El dimensionamiento de los cables subterráneos es muy diferente al de los tendidos en interiores, ya que los circuitos subterráneos suelen tener una longitud de cable mucho mayor, lo que hace que la caída de tensión sea una preocupación importante. Esto aplica a varios circuitos, incluyendo los que llevan a garajes y riego de jardines.

Dado que la caída de tensión es un problema, la solución es dimensionar el cable según la distancia y la carga. Un dimensionamiento adecuado es fundamental para planificar un cableado subterráneo seguro y eficiente. A continuación, encontrará todo lo que necesita saber sobre el dimensionamiento del cableado subterráneo.

Por qué el dimensionamiento de los cables subterráneos es diferente

Las instalaciones subterráneas se enfrentan a retos diferentes a los de las interiores:

• Distancias más largas – Las alimentaciones a dependencias superan los 100 pies, lo que aumenta la resistencia y la caída de tensión.

• Retención del calor del suelo – Los cables subterráneos no se enfrían tan eficientemente como los cables al aire libre, por lo que su capacidad de transportar corriente es menor.

• Equilibrio de carga : Los sistemas de fase dividida de 120/240 V deben considerar si la carga se distribuye equitativamente entre las ramas. Las cargas equilibradas de 240 V permiten una mayor longitud del cable, mientras que, en el peor de los casos, las cargas de 120 V suelen reducir las distancias a la mitad.

• Elección del material : el cobre proporciona una mayor conductividad en tamaños más pequeños, mientras que el aluminio es más liviano y económico, lo que lo hace práctico para recorridos de alimentación largos.

Tabla de distancias y tamaños de cables subterráneos (caída de tensión de aproximadamente 3 %)

La caída de tensión se produce cuando la corriente eléctrica pierde presión al circular por un cable, y los tramos subterráneos largos hacen que este efecto sea más notorio. Por ejemplo, un circuito de 120 V que alimenta un garaje independiente a 45 metros de distancia con una caída del 3 % entregaría aproximadamente 116,5 V en lugar de los 120 V completos. Si bien se encuentra dentro del límite de diseño recomendado, esta pequeña pérdida puede afectar a los componentes electrónicos sensibles o a las cargas de los motores, por lo que se considera recomendable mantener la caída de tensión subterránea en un 3 % o menos.

La siguiente tabla muestra las distancias máximas para conductores de cobre y aluminio con clasificaciones de disyuntores comunes, según una guía de caída de tensión del 3 %.

Utilice esta tabla al planificar circuitos derivados y alimentadores subterráneos para adaptar el tamaño del conductor a la carga y la distancia del disyuntor.

Nota: Si bien el límite de diseño recomendado para circuitos derivados es del 3 %, el NEC permite una caída de tensión total de hasta el 5 % para una combinación de alimentadores y circuitos derivados. En la práctica, esto significa que los alimentadores subterráneos pueden superar el 3 % si el rendimiento general sigue siendo aceptable, pero mantenerse dentro del 3 % garantiza el funcionamiento eficiente y seguro de los equipos, especialmente para componentes electrónicos sensibles o cargas de motores. Para circuitos derivados sin alimentador, el NEC siempre exige una caída del 3 %.

Cómo leer el gráfico

• Columnas de cobre vs. columnas de aluminio : El cobre soporta mayores distancias por calibre, mientras que el aluminio requiere mayor tamaño. El cable de aluminio presenta mayor resistencia que el cobre, lo que lo convierte en un material más conveniente para instalaciones subterráneas.

• 120 V vs. 240 V : Un circuito de 240 V puede viajar aproximadamente el doble de distancia que un circuito de 120 V porque la corriente se divide entre dos patas, lo que reduce las pérdidas.

Equilibrado en fase dividida vs. caso más desfavorable

En un sistema de fase dividida de 120/240 V, una carga equilibrada utiliza ambas patas por igual a 240 V. Esto reduce a la mitad la corriente en cada conductor, lo que minimiza la caída de tensión y permite recorridos mucho más largos.

El peor escenario posible ocurre cuando casi toda la carga se concentra en una sola rama de 120 V. En ese caso, la corriente fluye completamente por un solo conductor y la caída de tensión se vuelve mucho más severa. Esto puede ocurrir cuando la mayor parte de la carga es de solo 120 V, como luces, enchufes o electrodomésticos de una sola rama, o cuando las cargas están distribuidas de forma desigual entre las dos ramas. Las cargas pueden distribuirse de forma desigual entre las dos ramas si los circuitos derivados de un subpanel no están equilibrados, lo que significa que se colocan más interruptores de 120 V en una rama que en la otra, o cuando los patrones de uso reales hacen que un lado consuma más corriente (por ejemplo, varios electrodomésticos funcionando en la misma rama a la vez). Es mejor mantener la carga equilibrada en todo momento.

• Ejemplo: el cobre n.° 2 puede alcanzar 380 pies con una carga equilibrada de 240 V, pero si se consume la misma cantidad de energía completamente a 120 V, la distancia segura se reduce a 190 pies (la mitad de la longitud) porque la corriente se duplica en la pata única.

Tipos de cables subterráneos

Elegir el tipo de cable adecuado es tan importante como seleccionar el tamaño adecuado. El aislamiento, la cubierta y la construcción determinan si el conductor puede enterrarse directamente, tenderse a través de conductos o utilizarse en la distribución de servicios públicos. A continuación, se presentan las opciones más comunes de cobre y aluminio para uso subterráneo:

Cables de cobre

THWN-2 / XHHW-2

• Son conductores con aislamiento simple, aptos para entornos húmedos. Se utilizan en conductos subterráneos.

