Calculadora de ca铆da de tensi贸n/Voltaje o regulaci贸n de tensi贸n (Voltaje)

Par谩metros de la calculadora de ca铆da de tensi贸n (Voltaje)

  • Amperios (A): Se debe ingresar la corriente (Amperios) de la carga, si la potencia esta en kW, kVA o Hp se deber谩 convertir a amperios con alguna de las siguientes herramientas: kW a Amperios, kVA a Amperios, Hp a Amperios.
  • Voltaje nominal (V): Especifique el voltaje en voltios (V). La herramienta permite escoger entre varios valores est谩ndares, sin embargo si el valor que requiere no se encuentra, debe escoger 芦Otro valor禄 y poner en la casilla el valor deseado.
  • Fases: En este 铆tem se debe ingresar el tipo de sistema de alimentaci贸n: Monof谩sico (1F- AC), Trif谩sico (3F-AC) o Corriente directa聽 o continua (DC).
  • Distancia (m, pies): Especifique la longitud estimada del cable en metros o pies.
  • Tama帽o de cable (AWG): Seleccione un tama帽o de cable el茅ctrico est谩ndar en AWG (American Wire Gauge) o kcmil como se define en la NPFA 70/NEC/NTC2050 (C贸digo el茅ctrico nacional).
  • Conductores en paralelo: Especifique la cantidad de conductores en paralelo. Tenga en cuenta que la NPFA 70/NEC/NTC2050 solo permiten conductores paralelos 1/0 AWG o mayores, salvo algunas excepciones. Si el circuito no tiene conductores en paralelo dejar en 芦1禄.
  • Material del conductor: Escoger entre cobre y aluminio.
  • Material de la canalizaci贸n: Escoger entre canalizaciones de PVC, Aluminio o Acero.

驴Qu茅 es la ca铆da de tensi贸n (voltaje)?

La ca铆da de tensi贸n o voltaje es la p茅rdida de tensi贸n/voltaje en un conductor debido a la resistencia el茅ctrica y la reactancia del mismo. Los problemas que resultan de una ca铆da de tensi贸n/voltaje son los siguientes:

  • Puede hacer que el equipo no funcione correctamente.
  • Reduce la energ铆a potencial.
  • Resulta en una p茅rdida de energ铆a.

Por ejemplo, si suministra potencia a un calentador de 20 惟 desde un suministro de 120 V (F-N) y la resistencia del cable es de 2 惟. Entonces la corriente ser谩 I = 120 V / (20 惟 + 2 惟 + 2 惟) = 5A . (I=V/R).

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La fuente ve una resistencia compuesta por 1 cable de alimentaci贸n (F), mas la resistencia del calentador, mas la resistencia del cable neutro (N) = (2惟 + 20惟 + 2 惟).

La ca铆da de tensi贸n en el cable ser谩 Voltaje= 5 A 脳 (2 惟+2 惟) = 20 V (V=IxR) . Por lo tanto, solo 100 V estar谩n disponibles para su electrodom茅stico.

Y la potencia desperdiciada en el cableado ser谩: P = 20 V 脳 5 A = 100 W se desperdiciar谩n como calor en el cable.

驴C贸mo calcular la ca铆da de tensi贸n/voltaje?

Las f贸rmulas de ca铆da de tensi贸n/voltaje para AC y DC se muestran a continuacion:

Formulas para calcular la ca铆da de tensi贸n 2

D贸nde,

  • I: es la corriente de la carga en amperios (A).
  • L: es la distancia del cable en metros (m) o pies (ft).
  • Zc: es la impedancia del cable en 惟 / km o 惟 / 1000 pies.
  • Rc: es la resistencia del cable en 惟 / km o 惟 / 1000 pies.

La impedancia Zc en la calculadora de ca铆da de voltaje se calcula como:

Formula calcular Z ca铆da de tensi贸n

D贸nde,

  • Rc: es la resistencia del cable en 惟 / km o 惟 / 1000 pies.
  • Xc: es la reactancia del cable en 惟 / km o 惟 / 1000 pies.

