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Caída de tensión en cables
Calcule la caída de tensión de un alimentador con la resistencia y la reactancia del conductor, corregida por temperatura, la longitud máxima para la caída admisible y si la sección resiste el cortocircuito.
IEC 60364-5-52anexo G, caída de tensiónIEC 60228resistencia de conductores clase 2NECcapítulo 9, tabla 8, conductores AWG y kcmilIEC 60364-4-43ecuación adiabática, tabla 43A
Resultados
— %
— V
— A
— m
— mm²
— Ω/km
Gráficas
- Caída con esta carga
- Caída admisible
- Longitud máxima
- tmáx = (k · S / I)²
- Su falla
Cálculo y detalle
Cálculo paso a paso
Qué significa para su instalación
Para qué sirve
Para revisar rápido si un alimentador de una planta o de los servicios auxiliares de una subestación entrega la tensión que necesitan los equipos al final del cable, y si su sección aguanta la corriente de falla durante el tiempo que tarda la protección en despejar. Es útil al ampliar una carga, al cambiar un motor o al revisar un cable que se calienta.
Cómo se calcula
IEC 60364-5-52anexo G
u = b · (ρ1 · L / S · cos φ + λ · L · sen φ) · IBEs la expresión del anexo G, con b = 1 en trifásico (caída fase-neutro, que se divide por U0) y b = 2 en monofásico. Aquí se usa la forma equivalente con la tensión entre fases, que da el mismo porcentaje: ΔV = b · I · L · (R · cos φ + X · sen φ), con b = √3 en trifásico y b = 2 en monofásico de ida y retorno. L es la longitud de un sentido, y R y X van por unidad de longitud y se dividen por el número de conductores en paralelo. El porcentaje es 100 · ΔV / V.
Caída exacta, para comparar
Vr = √(Vs² − (I X cos φ − I R sen φ)²) − I (R cos φ + X sen φ)La fórmula del anexo G es una aproximación válida cuando la caída es pequeña. El detalle muestra también la caída fasorial exacta con la tensión de la fuente fija; las dos coinciden dentro de unas décimas de punto mientras la caída sea de pocos por ciento.
Corriente
Trifásico: I = P / (√3 · V · cos φ) o S / (√3 · V) · Monofásico: I = P / (V · cos φ) o S / VIEC 60228tabla 2 y anexo BNECcapítulo 9, tabla 8
Resistencia del conductor
Rθ = R20 · (1 + α20 · (θ − 20))Para secciones métricas se usa la resistencia máxima en corriente continua de los conductores cableados clase 2 de IEC 60228. Para AWG y kcmil se usan los valores de la tabla 8 del capítulo 9 del NEC para conductor cableado sin recubrimiento, dados a 75 °C, referidos a 20 °C con el mismo coeficiente. α20 = 0,00393 /°C para cobre y 0,00403 /°C para aluminio (IEC 60228, anexo B); equivalen a los coeficientes de la nota de la tabla 8 a 75 °C.
IEC 60364-4-43434.5.2 y tabla 43A
Cortocircuito
I² · t ≤ k² · S² → S ≥ I · √t / kEs la misma ecuación adiabática de IEC 60949. Valores de k de la tabla 43A: cobre con PVC 115 hasta 300 mm² y 103 por encima, cobre con XLPE o EPR 143; aluminio con PVC 76 y 68, aluminio con XLPE o EPR 94. La herramienta elige la columna de PVC según la sección. Con conductores en paralelo se supone que cada uno lleva la misma parte de la corriente.
Límites del cálculo
- Es una estimación, no un estudio. Supone carga equilibrada y concentrada al final del cable.
- No incluye el efecto piel ni el de proximidad, que suben la resistencia en corriente alterna de las secciones grandes. Si tiene la R en corriente alterna del fabricante, escríbala.
- La reactancia real depende de la disposición de los cables: conviene usar los valores del fabricante para su instalación.
- La ecuación adiabática solo vale para fallas de hasta unos 5 s. No reemplaza la verificación de la pantalla de los cables de media tensión.
- No calcula la capacidad de corriente, que depende del método de instalación, la agrupación y la temperatura ambiente.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la caída de tensión en un cable trifásico?
Con ΔV = √3 · I · L · (R · cos φ + X · sen φ), donde I es la corriente de línea, L la longitud de un sentido, R y X la resistencia y la reactancia del conductor por unidad de longitud y φ el ángulo del factor de potencia. En monofásico el factor √3 se cambia por 2, porque la corriente recorre la ida y el retorno. El porcentaje se obtiene dividiendo por la tensión nominal.
¿Cuál es la caída de tensión máxima permitida en un cable?
Depende de la norma y del contrato. IEC 60364-5-52 recomienda en su anexo G valores del orden del 3 % para alumbrado y del 5 % para otros usos cuando la instalación se alimenta de la red pública de baja tensión, y valores mayores cuando tiene su propia subestación. El NEC, que adopta la NTC 2050, recomienda en una nota informativa 3 % en el circuito ramal y 5 % en total. Los motores grandes suelen exigir además un límite durante el arranque.
¿Cómo se verifica un cable por cortocircuito?
Con la ecuación adiabática I² · t ≤ k² · S², donde S es la sección en mm² y k un factor que depende del material del conductor y del aislamiento (IEC 60364-4-43). Por ejemplo, k = 115 para cobre con PVC y 143 para cobre con XLPE o EPR. Si la energía de la falla supera la que soporta el cable, el aislamiento se daña antes de que la protección despeje.
Diseñamos sus alimentadores
Dimensionamos cables por capacidad de corriente, caída de tensión y cortocircuito, y los coordinamos con las protecciones de la planta o de la subestación. La ingeniería se hace de forma remota, sin desplazamientos a su sitio.