• Ambos tienen clasificaciones de temperatura altas (90 °C húmedo o seco), lo que significa que resisten condiciones de calor subterráneo donde el enfriamiento es limitado.

• THWN-2 tiene una cubierta de nailon resistente a la humedad y al aceite, mientras que XHHW-2 utiliza aislamiento de polietileno reticulado (XLPE), que proporciona mayor dureza y resistencia a la abrasión en los conductos.

• Ambos cables se utilizan comúnmente para alimentaciones de subpaneles, equipos exteriores y entradas de servicio donde los cables deben protegerse en conductos contra la tierra o daños físicos. El THWN-2 es el cable preferido para tendidos residenciales, mientras que el XHHW-2 es el cable ideal para uso comercial.

UF-B (Cable de alimentación subterráneo)

• Un cable de cobre sólido o trenzado diseñado para enterramiento directo sin conducto.

• Más común para enterramiento directo en circuitos derivados residenciales.

• Se utiliza para alimentar iluminación exterior, garajes independientes, cobertizos o circuitos de jardín .

• Si bien es conveniente, el cable UF-B tiene un tamaño limitado (generalmente disponible hasta 6 AWG) y es más adecuado para cargas más pequeñas y tramos cortos. Su rango de tamaño es ideal para todas las aplicaciones residenciales de tramos cortos.

Cables de aluminio

URD (Distribución Residencial Subterránea)

• Se utilizan principalmente en servicios públicos para suministrar energía desde transformadores a las entradas de servicio. Los propietarios de viviendas pueden utilizarlos en aplicaciones residenciales para ahorrar costos en tendidos subterráneos.

• El cable está disponible en variantes tríplex y cuádruplex. El URD tríplex cuenta con dos conductores de fase aislados y se utiliza para acometidas monofásicas o tendidos a edificios pequeños. El URD cuádruplex cuenta con tres conductores de fase aislados más un neutro y se utiliza para distribución secundaria trifásica.

• El URD está disponible tanto para enterramiento directo como para instalación en conductos. Se utiliza para tramos largos de alimentación a edificios, especialmente cuando el costo hace que el cobre no sea práctico.

• Las aplicaciones comunes incluyen la distribución secundaria a casas, dependencias, graneros o pequeñas cargas comerciales.

USE-2 (Entrada de servicio subterránea)

• Cable de aluminio unipolar con aislamiento, diseñado para enterramiento directo. Resistente a la luz solar y a la humedad.

• USE-2 se utiliza para conductores de entrada de servicio y alimentadores para equipos al aire libre, especialmente cuando se unen varios conductores individuales.

• A diferencia de URD, USE-2 generalmente consta de conductores individuales, no de conjuntos preensamblados.

Aplicaciones prácticas

Dependencias y garajes

• Las alimentaciones de larga distancia son comunes al alimentar estructuras independientes. En estos casos, se suele optar por un URD de aluminio porque equilibra el costo y la distancia. Un tendido de 45 a 90 metros puede requerir conductores de cobre de gran tamaño, pero el URD de aluminio ofrece una opción más económica sin sacrificar la seguridad si se dimensiona adecuadamente.

Pozos y bombas

• Las cargas de motor, como las bombas de pozo, son extremadamente sensibles a las caídas de tensión. Incluso una pequeña subtensión puede provocar el sobrecalentamiento del motor de la bomba, la activación de los disyuntores o una falla prematura. Por esta razón, se utilizan conductores de cobre, ya que son más fiables, especialmente si la bomba se encuentra a más de 30 metros del panel de servicio.

Subpaneles

• Al alimentar un subpanel en otro edificio, lo ideal es una carga equilibrada de 240 V. Por ejemplo, un subpanel de taller que alimenta circuitos de 120 V y 240 V distribuye la corriente uniformemente entre ambas patas. Esto permite una mayor extensión del tendido sin necesidad de cable de gran tamaño. Los cables URD de cobre y aluminio THWN-2 o XHHW-2 son comunes para subpaneles.

Cargas pesadas (HVAC, cargadores de vehículos eléctricos)

• Equipos como aires acondicionados, bombas de calor y cargadores de vehículos eléctricos consumen grandes cargas continuas. Los alimentadores para cargas pesadas, como unidades de climatización y cargadores de vehículos eléctricos, suelen instalarse bajo tierra. Estas instalaciones utilizan conductores más grandes, no solo por su capacidad de corriente, sino también para minimizar la caída de tensión. El sobredimensionamiento del cable garantiza el arranque y el correcto funcionamiento de la unidad, especialmente en el caso de compresores o cargadores sensibles a la subtensión.

Cobre vs. Aluminio: ¿Cuál debería elegir?

• Cobre : ​​Ideal para tramos cortos, equipos de alta demanda o donde el espacio en los conductos es limitado. El cobre es la única opción para circuitos derivados pequeños, enterramiento directo de UF-B y cargas de motor sensibles, como bombas.

• Aluminio : Ideal para ahorrar costos en tendidos largos de alimentadores, siempre que se sigan las prácticas correctas de dimensionamiento y terminación. El aluminio es una opción menos eficaz para mantener la caída de tensión, pero puede utilizarse si el costo es un problema.

Conclusión

El cableado subterráneo requiere un dimensionamiento más preciso que los circuitos interiores estándar. La tabla anterior ofrece una guía práctica para equilibrar la carga, la distancia y el cobre/aluminio.