La f贸rmula anterior para Zc es para el peor de los casos. Que es cuando el factor de potencia del cable y la carga son el mismo.

En lugar de la impedancia en el peor de los casos, tambi茅n puede calcular el factor de potencia combinado del cable y la carga. Sin embargo, la diferencia es insignificante y esto har铆a que el c谩lculo fuera demasiado complicado.

Por ejemplo, la impedancia calculada en el peor de los casos para un conductor n煤mero 10 es 1,2 惟 / 1000 pies. Y la impedancia para una carga con un factor de potencia de 0,85 es 1,1 惟 / 1000 pies. Como se puede ver la diferencia es muy peque帽a.

Esta calculadora de ca铆da de tensi贸n/voltaje usa los valores de resistencia Rc y reactancia Xc de la Tabla 9 en el cap铆tulo 9 del NEC/NFPA70/NTC2050 para c谩lculos de AC y DC. Y聽tambi茅n usamos los valores de la Tabla 8 para conductores que no se encuentran en la tabla 9.

Tabla 9 NEC/NFPA70/NTC2050
Tabla 9, capitulo 9 NEC/NFPA70/NTC2050
Tabla 8, NEC/NFPA70/NTC2050
Tabla 8, NEC/NFPA70/NTC2050

En teor铆a, los valores de la Tabla 8 deben usarse para los c谩lculos de ca铆da de voltaje de DC. Sin embargo, la diferencia es insignificante.

Comparativo de ca铆das de voltaje con la tabla 9 vs tabla 8 de la NEC/NFPA70/NTC2050, en cables 芦peque帽os禄

Cobre Tabla 9
PVC 10AWG
R 1,2
distancia 100
Corriente 15
ca铆da tensi贸n 3,60
Cobre Tabla 9
Acero 10AWG
R 1,2
distancia 100
Corriente 15
ca铆da tensi贸n 3,60
Aluminio Tabla 9
Acero 10AWG
R 2
distancia 100
Corriente 15
ca铆da tensi贸n 6,00
Cobre Tabla 8
Acero 10AWG
R 1,24
distancia 100
Corriente 15
ca铆da tensi贸n 3,72
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Como se puede observar en la anterior tabla para conductores de calibres 芦bajos禄, la diferencia entre los c谩lculos de la tabla 8 y 9 para el cobre es muy peque帽o, incluso para canalizaciones de diferentes materiales, solo existe una diferencia marcada cuando se cambia el cobre por el aluminio.

Comparativo de ca铆das de voltaje con la tabla 9 vs tabla 8 de la NEC/NFPA70/NTC2050, en cables 芦grandes禄

Cobre Tabla 9
PVC 500kcmil
R 0,027
X 0,039
Z 0,047
distancia 100
Corriente 200
ca铆da tensi贸n 1,90
Cobre Tabla 9
Acero 500kcmil
R 0,032
X 0,048
Z 0,058
distancia 100
Corriente 200
ca铆da tensi贸n 2,31
Aluminio Tabla 9
Acero 500kcmil
R 0,048
X 0,048
Z 0,068
distancia 100
Corriente 200
ca铆da tensi贸n 2,72
Cobre Tabla 8
Acero 500kcmil
R 0,0258
X
Z 0,026
distancia 100
Corriente 200
ca铆da tensi贸n 1,03

Como se puede ver en la anterior tabla la diferencia entre la los c谩lculos es notable por ello es necesario tener en cuenta para calibres 芦Altos禄, todos los par谩metros de posibles, como materiales del cable, materiales de las canalizaciones etc.

A continuaci贸n, se muestran dos ejemplos de diferencias entre c谩lculos con la tabla 9 y tabla 8 de la NEC/NFPA70/NTC2050

Ejemplo 1: La resistencia de AC en la Tabla 9 para un conductor n煤mero 10 es 1.2惟 / 1000ft. La resistencia de DC en la Tabla 8 es de 1,24 惟 / 1000 pies. Esa es solo una diferencia de resistencia del 3%. La ca铆da de voltaje real ser谩 del 3,09% en lugar del 3%. Es decir, con una diferencia muy baja.

