Calculadora de Caída de Tensión (Voltaje): AC, DC y Distancia
¿Tienes una tirada larga de cable y temes que no lleguen los 230 V al final? La Calculadora de Caída de Tensión (o Voltaje) es la herramienta de diagnóstico esencial para evitar fallos en motores y pérdida de luminosidad.
Introduce la distancia en metros, la sección del cable y la potencia de carga para obtener al instante el voltaje final. Esta herramienta soporta cálculos en Corriente Continua (DC) para instalaciones solares, así como Alterna Monofásica y Trifásica.
Con esta calculadora de cables, es posible determinar rápidamente la caída de voltaje (en %) y la potencia perdida (en W) en los cables del circuito eléctrico.
Contenidos
Instrucciones: Cómo rellenar los datos
Esta herramienta es una calculadora avanzada que evalúa la caída de voltaje y la potencia perdida en los circuitos eléctricos, garantizando que las instalaciones cumplan con las normativas de seguridad y eficiencia.
La calculadora de tensión por distancia solicitará información fundamental sobre el tipo de corriente y la tensión de trabajo (ya sea corriente continua, alterna monofásica o trifásica) y las características del cable (como su material conductor, cobre o aluminio, y el tipo de aislamiento, ya sea termoplástico a 70ºC o termoestable a 90ºC). Además, se puede ajustar la conductividad si es necesario.
Luego, se introducen las dimensiones físicas del cable, es decir, su longitud y la sección del conductor. Finalmente, se especifican los parámetros de la carga conectada, como la potencia o la intensidad, incluyendo el factor de potencia si se trabaja con corriente alterna.
Tipo de Corriente y Tensión
Se selecciona una de las siguientes opciones:
● Corriente continua (DC)
● Corriente alterna monofásica
● Corriente alterna trifásica
Una vez seleccionada la corriente se selecciona el valor de la tensión nominal de la línea. Para cada tipo de corriente hay un valor predefinido pudiéndose introducir cualquier valor manualmente.
Material del Cable
Se eligen las características del cable. Hay 3 campos:
● Selección del conductor:
– Cobre
– Aluminio
● Selección del aislamiento:
– Termoplástico a 70ºC (PVC, poliolefina termoplástica Z1, etc)
– Termoestable a 90ºC (XLPE, EPR, poliolefina termoestable Z, goma de silicona, etc.)
● Selección de la conductividad del conductor (opcional): se muestra el valor por defecto que se carga automáticamente según el material y el aislamiento seleccionado, permitiendo al usuario modificarlo. Ejemplos de valores por defecto:
– Cobre a 70ºC (PVC): γ ≈ 48 m/Ω·mm2
– Cobre a 90ºC (XLPE/EPR): γ ≈ 44 m/Ω·mm2
– Aluminio a 70ºC (PVC): γ ≈ 30 m/Ω·mm2
– Aluminio a 90ºC (XLPE/EPR): γ ≈ 28 m/Ω·mm2
Parámetros del Cable
En este apartado se definen los parámetros geométricos del cable o dimensiones de la línea. Hay 2 campos:
● Longitud: es longitud de la línea, en metros (distancia desde la alimentación hasta la carga).
● Sección: es la sección de la fase o conductor polar de la línea, en mm2 (desplegable con las secciones normalizadas: 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50... mm2).
Datos del Receptor
Se selecciona entre potencia o intensidad de la carga. Permite elegir entre:
● Potencia: es la potencia de la carga, en W.
● Intensidad: es la intensidad de la carga, en A.
● Factor de potencia o cos φ (adicional): si se selecciona corriente alterna (monofásica o trifásica) se puede introducir un valor entre 0 y 1 (valor de 1 por defecto). En corriente continua el valor de este factor es siempre de 1.
Interpretación: ¿Es Admisible mi Caída de Tensión?
La calculadora presenta los siguientes resultados:
● Caída de tensión (ΔV%): la ITC-BT-19 del REBT establece los valores máximos de caída de voltaje permitidos desde el origen de la instalación interior (Cuadro General de Mando y Protección) hasta cualquier punto de utilización.
Para viviendas, el límite es del 3% de la tensión nominal. En otras instalaciones interiores o receptoras, se permite un 3% para alumbrado y un 5% para otros usos. Finalmente, para instalaciones industriales alimentadas directamente en Alta Tensión con transformador propio, los límites son 4,5% para alumbrado y 6,5% para los demás usos.
● Potencia perdida Pp (W): esta es la potencia que se pierde en forma de calor en el cable debido a su resistencia. Una alta potencia perdida indica ineficiencia.
