Configuració de xarxes aèries de distribució en baixa tensió

Les xarxes aèries de baixa tensió van instal·lades per sobre de la superfície del terra, muntades en suports o en façanes d’edificacions mitjançant elements de subjecció per assegurar la correcta instal·lació. Generalment els conductors utilitzats solen ser aïllats en feix trenat per la qual cosa les anomenen xarxes aèries trenades. Aquests tipus de xarxes segons la seva ubicació en zones urbanes o rurals i la configuració del traçat les poden classificar-les de dos maneres diferents:

• xarxes trenades posades
• xarxes trenades tibades

Als apartats següents veurem detalladament aquests dos tipus de xarxes.

Les xarxes trenades posades s’utilitzen preferentment a les zones urbanes amb cables directament posats sobre les façanes i els murs de les edificacions. Al llarg del recorregut, aquestes xarxes es configuren en alineacions horitzontals i verticals de manera que el feix trenat es va adaptant als accidents del traçat quan passa sota cornises, voladissos o altres elements constructius de les façanes (figura).

Les xarxes trenades i posades són ideals, en particular, quan el traçat passa per espais reduïts, quan es tracta de recorreguts complicats i la línia ha de quedar dissimulada sense trencar l'estètica de l'edifici.

Les xarxes trenades tibades es munten preferentment en zones rurals o en habitatges aïllats i dispersos. Els cables de les xarxes tibades es munten generalment en suports de formigó, de fusta o metàl·lics, tal com es veu a la figura, mitjançant elements d’amarratge (pinces, tensor i ganxos). De totes maneres, cal recordar que es poden instal·lar en espais buits entre edificacions, com mostra la figura.

La fixació dels cables de la xarxa tibada es pot fer de dues maneres diferents. Una és fent servir el conductor neutre com a element portador del feix trenat. El conductor de neutre portador es pot subjectar al feix per tracció i, en aquest cas, el cable portador queda sotmès a l’esforç del tibament del feix. Si la fixació es fa per suspensió, el cable portador queda sotmès al pes del feix.

Un altre sistema per instal·lar els conductors és tibant un cable fiador d’acer de 22 mm² de secció entre uns punts d’ancoratge. Aleshores el cable trenat es fixa al cable d’acer amb uns collarets o bé uns tubs flexibles (figura).

El sistema emprat –aquesta manera de sostenir el feix– es pot considerar com si fos una xarxa posada, ja que recolza en el cable d’acer.

Els plànols que es fan servir principalment en la representació de les xares aèries són els següents:

• Plànols de situació i emplaçament. Es tracta de plànols que mostren la ubicació de les obres que defineix el projecte en relació amb l’entorn i a escala molt reduïda, per tal que l’emplaçament de la línia elèctrica projectada sigui perfectament identificable i localitzable (figura).

• Plànol de planta. Aquest tipus de plànols són una representació de la planta de la línia elèctrica feta a una escala reduïda de valors compresos entre 1:2.000 i 1:500. En els plànols de planta hi ha tots els cultius, les zones arbrades i els serveis (carreteres, ferrocarrils, cursos d’aigua, línies elèctriques i de telecomunicació, edificis, conduccions de gas, etc.), i tot el que es considera d’interès. La figura mostra un plànol de planta amb la representació d’una xarxa de distribució i la llegenda amb l’explicació dels símbols utilitzats.

• Plànol de perfil. Als projectes d’instal·lació de xarxes aèries ubicades en zones rurals és convenient afegir-hi plànols de perfil, que utilitzen, com fan els de planta, escales reduïdes amb valors compresos entre 1:2.000 i 1:500. En el plànol de perfil hi ha representades la situació i la numeració dels suports, com també els seus tipus i el sistema de fixació dels conductors, l’escala quilomètrica, les longituds de les obertures i els angles del traçat entre altres coses.
• Plànols d’altres tipus. També es fan servir plànols d’elements constructius (suports, aparellatge, etc.).

Els suports tenen com a missió suportar els conductors i la ferramenta –els accessoris de subjecció de la xarxa–, la qual ha de ser de materials prou resistents per suportar les exigències mecàniques i fer front a les atmosfèriques.

