Calculadora de caída de tensión/Voltaje o regulación de tensión (Voltaje)

Parámetros de la calculadora de caída de tensión (Voltaje)

  • Amperios (A): Se debe ingresar la corriente (Amperios) de la carga, si la potencia esta en kW, kVA o Hp se deber√° 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√°ndares, sin embargo si el valor que requiere no se encuentra, debe escoger ¬ęOtro valor¬Ľ y poner en la casilla el valor deseado.
  • Fases: En este √≠tem se debe ingresar el tipo de sistema de alimentaci√≥n: Monof√°sico (1F- AC), Trif√°sico (3F-AC) o Corriente directa¬† o continua (DC).
  • Distancia (m, pies): Especifique la longitud estimada del cable en metros o pies.
  • Tama√Īo de cable (AWG): Seleccione un tama√Īo de cable el√©ctrico est√°ndar en AWG (American Wire Gauge) o kcmil como se define en la NPFA 70/NEC/NTC2050 (C√≥digo el√©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 ¬ę1¬Ľ.
  • Material del conductor: Escoger entre cobre y aluminio.
  • Material de la canalizaci√≥n: Escoger entre canalizaciones de PVC, Aluminio o Acero.

¬ŅQu√© es la ca√≠da de tensi√≥n (voltaje)?

La caída de tensión o voltaje es la pérdida de tensión/voltaje en un conductor debido a la resistencia eléctrica y la reactancia del mismo. Los problemas que resultan de una caída de tensión/voltaje son los siguientes:

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

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

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

La ca√≠da de tensi√≥n en el cable ser√° Voltaje= 5 A √ó (2 ő©+2 ő©) = 20 V (V=IxR) . Por lo tanto, solo 100 V estar√°n disponibles para su electrodom√©stico.

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

¬ŅC√≥mo calcular la ca√≠da de tensi√≥n/voltaje?

Las fórmulas de caída de tensión/voltaje para AC y DC se muestran a continuacion:

Formulas para calcular la caída de tensión 2

Dónde,

  • 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 ő© / km o ő© / 1000 pies.
  • Rc: es la resistencia del cable en ő© / km o ő© / 1000 pies.

La impedancia Zc en la calculadora de caída de voltaje se calcula como:

Formula calcular Z caída de tensión

Dónde,

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

La fórmula 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, también puede calcular el factor de potencia combinado del cable y la carga. Sin embargo, la diferencia es insignificante y esto haría que el cálculo fuera demasiado complicado.

Por ejemplo, la impedancia calculada en el peor de los casos para un conductor n√ļmero 10 es 1,2 ő© / 1000 pies. Y la impedancia para una carga con un factor de potencia de 0,85 es 1,1 ő© / 1000 pies. Como se puede ver la diferencia es muy peque√Īa.

Esta calculadora de caída de tensión/voltaje usa los valores de resistencia Rc y reactancia Xc de la Tabla 9 en el capítulo 9 del NEC/NFPA70/NTC2050 para cálculos de AC y DC. Y también 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 teoría, los valores de la Tabla 8 deben usarse para los cálculos de caída de voltaje de DC. Sin embargo, la diferencia es insignificante.

Comparativo de ca√≠das de voltaje con la tabla 9 vs tabla 8 de la NEC/NFPA70/NTC2050, en cables ¬ępeque√Īos¬Ľ

Cobre Tabla 9
PVC 10AWG
R 1,2
distancia 100
Corriente 15
caída tensión 3,60
Cobre Tabla 9
Acero 10AWG
R 1,2
distancia 100
Corriente 15
caída tensión 3,60
Aluminio Tabla 9
Acero 10AWG
R 2
distancia 100
Corriente 15
caída tensión 6,00
Cobre Tabla 8
Acero 10AWG
R 1,24
distancia 100
Corriente 15
caída tensión 3,72
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Como se puede observar en la anterior tabla para conductores de calibres ¬ębajos¬Ľ, la diferencia entre los c√°lculos de la tabla 8 y 9 para el cobre es muy peque√Īo, incluso para canalizaciones de diferentes materiales, solo existe una diferencia marcada cuando se cambia el cobre por el aluminio.

Comparativo de ca√≠das de voltaje con la tabla 9 vs tabla 8 de la NEC/NFPA70/NTC2050, en cables ¬ęgrandes¬Ľ

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

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

A continuación, se muestran dos ejemplos de diferencias entre cálculos 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√ļmero 10 es 1.2ő© / 1000ft. La resistencia de DC en la Tabla 8 es de 1,24 ő© / 1000 pies. Esa es solo una diferencia de resistencia del 3%. La ca√≠da de voltaje real ser√° 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√ļmero 12 es 2.0 ő© / 1000 pies. La resistencia de DC de la Tabla 8 es 1,98 ő© / 1000 pies. Esa es solo una diferencia del 1% en la resistencia. La ca√≠da de voltaje real ser√° del 2,97% en lugar del 3%. Es decir, con una diferencia despreciable.

¬ŅCu√°l es la ca√≠da de voltaje permitida?

NFPA/NFPA70/NTC2050 recomienda la siguientes ca√≠das de voltaje seg√ļn¬†las¬† notas de letra peque√Īa de los art√≠culos 210.19 (A) y 215.2 (A).

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

En términos simples, la caída de tensión/voltaje total máxima permitida en una tomacorriente o salida es de máximo 5% .

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

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Ejemplos de cálculo de caída de tensión/voltaje

Ejemplo 1: Ejemplo de cálculo de caída de voltaje para una carga monofásica de 120 V AC residencial

Calcule la caída de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 120 VAC, monof√°sico
Carga 15 A
Distancia 100 pies
Tama√Īo del conductor 10 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la canalización Acero

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

  • R¬†c¬†= 3,9 ő© / km o 1,2 ő© / 1000 pies
  • X¬†c¬†= 0,164 ő© / km o 0,05 ő© / 1000 pies

La impedancia se calcula como:CAlculo de impedanciaLa caída de voltaje se calcula como:CAlculo de caída de tensión ejemploLa caída de voltaje porcentual se calcula como:

Porcentaje de caida de tension

Ejemplo 2: Ejemplo de cálculo de caída de tensión para un motor industrial trifásico de 480 VCA

Calcule la caída de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 480 VCA, trif√°sico
Carga Motor de 25 hp, pf 0.86.
Corriente a plena carga: 26 A
Eficiencia ignorada
Distancia 300 pies
Tama√Īo del conductor 8 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la canalización PVC

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

  • R¬†c¬†= 2,56 ő© / km o 0,78 ő© / 1000 pies
  • X¬†c¬†= 0,171 ő© / km o 0,052 ő© / 1000 pies

La impedancia se calcula como:CAlculo de impedancia ejemplo 2

La caída de voltaje se calcula como:CAida de tension ejemplo 2La caída de voltaje porcentual se calcula como:Porcentaje de caida de tension ejemplo 2

Ejemplo 3: ejemplo de cálculo de caída de tensión para una carga de 12 V DC

Calcule la caída de voltaje para la siguiente carga:

Voltaje 12 V DC
Carga 1 A
Distancia 80 pies
Tama√Īo del conductor 12 AWG
Material del conductor Cobre
Material de la canalización Aluminio

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

  • R¬†c¬†= 6,6 ő© / km o 2,0 ő© / 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 caída de voltaje se calcula como:CAida de tension ejemplo 3La caída de voltaje porcentual se calcula como:

Porcentaje de caida de tension ejemplo 3

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