Fórmulas Utilizadas: Continua, Monofásica y Trifásica
Si se ha introducido potencia, el cálculo de la intensidad (I) es el siguiente:
– Para corriente continua:
– Para corriente alterna monofásica:
– Para corriente alterna trifásica:
La caída de tensión (ΔV) se calcula basándose en las características de la línea y en la Ley de Ohm. La resistencia del cable (RL) se determina por su longitud L, sección S y conductividad γ.
La fórmula general de la resistencia de un conductor es:
Y la Ley de Ohm aplicada a un conductor, que proporciona la caída de tensión del conductor en voltios, es:
Caída de Voltaje y Pérdida de Potencia en Corriente Continua (DC)
● Caída de voltaje (ΔV): para un conductor se calcula aplicando la Ley de Ohm ΔV = RL · I.
Se multiplica por 2, ya que la corriente fluye tanto por el conductor positivo como por el negativo, cada uno aportando a la resistencia total del circuito eléctrico.
● Pérdida de potencia (Pp): para un conductor se calcula como: Pp = RL · I2.
Se multiplica por 2 porque la potencia se pierde en ambos conductores (positivo y negativo).
Caída de Voltaje y Pérdida de Potencia en Alterna Monofásica (AC)
● Caída de voltaje (ΔV): si se considerase la reactancia del cable, su valor sería realmente para un conductor de: ΔV = I ⋅ (RL ⋅cos φ + XL ⋅ sen φ). El ángulo φ es el desfase entre la tensión y la corriente que provoca el receptor.
En baja tensión, para simplificar los cálculos, se utiliza comúnmente una aproximación, asumiendo que la reactancia inductiva (XL) del cable es despreciable o mucho menor que la resistencia (R). La caída de tensión se suele calcular entonces como ΔV = RL ⋅ I ⋅ cos φ.
Similar a la corriente continua, se multiplica por 2 debido a los dos conductores (fase y neutro). Además, se considera el factor de potencia (cos φ) de la carga.
● Pérdida de potencia (Pp): para un conductor se calcula como: Pp = RL ⋅ I2.
La potencia se pierde en ambos conductores (fase y neutro).
Caída de Voltaje y Pérdida de Potencia en Alterna Trifásica (AC)
● Caída de voltaje (ΔV): del mismo modo, si se considerase la reactancia del cable, su valor sería realmente para un conductor de: ΔV = √3 ⋅ I ⋅ (RL ⋅ cos φ + XL ⋅ sen φ). Considerando la reactancia inductiva (XL) del cable despreciable, se calcula como ΔV = √3 ⋅ RL ⋅ I ⋅ cos φ.
En instalaciones trifásicas equilibradas, la corriente por el neutro es nula, por lo que la caída de voltaje solo se considera en las fases. El factor √3 se utiliza para referir la caída de tensión a la tensión de línea (o compuesta), que es la que se mide entre fases. El factor de potencia (cos φ) también se aplica.
● Pérdida de potencia (Pp): para un conductor se calcula como: Pp = RL ⋅ I2.
La potencia perdida total es la suma de las pérdidas en cada una de las 3 fases.
Consideraciones Importantes de la Calculadora de Caída de Voltaje
A continuación, se detallan los aspectos importantes y la normativa relacionada con la caída de voltaje de un cable:
● Límites del REBT: establece límites máximos de caída de tensión porcentual para diferentes tipos de circuitos (ej. alumbrado o fuerza) y distancias en la ITC-BT-19 del REBT.
● Temperatura del conductor: la conductividad (γ) del material varía con la temperatura, y la calculadora usa valores para la temperatura de régimen del aislamiento (70ºC o 90ºC).
● Reactancia inductiva: esta calculadora se basa en la resistencia del cable. Para cables de secciones muy grandes o longitudes extremas, la reactancia inductiva podría ser significativa y debería considerarse en cálculos más complejos. No obstante, para la mayoría de las instalaciones de baja tensión, la resistencia es el factor dominante.
● Factor de potencia: en corriente alterna, el factor de potencia (cos φ) indica la eficiencia con la que se utiliza la energía eléctrica. Un factor de potencia bajo incrementa la corriente necesaria para una misma potencia útil, lo que a su vez eleva la caída de tensión y las pérdidas en los cables. Un cos φ bajo significa una mayor proporción de la componente XL ⋅ sen φ en la fórmula de caída de tensión.
● Instalaciones equilibradas (trifásica): es importante recordar que la fórmula utilizada para calcular la caída de voltaje en sistemas trifásicos asume una instalación equilibrada. Esto significa que las corrientes en las 3 fases son iguales y están desfasadas simétricamente. En la práctica, esto implica que la corriente por el conductor neutro es mínima o nula, simplificando el cálculo de la caída de tensión a las fases. Para sistemas desequilibrados, se requerirían cálculos más complejos.
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