Conductores y cables. tipos y características

1.3 Conductores y cables. tipos y características

Los conductores y cables constituyen el elemento físico fundamental de cualquier red de distribución eléctrica en baja tensión. Su selección correcta es crítica para garantizar la seguridad, eficiencia y confiabilidad de la instalación. El término conductor se refiere a un único hilo metálico o multihilo de cobre o aluminio, mientras que cable designa un conductor o conjunto de conductores envueltos en capas aislantes y protectoras. En distribución de baja tensión, la normativa española (REBT) e internacional (IEC 60228, UNE-EN 60811) regulan exhaustivamente las características eléctricas, mecánicas y de aislamiento de estos elementos.

Materiales conductores: cobre versus aluminio

El cobre es el material conductor tradicional en instalaciones eléctricas, especialmente en redes subterráneas y secundarias. Presenta resistencia eléctrica de 0,0172 ohmios×mm²/m a 20°C, conductividad excelente, y facilidad de trabajo (soldado, conexionado). Su principal desventaja es el costo: el cobre vale aproximadamente 8-10 euros por kilogramo, siendo 3-4 veces más caro que el aluminio a igual conductividad. Por esto, en redes primarias aéreas de largo alcance, el aluminio es preferible.

El aluminio puro tiene resistividad 1,65 veces mayor que el cobre (0,0283 ohmios×mm²/m a 20°C), requiriendo secciones mayores para igualar conductancia. Sin embargo, su densidad es 3,3 veces menor, reduciendo peso y cargas mecánicas sobre apoyos. En redes aéreas de media y baja tensión, se utiliza típicamente aleación de aluminio con alma de acero (ACSR o AAAC), donde el acero proporciona resistencia mecánica para grandes luces. Para el mismo vano de 50 metros, un conductor ACSR de 70 mm² pesa aproximadamente 0,43 kg/m, mientras que cobre puro de equivalente conductancia pestaría 0,88 kg/m.

Construcción de conductores: cableado y secciones

Los conductores en redes de distribución no son nunca un hilo sólido único; se construyen por cableado de múltiples hilos de menor diámetro. Esta construcción multinihilo ofrece ventajas cruciales: (1) flexibilidad para tendido y puesta en obra; (2) reducción de efecto pelicular (resistencia) a frecuencias superiores; (3) resistencia mecánica mejorada ante vibraciones y fatiga. Un conductor típico de 16 mm² puede tener 7 u 8 hilos de aproximadamente 1,6 mm de diámetro, mientras que uno de 50 mm² posee 7 hilos de 3 mm o 19 hilos de 1,8 mm según clase de construcción.

Las secciones nominales normalizadas en España para baja tensión son: 1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 y 300 mm² (según UNE 21014-1). La selección de sección responde a criterios de caída de tensión máxima admisible (±10% entre origen y consumidor final), capacidad térmica (limitación de intensidad máxima), y caídas de tensión en cortocircuito para selectividad de protecciones.

Aislamiento y recubrimientos en cables de baja tensión

Los cables para distribución en baja tensión incorporan capas aislantes que deben cumplir con especificaciones de tensión de prueba (típicamente 2 kV para 24 horas en cables de 0,6/1 kV) y resistencia dieléctrica mínima de 20 MV/m. Los materiales de aislamiento más utilizados son: (1) Polietileno Reticulado (XLPE): excelente resistencia térmica (máximo 90°C en servicio continuo), amplio rango de temperaturas de trabajo (-50 a +90°C), y buena resistencia mecánica; (2) Policloruro de Vinilo (PVC): más económico, máximo 70°C en servicio, adecuado para aplicaciones de menor carga; (3) Etileno-Propileno (EPR): resistencia térmica intermedia, utilizado en cables flexibles para conexiones finales.