L’obertura és la distància que separa dos suports consecutius, i la fletxa és la distància entre el punt més baix del conductor i la línia imaginària que uneix els dos punts de fixació del conductor als suports. La figura mostra gràficament aquests dos conceptes.

Els esforços que poden produir-se sobre els suports (figura) es poden classificar en els següents:

• Verticals, els quals exerceixen compressió sobre el suport pel pes dels conductors, de la ferramenta, pel pes dels suports mateix i del gel en condicions climatològiques especials (figura a).
• Longitudinals, els quals exerceixen tracció sobre el suport pel tibament dels conductors (figura b).
• Transversals, els quals exerceixen flexió sobre el suport pel canvi de direcció de la línia i l’acció del vent (figura c).

D’acord amb el que estipula el REBT, els suports poden estar sotmesos a una sèrie d’esforços, els quals determinen la classe de suport adient per a cada condició de treball (taula).

Ateses les característiques físiques i el material de què estan fets els suports, els suports poden ser del següent:

• Formigó armat
• Metàl·lics
• Fusta

Hi ha tipus diferents de suports de formigó pel que fa a la fabricació:

• Formigó armat buit és un tipus de suport que es pot trobar en forma prismàtica buida o de cilindres buits, que reben el nom de suports centrifugats.
• Formigó armat vibrat compacte. Com que els suports de formigó vibrat compacte són els més utilitzats, val la pena descriure’ls més detalladament. En el procés de fabricació d’aquests suports, el formigó és sotmès a vibracions per tal d’aconseguir eliminar les bombolles d’aire que conté. Els suports de formigó armat vibrat compacte tenen les característiques generals i mecàniques següents:
  • Característiques generals:
    • Tenen la forma exterior d’un tronc de piràmide.
    • Treballen davant de la compressió i la flexió, en les direccions de les dues cares perpendiculars: la cara ampla i la cara estreta.
    • Els suports de formigó compacte poden ser normals i reforçats.
    • La part superior del suport de formigó compacte té les cares planes amb forats que serveixen per fixar els elements d’amarratge.
    • La part intermèdia té concavitats o alvèols, la finalitat dels quals és reduir el pes en el suport sense disminuir-ne la resistència.
    • Disposen de dos borns per facilitar la posada a terra: un a la part superior i l’altre a la part inferior.
    • El cap dels suports està pintat d’un color que indica l’esforç nominal.
    • Porten dues plaques adossades i situades a 4 m d’alçada:
      • en una s’hi especifiquen les característiques i s’hi indica el nom del fabricant, la data fabricació, el número sèrie i el taller, i la designació UNESA;
      • en l’altra s’hi assenyala el risc elèctric a què està exposat.
  • Característiques mecàniques:
    • Esforç nominal (F). És l’esforç, expressat en decanewtons (daN), amb què el fabricant el designa i representa segons la direcció principal, cara estreta, a una distància de 0,25 m per sota del cap.
    • Esforç secundari (F_S). És l’esforç màxim, expressat en decanewtons (daN), que és capaç de suportar en direcció secundària, cara ampla i aplicat a 0,25 m per sota del cap, amb un coeficient de seguretat igual al que s’aplica en el cas de l’esforç nominal i sense cap consideració de vent sobre el suport.
    • Esforços de trencament. Són els esforços, expressats en decanewtons per metre (daN·m) que fan arribar el suport al trencament del formigó o de l’armadura.
    • Moment de ruptura per torsió. És el moment que produeix el trencament del suport per torsió en qualsevol de les seccions.
    • Coeficient de seguretat al trencament. És la relació entre el moment de ruptura i el moment de servei (moment de l’esforç útil més el vent, si s’escau) en una secció determinada.

