El diseño-modificación de una red de BT implica definir una serie de elementos variables. Algunos de estos elementos son:
El diseño-modificación óptimo de la red puede verse influenciado según varios criterios, adoptándose normalmente el criterio económico con ciertas condiciones técnicas mínimas.
Con el correcto diseño de la red se trata de obtener principalmente:
Partiendo de que la tensión está fijada en 400/230 V, la adopción de los parámetros de los elementos definen las caídas de tensión.
A continuación se hará un breve análisis sobre los parámetros más importantes que tienen influencia sobre las redes de distribución en baja tensión, como son:
La definición de la corriente permite fijar la sección mínima admisible para los conductores. Esta corriente se obtiene en función de la potencia total de los receptores a alimentar.
Pero también habrá que considerar la potencia nominal que ofrece el centro de transformación o la red a la que se vaya a conectar la nueva distribución, ya que en algunos casos será necesario dividir la distribución planteada en varias distribuciones para ser conectadas a varios centros de transformación o redes existentes.
Dada una distribución con una potencia total definida, si se aumenta la tensión de servicio disminuye la corriente y en consecuencia puede reducirse la sección de los conductores. Esta disminución de sección conlleva una reducción de la caída de tensión, de ahí que para grandes consumidores se opte por distribuciones en alta tensión.
Importante
Como se ha visto, la tensión normalizada en España para baja tensión es de 230/400 V, pero no es así en otros países. Por ejemplo, en Japón la tensión normalizada es de 400/700 V. Esto habrá de tenerse en cuenta a la hora de seleccionar elementos importados de otros países.
Existe una longitud de cable por debajo de la cual, la sección para una determinada carga, no puede disminuirse.
Dicho de otra forma, al aumentar la distancia a la que se encuentra la carga aumenta la caída de tensión. Para mantener constante dicha caída de tensión habría que ampliar la sección de los cables, lo que pone de relevancia la importancia de minimizar en lo posible las distancias y procurar que las cargas estén separadas de los centros de transformación a distancias similares.
En las redes industriales las cargas no suelen aumentar en valor, sino en cantidad, agregándose nuevas cargas conforme se realizan ampliaciones. Para alimentar estas se opta por nuevos centros de transformación o ampliación de los ya existentes.
En cambio, en redes de distribución urbanas las cargas aumentan en valor y cantidad. En este caso es necesario ampliar los centros de transformación existentes o bien disminuir el área a la que sirve cada uno.
En la siguiente tabla aparece un resumen de cómo varían los parámetros de las redes de distribución dependiendo de la tensión, la caída de tensión y la longitud de la línea.
Aplicación práctica
Imagine una vivienda unifamiliar que está alimentada desde un poste a 1 metro de la vivienda. Esta distribución es provisional, ya que están haciendo obras en la calle. Terminan la obra y construyen un centro de transformación a 70 m de la vivienda, y la compañía dice que se tiene que conectar directamente al centro de transformación. ¿Tendrá que cambiar algo en la vivienda?
SOLUCIÓN
Posiblemente habría que cambiar la acometida. En principio se contaba con una acometida de 1 m, con una sección y una carga (potencia/corriente) determinadas. La tensión es la de la red, 230 V. Si se aumenta la longitud, es evidente que aumentará la c.d.t. y se puede superar los límites reglamentarios. Para disminuir esta c.d.t. se debe aumentar la sección de la acometida.
La inversión inicial de la red planteada incluye el costo de los cables, de las protecciones y de las previsiones futuras, entre otros.
Por otra parte en la red existen una serie de pérdidas en sus elementos que conllevan un coste de explotación.
Rigurosamente deben tenerse en cuenta ambos conceptos, ya que una inversión inicial mayor en mejores cables, protecciones y previsión, implican un coste de explotación menor.
Un parámetro importante en el diseño de una red de distribución es la potencia de cortocircuito. Normalmente el valor de la potencia de cortocircuito o de la corriente de este lo establece la compañía suministradora. Este dato es importante ya que influye en la elección de los cables y protecciones de la red.
Los parámetros de los elementos constructivos de una red de distribución están normalizados, esto es, varían según determinados valores. Por ejemplo, los calibres de un interruptor magnetotérmico varían entre 10 A, 16 A, 25 A, 32 A, etc. no existiendo un magnetotérmico de 12,5 A.
Esto implica que la elección de los elementos se debe ajustar a estos valores normalizados. Sin embargo, tampoco es conveniente optar por materiales de valores normalizados muy diferentes, ya que esto conlleva problemas de almacén, errores de montaje, etc.
Se entiende por instalaciones de baja tensión aquellas de tensión nominal en corriente alterna igual o inferior a 1 kV, y como instalaciones de alta tensión aquellas de tensión nominal en corriente alterna superior a 1 kV.
Las redes eléctricas se pueden clasificar atendiendo a tres criterios:
Los tipos de distribución en baja tensión a 400/230 V más utilizados son:
Existen tres tipos de esquemas de conexión a neutro en las redes de distribución en baja tensión:
Para distribuciones públicas, es decir, pertenecientes a la compañía suministradora, se usa generalmente el esquema TT.
Las tensiones nominales usualmente utilizadas en las distribuciones en baja tensión son:
Normalmente, para las redes de distribución en baja tensión la caída de tensión máxima es del 5 %; y para las acometidas del 0,5 %.
Los parámetros de las redes de distribución varían según las modificaciones o ampliaciones que se hagan en dichas redes. Hay que prestar especial atención en las variaciones de tensión, c.d.t., potencia/corriente, sección y longitud.
Ejercicios de repaso y autoevaluación
1. Seleccione si las siguientes cuestiones son verdaderas o falsas. Comente su respuesta.
2. Ordene de mayor a menor tensión las partes de un sistema eléctrico:
3. Identifique los siguientes esquemas de conexión a neutro:
4. Enumere los tipos de conexión a la red existente según las Normas Tecnológicas de la Edificación.
5. Complete la siguiente frase:
El esquema de conexión de ____________________ y de masas utilizado en redes de distribución públicas es el _____________________.
6. Si se mantienen constantes la tensión y la potencia, al aumentar la longitud de la línea, ¿varía la corriente? Razone su respuesta.
7. Las tensiones nominales en una red de baja tensión podrán ser:
8. ¿Qué tipo de red es el sistema eléctrico español? ¿Qué ventaja tiene frente a los otros dos tipos?
9. Enumere los tipos de redes que existen según el REBT.
10. Explique por qué para la caída de tensión en las redes de distribución en baja tensión suele tomar como máximo el 5 % de la tensión nominal de la red.