Razones técnicas de la caída de tensión causada por la longitud de la línea durante la instalación de un regulador de tensión automático

En el diseño de sistemas de distribución eléctrica, la distancia entre la línea de alimentación (estabilizador trifásico de 20 kVA) y la carga afecta directamente la calidad de la energía. Las líneas de transmisión excesivamente largas provocan caídas de tensión significativas, un fenómeno que se debe a las características resistivas de los conductores y a las leyes físicas de la transmisión de corriente.

El efecto acumulativo de la resistencia del conductor

Aunque los cables de cobre tienen una excelente conductividad, también poseen una resistencia inherente. Por ejemplo, con un cable con núcleo de cobre de 2,5 milímetros cuadrados, la resistencia es de aproximadamente 0,78 ohmios por cada 100 metros. Cuando el estabilizador monofásico de 20 kVA genera 10 amperios de corriente, la caída de tensión en un solo conductor se calcula mediante la fórmula U=IR. La caída de tensión en una línea de ida y vuelta de 100 metros (longitud total de 200 metros) alcanza los 15,6 voltios. Si la tensión de entrada es de 220 voltios, la tensión real en el extremo de la carga es de tan solo 204,4 voltios, lo que se desvía del valor nominal en más de un 7 %.

Cuanto mayor sea la corriente de carga, más pronunciado será el problema de la caída de tensión. Una corriente de funcionamiento de 30 amperios en las mismas condiciones de línea provocará una caída de tensión de 46,8 voltios, superando el rango de tolerancia de la mayoría de los equipos de precisión. Si bien el estabilizador de 2000 kVA puede compensar las fluctuaciones de la tensión de entrada, no puede eliminar las pérdidas generadas por la línea entre su salida y la carga.

Base de cálculo para la selección del diámetro del cable

Los códigos eléctricos estipulan que la caída de tensión en la línea no debe superar el 3 % al 5 % de la tensión nominal. En ingeniería real, la sección transversal del conductor debe calcularse en función de la distancia de transmisión y la potencia de la carga. Cuando el servoestabilizador de 20 kVA se encuentra a 50 metros de la carga y la fuente de alimentación es de 5 kilovatios (la corriente monofásica es de aproximadamente 23 amperios), se necesita un cable de cobre de 4 milímetros cuadrados para controlar la caída de tensión dentro de un rango razonable.

Los conductores de aluminio tienen una resistividad 1,6 veces mayor que la del cobre, lo que requiere una sección transversal mayor en las mismas condiciones. Algunos proyectos utilizan cable de aluminio para reducir costos, ignorando la necesidad de aumentar el diámetro del cable. Esto genera el fenómeno contradictorio de que la tensión de salida del temporizador monofásico del servoestabilizador de 20 kVA sea la adecuada, pero la tensión de funcionamiento real de la carga sea menor. El aumento de temperatura incrementa la resistencia del conductor, lo que acentúa el problema de la caída de tensión en entornos de alta temperatura, como el verano.