Una de les característiques dels suports metàl·lics és la robustesa per suportar grans esforços de tracció, la qual cosa fa que sigui més adient utilitzar-los quan s’han d’instal·lar línies elèctriques en zones rurals amb distàncies considerables entre els suports. Els suports metàl·lics es poden classificar en els següents tipus:

• Suports de gelosia. Es tracta de suports amb una estructura formada per perfils laminats d’acer galvanitzat. Els perfils es munten aplicant-hi diferents sistemes d’unió, ja sigui soldadura, cargols o reblons. En els suports de gelosia es distingeixen dues parts:
  • El cap, que és la part del tram superior i que té forma prismàtica rectangular. En aquest tram es munta la ferramenta utilitzada per fixar els conductors.
  • El fust, que és la part amb forma de tronc de piràmide que constitueix el tram inferior del suport. Aquesta part va unida al cap i s’encasta dins de la cimentació.
• Suports de xapa plegada i tubular. Aquests suports es fabriquen en planxa d’acer galvanitzat. Els suports de xapa plegada tenen forma de tronc de piràmide de secció poligonal, i els tubulars tenen una forma cilíndrica de secció circular. Per acollar l’armat i la ferramenta que fa de subjecció dels conductors, aquests suports disposen d’una sèrie de forats a la part superior. Es pot fixar al terreny de dues maneres diferents:
  • per encastament amb cimentacions de formigó;
  • amb una base de planxa metàl·lica fixada amb perns.

Aquest tipus de suports s’utilitzen principalment en xarxes d’ús rural perquè són fàcils de muntar i de transportar. Ara es fan servir menys perquè han estat reemplaçats per suports de formigó.

La vida del suport de fusta és aproximadament d’uns deu anys, més curta que la del suport de formigó, ja que es deteriora abans. Per tal que es conservi més bé, s’hi fa un tractament preventiu amb creosota que dóna a la fusta més protecció davant de les condicions externes.

Hi ha classes de suports de fusta diferents (III, IV, etc.), les quals tenen el mateix esforç nominal i les característiques dimensionals de longitud, perímetre en el cap i perímetre a una alçada d’1,80 m de la base.

Per identificar les característiques del suport de fusta (longitud, classe, fabricant, l’any de tractament de la fusta, el preservant, etc.), porten unes marques clavades a la fusta del pal.

Per designar-los, se segueixen les mateixes regles amb petites variacions en la major part dels suports. La designació està formada per grups de sigles ordenades que contenen lletres i nombres que varien segons el tipus de suport.

• Suports de formigó. En aquest tipus de suports l’ordre dels grups de sigles és el següent:
  • Les lletres HV, les quals indiquen que és formigó armat vibrat.
  • L’esforç nominal F, els valors del qual són expressats en daN.
  • La lletra N si és un suport normal, o la lletra R si és reforçat.
  • La longitud expressada en metres.
• Suports metàl·lics. En aquest tipus de suports l’ordre dels grups de sigles és el següent:
  • La lletra C si és de gelosia, o les lletres CH si és de xapa metàl·lica.
  • L’esforç nominal F, els valors del qual són expressats en daN.
  • La longitud expressada en metres. En el cas dels suports de xapa metàl·lica, a més de la longitud, hi ha indicada la lletra E si la base està encastada, o la lletra P si duu una base metàl·lica.
  • La qualitat de l’acer només en el cas de suports de xapa metàl·lica:
    • B, si és d’acer del tipus AE 275-B;
    • D, si és d’acer del tipus AE 355-D.
• Suports de fusta. En aquest tipus de suports l’ordre dels grups de sigles és el següent:
  • Les lletres PM.
  • La longitud expressada en metres.
  • El tipus del suport.

D’acord amb el REBT a la seva ITC-BT-06 indica que els conductors utilitzats en les xarxes aèries podran ser de coure, d’alumini o d’altres materials o aliatges que tinguin característiques elèctriques i mecàniques adequades i que siguin preferentment aïllats. Per tant podem entendre que han de posseir bona conductivitat elèctrica i han de ser resistents als esforços i a les exigències externes. Aquests conductors quan no porten aïllament exterior els anomenen conductors nus, però per norma general s’utilitzen els conductors aïllats de feix trenat. Als apartats següents veurem amb mes detall aquests tipus de conductors.

Les xarxes aèries de conductors nus actualment estan en desús i han estat substituïdes per conductors aïllats de cables unipolars o cables de feix trenat.

A les xarxes aèries, els conductors que habitualment s’utilitzen més són els cables en feix trenat. Els cables d’aquest tipus estan cablejats en forma d’hèlix espiral amb aïllament individual per a cada conductor, que normalment va identificat amb el color negre.

