“Diseño de Instalaciones Eléctricas”
Caída de tensión en las líneas eléctricas Los receptores eléctricos y electrónicos son proyectados para que trabajen a determinadas tensiones, con una cierta tolerancia. La caída de tensión en los conductores es función de la distancia entre la carga y el centro de distribución de la energía eléctrica. Siendo e% el porcentaje de caída de tensión, este se define como: Tensión de entrada - Tensión en la carga e% = ----------------------------------------------------------- x 100 Tensión de entrada Siendo ∆V la caída de tensión en voltios, este será igual a: ∆V= (e%) x V
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Seguro que habrás podido observar cómo en ciertas ocasiones la luz que emiten las lámparas incandescentes que están conectadas a la red eléctrica cambia un poco de luminosidad. Estos fenómenos son debidos a que las líneas producen una cierta pérdida de tensión. Como todos sabemos, las líneas que transportan la energía eléctrica están com-puestas por conductores eléctricos de una cierta resistencia que, al ser recorridos por una corriente eléctrica se calientan y, por tanto, producen una pérdida de potencia.
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Pues bien, también hay que pensar que la resistencia de los conductores de las líneas están conectados en serie con los receptores, y que al ser recorridos por la corriente ocasionan una caída de tensión. De tal forma, que la tensión que le llega al receptor es menor que la que existe al principio de la línea.
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Caída de tensión en régimen permanente La caída de tensión verificada no debe ser superior a los siguientes valores, dados en relación al valor de la tensión nominal de la instalación: a) 7 %, calculados a partir de los terminales secundarios del transformador MT/BT, en el caso de transformador de propiedad de la unidad consumidora (transformador propio). b) 7 %, calculados a partir de los terminales secundarios del transformador MT/BT, de la empresa distribuidora de electricidad, cuando el puesto de entrega fuera ahí localizado.
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casosc) 5 %, calculados a partir del puesto de entrega, en los demás de puesto de entrega con suministro en tensión secundaria de distribución. d) 7 % calculados a partir de los terminales de salida del generador, en el caso de grupo generador propio. En los puntos a), b) y d), cuando las líneas principales de la instalación tuviesen una longitud superior a 100 m las caídas de tensión pueden ser aumentadas en 0,005 % por metro de línea superior a 100 m, sin que, entre tanto, este aumento sea superior a 0,5 %. En ningún caso la caída de tensión de los circuitos terminales puede ser superior a 4 %. Para el cálculo de caída de tensión en un circuito debe ser utilizada la corriente de proyecto del circuito. La corriente de circuito incluye los componentes armónicos.
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Caída de tensión en arranque de motores El dimensionamiento de los conductores que alimentan motores debe ser tal que, durante el arranque del motor, la caída de tensión en los terminales del dispositivo de arranque no supere 10 % de la respectiva tensión nominal. En ciertas aplicaciones, la caída de tensión en los terminales del dispositivo de arranque del motor puede ser superior a 10 % de la respectiva tensión nominal, de modo a no prolongar el tiempo de aceleración del motor. Para el cálculo de la caída de tensión, el factor de potencia del motor con rotor bloqueado puede ser considerado igual a 0,3.
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Ejemplo Se desea suministrar energía eléctrica a una carga resistiva de 10 kW a 220 V. Para ello, se tiende una línea de cobre de 6 mm2 de sección desde un transformador de distribución situado a 75 m (Figura de abajo). Calcular: a) la resistencia de la línea, b) intensidad en el circuito, c) caída de tensión en la línea, d) tensión que tiene que suministrar el transformador, e) potencia perdida en la línea.
