Verificación de Caídas de Tensión de una Instalación Eléctrica
Cualquier sistema de cableado impulsado por una corriente eléctrica provoca caídas de tensión entre su punto de origen y su final. En una instalación eléctrica, el cálculo de las caídas de tensión puede cumplir dos objetivos:
- Conocer la tensión residual real en un punto de la instalación (distribuidor o receptor)
- O comprobar que se cumplen los requisitos de la norma (artículo 525 y tabla G.52.1 de IEC 60364-5-52).
Caídas de tensión en las instalaciones de los consumidores
Figura 1: Extracto de la tabla G.52.1 de la norma IEC 60364-5-52
En el segundo caso, es necesario determinar lo que la norma denomina el origen de la instalación: si la instalación se alimenta desde una fuente de BT, la respuesta es clara y los resultados correspondientes a los dos objetivos son idénticos; por otro lado, si la instalación es más compleja con, por ejemplo, transformadores de distribución AT / BT, se puede considerar que la fuente de la caída de tensión son los terminales secundarios del transformador AT / BT. Los resultados de los dos objetivos pueden diferir dependiendo de la presencia o ausencia de un cambiador de tomas en el transformador. Tenga en cuenta que, en todos los casos, la caída de tensión en porcentaje se expresa de acuerdo con la tensión nominal de la red.
Cálculo de la caída de tensión en un sistema de cableado.
1) Fórmula aproximada propuesta por la norma IEC 60364-5-52
- b: coeficiente según el tipo de circuito (trifásico, bifásico o monofásico)
- ρ1: resistividad de conductores
- λ: reactancia por unidad de longitud de conductores
- cos φ: factor de potencia en el sistema de cableado
- L: longitud del sistema de cableado
- S: sección de conductores
- IB:corriente de funcionamiento
Esta fórmula aproximada se puede aplicar para circuitos balanceados trifásicos, bifásicos o monofásicos con un cos φ en estado estacionario mayor que 0,8.
2) Método vectorial
La documentación de AFNOR FD C 15-500 proporciona un cálculo más preciso basado en la representación vectorial de la tensión y la corriente en el sistema de cableado.
- U₁: Tensión de fase o de línea en el origen del circuito
- U₂: Tensión de fase o de línea al final del circuito
- φ: Ángulo de diferencia de fase al final del circuito debido a la carga
- Z: Impedancia del circuito
Representación vectorial de caída de tensión
Pero nuevamente, no se consideran los posibles desequilibrios en los circuitos trifásicos.
3) Cálculo preciso de la caída de tensión
Por tanto, el cálculo exacto de las caídas de tensión, sea cual sea el desequilibrio, debe considerar:
- La corriente de funcionamiento que fluye por la fase
- La resistencia y reactancia del conductor de fase
- La corriente de funcionamiento que fluye por el neutro
- La corriente de funcionamiento que fluye por el neutro
- El factor de potencia en el sistema de cableado
El cálculo debe realizarse para cada fase. Además, la suma de las caídas de tensión en varios sistemas de cableado sucesivos debe ser vectorial para considerar cualquier variación en el factor de potencia en estos sistemas de cableado.
Finalmente, si la instalación incluye motores, se debe controlar la caída de tensión durante la fase de arranque además del estado estacionario; en este caso, se considerará la corriente de arranque y el factor de potencia asociado, generalmente alrededor de 0,35.
Este método es el utilizado en elec calc™.
Verificación con elec calc™
elec calc™ permite el cálculo de las distintas caídas de tensión dentro de la instalación eléctrica:
- Caídas de tensión individuales de un componente
- Caídas de tensión totales de la fuente al receptor
- Caídas de tensión en régimen permanente
- Caídas de tensión durante el arranque
La caída de tensión se calcula a partir de las corrientes reales que fluyen por las fases y el neutro, considerando los ángulos de diferencia de fase generados por las impedancias de los distintos componentes.
Para un modo de funcionamiento determinado, la caída de tensión se calcula en régimen permanente y durante el arranque. Cada puesta en marcha se considera la más desfavorable, con toda la instalación alimentada.
El usuario puede definir límites de caída de tensión específicos para receptores, transformadores, inversores y variadores en régimen permanente y, si es necesario, durante el arranque. elec calc™ emite una alerta si se superan los umbrales definidos. También se emite una alerta si los umbrales definidos por el usuario superan los umbrales impuestos por los textos normativos cuando existen.
Figura 2 Verificación de caída de tensión en elec calc™
Caso de transformadores – Consideración de cambiadores de tomas en elec calc™
Un cambiador de tomas es un dispositivo que puede estar presente en los transformadores de potencia para permitir que la relación de transformación se ajuste de acuerdo con el nivel de tensión real aguas arriba o de acuerdo con la carga aguas abajo.
elec calc™ le permite simular los 3 escenarios:
Esta configuración solo tendrá un impacto en el cálculo de la caída de tensión aguas abajo.
- Caso 1 – Sin cambiador de tomas: Sumaremos la caída de tensión de la red aguas arriba, la caídas de tensión interna del transformador y la caída de tensión de la red aguas abajo, lo que permitirá obtener la tensión residual exacta en cada receptor.
- Caso 2 – Cambiador de tomas en vacío: Este dispositivo elimina la diferencia entre la tensión real de la red aguas arriba y la tensión primaria nominal del transformador. Este ajuste se realiza generalmente cuando el transformador se instala para obtener la tensión nominal sin carga en el devanado secundario del transformador. elec calc™ solo considerará la caída de tensión interna del transformador y la caída de tensión de la red aguas abajo, siendo la tensión inicial la tensión nominal sin carga del devanado secundario del transformador.
- Caso 3 – Cambiador de tomas en carga: indicar un cambiador de tomas en carga cancelará la caída de tensión interna del transformador cualquiera que sea la carga aguas abajo. elec calc™ solo considerará la caída de tensión de la red aguas abajo, siendo la tensión inicial la tensión nominal de la red. Esta es la opción que se debe elegir si solo nos preocupa la verificación normativa de caídas de tensión.
Artículo escrito por Jérôme Mullie, Calculation Product Manager.
