Tensión de aislamiento de un conductor eléctrico en baja tensión

Una de las características más importantes de un conductor eléctrico que debemos de tener clara a la hora de diseñar una instalación eléctrica es la tensión de aislamiento, o también conocido como tensión asignada. En Baja Tensión tenemos dos niveles de aislamiento definidos: 450/750 V y 0,6/1 kV. Este valor se encuentra marcado en la cubierta de los propios cables y según el tipo de instalación se utilizará uno u otro.

En este artículo, vamos a entrar en detalle sobre lo que significa este término eléctrico del aislamiento de los conductores. Cuáles son sus principales diferencias y en qué casos se utiliza uno u otro. 

Este artículo ha sido redactado en base a la Norma UNE-EN 50565:2015 «Guía para la utilización de cables de tensión asignada no superior a 450/750 V (U0/U)». Y a la Norma UNE 211435:2011 «Guía para la elección de cables eléctricos de tensión asignada superior o igual a 0,6/1 kV (U0/U) para circuitos de distribución de energía eléctrica». 

¿Qué es la tensión de aislamiento de un conductor?

La tensión de aislamiento o tensión asignada de un cable es el valor de tensión de referencia para el cuál ha sido diseñado. Es decir, el valor máximo de tensión fase-tierra (U0) y fase-fase (U) que soporta el aislamiento del conductor sin deteriorarse. Como hemos comentado anteriormente hay dos tipos de niveles de aislamiento para baja tensión y son:

• 450/750 V: el primer valor significa la tensión fase-tierra VFT (U0) que son 450 Voltios. El segundo valor significa la tensión fase-fase VFF (U) que son 750 Voltios.
• 0.6/1 kV: el primer valor significa la tensión fase-tierra VFT (U0) que son 600 Voltios. El segundo valor significa la tensión fase-fase VFF (U) que son 1000 Voltios.

Es primordial verificar que estas tensiones máximas que pueden soportar los conductores son válidas para las tensiones que se producen en nuestra instalación. A esto se le conoce como coordinación de aislamiento.

Ahora bien, ¿Cómo podemos obtener cada una de las tensiones máximas que se pueden producir en nuestra instalación para escoger el tipo de aislamiento correcto?

Cálculo tensiones máximas en una instalación eléctrica

Es necesario verificar a la hora de diseñar una instalación eléctrica que las tensiones que puedan originarse en ella son inferiores a las que pueden soportar los aislamientos de los cables escogidos. No todos los tipos de conductores son válidos con todos los tipos de instalaciones. Para ello, analizaremos los distintos tipos de sistema de puesta a tierra:

1. Tensiones máximas en un sistema TT o TN (neutro a tierra)

En un sistema con el neutro puesto a tierra, ya sea sistema TT o sistema TN tenemos las siguientes tensiones:

La tensión fase-fase VFF (U) es la compuesta o de línea, también se le llama tensión nominal. Por ejemplo: en una instalación de baja tensión 400/230 V la tensión fase-fase es 400 V.

La tensión fase-neutro VFN será el resultado de la tensión fase-fase (400 V) divido de raíz de 3 dando como resultado 230 V.

La tensión neutro-tierra VNT será un valor próximo a 0 V. A causa de las corrientes de fuga pueden aparecer medidas en voltios en el neutro-tierra.

¿Cuál es la tensión fase-tierra VFT (U0)? En un sistema puesto a tierra, sin ningún fallo de aislamiento, la tensión fase-tierra VFT (U0) que es el primer valor que nos indican en las tensiones de aislamiento de un conductor, coincide con la tensión fase-neutro VFN. Por lo que para un sistema 400/230 V la tensión que buscábamos como VFT (U0) es 230 V.

Fallos en el sistema: ¿Qué ocurre si se produce un fallo en el aislamiento y se pone una fase a tierra? Ante un defecto fase-tierra, la tensión en las fases no afectadas aumentan de forma considerable, afectando a la capacidad del aislamiento del conductor escogido. Puede suponer hasta un 30% más de la tensión nominal.

