Caída de tensión

La caída de tensión debe ser siempre cuidadosamente calculada y considerada durante el cálculo de los conductores, y los cálculos deben hacerse para las condiciones más adversas en que puede operar normalmente el circuito. Para una buena eficiencia, el tamaño de los conductores del circuito derivado debe ser tal, que la pérdida de voltaje desde el último DPCSC hasta la carga no sea mayor del 1% para cargas de alumbrado y no más del 2% para cargas de fuerza.En la figura de abajo se describe la forma en que se recomienda como puede distribuirse la caída de tensión desde la fuente hasta la carga.En todos los casos la suma de pérdida de tensión en los alimentadores y subalimentadores recomendada, no debe ser mayor al 3%.La caída de voltaje se basa en el voltaje nominal del circuito en la fuente y debe considerarse el voltaje en cada nivel del sistema de distribución.

Caída de tensión:

Circuito derivadoCaída de tensión = 1%

Carga de alumbrado

dderivado

CentroDe carga

Carga de

fuerza

Caída de tensión recomendada3% desde la fuente hasta el DPSC

del circuito derivado

Caída de tensión recomendada3% desde la fuente hasta el DPSC

del circuito derivado

Tablero principal de la subestación, equipo de servicio o transformador local.

Tablero, Centro de control de motores, protección del

circuito

Circuito derivadoCaída de tensión = 1% (2%max)

Alimentador

Los límites de caída de tensión recomendados, son como sigue:

Circuitos monofásicos:

Circuitos Trifásicos:

Donde:= Caída de tensión en el cable en %I= Corriente que circula en el conductor en Amperes.L= Longitud del circuito en Km.Vo= Voltaje de línea a neutro o entre líneas en el caso de 2 hilos vivos.Z= Impedancia del cable en Ω/Km. La impedancia del cable se calcula de la siguiente manera: Z = Rcosø + jXLsenø o bien Z= Donde:R = Resistencia del conductor a la C.A. y a la temperatura de operación, en Ω/Km.XL = Reactancia inductiva del conductor, en Ω/Km.Ø = Ángulo de la impedancia o del Factor de Potencia.

Expresiones matemáticas para evaluar la caída de tensión:

Ejemplo.- Un alimentador de un circuito monofásico a tres hilos, de 120/240V, por el que circulan 24 A, tiene una longitud de 150 m. Está constituido por tres conductores de cobre cal. 10 AWG (uno por cada línea viva y el tercero para el neutro), calculemos la caída de tensión correspondiente. De la tabla 8 del capítulo 10, obtenemos que la Z para un factor de potencia de 0.85, en tubo metálico es de 3.6 Ω/Km.

Aplicando la expresión correspondiente: = x 100 = 10.8%. Esta es una pérdida de voltaje excesiva ya que la NOM sugiere un máximo del 3%, por lo tanto deberán usarse conductores más gruesos hasta cumplir con esta sugerencia.

Mediante el uso de estas expresiones, se puede determinar si el calibre del conductor inicialmente seleccionado para abastecer la carga, es adecuado para mantener la caída de tensión dentro de los límites establecidos, de no ser así se debe intentar con un calibre mayor hasta que la caída de voltaje esté dentro de los límites adecuados.

Ejemplo 1. ¿Cuál es la caída de tensión máxima recomendada por la NOM-001-SEDE-2012, para un circuito, desde la fuente de alimentación hasta la carga?

a).- 1%; b).- 2%; c).- 5%; d).- 3%

Ejemplo 2. Calcule la caída de tensión en un conductor de cobre, calibre 2/0, que forma parte de un circuito trifásico, que opera a 480 V tiene una longitud de 45m y conduce 200 A. a un F.P. de .85?

X 100 = 1.17%

La Z para un conductor cal. 2/0, de cobre, tres conductores en tubo de acero, es 0.36 Ω/Km. Tabla 9, Capítulo 10

Ejemplo 3. ¿Cuántos Volts se pierden en un conductor de cobre calibre 8, que tiene una longitud de 85m, fluyen 30 A, con un F.P. de .85 y está instalado en tubería de PVC.?

De la tabla 9, Cap. 10, Z = 2.26 Ω/Km.V = Z X I =[ (2.26 X 85)÷1000 X 30 = ⦌5.76 V.Nota: para este ejemplo no importa el voltaje al que opera el circuito.

Ejemplo 4. Si en el ejemplo anterior el circuito opera a 220 V, ¿Cuál es el porcentaje de caída de tensión?.

𝚫V = X 100 = 2.6%

Ejemplo 5. ¿Cuál es la Z de un conductor de cobre cal. 4/0, que opera a un F.P. de .9, instalado en tubería conduit de acero?

De la tabla 9, cap. 10, para el cal. 4/0 de cobre:X = 0.167 Ω/km y R = 0.207 Ω/Km.Para este caso: Ø = .9 = 25.84°La expresión para calcular Z es:Z = R cos ø + x sen ø

Z = .207 (.9) + .167(.435) Z = 0.186 + 0.0726 = 0.2586 Ω/Km