Els cables en feix trenat estan formats per quatre cables aïllats (figura), tres fases i neutre; o dos cables en el cas d’embrancaments monofàsics, fase i neutre. L’ús d’aquest tipus de cables és adequat en les línies aèries trenades tibants i autosuportades sobre suports o posades en façanes d’edificis.

Els conductors de les xarxes aèries són principalment d’alumini (Al). El conductor neutre, quan fa la funció de cable portador, està constituït per un aliatge d’alumini, magnesi i silici, que rep el nom d’Almelec (Alm), que fa que el cable tingui més resistència mecànica. El material de l’aïllament del cable en feix trenat pot ser polietilè reticulat (XLPE) i policlorur de vinil (PVC).

Algunes característiques dels conductors de feix trenat les trobareu reflectides a la taula.

La designació dels conductors trenats amb aïllament XLPE, tal com ho especifiquen les normes UNE 21123 i UNE 210130, s’expressa mitjançant signes i sigles col·locats en l’ordre següent:

• Sigles (RZ). La lletra R designa l’aïllament; i la lletra Z, el tipus de cablejat del feix trenat.
• Sigles (0,6/1KV), les quals expressen en kV les tensions nominals entre fase i neutre o entre fases.
• Nombre de conductors seguit del signe (x).
• Secció del conductor fase, expressada en mil·límetres quadrats (mm²).
• Sigles (Al) si és d’alumini i de la mateixa secció.
• En cas que el conductor neutre tingui una secció diferent de les fases, es posa, a continuació, el signe (/) seguit de la secció del conductor neutre i les sigles (Al).
• En cas que el neutre sigui d’Almelec, es posa, a continuació de les sigles (Al), el signe (/) seguit de la secció del conductor neutre i les sigles (Alm).
• En cas que porti cable fiador d’acer, es posa, a continuació de les sigles (Al), el signe (/) seguit de la secció del cable fiador i les sigles (Ac).

L’elecció dels conductor ses realitza a traves de la secció prevista de la instal·lació la qual queda determinada pel factors següents:

• La intensitat permanent admissible segons les condicions de la instal·lació. Aquestes estan definides a les de taules que el REBT indica a la seva ITC-BT-06 segons el tipus de conductor: aïllat o nu, i la natura d’aquest: coure o alumini. A més s’haurà de tenir present els factors de correcció per temperatura a la que estan exposats i la forma d’agrupament d’aquests (veure taula, taula i taula).

• La intensitat del curtcircuit previst a la xarxa. Igualment a la ITC-BT-06 del REBT estan definides les intensitats de curtcircuit admissibles en funció dels temps de durada del curtcircuit en conductors de coure i alumini.
• Per altres factors com la caiguda previsible de la tensió, el règim de càrrega variable, les pèrdues elèctriques i les alimentacions alternes, per esmentar-ne només alguns.

Els elements accessoris són el conjunt de peces i materials utilitzats en el muntatge de les xarxes aèries, ja siguin instal·lades en façanes o mitjançant suports, amb la finalitat d’aconseguir una instal·lació correcta.

La fixació del cable als murs es fa amb suports i abraçadores, a manera de mènsula, perquè puguin suportar el conjunt del feix. Els suports i abraçadores van fixats als murs i les façanes amb tacs incorporats al mateix suport. Porten un sistema de tancament, el qual uneix el suport amb el feix i impedeix que se surti accidentalment del seu allotjament. La figura mostra alguns tipus d’aquests elements de subjecció.

Com els elements de suspensió sobre façanes, estan fets d’acer plastificat, d’acer inoxidable plastificat o d’un material sintètic.

• Elements de suspensió. La suspensió de la línia s’efectua amb grapes de suspensió (figura), les quals suporten el feix mitjançant el neutre portador. Les grapes s’uneixen al suport amb peces d’ancoratge, consoles (figura) i ganxos. El conjunt forma una unió articulada que facilita l’acoblament al neutre portador, tal com es pot veure a la figura. Se’n fabriquen de classes i formes diferents, i n’hi ha que porten un sistema que impedeix que el cable se surti accidentalment del seu allotjament; també permeten unir el feix a la grapa de suspensió.

