Caída de Tensión Máxima en Instalaciones Interiores
La caída de tensión máxima de conductores en instalaciones interiores es fundamental para el funcionamiento adecuado de los receptores eléctricos. Una caída de tensión es excesiva, puede reducir el voltaje de suministro suficientemente como para afectar al rendimiento de motores, lámparas y otros dispositivos.
En las líneas eléctricas, la caída de tensión es un fenómeno inevitable. Surge como consecuencia de la resistencia intrínseca de los conductores, la cual está determinada por el material del que están hechos, su longitud y su sección transversal.
Esta resistencia provoca una pérdida de tensión, conocida como caída de tensión (c.d.t.), a lo largo de todo el conductor. La caída de tensión se disipa en forma de calor (efecto Joule).
Para evitar que la tensión en los receptores pueda ser significativamente menor que la de suministro, el REBT establece límites máximos para la c.d.t., los cuales varían según la línea diseñada.
Estas caídas de tensión, esenciales en el cálculo de instalaciones interiores o receptoras, se expresan generalmente como un porcentaje de la tensión de suministro.
Ejemplo: Si se establece una c.d.t. máxima del 5% para una línea con una tensión de suministro de 230V, ¿Qué tensión mínima puede haber en el punto final de la línea?
El 5% de 230V corresponde a 11,5 V. Esto significa que, si la tensión en el punto inicial de suministro es de 230V, la tensión mínima permitida en el punto final de la línea sería de:
230V - 11,5V = 218,5V.
Para conseguir una tensión adecuada al final de las líneas, se eleva un poco la tensión de suministro del transformador respecto al valor de la tensión nominal (230 V instalaciones en monofásicas y 400 V en trifásicas). Con esto se garantiza que la tensión en los puntos de consumo se mantenga dentro de los rangos establecidos.
Índice
Valores Máximos de la Caída de Tensión
La ITC-BT-19 del REBT indica que la sección de los conductores a utilizar se determinará teniendo en cuenta los siguientes valores máximos de caída de tensión entre el origen de la instalación interior y cualquier punto de utilización:
● Para cualquier circuito interior de viviendas: 3% de la tensión nominal.
● Para otras instalaciones interiores o receptoras: 3% para alumbrado y 5% para los demás usos.
● Para instalaciones industriales que se alimenten directamente en AT mediante transformador propio (se considerará que la instalación interior de BT tiene su origen en la salida del transformador): 4,5% para alumbrado y del 6,5% para los demás usos.
Compensación de la Caída de Tensión Sobrante
Al calcular la sección de las líneas, se parte de un reparto arbitrario de la caída de tensión (c.d.t.) máxima permitida.
Primero se determina la sección S basada en la c.d.t. máxima. Luego, se selecciona una sección comercial, que suele ser la inmediatamente superior a la calculada.
Posteriormente, se calcula la sección necesaria para evitar el sobrecalentamiento. En algunos casos, esto puede requerir un aumento adicional de la sección.
Además, al seleccionar el calibre comercial adecuado para el elemento de protección, podría ser necesario incrementar nuevamente la sección del conductor.
Como resultado, la sección final del conductor puede ser significativamente mayor que la inicialmente calculada en función de la c.d.t. máxima. Al recalcular la c.d.t. real con esta sección aumentada, se observará que es mucho menor de lo inicialmente previsto. Esta caída de tensión sobrante puede ser compensada y utilizada en otra línea.
Esto es muy importante en la fase de diseño, ya que permite reducir la sección de otras líneas al disponer de una mayor c.d.t. para su cálculo.
Compensación de la Caída de Tensión entre la Derivación Individual y la Instalación Interior
El valor de la caída de tensión puede compensarse entre la instalación interior y las derivaciones individuales, de modo que la caída de tensión total sea inferior a la suma de los límites especificados para ambas, según el esquema utilizado. Esta compensación puede realizarse en ambos sentidos. Por ejemplo:
– Aumento de sección de la Derivación Individual: en ocasiones puede ser necesario disminuir la sección de los conductores en las instalaciones interiores para poder conectarlos a mecanismos o a aparatos receptores. Si disminuimos la sección de estos conductores, la caída de tensión en la instalación interior aumentará. Para compensar esto, se puede aumentar la sección de los conductores de la derivación individual, lo cual reducirá la caída de tensión en esta línea.
– Disminución de sección de la Derivación Individual: si la caída de tensión en los circuitos de la instalación es significativamente inferior al límite admisible, como puede ocurrir en viviendas pequeñas, se puede compensar disminuyendo la sección de los conductores de la derivación individual, lo que incrementará la caída de tensión en esta línea.
Compensación de la Caída de Tensión entre los Circuitos de la Instalación Interior
En cualquier instalación de grandes dimensiones, especialmente en la industria, es común descentralizar los elementos de protección que alimentan a los diferentes receptores.
Por ello, además del cuadro principal o cuadro general de mando y protección (CGMP), se utilizan cuadros secundarios o parciales entre el cuadro principal y los receptores. Esto se aplica por tres motivos principales:
– Evitar la necesidad de un único cuadro de distribución de grandes dimensiones: especialmente en instalaciones con numerosos circuitos.
– Acortar la longitud de gran parte de las líneas: los circuitos partirán desde cuadros secundarios cercanos a los receptores.
– Ubicar las protecciones lo más cerca posible de los receptores: se optimiza la operatividad en caso de actuación de dichas protecciones.
Cuando hay cuadros secundarios, la caída de tensión c.d.t. debe ser repartida entre las diferentes líneas interiores hasta llegar al receptor correspondiente.
Generalmente, durante el diseño, es difícil lograr un reparto óptimo de la c.d.t. entre las diversas líneas. Sin embargo, como regla general, se puede decir que, a mayor longitud de una línea, mayor c.d.t. debería reservarse para ella.
Actualmente, los programas informáticos de cálculo eléctrico optimizan estas c.d.t., facilitando el diseño y distribución de las mismas.
Cálculo de Sección por Caída de Tensión en Instalaciones Interiores
A continuación, se indican 3 fórmulas equivalentes entre sí, tanto para monofásica como para trifásica, para proceder al cálculo de la sección del conductor por caída de tensión c.d.t.:
donde:
S = sección del conductor, en mm2
L = longitud de la línea, en m
I = corriente de línea, en A
cos φ = factor de potencia de la carga
ΔV = caída de tensión, en V
ΔV% = caída de tensión, en %
P = potencia de consumo, en W
V = tensión de línea, en V
γ = conductividad del conductor, en m/Ω·mm2
La temperatura máxima de los aislamientos es la siguiente:
– Aislamientos a 70ºC: PVC, mezcla termoplástica a base de poliolefina (Z1), etc.
– Aislamientos a 90ºC: XLPE, EPR, mezcla reticulada a base de poliolefina (Z), goma natural, etc.
Para otros aislamientos, hay que ver las especificaciones del fabricante.
La sección a seleccionar será la comercial inmediatamente superior a la obtenida con cualquiera de las fórmulas anteriores.
Ejercicio Resuelto de Cálculo de Sección por Caída de Tensión en Instalaciones Interiores
A continuación, se presenta 1 ejercicio resuelto de cálculo de la sección por caída de tensión máxima de conductores en instalaciones interiores de baja tensión:
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