Clase 17. Calcula la caída de tensión y reúne los criterios

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La resistencia provoca una diferencia de tensión entre extremos. En un circuito que consume se observa como caída hacia la carga; durante la inyección solar puede aparecer como elevación de tensión en el inversor respecto al punto de conexión. Calculamos la magnitud; no presentamos una suma algebraica simplificada como estudio completo de red.

Fórmulas y unidades

L es la longitud de recorrido de ida, no la suma de ida y vuelta. U es la tensión nominal del circuito, e I la corriente de cálculo. En trifásica se usa tensión entre fases y se supone equilibrio.

R y X son los valores de un conductor de longitud L. Con datos de ficha:

R = r20[Ω/km] × [1 + α(θ−20)] × cAC × L[m]/1000.

X = x[Ω/km] × L[m]/1000.

Para DC, cAC=1 y X no interviene. En el modelo AC de estos ejemplos se adopta cAC=1,02, aproximación recogida en N3 para efecto pelicular/proximidad. Si usas una resistencia AC de ficha ya corregida, no la corrijas otra vez.

N3 permite despreciar X en el modelo habitual de pequeñas secciones de instalaciones interiores. Aquí el modo simple se acota a las secciones del extracto, con circuito convencional y condiciones reconocidas. Para disposición especial, desequilibrio, armónicos o reactiva relevante, no declarar que el modelo resuelve el circuito. En modo completo debes introducir X y el signo de la reactiva; no inventar X=0 silenciosamente.

Con R≈cAC × ρ × L/S y X despreciable, puedes despejar una sección ideal mínima:

• DC: SΔU = 2ρLI/ΔUpermitida.
• Monofásica: SΔU ≈ 2cACρLIcosφ/ΔUpermitida.
• Trifásica: SΔU ≈ √3cACρLIcosφ/ΔUpermitida.

Después se redondea hacia arriba a una sección disponible y se vuelve a calcular con la resistencia del cable elegido. La sección ideal no reemplaza la comprobación con datos de ficha.

Límites: cada tramo tiene su regla

Hay reglas específicas para instalaciones de enlace y otros casos. Si la calculadora no reconoce el tramo, pide un límite documentado o muestra solo ΔU, sin dictamen de cumplimiento normativo. Cuando haya varios segmentos en un mismo circuito de igual tensión nominal, suma sus diferencias y compáralas con el presupuesto total. No sumes directamente voltios de la parte DC y la AC a través del inversor.

Ejemplo completo AC: por qué 6 mm² no basta aquí

Datos: monofásica, 5.000 W nominales, 230 V, cosφ=1, máxima de salida de ficha 25 A, L=25 m, conductor a 90 °C, B2/XLPE/2, factores del ejercicio 0,90 y 0,80. Presupuesto completo disponible del tramo: 1,5 %. Cobre con α=0,00392; cAC=1,02; X despreciable. R20 tomados de la ficha T2: 4 mm²=4,95; 6 mm²=3,30; 10 mm²=1,91; 16 mm²=1,21 Ω/km.

1. Corriente nominal: 5.000/230 = 21,739130 A.
2. Corriente térmica requerida: 1,25 × 25 = 31,25 A.
3. Caída permitida: 230 × 0,015 = 3,45 V.
4. Factor térmico de resistencia: 1 + 0,00392 × 70 = 1,2744.
5. Para 6 mm²: R = 3,30 × 1,2744 × 1,02 × 25/1000 = 0,10724076 Ω. ΔU = 2 × 21,739130 × R = 4,662642 V, equivalente a 2,027236 %: excede 1,5 %.
6. Para 10 mm²: R = 0,062069652 Ω; ΔU = 2,698681 V = 1,173339 %. Iz = 57 × 0,72 = 41,04 A ≥ 31,25 A.

Resultado: 10 mm² es la primera sección del conjunto estudiado que supera ambos criterios. No es una recomendación universal para inversores de 5 kW. Si se considera un magnetotérmico de 32 A, hay que comprobar además la coordinación: 6 mm² daría Iz=31,68 A, menor que 32 A; 10 mm² sí supera esa comprobación. Restan las verificaciones de F07 y la comprobación final nuestra.

Ejemplo DC con resistencia real

Datos: 400 V de trabajo, 10 A, recorrido de ida 30 m, dos conductores de 4 mm² H1Z2Z2-K de cobre estañado, r20=5,09 Ω/km según T5, conductor 90 °C, objetivo de diseño de caída 1 %.

Rida = 5,09 × 1,2744 × 30/1000 = 0,19460088 Ω.

ΔU = 2 × 10 × 0,19460088 = 3,8920176 V = 0,9730044 %.

Ppérdida = 10 × 3,8920176 = 38,920176 W.

Respeta el objetivo de caída de este ejemplo por poco. No se ha comprobado la intensidad admisible del montaje DC en este ejemplo, ni sus protecciones, tensiones o conectores. Con el modelo ideal de F03 salía una caída menor: la diferencia explica por qué conviene usar la ficha real.