2. Tensiones máximas en un sistema IT (neutro aislado de tierra)

La tensión fase-fase VFF (U) se mantiene como en los sistema TT y TN. Para una instalación de 400/230 V la tensión que tenemos en fase-fase es de 400 V.

La tensión fase-neutro VFN será al igual que en los sistemas anteriores, la división de la tensión fase-fase dividido de raíz de 3 dando 230 V.

Fallos en el sistema: ¿Qué ocurre si una fase se pone a tierra? Con un primer defecto, el sistema sigue funcionando. Pero las otras fases sufren una solicitación de tensión que puede llegar a valer la tensión compuesta fase-fase VFF (400 V). UNE 20460. Puede suponer hasta un 70-80% más de la tensión nominal, próxima a 400 V.

Conclusiones de la tensión de aislamiento de los conductores en función del sistema de distribución a tierra

A modo de conclusión, en un defecto fase-tierra en un sistema IT se produce un incremento de tensión en las fases no afectadas. Este incremento puede suponer un 70-80% de la tensión compuesta, que a diferencia de un con neutro puesto a tierra (TN y TT) solo suponía un 30% más.

En un IT los aislamientos simples tienen que estar preparados para la tensión compuesta, ya que en caso de defecto fase-tierra, con una mala elección de la tensión de aislamiento del conductor, puede suponer un deterioro del aislamiento. Al no estar preparado para soportar ese aumento de tensión, provocado por el defecto.

En resumen, con un esquema TT y TN con tensión 400/230 V puedo utilizar cables de 450/750 V y de 0.6/1 kV. Ya que este tipo de instalaciones con el neutro puesto a tierra, la tensión en caso de fallo va a ser la de fase-neutro o un poco más. Con un esquema IT, con la misma tensión nominal 400/230 V, la máxima tensión que puede producirse en fase-tierra VFT es próxima a la tensión compuesta. Por lo que nos valen los dos tipos de aislamientos también.

El problema está cuando nuestra instalación es por ejemplo de 690/400 V. Que en un sistema TT y TN podría coger los dos tipos de aislamiento, ya que la VFF=690 V, VFN=400V y VFT (en caso de fallo) es un poco superior a la tensión compuesta 690V. Pero en un sistema IT, la tensión VFT (U0) en caso de fallo puede aproximarse a la tensión compuesta 690 V por lo que el cable con aislamiento 450/750 V se superaría con creces los 450 V. Y el 0,6/1kV se quedaría muy cerca, ya que tendríamos 600 V de U0.

Características conductor con tensión aislamiento 450/750 V

Las características principales de un conductor con tensión asignada de 450/750 V son:

• Tensión máxima que puede soportar el aislamiento es de U0 = 450 V (Tensión fase-tierra) y U = 750 V (Tensión fase-fase).
• Los más comunes son el H07V-K y el H07Z1-K (AS) el modelo libre de halógenos.
• Se utiliza principalmente en instalaciones interiores (viviendas, oficinas, locales, etc…).
• Se debe de instalar siempre bajo tubo, canales protectoras, molduras, etc. En ningún momento puede instalarse en superficie.
• Tampoco se pueden instalar sobre bandeja.

Características conductor con tensión aislamiento 0.6/1 kV

Las características principales de un conductor con tensión asignada de 0,6/1 kV son:

• Tensión máxima que puede soportar el aislamiento es de U0 = 600 V (Tensión fase-tierra) y U = 1000 V (Tensión fase-fase).
• Los más frecuentes son el RV-K 0,6/1 kV y el RZ1-K (AS) el modelo libre de halógenos.
• Se utiliza principalmente en instalaciones cuando el cableado va en superficie, como por ejemplo: grabado o sobre una bandeja.
• Además se emplea también en redes subterráneas de baja tensión para distribución.
• En redes subterráneas de baja tensión para alimentación de alumbrado exterior.
• En acometidas subterráneas, líneas generales de alimentación.
• También se utiliza en instalaciones interiores, al igual que el 450/750V y en instalaciones en locales de características especiales.

Referencias

• Normas UNE-EN 50565 y UNE 211435.
• Instrucciones Técnicas Complementarias del REBT.