¿Qué es la Caída de Tensión?
La caída de tensión es la reducción del voltaje que ocurre cuando la corriente eléctrica fluye a través de un conductor. Es causada por la resistencia inherente del material conductor.
Una caída de tensión excesiva puede causar:
Límites según NTC 2050
La NTC 2050 recomienda (Sección 210.19 y 215.2):
| Tipo de Circuito | Caída Máxima |
|---|---|
| Circuitos ramales | 3% |
| Alimentadores | 2% |
| Total (alimentador + ramal) | 5% |
Nota: Estos son valores recomendados, no obligatorios. Sin embargo, superarlos puede causar problemas operativos.
Fórmulas de Cálculo
Circuitos Monofásicos
Vd = (2 × L × I × R) / 1000
Donde:
Circuitos Trifásicos
Vd = (√3 × L × I × R) / 1000
Porcentaje de Caída
%Vd = (Vd / Vn) × 100
Donde Vn = Voltaje nominal del sistema
Tabla de Resistencia de Conductores
Resistencia en Ω/km a 75°C para conductor de cobre:
| AWG | mm² | Resistencia (Ω/km) |
|---|---|---|
| 14 | 2.08 | 10.17 |
| 12 | 3.31 | 6.50 |
| 10 | 5.26 | 3.98 |
| 8 | 8.37 | 2.56 |
| 6 | 13.3 | 1.61 |
| 4 | 21.2 | 1.02 |
| 2 | 33.6 | 0.62 |
| 1/0 | 53.5 | 0.39 |
| 2/0 | 67.4 | 0.33 |
| 4/0 | 107 | 0.20 |
Ejemplo Práctico 1: Circuito Monofásico
Datos:
Cálculo:
El calibre 12 AWG no cumple. Necesitamos aumentar:
Con 10 AWG (R = 3.98 Ω/km):
Con 8 AWG (R = 2.56 Ω/km):
Resultado: Se requiere mínimo 8 AWG para este circuito.
Ejemplo Práctico 2: Alimentador Trifásico
Datos:
Cálculo:
Excede el 2% para alimentadores. Con 4/0 AWG (R = 0.20 Ω/km):
Con 250 MCM (R = 0.17 Ω/km):
Resultado: Se requiere 250 MCM para cumplir con el 2% en alimentadores.
Factores que Afectan la Caída de Tensión
1. Distancia
La caída es directamente proporcional a la longitud. A mayor distancia, mayor caída.
2. Corriente
Cargas más grandes producen mayor caída. Considerar factores de demanda.
3. Calibre del Conductor
Conductores más gruesos tienen menor resistencia y menor caída.
4. Material
El aluminio tiene aproximadamente 1.6 veces la resistencia del cobre.
5. Temperatura
La resistencia aumenta con la temperatura. Usar valores a temperatura de operación.
6. Factor de Potencia
Para cargas inductivas, considerar también la reactancia del conductor.
Fórmula con Reactancia (Cargas Inductivas)
Para mayor precisión en cargas inductivas:
Vd = √3 × I × L × (R × cos(φ) + X × sin(φ)) / 1000
Donde:
Estrategias para Reducir Caída de Tensión
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Conclusión
La caída de tensión es un factor crítico que muchas veces se subestima. Un diseño adecuado debe considerar tanto la ampacidad como la caída de tensión para garantizar el correcto funcionamiento de los equipos y el cumplimiento de la normativa.