2.1. Características técnicas de cables y sistemas de conducción

Introducción

Los cables y sistemas de conducción constituyen la columna vertebral de las instalaciones eléctricas industriales. Su elección adecuada garantiza la seguridad, eficiencia y durabilidad del sistema. Analizar las principales características técnicas de estos elementos es fundamental para cualquier profesional del sector. Este tema aborda en detalle los materiales conductores, secciones, aislamientos, apantallamientos, propiedades mecánicas y térmicas, así como los criterios para seleccionar los sistemas de conducción apropiados.

Materiales conductores

Los materiales conductores más utilizados en cables industriales son el cobre y el aluminio.

• Cobre: Destaca por su excelente conductividad eléctrica (resistividad de 0,0172 Ω·mm²/m a 20°C), resistencia mecánica y flexibilidad, lo que lo convierte en el material preferido para la mayoría de las instalaciones. Es fácil de soldar y conectar, y soporta bien las vibraciones.
• Aluminio: Aunque tiene una conductividad algo inferior (resistividad de 0,0282 Ω·mm²/m a 20°C, aproximadamente un 60% de la del cobre) y es menos flexible, se utiliza en aplicaciones donde el peso y el coste son factores determinantes, especialmente en líneas de transmisión de gran longitud. Requiere conectores especiales para evitar la oxidación y la fluencia en frío.

La norma UNE-EN 60228 clasifica los conductores según su sección y composición (clases 1, 2, 5 y 6 para flexibilidad).

Sección del conductor

La sección del conductor es crítica y suele expresarse en milímetros cuadrados (mm²). Su elección depende de:

• La intensidad de corriente que debe transportar el cable (según tabla de intensidades admisibles, p.ej., UNE 20460-5-523).
• La caída de tensión permitida (normalmente ≤5% para circuitos de fuerza, ≤3% para alumbrado).
• Las condiciones térmicas y ambientales de la instalación (temperatura ambiente, agrupamiento de cables).

Una sección insuficiente puede provocar sobrecalentamientos y fallos, mientras que una sobredimensionada supone un gasto innecesario. Las secciones normalizadas van desde 0,5 mm² hasta 1000 mm² o más.

Ejemplo práctico: Para un motor de 15 kW a 400 V (corriente nominal ≈ 30 A) con cable de cobre XLPE, la sección mínima recomendada es 6 mm² (por capacidad térmica), pero si la distancia es de 200 m, habrá que comprobar caída de tensión y quizás aumentar a 10 mm².

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica de los cables está directamente relacionada con el material, la sección y la longitud. El cobre ofrece una resistencia específica baja, permitiendo transportar más corriente con menores pérdidas. La resistencia aumenta con la temperatura, lo que exige considerar el calentamiento en servicio, especialmente en instalaciones industriales con altas demandas energéticas. El coeficiente de temperatura para el cobre es de aproximadamente 0,00393 /°C.

La fórmula básica es: R = ρ · L / S, donde ρ es la resistividad, L la longitud y S la sección.

Tipos de aislamiento

El aislamiento es fundamental para proteger al conductor y evitar cortocircuitos. Los materiales más comunes son:

• PVC (cloruro de polivinilo): Económico, flexible y resistente a aceites y agentes químicos, pero limitado por su rango térmico (hasta 70°C en servicio continuo). Adecuado para interiores.
• XLPE (polietileno reticulado): Soporta temperaturas más elevadas (hasta 90°C en servicio continuo, 250°C en cortocircuito), ofrece mayor resistencia mecánica y química. Muy usado en potencia.
• EPR (caucho etileno-propileno): Muy flexible, excelente comportamiento frente a la humedad y temperaturas extremas (hasta 90°C). Ideal para cables móviles y entornos húmedos.
• Caucho (tipo neopreno, silicona): Usado en cables móviles y de maquinaria, donde se requiere alta flexibilidad y resistencia a la intemperie.

Apantallamiento

El apantallamiento es otra característica relevante en entornos industriales con presencia de interferencias electromagnéticas (EMI). Consiste en una malla o cinta metálica (normalmente cobre o aluminio) que rodea al conductor o conjunto de conductores. Existen varios tipos:

• Pantalla individual: Cada conductor está apantallado por separado, útil en sistemas de instrumentación y señales muy sensibles.
• Pantalla colectiva: Todos los conductores del cable están rodeados por una única malla, eficiente en cables de energía y control.
• Pantalla trenzada o helicoidal: Proporciona mayor flexibilidad y buena cobertura electromagnética (típicamente cobertura >80%).

La eficacia del apantallamiento se mide por la impedancia de transferencia. Para frecuencias altas, las pantallas trenzadas son más efectivas que las de cinta.

Normativa: La IEC 61000-5-2 ofrece directrices sobre instalación y conexión de apantallamientos.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas de los cables incluyen su resistencia a la tracción, flexibilidad, resistencia al aplastamiento y a los agentes externos (aceites, productos químicos, abrasión). Estas propiedades determinan el tipo de cable a emplear según si va a estar fijo o en movimiento, enterrado o suspendido, o expuesto a vibraciones y golpes. Los cables para aplicaciones móviles (cadenas portacables) requieren flexibilidad especial y resistencia a la fatiga.

Propiedades térmicas y seguridad contra incendios

Las propiedades térmicas hacen referencia a la temperatura máxima de operación, la resistencia al fuego y la emisión de humos tóxicos. En ambientes industriales es frecuente requerir cables libres de halógenos (LSZH - Low Smoke Zero Halogen) y baja emisión de humos para minimizar riesgos en caso de incendio. Las normas UNE-EN 60332 (propagación de la llama) y UNE-EN 61034 (densidad de humos) clasifican estos comportamientos.

Sistemas de conducción

La selección de sistemas de conducción (bandejas, tubos, canales, mangueras, canaletas) está condicionada por el tipo de cable y el entorno industrial. Es esencial considerar:

• Exposición ambiental (humedad, polvo, sustancias químicas, temperatura).
• Riesgo mecánico (golpes, pisadas, vibraciones).
• Requerimientos de accesibilidad para mantenimientos y futuras ampliaciones.
• Normativas vigentes que puedan exigir características específicas de protección contra incendios, corrosión o impactos (UNE-EN 61386 para tubos, UNE-EN 61537 para bandejas).

En zonas con alta humedad o riesgo de corrosión, los sistemas de conducción deben ser estancos (grado IP adecuado) y fabricados en materiales resistentes como acero inoxidable o plásticos técnicos (policarbonato, poliéster). En áreas con riesgo de incendio, se priorizan soluciones que mantengan la integridad del cableado ante el calor y no propaguen la llama.