Sobre el aislamiento, los cables multiconductores incorporan vainas de protección en diferentes materiales según aplicación: PVC (economía), polietileno de baja densidad (flexibilidad), acero corrugado (protección mecánica en canalizaciones). La norma UNE 20.315 especifica colores normalizados para identificación: marrón o negro para fase, gris para neutro, verde-amarillo para tierra. Esta codificación es obligatoria y crítica para seguridad en mantenimiento.

Cables para redes aéreas: conductores desnudos y recubiertos

En redes aéreas, los conductores pueden ser completamente desnudos o con recubrimiento transparente. Los conductores desnudos (AAAC, ACSR) son los más económicos pero requieren mayor separación de protección alrededor de la línea. El recubrimiento transparente (3-5 mm de polietileno o polipropileno) reduce necesidad de franjas de seguridad al minimizar riesgos de contacto accidental, aunque aumenta el costo 15-25%. En zonas costeras o industriales con atmósfera corrosiva, se prefieren conductores con tratamiento superficial especial (ACSR protegido) o conductores de aluminio puro (AAC) que aunque menos resistentes mecánicamente, no sufren corrosión galvánica en el acero.

Cables para redes subterráneas: configuración y especificaciones

Los cables subterráneos en baja tensión son típicamente de configuración 4G o 5G (4 conductores o 5 conductores), siendo 4G×35 mm² y 4G×50 mm² las secciones más comunes en distribución secundaria. Los conductores internos son cobre (rara vez aluminio en subterránea por complicaciones en conexionado), cada uno con su aislamiento individual de XLPE de 0,8 mm de espesor mínimo. Sobre los aislantes individuales va una pantalla semiconductora, luego una vaina de protección de PVC o polietileno.

Para cables tripolares sin neutro separado (3G) se utiliza en circuitos trifásicos con retorno por tierra, aunque esto requiere sistema de tierra impecable y es menos frecuente en distribución moderna. Los cables cubiertos (con aislamiento) presentan ventajas de continuidad de servicio ante daños puntuales del aislamiento y facilitan puesta subterránea sin tubería adicional en zonas de baja perturbación.

Caso práctico: dimensionamiento de red de alimentación a zona de alumbrado público

Se debe alimentar un circuito de alumbrado público con 40 luminarias de 150 W cada una (potencia total 6 kW a factor de potencia 0,95), distancia desde origen a punto final de 350 m, en configuración subterránea. Cálculo: intensidad máxima I = 6.000/(400×0,95) = 15,8 A (seguridad +20% = 19 A aproximados). Limitación térmica requiere cable 2×10 mm² mínimo para esa intensidad. Comprobación de caída de tensión: con resistencia de cobre ρ = 0,0172 Ω×mm²/m, resistencia del circuito (ida + retorno) = 0,0172 × 350 × 2 / 10 = 0,1204 Ω. Caída = 19 × 0,1204 = 2,29 V = 0,57% de 400 V. Resultado aceptable (menor al 3% máximo permitido). Seleccionar cable 4G×10 mm² en conducción subterránea con tubo de PVC 50 mm.

Ideas clave

• Los conductores pueden ser cobre (mejor conductancia, más caro) o aluminio/aleaciones (más económico, menor peso), cada uno con aplicaciones preferentes
• La construcción es siempre multinihilo, con secciones normalizadas (1,5 a 300 mm²) seleccionadas por caída de tensión y capacidad térmica
• El aislamiento típico es XLPE (alta temperatura hasta 90°C) o PVC (económico hasta 70°C), con colores normalizados para fases, neutro y tierra
• Los cables subterráneos son multiconductores con aislamiento individual y vaina de protección (PVC/polietileno); los aéreos pueden ser desnudos o recubiertos
• La selección de sección responde a equilibrio entre caída de tensión máxima (±10%), capacidad térmica, y protecciones de cortocircuito
• La codificación de colores es obligatoria y crítica: marrón/negro fase, gris neutro, verde-amarillo tierra según norma UNE 20.315