La variación de tensión en sistemas eléctricos es crítica para la calidad y seguridad de la energía suministrada. Calcularla correctamente según IEC e IEEE es esencial para ingenieros eléctricos y diseñadores.
Este artículo te guía en el cálculo de la variación de tensión, mostrando fórmulas, tablas, ejemplos y una calculadora IA. Descubre cómo aplicar las normativas IEC e IEEE en tus proyectos eléctricos.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de variación de tensión en sistemas eléctricos – IEC, IEEE
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular la variación de tensión en un alimentador de 200 m, 50 mm², carga 80 A, 400 V trifásico.
- ¿Cuál es la caída de tensión en un circuito monofásico de 100 m, 10 mm², 20 A, 230 V?
- Comparar la variación de tensión según IEC 60364 e IEEE Std 141 para un motor de 30 kW a 380 V.
- Determinar la sección mínima para limitar la caída de tensión al 3% en un ramal de 150 m, 60 A.
Tabla de valores comunes para la Calculadora de variación de tensión en sistemas eléctricos – IEC, IEEE
| Tipo de Sistema | Norma | Longitud (m) | Sección (mm²) | Carga (A) | Tensión Nominal (V) | Caída de Tensión Permitida (%) | Resistencia (Ω/km) | Reactancia (Ω/km) | Factor de Potencia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Monofásico | IEC 60364 | 50 | 2.5 | 16 | 230 | 3 | 7.41 | 0.08 | 0.95 |
| Monofásico | IEEE Std 141 | 100 | 4 | 25 | 240 | 5 | 4.61 | 0.08 | 0.92 |
| Trifásico | IEC 60364 | 150 | 16 | 63 | 400 | 3 | 1.15 | 0.08 | 0.90 |
| Trifásico | IEEE Std 141 | 200 | 25 | 80 | 415 | 5 | 0.727 | 0.08 | 0.85 |
| Trifásico | IEC 60364 | 300 | 35 | 120 | 400 | 3 | 0.524 | 0.08 | 0.80 |
| Monofásico | IEC 60364 | 75 | 6 | 32 | 230 | 3 | 3.08 | 0.08 | 0.95 |
| Trifásico | IEEE Std 141 | 100 | 10 | 40 | 415 | 5 | 1.83 | 0.08 | 0.90 |
| Monofásico | IEC 60364 | 30 | 1.5 | 10 | 230 | 3 | 12.1 | 0.08 | 0.98 |
| Trifásico | IEC 60364 | 250 | 50 | 150 | 400 | 3 | 0.387 | 0.08 | 0.85 |
| Trifásico | IEEE Std 141 | 500 | 70 | 200 | 415 | 5 | 0.268 | 0.08 | 0.80 |
Fórmulas para la Calculadora de variación de tensión en sistemas eléctricos – IEC, IEEE
La variación de tensión, también conocida como caída de tensión, se calcula considerando la resistencia y reactancia del conductor, la longitud, la corriente y el factor de potencia. Las fórmulas varían según el tipo de sistema (monofásico o trifásico) y la normativa (IEC o IEEE).
Fórmula general para sistemas monofásicos
- ΔV: Caída de tensión (V)
- I: Corriente (A)
- R: Resistencia del conductor (Ω/km)
- X: Reactancia del conductor (Ω/km)
- cosφ: Factor de potencia
- senφ: Seno del ángulo de fase (relacionado con el factor de potencia)
- L: Longitud del conductor (m)
Valores comunes:
- R (Ω/km): Depende del material y sección. Por ejemplo, cobre 2.5 mm² ≈ 7.41 Ω/km.
- X (Ω/km): Generalmente 0.08 Ω/km para cables estándar.
- cosφ: Entre 0.8 y 1.0 según la carga.
Fórmula para sistemas trifásicos
- ΔV: Caída de tensión (V)
- I: Corriente (A)
- R: Resistencia del conductor (Ω/km)
- X: Reactancia del conductor (Ω/km)
- cosφ: Factor de potencia
- senφ: Seno del ángulo de fase
- L: Longitud del conductor (m)
Valores comunes:
- R (Ω/km): Cobre 16 mm² ≈ 1.15 Ω/km, 25 mm² ≈ 0.727 Ω/km.