Ejemplo 2: La resistencia de AC en la Tabla 9 para un conductor n煤mero 12 es 2.0 惟 / 1000 pies. La resistencia de DC de la Tabla 8 es 1,98 惟 / 1000 pies. Esa es solo una diferencia del 1% en la resistencia. La ca铆da de voltaje real ser谩 del 2,97% en lugar del 3%. Es decir, con una diferencia despreciable.

驴Cu谩l es la ca铆da de voltaje permitida?

NFPA/NFPA70/NTC2050 recomienda la siguientes ca铆das de voltaje seg煤n聽las聽 notas de letra peque帽a de los art铆culos 210.19 (A) y 215.2 (A).

Circuitos ramales 3%
Circuito ramales +聽 alimentadores, combinados 5%

En t茅rminos simples, la ca铆da de tensi贸n/voltaje total m谩xima permitida en una tomacorriente o salida es de m谩ximo聽5%聽.

Se debe tener presente que las notas de letra peque帽a en el NEC/NFPA70/NTC2050 son solo para fines informativos y la autoridad de inspecci贸n no puede hacerlas cumplir [90-5 (c)]. Sin embargo, la Secci贸n 110-3 (b) requiere que el equipo se instale de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Por lo tanto, el equipo el茅ctrico debe instalarse de manera que funcione dentro del voltaje nominal especificado por este.

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Ejemplos de c谩lculo de ca铆da de tensi贸n/voltaje

Ejemplo 1: Ejemplo de c谩lculo de ca铆da de voltaje para una carga monof谩sica de 120 V AC residencial

Calcule la ca铆da de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 120 VAC, monof谩sico
Carga 15 A
Distancia 100 pies
Tama帽o del conductor 10 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la canalizaci贸n Acero

Los valores de resistencia y reactancia del NEC para un conductor de 10 AWG son:

  • R聽c聽= 3,9 惟 / km o 1,2 惟 / 1000 pies
  • X聽c聽= 0,164 惟 / km o 0,05 惟 / 1000 pies

La impedancia se calcula como:CAlculo de impedanciaLa ca铆da de voltaje se calcula como:CAlculo de ca铆da de tensi贸n ejemploLa ca铆da de voltaje porcentual se calcula como:

Porcentaje de caida de tension

Ejemplo 2: Ejemplo de c谩lculo de ca铆da de tensi贸n para un motor industrial trif谩sico de 480 VCA

Calcule la ca铆da de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 480 VCA, trif谩sico
Carga Motor de 25 hp, pf 0.86.
Corriente a plena carga: 26 A
Eficiencia ignorada
Distancia 300 pies
Tama帽o del conductor 8 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la聽canalizaci贸n PVC

Los valores de resistencia y reactancia del NEC para un conductor de 8 AWG son:

  • R聽c聽= 2,56 惟 / km o 0,78 惟 / 1000 pies
  • X聽c聽= 0,171 惟 / km o 0,052 惟 / 1000 pies

La impedancia se calcula como:CAlculo de impedancia ejemplo 2

La ca铆da de voltaje se calcula como:CAida de tension ejemplo 2La ca铆da de voltaje porcentual se calcula como:Porcentaje de caida de tension ejemplo 2

Ejemplo 3: ejemplo de c谩lculo de ca铆da de tensi贸n para una carga de 12 V DC

Calcule la ca铆da de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 12 V DC
Carga 1 A
Distancia 80 pies
Tama帽o del conductor 12 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la canalizaci贸n Aluminio

Los valores de resistencia del NEC para un conductor de 12 AWG son:

  • R聽c聽= 6,6 惟 / km o 2,0 惟 / 1000 pies

Tenga en cuenta que la reactancia no es aplicable en circuitos de DC.

Se utilizan los valores de resistencia de la Tabla 9 (AC) en el NEC, en lugar de los valores de resistencia de la Tabla 8 (DC). La diferencia es insignificante.

La ca铆da de voltaje se calcula como:CAida de tension ejemplo 3La ca铆da de voltaje porcentual se calcula como:

Porcentaje de caida de tension ejemplo 3

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