La respuesta corta
En un cable multiconductor que alimenta una carga trifásica equilibrada, las corrientes de los conductores suman aproximadamente cero en cada instante, de modo que sus campos magnéticos se anulan en gran medida en la armadura. En un cable unipolar no hay nada que anule el campo: todo el campo magnético alterno del conductor atraviesa la armadura que lo rodea. Si esa armadura es de acero, que es magnético, el campo induce corrientes de Foucault y provoca pérdidas por histéresis en los alambres. La armadura se calienta, el cable trabaja más caliente de lo que supuso el proyectista y, en circuitos de corriente elevada, las pérdidas pueden ser grandes.
El aluminio no es magnético, por lo que la armadura de alambres de aluminio (AWA) evita la pérdida por histéresis y reduce mucho el calentamiento inducido. Por eso la regla general, seguida tanto en especificaciones basadas en la IEC 60502 como en las basadas en normas BS, es sencilla: los cables armados multiconductores usan alambres de acero (SWA) o fleje de acero (STA); los cables unipolares en circuitos de CA usan AWA.
Dónde se usan los cables unipolares
Los cables de potencia unipolares aparecen allí donde los conductores son demasiado grandes para manejarse como un solo cable multiconductor. Casos típicos:
- Conexiones de transformador a cuadro general, donde se tienden en paralelo varios unipolares grandes por fase.
- Alimentadores de generadores y de motores grandes en plantas industriales.
- Alimentadores de media tensión, donde los cables unipolares de 25 a 630 mm2 según IEC 60502-2 son habituales junto a los tipos tripolares; véase la página de cables de potencia de MT.
- Conexiones de compañías eléctricas y subestaciones, a menudo en aluminio, tratadas en la página de cables de aluminio.
En muchos de estos lugares el cable necesita además protección mecánica, porque va enterrado, tendido en bandejas abiertas en una planta o instalado donde puede recibir golpes. Es entonces cuando surge la cuestión de la armadura.
Los unipolares se eligen tanto por manipulación como por motivos eléctricos. Un cable tripolar con conductores muy grandes se vuelve tan pesado y rígido que no se puede tirar ni curvar para entrar en un cuadro, y la bobina que necesita puede ser demasiado grande para transportarse con facilidad. Dividir cada fase en su propio unipolar, a veces con dos o más conductores por fase en paralelo, mantiene cada cable manejable. La contrapartida es que el instalador tiene ahora tres o más cables independientes por circuito, cada uno con su armadura, su prensaestopas y su punto de puesta a tierra, y el comportamiento magnético de cada conductor debe considerarse por separado. Los compradores acostumbrados a pedir SWA multiconductor tienden a trasladar ese hábito a las partidas unipolares del mismo listado, y es justo ahí donde aparece el error de armadura.
AWA, SWA y unipolares sin armar comparados
| Opción | Circuitos de CA | Circuitos de CC | Notas |
|---|---|---|---|
| Armadura de alambres de aluminio (AWA) | Opción estándar cuando se necesita armadura | Utilizable | No magnética; esquema de conexión fijado por el proyectista |
| Armadura de alambres de acero (SWA) | Evitar: pérdidas magnéticas y calentamiento | A veces se usa; decisión del proyectista | En CC no hay campo alterno, pero revise la especificación del proyecto |
| Armadura de fleje de acero (STA) | Evitar, por la misma razón | Decisión del proyectista | Habitual solo en cable multiconductor |
| Sin armar con pantalla metálica | Habitual en MT | Poco habitual | La pantalla de cinta o alambres de cobre conduce la corriente de defecto; protección mecánica mediante conductos o losetas |
| Sin armar, sin pantalla | Habitual en BT en conductos y bandejas | Habitual (por ejemplo, cable solar de CC) | Protección mecánica mediante el método de instalación |
El cable de cadena solar de CC, como el H1Z2Z2-K, es unipolar y normalmente sin armar; véase la página de cables solares fotovoltaicos. El problema de calentamiento descrito aquí es propio de la corriente alterna.
Conexión y tensiones inducidas
Incluso con armadura de aluminio, la armadura y la pantalla metálica de un cable unipolar se encuentran dentro del campo magnético del conductor. Si la armadura se conecta a tierra en ambos extremos, puede circular una corriente a lo largo de ella que vuelve por tierra o por la armadura de los cables vecinos, lo que añade pérdidas. Si se conecta en un solo extremo, la corriente circulante se detiene, pero aparece una tensión permanente en el extremo abierto. Qué esquema se usa, y si se aplican métodos de conexión especiales en tendidos largos, lo decide el ingeniero del proyecto, e influye en el cálculo de la capacidad de corriente.
Para el comprador hay dos puntos prácticos. Primero, las dimensiones de la armadura y de la pantalla de la hoja de datos son datos de entrada de ese cálculo, de modo que la ficha técnica final debe llegar al ingeniero antes de confirmar el pedido. Segundo, la formación de tendido importa: los unipolares de un circuito suelen tenderse juntos en trébol o en formación plana, nunca con las fases repartidas en conductos distintos, y las piezas de acero, como las placas pasacables alrededor de un unipolar, requieren el mismo cuidado que la armadura. Las placas pasacables para cables unipolares de CA son normalmente no magnéticas por la misma razón.
Abastecimiento de cable AWA
El cable AWA es un producto más restringido que el STA o el SWA multiconductor. El catálogo de planta asociada en el que se basa nuestra página de cables armados cubre solo armadura de fleje de acero, por lo que las construcciones unipolares AWA se asignan a plantas que tienen líneas de armado con alambres de aluminio y registros de ensayo de tipo para la construcción. La mesa comprueba tres cosas antes de preseleccionar una planta:
- Construcción y norma: sección y clase del conductor, aislamiento, asiento, diámetro de los alambres de aluminio y cubierta exterior según IEC 60502-1, IEC 60502-2, BS 5467, BS 6724 o la norma nacional indicada.
- Cobertura del ensayo de tipo: un informe de ensayo de tipo que cubra la misma tensión, el mismo rango de secciones y el mismo tipo de armadura.
- Registros de rutina: resistencia del conductor por bobina y, cuando se requiera, resistencia de la armadura; en conductores de MT, descargas parciales según IEC 60885-3 y el ensayo de tensión de rutina.
Los unipolares grandes son pesados y rígidos, por lo que la longitud y el tamaño de la bobina deben planificarse con el instalador: cuántos metros por bobina, cuántas bobinas por fase y si las longitudes deben emparejarse para tendidos en paralelo. Las opciones de bobina están en la página de embalaje y bobinas.
Lista de comprobación para la consulta
Una partida completa de unipolar armado en una RFQ indica: material y sección del conductor, tensión asignada, aislamiento, «AWA» de forma explícita, material de la cubierta (PVC o LSZH), la norma, el tipo de circuito (CA o CC), los metros totales por sección y las longitudes por bobina. El artículo sobre SWA frente a STA trata la vertiente multiconductora de la misma decisión. El MOQ y el plazo de las plantas AWA asignadas se confirman por escrito en cada pedido; los rangos típicos están en la página de MOQ y plazos de entrega, y la lista de cables puede ir directamente al formulario de cotización.