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Solución a) Para calcular la resistencia de la línea (RL) hay que tener en cuenta que la longitud total del conductor es 75 + 75 = 150 m (conductor de ida + conductor de vuelta). L 150 R = ρ ----- = 0,0178 ----- = 0,445 Ω L s 6 ρ = la resistividad de conductor; para el cobre = 0,0178 Ω mm2 m
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Esta resistencia la podemos representar como si estuviese concentrada en un punto de la línea (En la siguiente figura). Solución b) La intensidad de la línea es:
P I = ------------ = V x cosφ Ventr = ΔV + 220
10.000 ----------- = 45,45 A 220 x 1
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Solución c) La caída de tensión ∆V la calculamos aplicando la ley de Ohm entre los terminales de la hipotética resistencia de línea RL cuando es recorrida por la intensidad I. ∆V = RL x I = 0,445 x 45,45 = 20,22 V Ventr = 220 + 20,22 = 242,22 V
A veces, conviene expresar este resultado en tantos por ciento referidos a la tensión de alimentación.
En nuestro caso: e% =
V -V entr carga V entr
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242,22 - 220 e%= -------------------x 100 = 8,42% 240,22
Si aplicásemos la norma contempla solo 7% de caída de tensión, habría que aumentar la sección de los conductores de la línea, ya que este porcentaje de caída de tensión es en cualquier caso inadmisible.
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Puesta a tierra Toda edificación debe disponer de una infraestructura de puesta a tierra, denominada "electrodo de puesta a tierra" (jabalina de puesta a tierra) siendo admitidas las siguientes opciones: a) Preferencialmente uso de las propias armaduras del hormigón de las fundaciones. b) Uso de cintas, barras o cables metálicos especialmente previstos, inmersos en el hormigón de las fundaciones. c) Como mínimo usos de anillo metálico enterrado, rodeando el perímetro de la edificación y complementado, cuando sea necesario por varillas verticales y/o cables dispuestos radialmente. No se admiten el uso de canalizaciones metálicas de agua ni de otras instalaciones como electrodo de puesta a tierra.
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Tabla 51. Materiales comúnmente utilizables en electrodos de puesta a tierra - Dimensiones mínimas del punto de vista de la corrosión y de la resistencia mecánica, cuando los electrodos fueran directamente enterrados.
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Tabla 52. Secciones mínimas de conductores de puesta a tierra enterrados en el suelo.
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Esquemas de puesta a tierra La denominación se realiza con un código de letras con el significado siguiente: Primera letra: Se refiere a la situación de la alimentación con respecto a tierra. T = Conexión directa de un punto de la alimentación a tierra. I = Aislamiento de todas las partes activas de la alimentación con respecto a tierra o conexión de un punto a tierra a través de una impedancia. Segunda letra: Se refiere a la situación de las masas de la instalación receptora con respecto a tierra. T = Masas conectadas directamente a tierra, independientemente de la eventual puesta a tierra de la alimentación. N = Masas conectadas directamente al punto de la alimentación puesto a tierra (en corriente alterna, este punto es normalmente el punto neutro).
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Esquemas de puesta a tierra Esquema TN-C (ANDE) El conductor Neutro (N) y el Conductor de Protección (PE) son combinadas en un único conductor (PEN) en la totalidad del esquema.
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El uso del conductor PEN solo es admitido en instalaciones fijas, siempre que su sección no sea inferior a 10 mm2 en cobre y 16 mm2 en aluminio. En toda edificación alimentada por línea eléctrica en esquema TN-C (ANDE), el conductor PEN debe ser separado, a partir del punto de entrada de la línea en la edificación, o a partir del tablero de distribución principal, en conductores distintos para las funciones del Neutro (N) y de Conductor de Protección (PE). La alimentación eléctrica, hasta aquí TN-C pasa entonces a un esquema TN-S.
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Esquema TN-S El conductor Neutro (N) y el Conductor de Protección (PE) son distintos.
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Esquema TN-C-S Las funciones de neutro y de protección son combinadas en un único conductor.
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Tomacorriente. Conductor de protección (PE). Esquema TNC-S
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Instalación de una lámpara ubicada en exterior y comandada por un interruptor simple con conductor de protección (PE)