Cálculo de la sección de un conductor por caída de tensión. Los conductores que forman una línea eléctrica presentan una determinada impedancia. Debido a ésta, aparece una caída de tensión a lo largo de la línea. La tensión en bornas de los receptores será menor que la tensión en el origen de la l a línea. Para el buen funcionamiento de los receptores es necesario que la tensión que llega a sus bornas sea lo más próxima posible a la tensión nominal para la cual han sido proyectados. El cálculo de la sección por caída de tensión consiste en determinar el valor mínimo que debe tener la sección de los conductores para que la caída de tensión no supere unos límites prefijados. El REBT establece en instalaciones interiores una diferencia de tensiones máxima del 3% sobre la tensión nominal para los receptores alumbrado y del 5% para otros usos. Si la instalación se abastece desde un transformador propio, entonces estos límites pueden subir al 4,5% y 6,5% respectivamente. Las normas que hacen referencia a redes de distribución admiten una caída de tensión máxima del 5%. Caída de tensión:Voltaje perdido en la línea o diferencia vectorial de tensiones.
Diferencia de tensiones: Diferencia algebraica entre las tensiones al principio y final de la línea.
Líneas monofásicas
La tensión en el origen,
, es igual a la tensión en el extremo
más la caída de
tensión producida en los dos conductores que forman la línea.
La caída de tensión en este caso es:
En el diagrama vectorial se representan las tensiones
y
, apreciándose la caída
de tensión y la diferencia de tensiones.
Caída de tensión y diferencia de tensiones en una línea monofásica.
Para obtener la diferencia de tensiones, en el diagrama vectorial la longitud de sobre la dirección de
El segmento
es igual al segmento
es despreciable frente a los
.
y
que valen:
φ es el ángulo de la impedancia de carga (desfase entre tensión e intensidad). Diferencia de tensiones:
Líneas trifásicas La tensión simple (o tensión de fase) en el origen es igual a la tensión simple en el extremo más la caída de tensión producida en el conductor de fase (se asume que por el neutro no circula corriente).
Caída de tensión:
Caída de tensión y diferencia de tensiones en una línea trifásica. Diferencia de tensiones:
Operando de manera análoga al caso de las líneas monofásicas:
A partir de la caída de tensión y la diferencia de tensiones simples, podemos conocer la caída de tensión compuesta y la diferencia de tensiones de lí nea. El módulo de la caída tensión de línea es:
La diferencia de tensiones entre fases (tensiones de línea o compuestas) es:
Cálculo de la sección: Según el tipo de línea (monofásica o trifásica) hemos llegado a una de estas dos ecuaciones:
Conocemos el valor máximo de δV, la intensidad y los valores de
y
(que
dependerán de las características del receptor). La reactancia de los conductores dependerá de la sección. Sin embargo, al variar la sección, la variación de la reactancia es menor que la de la resistencia. En la mayor parte de líneas interiores se puede despreciar el valor de la reactancia. En general se puede estimar su valor a partir de la siguiente tabla:
Sección
Reactancia inductiva S≤120 mm2 X≈0 S=150 mm2 X=0,15·R S=185 mm2 X=0,20·R S=240 mm2 X=0,25·R
Sustituyendo en la ecuación de la diferencia de tensiones podemos obtener el valor máximo de la resistencia y por tanto el valor mínimo de la sección para que se cumpla la condición de diferencia de tensiones.
Cálculo de la sección de un conductor por calentamiento. La intensidad que atraviesa un conductor produce un calentamiento de éste por efecto Joule, mayor cuanto mayor sea la resistencia del conductor, es decir, cuanto menor sea su sección. Este calor generado provocará un aumento de temperatura en los conductores. La temperatura que finalmente alcanza el conductor dependerá del calor generado y del calor disipado, que vendrá determinado por las condiciones de instalación. La sección del conductor deberá ser tal que quede limitada la cantidad de calor producido y por lo tanto, la temperatura de equilibrio que alcanza el conductor no supere un valor que ponga en peligro la instalación. El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión recoge en unas tablas las intensidades máximas que puede admitir cada conductor en función de la sección, condiciones de instalación, aislamiento y tipo de cable. El REBT da también unos factores de corrección aplicables según la temperatura ambiente y otras condiciones como agrupamiento de cables o instalación bajo tubo. Las instrucciones del REBT en las que aparecen estos datos son:
ITC-BT-06. Redes aéreas para distribución en baja tensión
ITC-BT-07. Redes subterráneas para distribución en baja tensión.
ITC-BT-19. Instalaciones interiores o receptoras. Prescripciones generales.
En el caso de líneas enterradas, es importante tener en cuenta que si los cables están en el interior de un tubo, se aplicará un factor de corrección de 0,8. Es decir, la intensidad máxima admisible será la que aparece en la tabla por el factor de corrección.
Cálculo de la sección de un conductor por pérdida de potencia. Pérdida de potencia: Potencia eléctrica perdida por efecto Joule al circular la intensidad I.En cada conductor:
En el caso de una línea monofásica, la potencia perdida es:
En el caso de una línea trifásica, asumiendo que no circula corriente por el neutro, la pérdida de potencia es:
No es un criterio reglamentario sino económico: se trata de limitar la energía disipada en los conductores durante el funcionamiento de los receptores. Valor máximo de la pérdida de potencia: se establece un porcentaje de la potencia instalada. Se determina el máximo valor de la resistencia para que se cumpla la condición de pérdida de potencia. El valor de R determinará el mínimo valor de la sección.
