En breve
Para medir caída de tensión, se compara la tensión en dos puntos de un sistema eléctrico, por ejemplo al principio y al final de una línea. De este modo, la diferencia entre ambos valores corresponde a la caída de tensión. Además, la medición debe realizarse bajo carga, porque la caída de tensión aparece cuando circula corriente. Para mediciones sencillas puede utilizarse un multímetro. En cambio, los analizadores de calidad de energía permiten registrar variaciones de tensión durante periodos más largos y analizar otros parámetros de la red.
Puntos clave
- Una caída de tensión es la diferencia entre dos valores de tensión dentro de un sistema eléctrico.
- Para medirla, se comparan los valores de tensión en dos puntos simultáneamente o uno después del otro.
- Además, la medición debe realizarse bajo condiciones de carga.
- Los multímetros son adecuados para mediciones sencillas. Por otro lado, los analizadores permiten estudiar la calidad de la red durante periodos más largos.
¿Qué es una caída de tensión?
Definición
La caída de tensión es la diferencia entre la tensión al principio y al final de una línea eléctrica. En una red eléctrica, la resistencia y la impedancia de las líneas pueden reducir la tensión. Por tanto, al consumidor puede llegarle una tensión inferior a la suministrada originalmente. Esta pérdida de tensión es especialmente relevante en líneas largas o con cargas elevadas. Además, influye en la eficiencia y la estabilidad de la red eléctrica.
Caídas de tensión en redes de media y alta tensión
En media tensión (de 1 kV a 36 kV) y alta tensión (de 36 kV a 150 kV) pueden producirse caídas de tensión por diferentes motivos. Una de las principales causas son las corrientes elevadas que circulan por líneas largas. Como consecuencia, aumenta la resistencia y se produce una pérdida de tensión. Este efecto puede ser especialmente relevante en zonas rurales, donde las distancias entre subestaciones y consumidores son grandes.
Además, las caídas de tensión en redes de media y alta tensión pueden deberse a los siguientes factores:
- Fluctuaciones elevadas de carga: durante periodos de alta carga, la tensión de la red puede disminuir.
- Asimismo, las líneas o los transformadores con un mantenimiento deficiente pueden presentar resistencias más altas.
- Finalmente, las condiciones meteorológicas, como fuertes vientos o tormentas, pueden dañar las líneas y provocar caídas de tensión.
Por tanto, los efectos pueden variar desde pequeñas fluctuaciones en el suministro hasta perturbaciones graves de la red. En casos extremos puede producirse un colapso de tensión o apagón. Como consecuencia, el funcionamiento de toda la red puede verse afectado.
REGSys®
Nuestro »sistema de regulación de tensión REGSys®« está especialmente diseñado para compensar las fluctuaciones y caídas de tensión en redes de alta y media tensión. Además de la regulación, supervisión y control automáticos de transformadores con cambiadores de tomas bajo carga, REGSys® puede adaptarse a la aplicación correspondiente con funciones adicionales como la influencia de la corriente (por ejemplo, compensación de la impedancia de línea) o el funcionamiento en paralelo.
Caídas de tensión en redes de baja tensión
En el rango de baja tensión (hasta 1 kV), las caídas de tensión aparecen por motivos similares a los de media y alta tensión. Sin embargo, existen dos causas especialmente frecuentes:
- Caídas de tensión en líneas de circuitos en paralelo cuando varios hogares reciben suministro a través de una línea común de baja tensión. Si muchos consumidores generan una carga elevada al mismo tiempo, la tensión puede disminuir. Por ejemplo, esto puede ocurrir por la tarde o por la noche durante los periodos habituales de carga de vehículos eléctricos.
- Caídas de tensión debidas a líneas largas: cuanto más larga es la línea, mayor es su resistencia. Por tanto, también aumenta la pérdida de tensión. Esta causa puede provocar una caída de tensión especialmente en zonas rurales con líneas de transmisión largas.
En ambos casos, las caídas de tensión pueden provocar averías, un funcionamiento ineficiente de los equipos o un mayor consumo de energía. Además, los dispositivos sensibles pueden sufrir daños.
LVRSys®
El sistema de control de baja tensión «LVRSys®» se ha desarrollado especialmente para resolver problemas de estabilidad de tensión en la red de baja tensión debidos a la integración de electromovilidad, energía fotovoltaica y bombas de calor o largas líneas de transmisión. Representa una alternativa económica y flexible a las costosas y lentas ampliaciones de líneas. El sistema está probado, es fácil de integrar en la red y no requiere mantenimiento.
Directrices sobre el suministro eléctrico para proveedores de energía
Los proveedores de energía deben cumplir normas y directrices estrictas para garantizar un suministro eléctrico estable y fiable. Por ello, estas normas definen la caída de tensión admisible y las fluctuaciones permitidas de la tensión de red.
- Alemania (nacional): en Alemania se aplica la norma DIN EN 50160. Esta norma establece requisitos para la tensión suministrada por las redes públicas de distribución. Además, define que la tensión de red debe mantenerse dentro de un margen de tolerancia de ±10 % del valor nominal.
- Europa (internacional): a nivel europeo también se aplica la norma EN 50160. Asimismo, establece requisitos relacionados con la calidad de la tensión.
- Normas internacionales: existen diferentes normas en todo el mundo, incluidas las normas IEC (International Electrotechnical Commission). Aunque los requisitos pueden variar según la región, el objetivo sigue siendo garantizar un suministro de tensión uniforme.
