Cálculo de Caída de Tensión por Número de Terna: Una Guía Completa
La caída de tensión en un sistema eléctrico es la disminución del voltaje entre el origen y el punto de consumo. Un correcto cálculo de esta caída es crucial para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos y evitar problemas como el sobrecalentamiento o el mal funcionamiento de los mismos. En sistemas trifásicos, la cantidad de ternas (o conjuntos de conductores) influye directamente en la caída de tensión. Este artículo profundiza en cómo calcular la caída de tensión considerando el número de ternas.
¿Qué es una terna en un sistema eléctrico?
Una terna, en el contexto de sistemas trifásicos, se refiere a un conjunto de tres conductores (fase A, fase B y fase C) que transportan las tres fases de la corriente alterna. Cada terna puede alimentar diferentes cargas, y el número de ternas en un sistema determina la capacidad de distribución de energía.
Factores que influyen en la caída de tensión:
Antes de abordar el cálculo específico, es importante comprender los factores clave que determinan la caída de tensión:
- Corriente: Una mayor corriente implica una mayor caída de tensión.
- Longitud del conductor: Cuanto más largo sea el cable, mayor será la caída de tensión.
- Sección del conductor: Una sección mayor reduce la resistencia y, por lo tanto, la caída de tensión.
- Resistividad del material del conductor: Materiales con mayor resistividad (como el aluminio) producen mayor caída de tensión que los de menor resistividad (como el cobre).
- Número de ternas: Como se mencionará a continuación, un mayor número de ternas puede influir en la caída de tensión, aunque no de forma directamente proporcional. Esto se debe a efectos de inductancia y capacitancia entre las ternas.
- Tipo de conexión: El tipo de conexión (estrella o triángulo) influye en el cálculo de la caída de tensión.
- Potencia aparente (S): Relacionada con la corriente a través de la ecuación S = √3 * V * I (para sistemas trifásicos balanceados).
¿Cómo se calcula la caída de tensión considerando el número de ternas?
El cálculo directo de la caída de tensión considerando el número de ternas no es sencillo y a menudo requiere software de simulación de sistemas eléctricos o métodos de cálculo más complejos que consideren la inductancia y capacitancia mutua entre las ternas. Sin embargo, podemos analizar la influencia del número de ternas de forma indirecta:
- Menos ternas, mayor corriente por terna: Si se reduce el número de ternas para alimentar la misma carga total, cada terna transportará una corriente mayor, incrementando la caída de tensión individualmente.
- Más ternas, menor corriente por terna: Si se aumentan las ternas, la corriente se distribuye entre ellas, reduciendo la corriente por terna y, por consiguiente, la caída de tensión en cada una.
¿Cómo puedo calcular la caída de tensión en una sola terna?
Para el cálculo de la caída de tensión en una única terna, se utiliza la siguiente fórmula:
ΔV = √3 * I * L * R / 1000
Donde:
- ΔV = Caída de tensión en voltios.
- I = Corriente en amperios por fase.
- L = Longitud del conductor en metros.
- R = Resistencia del conductor en ohmios por kilómetro (Ω/km). Este valor depende de la sección del conductor y el material.
Ejemplo:
Calculemos la caída de tensión en una sola terna con una corriente de 100A, una longitud de 500 metros y una resistencia de 0,2 Ω/km (cable de cobre).
ΔV = √3 * 100A * 0,5 km * 0,2 Ω/km /1000 ≈ 17.32 V
¿Qué pasa con la caída de tensión en sistemas con múltiples ternas y cargas desbalanceadas?
En sistemas con múltiples ternas y cargas desbalanceadas, el cálculo se vuelve más complejo. Es necesario utilizar métodos de análisis de circuitos trifásicos más avanzados o software especializado. Las corrientes en cada fase no serán iguales, generando una caída de tensión diferente en cada fase.
Conclusión:
El número de ternas es un factor importante a considerar en el diseño de sistemas eléctricos. Si bien el cálculo directo incluyendo el efecto de la interacción entre ternas suele ser complejo, se puede intuir su influencia al evaluar la distribución de corriente entre las mismas. Un aumento del número de ternas disminuye la corriente por cada una, reduciendo la caída de tensión individual, pero aumenta la complejidad del sistema. Para un análisis preciso en sistemas complejos es recomendable recurrir a software de simulación.
Recuerda que este artículo ofrece una visión general y la precisión de los cálculos depende de la correcta consideración de todos los parámetros involucrados. Para proyectos concretos, siempre es recomendable la consulta con un profesional especializado.
