Uno de los aspectos primordiales al dimensionar los conductores que forman parte de una instalación eléctrica, luego del cumplimiento de la capacidad de conducción de corriente, es el Porcentaje de Caída de Tensión
La caída de tensión en el conductor se origina debido a la resistencia eléctrica al paso de la corriente. Esta resistencia depende de la longitud del circuito, el material, el calibre y la temperatura de operación del conductor. El calibre seleccionado debe verificarse por la caída de tensión en la línea.
Para circuitos de corriente alterna (c.a.) la caída de tensión depende de la corriente de carga, del factor de potencia y de la impedancia de los conductores (en estos circuitos es común la combinación de resistencias, capacitancias e inductancias)
Por lo anterior, la caída de tensión se expresa:
V = I * Z
Siendo Z la impedancia.
La Norma NTC 2050 en la nota 2 de la tabla 9 del capítulo 9, establece que “multiplicando la corriente por la impedancia eficaz se obtiene un valor bastante aproximado de la caída de tensión entre fase y neutro”, adicionalmente define la impedancia eficaz así:
ZEF = R Cos 0 + X Sen 0
Donde:
0 es el ángulo del factor de potencia del circuito.
R es la resistencia a corriente alterna de conductor.
X es la reactancia del conductor.
Por otro lado, tenemos:
X = XL – XC
Donde:
XL es la reactancia inductiva
XC es la reactancia capacitiva
Considerando que las distancias de las redes eléctricas en sistemas de distribución de Cables para Media Tensión implican longitudes cortas, se pueden despreciar los efectos capacitivos. Así mismo, para sistemas de distribución de Cables de Baja Tensión estos efectos capacitivos también son despreciables debido a las bajas tensiones de operación (menos de 600V); por lo tanto se pueden tener en cuenta solamente la resistencia y la Reactancia inductiva, simplificando los cálculos con una muy buena aproximación
a la realidad.
Reemplazando en la fórmula la reactancia X por la reactancia inductiva XL (es decir, despreciando la reactancia capacitiva), la impedancia eficaz se define así:
ZEF= R Cos 0 + XL Sen 0.
Conociendo los valores de resistencia a la corriente (R), de reactancia inductiva (XL) y el factor de potencia (FP = Cos 0), es posible calcular la impedancia eficaz (ZEF), para lo cual se incluyen Valores de FP (Cos 0) 1.0, 0.95, 0.90, 0.85, 0.80, 0.75, 0.70
La Caída de Tensión (DV=Vs-Vr) se calcula
mediante las siguientes fórmulas:
Para circuitos monofásicos:
DV FASE-NEUTRO = ZEF · 2 · L · I
Para circuitos trifásicos:
DV FASE-FASE = 3F · DV FASE-NEUTRO
DV FASE-FASE = 1.732 · DV FASE-NEUTRO
DV FASE-NEUTRO = ZEF · L · I
Donde:
DV es la Caída de Tensión en Voltios
L es la longitud del circuito en km
I es la corriente del circuito en A
ZEF es la impedancia eficaz en ohm/km.
La Regulación de Tensión o Porcentaje de Caída de Tensión se define como:
% Regulación = [(Vs-Vr) / Vr] · 100
% Regulación = [DV / Vr] · 100.
El resultado que arroje de estos cálculos debe compararse contra lo establecido en la NTC 2050, de la siguiente forma:
1. Según lo establecido en la sección 210.19 a – nota 4, la caída de tensión permisible no debe ser superior al 3%, en el circuito ramal más lejano, y desde el circuito alimentador y ramal hasta la salida más lejana no debe superar el 5%.
