Entre las características intrínsecas de un cable o conductor, hay dos valores esenciales para su dimensionamiento:

Para los cables normalizados, estos valores vienen impuestos por la norma, por ejemplo 90°C y 250°C respectivamente para los cables con aislamiento PR/EPR.

Por tanto, es necesario comprobar que el paso de la corriente de cortocircuito (Ik) durante el tiempo de despeje del fallo (t) no provoque que el núcleo del cable supere su temperatura máxima.

Para un tiempo de eliminación del fallo inferior a cinco segundos (de ahí el máximo impuesto en las normas de instalación), el calentamiento se considera adiabático, es decir, se supone que el calor producido permanece en el núcleo del conductor y no tiene tiempo de disiparse a otras partes del cable.

En este caso, la tensión térmica soportada por los conductores se calcula mediante la fórmula :

A través de la energía = Ik² x t en A²s.

La tensión térmica admisible del conductor se calcula mediante la fórmula k2 x S2, donde

Por tanto, es necesario comprobar que, en todos los casos de cortocircuito, se verifica la relación:

Ik² x t < k² x S²

Para facilitar los cálculos, es posible utilizar las tablas que dan los valores de k en los casos habituales, como en el siguiente ejemplo tomado del documento FD C 15-500:

El software elec calc™ calcula la energía máxima que pasa por todos los conductores y la compara con su resistencia térmica (según la fórmula k²xS²). Esta comprobación se aplica no sólo a las fases, sino también al neutro y al PE. Si no se cumple esta condición, se muestra un error de tensión térmica en el cable.

Cómo resolver un problema de estrés térmico

En caso de problema de tensión térmica, siempre es posible sobredimensionar la sección transversal del conductor, aumentando así la tensión térmica admisible. Sin embargo, hay otras formas de evitar este aumento de la sección transversal.

Uso de fusibles: el tiempo de fusión de un fusible suele ser mucho menor que el tiempo de apertura de un interruptor automático para corrientes de cortocircuito elevadas. Por tanto, existe una limitación natural de la energía que pasa. Hay que tener en cuenta que, en el caso de la protección por fusible, la energía máxima puede producirse durante el cortocircuito mínimo, porque el tiempo de fusión puede ser más largo. Por tanto, es necesario comprobar la resistencia del cable a todos los tipos de corriente de cortocircuito.

Utilización de interruptores automáticos limitadores de corriente: determinadas gamas de aparatos están diseñadas para impedir que se acumule la corriente de defecto, permitiendo únicamente el paso de una corriente de intensidad limitada. El fabricante indica el rendimiento limitador de un interruptor automático en forma de curvas de limitación:

El catálogo multifabricanteelec calc™ gestiona las curvas de limitación de las distintas protecciones. En cuanto se asocie una referencia hardware con una limitación a una protección, el software podrá recuperar la energía limitada asociada a la supuesta corriente de cortocircuito.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los interruptores automáticos modulares tienen capacidades limitadoras, lo que permite resolver los problemas de tensión térmica en tuberías de sección pequeña, que son las más afectadas por los problemas de tensión térmica.

Ejemplo:

Mi instalación tiene un circuito de alumbrado con un cable U1000R2V-3G2,5 protegido por un disyuntor de 16 A curva C. La corriente máxima de cortocircuito en el cable es de 5,63 kA y el tiempo de disparo de la protección es de 10 ms.

Por tanto, la energía máxima es :
Ik² x t = 5,63²x0,01, es decir, 316.969 A²s La resistencia térmica de mi cable es: k² x S² = 138²x2,5², es decir, 119.025 A²s

Comprobación: Ik² x t > k² x S² => problema de tensión térmica en el cable: en caso de cortocircuito, el cable resultará dañado.

Fusible :

Si sustituyo el disyuntor por un fusible gG de 16 A, el tiempo de fusión es de 4,10-5s. Por tanto, la energía máxima es :

Ik² x t = 5,63²x0,00004, es decir, 1268 A²s Por tanto, no hay problema de tensión térmica en el cable. En nuestro caso, también hemos comprobado que es la corriente máxima de cortocircuito la que da la energía máxima.

Integración de una referencia de interruptor automático con limitación :

Ahora estoy integrando una referencia de hardware en mi protección. Así, el software podrá leer la energía residual para una corriente de circuito de 5,63 kA a partir de la curva de limitación de energía suministrada por el fabricante:

En nuestro caso, la energía residual es de 8.389 A²s. Esto es inferior a la resistencia térmica del conductor. Por tanto, ya no tenemos problemas de tensión térmica en el cable.

Tener en cuenta la componente CC: en las fórmulas citadas anteriormente, hemos considerado que el valor de Ik es el valor eficaz de la componente CA de la supuesta corriente de defecto. Si queremos ser más precisos, debemos tener en cuenta la componente CC de la corriente de defecto. La influencia de esta componente de CC es especialmente notable cuando el punto de fallo está cerca de las fuentes. Depende del tiempo de despeje del fallo y del valor de la relación X/R del circuito en el punto de fallo.
Entonces es necesario calcular una corriente térmica equivalente que sustituya a la corriente Ik en las fórmulas.

elec calc™ tiene en cuenta la influencia de esta componente de CC cuando la norma utilizada lo exige.

Caso de fuentes múltiples: una avería puede estar alimentada por varias fuentes, cada una de las cuales contribuye a la corriente de cortocircuito. La protección asociada a estas distintas fuentes puede no reaccionar al mismo tiempo a la corriente de cortocircuito que generan. Por tanto, el cálculo preciso de la energía de paso debe incluir una acumulación cronológica de las energías producidas por cada fuente.

Esto es lo que hace el software elec calc™ para acercarse lo más posible al fenómeno real.