En este artículo explicamos cómo hacer el cálculo de caída de tensión. Es de los cálculos más importantes. aquí explicamos la fórmula para la caída de tensión. La cual se basa en el voltaje de operación, el calibre del cable eléctrico, el material de conductor, la distancia de la carga, el amperaje, etc. Además dejamos algunos ejercicios para calcular la caída de voltaje.
Recomendamos un archivo de Excel para realizar diversos cálculos, se consigue en la Tienda Hotmart. En este archivo es posible calcular la caída de tensión de la que hablaremos a continuación.
La caída de tensión o caída de voltaje, indica que el voltaje disminuirá desde la fuente de poder hasta la carga. Es decir, no es el mimo voltaje el que sale de la Fuente que el que llega a la carga.
Esto es debido a las pérdidas de potencia naturales, ya sea por calentamiento del cable o distintos factores.
Entre más lejos esté la carga de la Fuente la caída de tensión será mayor, si el voltaje es más pequeño la caída de tenis´{on será mas notoria, por eso las líneas de alta tensión tienen niveles de voltaje superiores a los 33,000 volts, para reducir lo más posible la caída de tensión.
Hay una aplicación movil que realiza el cálculo de la caída de tensión, junto con otros cálculos útiles en la construcción eléctrica de baja tensión. La app es la siguiente y la recomendamos ampliamente ya que esta realizada respecto a la NOM.
Disponible par iOS y Android.
La caída de tensión se usa para prevenir fallos en equipos, ya que Si el voltaje es menor, el amperaje se incrementa debido a la ley de ohm. Y un mayor amperaje puede hacer que equipos fallen o hasta que el mismo conductor se sobrecargue.
Por eso, se recomienda hacer un cálculo de sección para el conductor en base a la caída de tensión.
Fórmula de caída de voltaje o tensión.
La fórmula para calcular la caída de tensión monofásica es la siguiente:
La fórmula para calcular la caída de tensión trifásica es la siguiente:
Dónde:
p, Resistividad del material del cable . 
I, Intensidad de corriente en Amperes (A).
L, Distancia hacia la carga en metros (m)
S, Sección transversal del conductor (mm2), área del conductor.
V, Voltaje del sistema, o voltaje inicial en volts (V).
E, caída de tensión en Volts (V).
%E, caída de tensión en porcentaje (%).
Resistividad del cobre es 0.0172 (ohm milímetro cuadrado sobre metro)
Resistividad del aluminio es 0.0282
NOTA: Como puedes notar, con la ecuación anterior también es posible calcular el tamaño del conductor en base a la caída de tensión. Eso lo explicaremos en otro tutorial.
Ejemplos del cálculo de caída de tensión.
1.- Tenemos un sistema monofásico, que opera a 240 V. El sistema alimenta una carga que consume 50 A y se encuentra a una distancia de 100 metros, con un conductor de cobre calibre 4 AWG (21.2mm2).
¿Cuál es la caída de tensión monofásica?
Vamos a resolverlo en la aplicación:
(La imagen se abrirá en una nueva pantalla para ver mejor los detalles)
Ahora lo resolvemos manualmente.
La resistividad del aluminio la tomamos como 0.0172
Prácticamente solo es poner los datos en la formula, y obtendremos la caída de tensión de ese alimentador.
Y el porcentaje de la caída de tensión es:
Por lo tanto tenemos una caída de tensión de 8.11 V Y 3.38 %.
2.- Una carga de 10 KW con un factor de potencia de 0.91, es alimentada por un cable de aluminio calibre 2 AWG (33.6mm2). La carga de encuentra a 1 kilómetro de la subestación. La cual es un sistema trifásico que opera a 440 V. Calcula la caída de tensión.
Indica cual es el voltaje que llega a la carga, es decir, el voltaje final.
La resistividad del aluminio la tomamos como 0.0282
Primero debemos calcular el amperaje que tiene la carga con la siguiente formula de potencia eléctrica.
I = 14.42 A
Luego sustituimos los datos en la ecuación:
E = 20.96 V
Ahora el porcentaje:
%E = 4.76%
El resultado es caída de tensión de 20.96 V y 4.76 %.
El voltaje final en la carga es de:
Voltaje final = 440 V – 20.96 V = 419.04 V
3.- Un pozo de riego agrícola tiene una bomba con un motor trifásico de 100 Hp, en la placa podemos ver las siguientes características: 440 V y 124 A. Se pretende alimentarlo con un cable de cobre calibre 2/0 AWG (67.43 mm2).
Si la caída de tensión máxima que se permite es del 3%. ¿Cuál es la distancia máxima a la que se puede colocar la subestación de la bomba?
La resistividad del cobre la tomamos como 0.0172
Solo tenemos que despejar las dos ecuaciones para la caída de tensión trifásica.
Calculamos la caída de tensión en volts, cuando el porcentaje de caída de tensión es 3%.
Ahora calculamos la distancia cuando la caída de tensión es el 3%.
L = 240.95 m
Podemos colocar la bomba hasta que el cable tenga un largo de 240 metros, desde el punto de conexión en la subestación hasta el punto de conexión de la bomba.
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