Domina la Caída de Tensión: Calculadora Avanzada, Ejemplos Prácticos y Normativas NEC

Calculadora Avanzada de Caída de Tensión con Ejemplos Resueltos y Fórmulas

¿Qué es la Caída de Tensión Permitida?

Según el NEC (Código Eléctrico Nacional) [210.19 A (1)] número FPN 4 y [215.2 A (3)] número FPN 2, la caída de tensión permitida para alimentadores es 3% y la caída de tensión aceptable para circuito derivado final y circuito de ramal es 5% para operación adecuada y eficiente.

Por ejemplo, si el voltaje de suministro es 110V, entonces el valor de caída de tensión permitida debería ser:

Caída de Tensión Permitida = 110 x (3/100) = 3.3V.

Ya hemos discutido la selección del tamaño adecuado de cable para instalación de cableado eléctrico en sistemas SI y Británico con ejemplos. En el artículo anterior, también explicamos el cálculo de caída de tensión y fórmula de caída de tensión, así como calculadora online de tamaño de cable.

Hoy vamos a compartir una Calculadora Avanzada de Caída de Tensión Online y fórmulas de caída de tensión en detalle con ejemplos resueltos.

Importante saber: Lee la descripción completa debajo de la calculadora de caída de tensión para mejor explicación ya que hay muchas fórmulas de cálculo de caída de tensión con ejemplo. Además, también hay un método muy simple para calcular la caída de tensión.

También revisa

• Calculadora de Tamaño de Cable y Alambre Eléctrico (Cobre y Aluminio)
• Calculadora de Tamaño de Cable y Alambre en AWG

Calculadora de Caída de Tensión (Avanzada)

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Nota: Esta Calculadora también está disponible en nuestra App Gratuita Android de Tecnología Eléctrica

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Fórmulas y Cálculo de Caída de Tensión

Fórmula Básica de Caída de Tensión.

La fórmula básica eléctrica de caída de tensión es:

V_D = IR ……. (Ley de Ohm).

Donde:

• V_D = Caída de Tensión en Voltios.
• I = Corriente en Amperios.
• R = Resistencia en Ohmios (Ω).

Pero este no es siempre el caso, y no podemos hacer funcionar el sistema con esta fórmula básica (¿Por qué? Ver casos abajo también).

Fórmula de Caída de Tensión para Conducto de Acero.

Esta es la fórmula aproximada de caída de tensión a factor de potencia unitario, temperatura de cable 75°C, y conductores de cable en conducto de acero.

V_D = (2 x k x Q x I x D) / cm para Monofásico.

V_D = (1.732 x k x Q x I x D) / cm para Trifásico.

Donde:

• cm = área de sección transversal del conductor en miles circulares.
• D = distancia de ida en pies.
• I = corriente del circuito en amperios.
• Q = relación de resistencia CA y resistencia CC (R_AC/R_DC) para conductores mayores a 2/0 para efecto piel.
• k = resistividad específica = 21.2 para Aluminio y 12.9 para Cobre.

Fórmula de Caída de Tensión para Circuitos Monofásicos y CC

Cuando la longitud del cable está en pies.

V_D = I × R

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Donde:

• V_D = Caída de Tensión en Voltios.
• I = Corriente del Cable en Amperios.
• R = Resistencia del Cable en Ohmios (Ω) [Ω/kft].
• L = distancia del cable en pies.

Cuando la longitud del cable está en metros.

V_D = I × (2 × L × R / 1000)

Donde:

• V_D = Caída de Tensión en Voltios.
• I = Corriente del Cable en Amperios.
• R = Resistencia del Cable en Ohmios (Ω) [Ω/km].
• L = distancia del cable en metros.

Cálculo y Fórmulas de Caída de Tensión para Sistema Trifásico.

• Para sistema Trifásico 3 Hilos. (Conexión Triángulo)

V_D = 0.866 × I × R

V_D = 0.866 × I × 2 × L × R / 1000

• Para sistemas Trifásico 4 Hilos. (Conexión Estrella)

V_D = 0.5 × I × R

V_D = 0.5 × I × 2 × L× R/ 1000

Donde:

• V_D = Caída de Tensión en Voltios.
• I = Corriente del Cable en Amperios.
• R = Resistencia del Cable en Ohmios (Ω) [Ω/km] o (Ω/kft).
• L = distancia del cable en metros o pies.