• Elements d’amarratge. La línia es fixa a les peces d’ancoratge (punts d’ancoratge) amb pinces d’amarratge, les quals s’acoblen al conductor del neutre portador per un sistema de tascons aïllants lliscant. La pressió s’efectua sobre l’aïllament del cable de manera que no el fereixi ni en disminueixi les característiques. La figura mostra els diferents tipus de pinces d’amarratge; i la figura, el conjunt d’elements necessaris per amarrar el cable.

Perquè la instal·lació funcioni correctament, les xarxes aèries es munten amb altres elements complementaris, a part dels elements principals de subjecció. Els elements complementaris més importants que formen part de les xarxes aèries són els següents:

• Abraçadores per a xarxes aèries trenades suspeses. Aquest tipus d’abraçadores s’utilitzen per subjectar el feix trenat en xarxes suspeses amb cable fiador d’acer (figura).

• Ganxos. Aquests elements complementaris es munten als suports o s’encasten en façanes per subjectar els elements de suspensió o d’amarratge (figura).

• Abraçadores de subjecció per a baixants. Aquest tipus d’elements complementaris s’utilitzen quan cal efectuar un pas de xarxa aèria a subterrània o en altres muntatges que així ho requereixin a fi de fixar els conductors o els tubs als suports de la xarxa, a pals d’embrancament o a les façanes. La figura mostra una varietat d’aquests elements, i la figura presenta un detall del muntatge del conjunt.

Font: Cahors

• Bressols. Aquest tipus d’elements complementaris s’utilitzen en suports i cantonades de façana per tal de protegir els cables trenats quan hi ha canvis de direcció a la xarxa com també en els embrancaments. A la figura hi ha dos tipus de bressols de curvatura interior i exterior segons el lloc i el muntatge, tal com mostra detalladament la figura.

• Caputxons. Aquests elements s’utilitzen com a elements d’estanquitat en tubs de protecció dels cables instal·lats en façanes i suports. La figura mostra caputxons per a cables d’un, tres i quatre conductors de sortida, i caputxons de protecció final de cable; la figura mostra detalladament el muntatge dels caputxons.

• Connectors. Aquests elements complementaris s’utilitzen per efectuar unions i derivacions de conductors a la xarxa aèria i embrancaments. La figura mostra detalladament diferents classes de connectors.

• Maniguets d’unió de conductors. Els maniguets serveixen per empalmar un conductor amb un altre de la mateixa secció, o bé, per reduir-ne la secció. La figura mostra detalladament els diferents tipus de maniguets.

• Terminals. La funció d’aquests elements complementaris és connectar l’extrem d’un conductor a un element de connexió d’un aparell. Per exemple, caixes generals de protecció (CGP), de seccionament, etc. La figura mostra terminals per a diferents seccions de conductor.

• Accessoris. Hi ha una gran varietat d’accessoris que complementen els materials utilitzats a les xarxes aèries trenades. La figura il·lustra detalladament algunes de les varietats d’accessoris.

Els aïlladors poden ser de tipus diferents per la forma i la funció que tenen:

• Aïlladors de politja. En aquests aïlladors, el conductor es fixa a la gola o la ranura de l’aïllador. Es poden fer servir tant a l’estesa de la línia com per a l’amarratge. Normalment es munten a la cadireta en posició horitzontal (figura).

• Aïlladors de suport. En aquests aïlladors, el conductor es pot fixar a la gola de l’aïllador o la ranura del cap. És apropiat fer-los servir en el cas de l’estesa de la línia. La figura mostra diferents tipus d’aïlladors de suport i permet veure com el conductor es pot col·locar al cap de l’aïllador (A) o a la gola (B).

• Aïlladors dobles. Són aïlladors de politja que porten més d’una ranura per instal·lar diversos conductors de la mateixa fase (figura).

• Aïlladors d’amarratge. Aquests aïlladors són d’un tipus especial que es col·loca al principi i al final de la línia. La figura mostra aquest tipus d’aïllador des de diferents perspectives.

La ITC-BT-06 del Reglament electrotècnic de baixa tensió (REBT) determina les condicions generals i especials que han de complir les instal·lacions aèries de baixa tensió segons el tipus d’instal·lació, que pot ser amb conductors posats, conductors tibats i conductors nus.

Les diferents companyies de distribució elèctrica disposen de normes particulars pel que fa a la instal·lació de xarxes aèries de baixa tensió d’acord amb el que especifica el REBT.

