Fundamentos y Diseño de Redes de Distribución Eléctrica: Componentes, Cálculo y Esquemas de Conexión

Definición y Características Generales de la Red de Distribución

Se denomina red de distribución al conjunto de conductores con todos sus accesorios, sus elementos de sujeción, protección, etc., que une una fuente de energía con las instalaciones interiores o receptores. Las tensiones nominales utilizadas son: 230 V entre fases para redes trifásicas y 230 V entre fase y neutro, y 400 V entre fases para redes de 4 conductores.

Configuración y Tipos de Ejecución

Las redes de distribución están constituidas por más de una línea, teniendo su origen en un centro de transformación. Estas suelen estar construidas de forma radial, y pueden ser ejecutadas de la siguiente manera:

• Líneas aéreas
• Líneas subterráneas
• Líneas mixtas

Líneas Aéreas: Montaje y Ventajas

Las líneas aéreas son aquellas en las que los conductores van instalados por encima del suelo. Deberemos utilizar apoyos, pudiendo ser de madera, hormigón o de celosía metálica. El montaje de conductores podrá realizarse en montaje sobre red posada o red tensada.

• Red Posada: Es la instalación realizada sobre fachada o muros.
• Red Tensada: Es la que los conductores se instalan normalmente sobre apoyos.

Las líneas aéreas presentan ventajas importantes sobre las subterráneas, ya que el coste inicial de montaje es reducido y el mantenimiento es relativamente fácil.

Tipología de Apoyos

Los apoyos que normalmente se utilizan en la actualidad son de hormigón armado y de celosía o chapa metálica. Las características de un apoyo vienen dadas por la fuerza máxima aplicable en la cogolla (parte superior) y que es capaz de resistir. Los tipos de apoyos que se instalan se dividen en:

1. Apoyos de alineación
2. Apoyos de ángulo
3. Apoyos de anclaje
4. Apoyos de fin de línea
5. Apoyos en estrellamiento
6. Apoyos especiales

Accesorios de Fijación y Terminología

Los elementos utilizados para fijar los conductores de las líneas a las paredes suelen ser soportes de acero plastificado y sintéticos, y pueden ser de suspensión y de amarre.

• Elementos de Suspensión: Se utilizan en los apoyos donde no hay cambio de dirección de la línea. En estas condiciones, el haz, a través del neutro fiador, es fijado al conjunto de suspensión que actúa como apoyo simple, soportando únicamente el peso de los conductores.
• Elementos de Amarre: Se utilizan en los apoyos en donde hay un cambio en dirección. El neutro fiador tensado es fijado al apoyo mediante pinzas de acuñamiento cónico.

La distancia entre dos apoyos o columnas se llama tramo o vano, y la medida entre ambos se denomina luz. La distancia existente entre la línea recta y el punto más bajo que toma el conductor se denomina flecha.

Conductores en Redes Aéreas

Los conductores utilizados en las redes aéreas podrán ser de cobre, aluminio o de otros materiales o aleaciones que posean características eléctricas y mecánicas adecuadas, y serán preferentemente aislados. Hoy en día se suelen montar conductores aislados, de tensión nominal de aislamiento 0.6/1 kV, de material de aluminio para los conductores de fase y aleación de Al-Mg-Si para el neutro. Estos cables nunca deben ser enterrados. Las secciones normalizadas son: 2x16 mm², 2x25 mm², 4x25 mm².

Parámetros de Cálculo Eléctrico

Resistencia: La resistencia del conductor varía con la temperatura de funcionamiento de la línea.
Reactancia: La reactancia del conductor varía con el diámetro y la separación entre los conductores.

Requisitos Específicos para el Esquema TN

Para que las masas de la instalación receptora puedan estar conectadas a neutro, la red de alimentación debe cumplir las siguientes prescripciones especiales:

1. La sección del conductor neutro debe ser como mínimo igual a la indicada en función de la sección de los conductores de fase.
2. En las líneas aéreas, el conductor neutro se tenderá con las mismas precauciones que los conductores de fase.
3. Además de las puestas a tierra de los neutros para las líneas principales y derivaciones, serán puestas a tierra igualmente en los extremos de estas cuando la longitud de las mismas sea superior a 200 m.
4. La resistencia de tierra del neutro no será superior a 5 ohmios.
5. La resistencia global de tierra no será superior a 2 ohmios.
6. En el esquema TN-C, las masas de las instalaciones receptoras deberán conectarse al conductor neutro mediante conductores de protección.

