Caídas de tensión en cables
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Para calcular caídas de tensión en cables

Cuando una corriente circula a través de una resistencia se produce una caída de tensión. Como un cable tiene resistencia, por pequeña que sea, siempre habrá una caída de tensión.
Ejemplos de valores de resistencia de algunos cables:

Tipo y composición del cable
Ohmios por metro
Ohmios por 100 metros
7/0.2
0.088
8.8
7/0.1
0.315
31.5
16/0.2
0.04
4.0

Para calcular la caída de tensión en un cable se puede usar la fórmula siguiente:
2LRI = Voltios

Donde:

L es la longitud del cable, en metros
R es la resistencia del cable, en Ohmios por metro
I es la corriente que va a circular por el cable, en Amperios


Ejemplo:
Tenemos un cable estandard para un sistema de alarma (7/0,2) alimentando un dispositivo que consume 50 mA a 13,6 voltios. ¿Cual es la tensión que realmente recibe el dispositivo?
Primero calculamos la caída de tensión;
2LRI = 2 * 25 * 0.088 * 0.05 = 0.22 V de caída
Por lo tanto la tensión que recibirá el dispositivo sería:
Tensión inicial - caída de tensión = Tensión en el dispositivo
13.6 - 0.22 = 13.38 V

Tengan en cuenta la pequeña corriente usada en el ejemplo. Hagan un cálculo con grandes corrientes y se apreciará la magnitud de pérdidas en las líneas. Muchos sistemas funcionando con relativamente altas tensiones pueden tolerar caídas considerables, pero en casos como sistemas alimentados con 3,3 o 5 voltios no se puede permitir grandes caídas.

 

Cómo calcular la sección de cable a utilizar

La sección de los conductores es importante para evitar posibles caídas de tensión que pueden provocar un mal funcionamiento del sistema. Como referencia, no se debe admitir una caída superior a un 3% de la tensión nominal en condiciones de intensidad máxima. Para calcular la sección necesaria se puede utilizar la siguiente formula:


Donde "L" es la longitud de la línea en metros, "I máx." es la intensidad máxima en amperios y "C" es la máxima caída de tensión permitida.

Ejemplo:

Tenemos un dispositivo instalado a 600 metros de distancia que funciona con 24 V nominales, pero sus especificaciones indican que tolera una variación de tensión de entrada de 18 a 36 voltios. Su consumo es de 1,5 amperios.
Disponemos de una fuente de alimentación regulada que suministra 24 voltios a la línea. Como el dispositivo admite una pérdida de hasta 6 voltios:

Esto nos da una sección de cable de 5,35 mm2. La sección estandard más cercana es de 6 mm2. También podemos usar varios cables en paralelo para obtener la misma o superior sección, por ejemplo usar dos de 2,5 mm2 en paralelo para dar 5 mm2, o bien dos de 4 mm2 para un total de 8 mm2.

Normalmente las fuentes industriales disponen de un trimmer de ajuste capaz de retocar la tensión de salida un ±10%, así que es posible elevar la tensión un poco para compensar parte de la caída.

 

Tablas de características de cables

 

Table 1 BV type 300/500v Copper conductor PVC-insulated wire
Nom. cross sectional area of conductor
mm2
Min. number of strand conductor
Nom. insulation thickness
mm
Average outer diameter
(upper limit)
mm
20oC Max. DC resistance of conductor
Ohm/km
70oC Min. insulated resistance
Mohm·km
Copper conductor
Tin plating
0.75
7
0.6
2.6
24.5
24.8
0.014
1.0
7
0.6
2.8
18.1
18.2
0.013

 

Table 2 BLV TYPE 450/750V Aluminum conductor PVC-insulated cable
Nom.cross sectional area of conductor
mm2
Min. number of strand conductor
Nom.insulation thickness
mm
Average outer diameter
(upper limit)
mm
20oC Max. DC resistance of conductor
Ohm/km
70oC Min. insulated resistance
Mohm·km
2.5
1
0.8
3.9
12.1
0.010
4
1
0.8
4.4
7.41
0.0085
6
1
0.8
5.0
4.61
0.0070
10
7
1.0
6.7
3.08
0.0065
16
7
1.0
7.8
1.91
0.0050
25
7
1.2
9.7
1.20
0.0050
35
7
1.2
10.9
0.868
0.0040
50
19
1.4
12.8
0.641
0.0045
70
19
1.4
14.6
0.443
0.0035
95
19
1.6
17.1
0.320
0.0035
120
37
1.6
18.8
0.253
0.0032
150
37
1.8
20.9
0.206
0.0032
185
37
2.0
23.3
0.164
0.0032
240
61
2.2
26.6
0.125
0.0032
300
61
2.4
29.6
0.100
0.0030
400
61
2.6
33.2
0.0778
0.0028

 