Tot seguit trobareu indicades les distàncies que cal respectar en l’execució de les instal·lacions per a conductors posats i tibats:

• Condicions per a cables posats. A la instal·lació de conductors de cables posats, la distància dels conductors al terra ha de ser com a mínim de 2,5 m. En els recorreguts per sota d’aquesta alçada mínima a terra (per exemple, en el cas d’embrancaments) s’han de protegir amb elements adequats. Altres distàncies que cal respectar són les proximitats de les obertures a les façanes:
  • Finestres: 0,30 m a la vora superior de l’obertura, i 0,50 m a la vora inferior i vores laterals de l’obertura.
  • Balcons: 0,30 m a la vora superior de l’obertura, i 1 m a les vores laterals del balcó.
  • Cal tenir en compte si hi ha sortints o marquesines que puguin facilitar el fet de posar els conductors, tot i que es pot admetre, en aquests casos, una disminució de les distàncies assenyalades en el cas de les finestres i els balcons.
  • Elements metàl·lics presents a les façanes. Així mateix s’ha de respectar una distància mínima de 0,05 m respecte als elements metàl·lics presents a les façanes, com ara escales, llevat que el cable disposi d’una protecció.
• Condicions per a cables tibats. La distància a terra ha de ser de 4 m llevat el cas d’encreuaments; aleshores les condicions que han de regir són les pròpies dels encreuaments.

En situacions especials, com els encreuaments i els paral·lelismes amb altres línies, amb vies de comunicació, amb rius i canals navegables o flotables, etc., s’han de complir les condicions assenyalades al REBT, com també les normes establertes pels organismes afectats o altres normes oficials vigents per aquests casos.

• Condicions en encreuaments. A la taula hi ha resumides les condicions que s’han de complir, segons el REBT, pel que fa a les obertures d’encreuament amb les vies i instal·lacions, en la qual:
  • U = Tensió nominal, en kV, de la línia d’alta tensió
  • L1 = Longitud, en metres, entre el punt d’encreuament i el suport més pròxim de la línia d’alta tensió
  • L2 = Longitud, en metres, entre el punt d’encreuament i el suport més pròxim de la línia de baixa tensió.

Taula Condicions en encreuaments

Línies aèries d’AT
Línia aèria per sobre de la de BT on: - D és la distància vertical mínima entre conductors AT/BT - U és Un de línia AT expressada en kV - L1 és la distància creuament-suport AT
Atenció al “resultat vertical ascendent” BT. Cas amb malla entre AT i BT si BT per sobre, permís especial.
Línies aèries de BT (conductors nus)
Si es troben en suports diferents: D ≥ 0,50 m
Si són al mateix suport depèn de la longitud d’obertura (3.2.2. o Tr 16)
Línies aèries de telecomunicacions
Posició: línia BT per sobre de la línia de telecomunicacions. Distància amb suports diferents: D ≥ 1 m Distància amb el mateix suport: D ≥ 0,50 m
Línia BT per sota: - o malla de protecció entre línies - o conductors de BT aïllats (0,6/1 kV) - o conductors telecomunicacions de 0,6/1 kV
Carreteres i ferrocarrils (sense identificar)
Càrrega de ruptura ≥ 410 daN; amb conductors aïllats ≥ 280 daN
Alçada ≥ 6 m, amb la fletxa més favorable

• Condicions en proximitats i paral·lelismes. A la taula hi ha resumides les condicions que cal complir, segons el REBT, pel que fa a les proximitats i els paral·lelismes.

La connexió o posada a terra té com a objectiu limitar les tensions perilloses que puguin presentar-se en les masses metàl·liques, i assegura l’actuació de les proteccions.

Les posades a terra de les xarxes aèries de baixa tensió es fan mitjançant el conductor neutre en el cas de les instal·lacions de tipus TT i TN, o el conductor neutre i protecció en el cas de les instal·lacions tipus TN-S.

La posada a terra està instal·lada en diferents punts de la xarxa:

• als centres de transformació (CT) mateix;
• al primer suport després del centre de transformació;
• a les ramificacions principals de la xarxa;
• al final de línia;
• en altres punts de la xarxa, sempre que la distància no superi els 500 m de longitud de línia.