Cálculo de caída de voltaje

voltage_drop

.xlsx

Descargar XLSX • 19KB

Introducción

La caída de tensión se refiere a la reducción de la tensión en un circuito eléctrico entre la fuente y la carga. Es un factor crítico en el diseño eléctrico ya que una caída de tensión excesiva puede resultar en un funcionamiento ineficiente de los equipos eléctricos, un rendimiento reducido y posibles riesgos para la seguridad. Comprender cómo calcular la caída de tensión es esencial para garantizar la fiabilidad y eficiencia de los sistemas eléctricos.

Factores que Afectan la Caída de Tensión

Varios factores influyen en la caída de tensión en un circuito eléctrico, incluyendo:

• Material del Conductor: Diferentes materiales tienen niveles variables de conductividad. El cobre y el aluminio son los materiales de conductor más comunes, siendo el cobre más conductivo que el aluminio.

• Tamaño del Conductor: La sección transversal del conductor afecta su resistencia. Los conductores más grandes tienen menor resistencia, lo que lleva a una menor caída de tensión.

• Longitud del Conductor: Cuanto más largo es el conductor, mayor es la resistencia, resultando en una mayor caída de tensión.
  

• Flujo de Corriente: La cantidad de corriente que fluye a través del conductor afecta directamente l a caída de tensión. Corrientes más altas aumentan la caída de tensión

• Temperatura: A medida que la temperatura del conductor aumenta, su resistencia también aumenta, lo que puede resultar en una mayor caída de tensión.

Fórmula de la Caída de Tensión

La caída de tensión en un conductor puede ser calculada utilizando la siguiente fórmula:

Vd = I × R

Donde:

• Vd = Caída de tensión (voltios)

• I = Corriente (amperios)

• R = Resistencia del conductor (ohmios)

Para aplicaciones prácticas, especialmente en circuitos CA, la fórmula puede ser ampliada para tener en cuenta la impedancia (Z) en lugar de solo la resistencia:

Vd = I × Z

Donde:

• Z = Impedancia (ohmios)

La impedancia incluye tanto la resistencia (R) como la reactancia (X):

Z = √(R2 + X2)

Ejemplo de Cálculo

Consideremos un circuito monofásico con los siguientes parámetros:

• Corriente (I) = 20 A

• Longitud del conductor = 50 m

• Tamaño del conductor = 4 mm² (Cobre)

• Tensión = 230 V

Primero, determine la resistencia del conductor. Para el cobre, la resistencia por kilómetro para un conductor de 4 mm² es de aproximadamente 4,61 ohmios.

R = (4,61 × 50) / 1000 = 0,2305 ohmios

A continuación, calcule la caída de tensión:

Vd = I × R = 20 × 0,2305 = 4,61 voltios

Caída de Tensión Aceptable

La caída de tensión aceptable varía dependiendo de la aplicación y las regulaciones locales. Generalmente, para la mayoría de las instalaciones eléctricas, la caída de tensión total no debe exceder el 5% de la tensión nominal. Para un sistema de 230 V, esto sería:

230 × 0,05 = 11,5 voltios

En el cálculo del ejemplo, la caída de tensión es de 4,61 voltios, lo cual está dentro del rango aceptable.

Conclusión

Calcular la caída de tensión es esencial para diseñar sistemas eléctricos eficientes y seguros. Considerando factores como el material del conductor, el tamaño, la longitud, la corriente y la temperatura, los ingenieros pueden garantizar que la caída de tensión se mantenga dentro de límites aceptables. Manejar correctamente la caída de tensión ayuda a mantener el rendimiento y la longevidad de los equipos eléctricos mientras se garantiza el cumplimiento de las normas de seguridad.