Table 3 BVR type 450/750V Copper conductor PVC-insulated soft table
Nom.cross sectional area of conductor
mm2
Min. number of strand conductor
Nom. insulation thickness
mm
Average outer diameter
(upper limit)
mm
20oC Max. DC resistance of conductor
Ohm/km
70oC Min. insulated resistance
Mohm·km
Copper conductor
Tin plating
2.5
19
0.8
4.1
7.41
7.56
0.011
4
19
0.8
4.8
4.61
4.70
0.009
6
19
0.8
5.3
3.08
3.11
0.0084
10
49
1.0
6.8
1.83
1.84
0.0072
16
49
1.0
8.1
1.15
1.16
0.0062
25
98
1.2
10.2
0.727
0.734
0.0058
35
133
1.2
11.7
0.524
0.529
0.0052
50
133
1.4
13.9
0.387
0.391
0.0051
70
189
1.4
16.0
0.268
0.270
0.0045

 

Table 4 BVV, BLVVtype 300/500V Copper and Aluminum conductor PVC-insulated and PVC-sheathed circular cable
Nom.cross sectional area of conductor
mm2
Min.number of solid or strand conductor
Nom. insulation thickness
mm
Nom. sheath thickness
mm
Average outer diameter
20oC Max. resistance
of conductor
Ohm/km
70oC Min. insulated resistance
Mohm·km
Upper limit
Lower limit
Copper
Tin-plating
Ohm/km
Aluminum
0.75
1
0.6
0.8
3.6
4.4
24.5
24.8
-
0.012
1.0
1
0.6
0.8
3.7
4.5
18.1
18.2
-
0.011
1.5
1
0.7
0.8
4.2
5.0
12.1
12.2
-
0.011
1.5
7
0.7
0.8
4.3
5.2
12.1
12.2
-
0.010
2.5
1
0.8
0.8
4.8
5.7
7.41
7.56
12.1
0.010
2.5
7
0.8
0.8
4.8
5.9
7.41
7.56
-
0.009
4
1
0.8
0.9
4.8
6.5
4.61
4.70
7.41
0.0085
4
7
0.8
0.9
5.4
6.8
4.61
4.70
-
0.0077
6
1
0.8
0.9
5.9
7.1
3.08
3.11
4.61
0.0070
6
7
0.8
0.9
6.0
7.3
3.08
3.11
-
0.0065
10
7
1.0
0.9
7.3
8.8
1.83
1.84
3.08
0.0065

 

Table 5 BVVB, BLVVB type 300/500V Copper and Aluminum conductor PVC-insulated and PVC-sheathed flat cable

Nom.cross sectional area of conductor
mm2

Min. number of solid or strand conductor
Nom. insulation thickness
mm
Nom. sheath thickness
Average outer diameter
mm
20oC Max. resistance
of conductor
Ohm/km
70oC Min. insulated resistance
Mohm·km
Upper limit
Low limit
Copper
Tin-plating
Ohm/km
Aluminum
2*0.75
1
0.6
0.9
3.8*5.9
4.6*7.1
24.5
24.8
-
0.012
2*1.0
1
0.6
0.9
3.9*6.1
4.8*6.1
18.1
18.2
-
0.011
2*1.5
1
0.7
0.9
4.4*7.0
5.3*8.5
12.1
12.2
-
0.011
2*2.5
1
0.8
1.0
5.1*8.4
6.2*10.1
7.41
7.56
12.1
0.010
 
 
0
2*4
1
0.8
1.0
5.6*9.2
6.7*11.1
4.61
4.70
7.41
0.0085
2*4
7
0.8
1.0
5.7*9.5
6.9*11.5
4.61
4.70
-
0.008
2*6
1
0.8
1.1
6.2*10.4
7.5*12.5
3.08
3.11
4.61
0.0070
2*6
7
0.8
1.1
6.4*10.8
7.8*13.0
3.08
3.11
-
0.0065
2*10
7
1.0
1.2
7.9*13.4
9.5*16.2
1.83
1.84
3.08
0.0065
0
3*0.75
1
0.6
0.9
3.8*7.9
4.6*9.6
24.8
24.8
-
0.012
3*1.0
1
0.6
0.9
3.9*8.4
4.8*10.1
18.2
18.2
-
0.011
3*1.5
1
0.7
0.9
4.4*9.6
5.3*11.7
12.2
12.2
-
0.011
3*2.5
1
0.8
1.0
5.1*11.6
6.2*14.0
7.41
7.56
12.1
0.010
0
3*4
1
0.8
1.1
5.8*13.1
7.0*15.8
4.61
4.70
7.41
0.0085
3*4
7
0.8
1.1
5.9*13.5
7.1*16.3
4.61
4.70
-
0.008
3*6
1
0.8
1.1
6.2*14.5
7.5*17.5
3.08
3.11
4.61
0.0070
3*6
7
0.8
1.1
6.4*15.1
7.8*18.2
3.08
3.11
-
0.0065
3*10
7
1.0
1.2
--7.9*19.0--
--9.5*23.0--
1.83
1.84
3.08
0.0065

 


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