Intensidades Máximas y Cortocircuito

Intensidad Máxima Admisible: La intensidad que circula por los conductores la obtendremos en función del tipo de distribución que tenga la línea.
Intensidad Máxima de Cortocircuito: Es la intensidad que no provoca ninguna disminución de las características mecánicas de los conductores, incluso después de un número elevado de cortocircuitos.

Líneas Subterráneas

Se entiende por línea subterránea aquella línea que va enterrada en el interior de tubo o conducto, o de galería, estando situada esta por debajo del terreno.

Métodos de Instalación Subterránea

Características de las instalaciones de redes subterráneas:

• Directamente enterrados.
• En canalizaciones entubadas.
• En galerías.
• En atarjeas o canales revisables.
• En bandejas, soportes, palomillas o directamente sujetos a la pared.

Conductores para Redes Subterráneas

Agrupación: Los conductores a utilizar deberán ser unipolares de tensión nominal de aislamiento 0.6/1 kV, de material de aluminio, estando compuesto su aislamiento por una mezcla de polietileno reticulado.

Cálculos y Protecciones Específicas

Caída de Tensión: En general, el cálculo se fundamentará en la caída de tensión que deberá ser inferior al 5%.
Intensidad Máxima Admisible: El valor de la intensidad que puede circular en régimen permanente, sin provocar un calentamiento exagerado del conductor, depende de la sección (S) y de la temperatura de funcionamiento de la línea.
Protecciones de Sobreintensidad: Con carácter general, los conductores estarán protegidos por los fusibles existentes contra sobrecargas y cortocircuitos.
Intensidad Máxima de Cortocircuito: Es la intensidad que no provoca ninguna disminución de las características mecánicas de los conductores, incluso después de un número elevado de cortocircuitos.

Documentación y Representación en Planos

En cada proyecto se deberán incluir una serie de planos. Estos deberán ser los suficientes en número y detalle, y deberán incluirse los siguientes:

• Plano de Situación: Realizado a una escala suficiente para que el emplazamiento de la línea sea perfectamente identificable.
• Plano de Planta: Dependerá del tipo de montaje:
  • Montaje Aéreo: Planta de la línea en la que se situarán todos los cultivos, arbolados y servicios.
  • Montaje Subterráneo: El plano de planta de la red subterránea de baja tensión será a escala mínima 1:2.000.

Esquemas de Distribución y Criterios de Elección

Condiciones Generales y Especiales de Instalación: Para la determinación de las características de las medidas de protección contra choques eléctricos en caso de defecto y contra sobreintensidades, será preciso tener en cuenta el esquema de distribución empleado. La elección de uno de los tres tipos de esquemas existentes debe hacerse en función de las características técnicas y económicas de cada instalación.

1. Las redes de distribución pública de baja tensión tienen un punto puesto directamente a tierra por prescripción reglamentaria.
2. En instalaciones alimentadas en baja tensión a partir de un centro de transformación de abonado se podrá elegir cualquiera de los 3 esquemas citados.
3. Puede establecerse un esquema IT en parte o partes de una instalación alimentada directamente de una red de distribución pública mediante el uso de transformadores adecuados.

Esquemas y Criterios de Elección

Los esquemas de distribución se establecen en función de las conexiones a tierra de la red de distribución o de la alimentación por un lado, y de las masas de la instalación receptora por otro.

Esquemas TN

Los esquemas TN tienen un punto de la alimentación (generalmente el neutro o compensador) conectado directamente a tierra y las masas de la instalación receptora conectadas a dicho punto mediante conductores de protección. Se distinguen 3 tipos: TN-S, TN-C, TN-C-S.

Esquemas TT

El esquema TT tiene un punto de alimentación (generalmente el neutro) conectado directamente a tierra. Las masas de la instalación receptora están conectadas a una toma de tierra separada de la toma de tierra de la alimentación.

Esquemas IT

No tiene ningún punto de la alimentación conectado directamente a tierra. Las masas de la instalación receptora están puestas directamente a tierra.