Cálculos de Área de Sección Transversal del Cable

Área de sección transversal del cable en kcmil (miles circulares kilo)

A_n = 1000×d_n² = 0.025 × 92^(36-n)/19.5

Donde:

• An = área de sección transversal de cable calibre "n" en kcmil.
• kcmil = miles circulares kilo.
• n = número de tamaño de calibre.
• d = diámetro al cuadrado del cable en in².

Área de sección transversal del cable en pulgadas cuadradas (in²).

A_n = (π/4)×d_n² = 0.000019635 × 92^{(36–n)/19.5}

Donde:

• An = área de sección transversal de cable calibre "n" en pulgadas cuadradas (in²).
• n = número de tamaño de calibre.
• d = diámetro al cuadrado del cable en in².

Área de sección transversal del cable en mm² (milímetros cuadrados)

A_n = (π/4) ×d_n² = 0.012668 × 92^(36-n)/19.5

Donde:

• An = área de sección transversal de cable calibre "n" en milímetros cuadrados (mm²)
• n = número de tamaño de calibre.
• d = diámetro al cuadrado del cable en mm².

También puedes leer: Cómo Localizar Fallas en Cables? Fallas de Cables, Tipos y Causas

Cálculo de Diámetro del Cable

• Fórmula de diámetro del cable en pulgadas

d_n = 0.005 × 92^(36-n)/39 …. En pulgadas

Donde "n" es número del tamaño de calibre y "d" el diámetro del cable en pulgadas.

• Fórmula de diámetro del cable en mm (milímetros)

d_n = 0.127 × 92^(36-n)/39 …. En milímetros (mm).

Donde "n" es número del tamaño de calibre y "d" el diámetro del cable en mm.

Fórmulas de Cálculo de Resistencia del Cable

(1). R_n = 0.3048 × 10⁹ × ρ / (25.4² × A_n)

Donde:

• R = Resistencia de los conductores de cable (en Ω/kft).
• n = # de tamaño de calibre.
• ρ = rho = resistividad en (Ω·m).
• An = área de sección transversal de calibre #n en pulgadas cuadradas (in²).

O;

(2). R_n= 10⁹ × ρ/ A_n

Donde:

• R = Resistencia de los conductores de cable (en Ω/km).
• n = # de tamaño de calibre.
• ρ = rho = resistividad en (Ω·m).
• An = área de sección transversal de calibre #n en milímetros cuadrados (mm²).

Fórmula y Cálculo de Caída de Tensión al Final del Cable.

V_End = V – V_D

Donde:

• V_End = Voltaje de suministro al final del cable.
• V = Voltaje de suministro.
• V_D = Caída de Tensión en los conductores del cable.

Fórmula de Cálculo de Caída de Tensión para Milles Circulares

V_D = ρ P L I / A

Donde:

• V_D = Caída de tensión en voltios.
• ρ = rho = resistividad específica en (Ω – miles circulares/pie).
• P = Constante de Fase = 2 (para sistema monofásico y CC) y = √3 = 1.732 (para sistema trifásico)
• L = longitud del cable en pies.
• A = área del cable en miles circulares.

Cómo calcular caída de tensión en conductor de cobre (1 y 3 fases)?

La caída de tensión en conductores de cobre puede calcularse mediante la siguiente fórmula simple y fácil con la ayuda de la siguiente tabla.

V_D = f x I … L = 100 pies

Donde:

• f = factor de la tabla abajo.
• I = Corriente en amperios.
• L = longitud del conductor en pies (100 pies).

(Ver ejemplo resuelto debajo de la tabla para clara comprensión)

Ejemplo Resuelto sobre Cálculos de Caída de Tensión

Ejemplo: Supongamos, Voltaje es 220V monofásico, corriente es 5A, Longitud del conductor es 100 pies, y Calibre de cable (AWG) es #8. Calcula la caída de tensión?

Solución:

La caída de tensión puede encontrarse por la siguiente fórmula
V_D = f x I … L = 100 pies

Dado que el factor para conductor #8 AWG es 0.125 (de la tabla anterior). Ahora, poniendo los valores en la fórmula anterior.

V_D = 0.125 x 5A x (para 100 pies)

V_D = Caída de tensión = 0.625V.

Nota: La calculadora de caída de tensión anterior proporciona valores aproximados y no garantizamos resultados 100% precisos ya que los resultados pueden cambiar con diferentes cables reales, conductores, alambres y diferente resistividad de material, número de hilos en cable, temperatura y condición climática, conducto y PVC, etc.

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