CÁLCULOS DE CAÍDA DE TENSIÓN EN BAJA TENSIÓN Roberto ...

1 RUE- RT-115 Julio 2012. P gina 1 C LCULOS DE CA DA DE TENSI N EN BAJA TENSI N Roberto Ruelas-G mez, IEEE Senior Member RESUMEN En este escrito se presentan los c lculos de ca da de tensi n en los circuitos el ctricos de baja tensi n desde el punto de vista normativo. INTRODUCCI N En la NOM-001-SEDE-2005 el c lculo de ca da de tensi n solamente es obligatorio para calcular los alimentadores de las bombas contra incendio - Referencia: Secci n 695-8 [1] , pero es bueno tenerlo en cuenta para suministrar al menos la tensi n m nima de operaci n de los equipos. Un caso cr tico lo tenemos en los circuitos de sistemas fotovoltaicos en la noche, cuando las bater as ya est n descargadas, y cualquier ca da de tensi n es importante.

2 C LCULOS EN corriente CONTINUA Y MONOF SICOS EN corriente ALTERNA Los c lculos de la ca da de tensi n en corriente continua y en los circuitos monof sicos en corriente alterna usan los datos de los conductores de la tabla 10-8 de la NOM-001-SEDE-2005 [1], y las ecuaciones (1) =2 1000 (2) % = 100 Donde: CT = Ca da de Tensi n. Volts L = Largo del Conductor. Metros RL =Resistencia en CC a 75 C Tabla 10-8 [1]. Ohm /km I = corriente en el conductor. Amperes V = Tensi n del suministro. Volts %CT = Porciento de ca da de tensi n. RUE- RT-115 Julio 2012. P gina 2 Ejemplo 1: Un inversor de un equipo interactivo con la compa a suministradora se encuentra a 6 metros de las bater as, y est tomando 100 amperes en 24 VCC.

3 Se desea saber la ca da de tensi n si se usa un conductor de cobre de 6 AWG. Usando la ecuaci n (1) y posteriormente la (2) obtenemos. =2(6) (100)1000 CT = VCC Si el inversor puede operar a (24 - ) = VCC sin problemas, entonces se dejar ese tama o de conductor; sino, se tendr que cambiar por un conductor m s grueso. Nota: La mayor a de los inversores se desconectan cuando baja la tensi n de 22 VCC. Ejemplo 2: Un circuito de alumbrado de 120 V, 20 A tiene un largo de 40 m. Si la carga es de 13 A y el circuito est alambrado con cable de tama o 12 AWG de cobre sin esta ar. Calcular la ca da de tensi n y su porcentaje de ca da de tensi n. Usando la ecuaci n (1) y posteriormente la (2) obtenemos.

4 =2(40) (13)1000 CT = V % = 100 %CT = Si los equipos de iluminaci n est n hechos para operar a ( ) = V sin problemas, entonces se dejar ese tama o de conductor; sino, se tendr que cambiar por un conductor m s grueso. C LCULOS DE CIRCUITOS TRIF SICOS EN corriente ALTERNA Los c lculos de la ca da de tensi n de tres conductores monopolares en una canalizaci n usan los datos de resistencia, reactancia e impedancia de la tabla 9 del NEC [2], y las ecuaciones (2) % = 100 RUE- RT-115 Julio 2012. P gina 3 (3) =2 1000 32 Donde: Ze =Impedancia eficaz al factor de potencia de la carga, de acuerdo al material del conductor y de la canalizaci n Tabla 9 [2]. Ohm /km, y est definida como (4) = ( )+ ( ) Donde RL y XL es la resistencia y reactancia del cable de acuerdo a su material y al tipo de canalizaci n - Tabla 9 [2].

5 Ohm /km es el ngulo del factor de potencia de la carga de ese circuito. Ejemplo 3: Un motor de una bomba contra incendios es de 100 hp y est conectado a un sistema a 480 V. Calcular la ca da de tensi n en operaci n al 115% de su corriente nominal ( ), y en su arranque ( ), considerando una letra de c digo G, y un alimentador de 60 m de largo de conductor de tama o 2/0 AWG de cobre en tuber a de PVC exterior al edificio. a) Factor de potencia 85%. Obteniendo la Ze de la Tabla 9 [2] para el conductor 2/0 de cobre ( ), y, la corriente nominal en la tabla 430-150 de la NOM-001-SEDE-2005 [1] (124 A). Usaremos la ecuaci n (3). =2(60) (124 )1000 32 CT = V b) Factor de potencia 35%.

6 Obteniendo la RL y XL de la Tabla 9 [2] para el conductor 2/0 de cobre ( y , respectivamente), y, la corriente nominal en la tabla 430-150 de la NOM-001-SEDE-2005 [1] (124 A), y su factor por la letra de c digo de la tabla 430-7b de la misma NOM (6). Usaremos la ecuaci n (4) y posteriormente la (3). = + (acos ( )) Ze = RUE- RT-115 Julio 2012. P gina 4 =2(60) (124 6)1000 32 CT = V Si consideramos que ese motor debe cumplir con los requisitos de la secci n 695-8e de la NOM-001-SEDE-2005, que piden una ca da de tensi n m xima del 5% para una corriente del 115% de la corriente nominal, y una ca da de tensi n del 15% al momento del arranque ( corriente de rotor bloqueado), de la tensi n del controlador, con la ecuaci n (2) tenemos a) Factor de potencia 85%.

7 % = 100 %CT = b) Factor de potencia 35%. % = 100 %CT = Con los c lculos obtenidos, se concluye que los conductores y canalizaci n cumplen con ese requisito obligatorio de la NOM-001-SEDE-2005. C LCULOS EXACTOS EN corriente ALTERNA Para los casos donde se requiera m s exactitud en la ca da de tensi n, en el Libro Rojo del IEEE [3] se presenta la ecuaci n y sus comentarios correspondientes. CONCLUSIONES Se han presentado las f rmulas de c lculo de ca da de tensi n de circuitos en corriente continua y en corriente alterna, y con ello ejemplos de aplicaci n. REFERENCIAS [1] NOM-001-SEDE-2005 Instalaciones El ctricas (Utilizaci n). Diario Oficial de la Federaci n.

8 M xico, D. F. 13 de Marzo 2006. [2] National Fire Protection Association. National Electrical Code, NFPA 70, 2011. [3] IEEE Std 141-1993, IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants (The IEEE Red Book) RUE- RT-115 Julio 2012. P gina 5 Roberto Ruelas G mez recibi el t tulo de Ingeniero Mec nico Electricista de la Universidad Aut noma de San Luis Potos en 1983, y el Master of Engineering en Ingenier a El ctrica en 1986 de la Universidad McGill de Montreal, Canad . Es Gerente T cnico de Ruel SA, en Le n, M xico, y Unidad de Verificaci n en Instalaciones El ctricas. Es autor de art culos t cnicos y, de textos sobre Sistemas de Puesta a Tierra y sobre C lculo de Cortocircuito.

9 Ha sido Presidente del Colegio de Ingenieros Mec nicos Electricistas y Profesiones Afines de Le n, y, ha ocupado cargos directivos en la Federaci n de Colegios de Ingenieros Mec nicos Electricistas (FECIME).