- X (Ω/km): 0.08 Ω/km para la mayoría de cables de baja tensión.
- cosφ: 0.8 a 0.95 según la carga.
Fórmula para porcentaje de caída de tensión
- ΔV%: Porcentaje de caída de tensión (%)
- ΔV: Caída de tensión calculada (V)
- Vnominal: Tensión nominal del sistema (V)
Las normativas IEC 60364 e IEEE Std 141 recomiendan que la caída de tensión no supere el 3% para alumbrado y el 5% para fuerza motriz.
Ejemplos del mundo real de la Calculadora de variación de tensión en sistemas eléctricos – IEC, IEEE
Ejemplo 1: Alimentador trifásico industrial según IEC 60364
Un alimentador trifásico de 200 m alimenta una carga de 80 A a 400 V. El cable es de cobre de 25 mm² (R = 0.727 Ω/km, X = 0.08 Ω/km), factor de potencia 0.9.
- L = 200 m
- I = 80 A
- R = 0.727 Ω/km
- X = 0.08 Ω/km
- cosφ = 0.9
- senφ = √(1 – 0.9²) = 0.436
Aplicando la fórmula:
Calculando:
- 0.727 × 0.9 = 0.6543
- 0.08 × 0.436 = 0.03488
- Suma: 0.6543 + 0.03488 = 0.68918
- √3 ≈ 1.732
- 1.732 × 80 = 138.56
- 138.56 × 0.68918 = 95.56
- 95.56 × 200 = 19,112
- 19,112 / 1000 = 19.11 V
Porcentaje de caída de tensión:
Conclusión: La caída de tensión es 4.78%, dentro del límite del 5% para fuerza motriz según IEC 60364.
Ejemplo 2: Circuito monofásico de alumbrado según IEEE Std 141
Un circuito monofásico de 100 m alimenta una carga de 20 A a 230 V. El cable es de cobre de 4 mm² (R = 4.61 Ω/km, X = 0.08 Ω/km), factor de potencia 0.95.
- L = 100 m
- I = 20 A
- R = 4.61 Ω/km
- X = 0.08 Ω/km
- cosφ = 0.95
- senφ = √(1 – 0.95²) = 0.312
Aplicando la fórmula:
Calculando:
- 4.61 × 0.95 = 4.3795
- 0.08 × 0.312 = 0.02496
- Suma: 4.3795 + 0.02496 = 4.40446
- 2 × 20 = 40
- 40 × 4.40446 = 176.1784
- 176.1784 × 100 = 17,617.84
- 17,617.84 / 1000 = 17.62 V
Porcentaje de caída de tensión:
Conclusión: La caída de tensión supera el 3% recomendado para alumbrado. Se debe aumentar la sección del conductor.
Consideraciones adicionales y recomendaciones prácticas
La correcta selección de la sección del conductor y el control de la caída de tensión son fundamentales para la eficiencia y seguridad de las instalaciones eléctricas. Las normativas IEC 60364 e IEEE Std 141 establecen límites claros para la variación de tensión, que deben respetarse en el diseño y la operación de sistemas eléctricos.
- Para alumbrado, la caída de tensión recomendada es ≤ 3%.
- Para fuerza motriz, la caída de tensión recomendada es ≤ 5%.
- Utilizar cables de cobre o aluminio según la aplicación y disponibilidad.
- Considerar el factor de potencia real de la carga para mayor precisión.
- Revisar tablas de resistencias y reactancias actualizadas de fabricantes reconocidos.
Para más información técnica y normativa, consulta los siguientes recursos de autoridad:
- IEC 60364 – Instalaciones eléctricas de baja tensión
- IEEE Std 141 – Red Book
- Guía de aplicación IEC 60364-5-52
La Calculadora de variación de tensión en sistemas eléctricos – IEC, IEEE es una herramienta esencial para ingenieros, técnicos y diseñadores eléctricos. Su uso garantiza instalaciones seguras, eficientes y conformes a la normativa internacional.