En general, estas directrices tienen como objetivo garantizar la seguridad del suministro. Además, ayudan a evitar perturbaciones de red causadas por caídas de tensión inadmisibles.
¿Dónde suelen producirse las caídas de tensión?
Las caídas de tensión pueden producirse en diferentes puntos de una red eléctrica. Entre las causas y ubicaciones más habituales se encuentran las siguientes:
Caída de tensión en circuitos en paralelo
En los circuitos en paralelo, la corriente se divide entre varios caminos. Por tanto, la resistencia total es menor que en un circuito en serie. Sin embargo, también pueden producirse caídas de tensión. En un circuito en paralelo, la tensión permanece igual para todas las cargas, mientras que la corriente se distribuye entre las distintas ramas. Con corrientes elevadas, esta situación puede provocar caídas de tensión en las líneas de conexión. Por ejemplo, varios hogares pueden recibir suministro a través de una línea común de baja tensión. Si muchos consumidores utilizan electricidad al mismo tiempo, la tensión de la línea puede disminuir. Esto puede estar relacionado, entre otros factores, con la e-movilidad y el creciente número de bombas de calor.
Caída de tensión en líneas y cables
La caída de tensión en las líneas es una de las causas más habituales de pérdida de tensión en los sistemas eléctricos. Cuanto más larga es la línea, mayor es su resistencia. Como consecuencia, también aumenta la pérdida de tensión. Por ello, este efecto puede causar problemas especialmente en zonas rurales con largas líneas de transmisión.
- Por ejemplo, puede producirse una caída de tensión en cables de redes de transmisión o distribución cuando las corrientes son elevadas y los cables son largos. La sección del cable desempeña un papel importante, porque una sección pequeña puede provocar pérdidas considerables con corrientes elevadas.
- Además, una caída de tensión debida a cables largos también puede aparecer en aplicaciones industriales. En estos casos, a menudo se necesitan largos recorridos de cable para alimentar máquinas e instalaciones.
Caída de tensión en resistencias de redes de suministro eléctrico
Una caída de tensión puede aparecer en la resistencia eléctrica de componentes como transformadores, interruptores y cargas. Cuando la corriente circula a través de estas resistencias, la tensión disminuye.
Por ejemplo, una caída de tensión en una resistencia puede producirse en las siguientes situaciones:
- Toda carga ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica. Por tanto, cuanto mayor es la resistencia, mayor es la caída de tensión.
- En los transformadores, la resistencia del bobinado provoca caídas de tensión. Como consecuencia, disminuye la tensión de salida.
- Además, en interruptores y fusibles, la resistencia de contacto puede provocar pérdidas de tensión adicionales.
- Finalmente, en las líneas de media y alta tensión se producen pérdidas debido a la resistencia óhmica, especialmente en largas distancias de transmisión.
Ejemplo breve - calcular la caída de tensión en una resistencia
La ley de Ohm se utiliza para calcular la caída de tensión en una resistencia. Esta ley describe la relación entre tensión, corriente y resistencia en un circuito eléctrico.
Fórmula:
Explicación de las variables:
- ΔU: caída de tensión (en voltios, V)
- I: corriente que circula por la resistencia (en amperios, A)
- R: resistencia del componente o de la línea (en ohmios, Ω)
Cálculo:
Para calcular la caída de tensión, se multiplica la corriente que circula por la resistencia por el valor de dicha resistencia.
Ejemplo:
Si una corriente de I = 5 A circula por una resistencia de R = 10 Ω, la caída de tensión se calcula de la siguiente manera:
Por tanto, la caída de tensión en la resistencia es de 50 voltios en este ejemplo.
Caída de tensión en resistencias de sistemas de corriente continua y alterna
Las caídas de tensión en resistencias aparecen tanto en sistemas de corriente continua como de corriente alterna. En una red de corriente continua, la caída de tensión es directamente proporcional a la resistencia. En cambio, en una red de corriente alterna también influyen la inductancia y la capacitancia de las líneas.
- En corriente continua, la caída de tensión puede aparecer, por ejemplo, en sistemas de baterías. Esto ocurre cuando la resistencia interna de la batería dificulta el flujo de corriente.
- En una red de corriente alterna, tanto la resistencia óhmica como la reactancia de las líneas influyen en la caída de tensión. Por tanto, las pérdidas de tensión son más complejas.
¿Cómo se puede medir una caída de tensión?
La caída de tensión en una red eléctrica puede determinarse midiendo directamente la tensión en diferentes puntos del sistema. Para medir caída de tensión, se compara la tensión al principio y al final de una línea o circuito. También puede medirse antes y después de una carga. De este modo, la diferencia entre los dos valores corresponde a la caída de tensión.
- Por ejemplo, para medir la caída de tensión, puede medirse la tensión en el punto de alimentación y en la carga, simultáneamente o de forma consecutiva.
- Además, la medición debe realizarse bajo carga, porque la caída de tensión aparece cuando circula corriente.
Medir caída de tensión con un multímetro
Un multímetro es una herramienta sencilla para medir caída de tensión. Por ejemplo, puede medir con precisión tensiones en el rango de baja tensión (< 1000 voltios). Por ello, se utiliza con frecuencia durante la instalación o el mantenimiento de sistemas eléctricos. Para medir la caída de tensión con un multímetro, se registran los valores en los puntos de medición relevantes. Después, estos valores se comparan entre sí.
Procedimiento:
- Primero, ajuste el multímetro al modo de medición de tensión.
- Después, conecte los cables de prueba al principio y al final de la línea o del componente que desea comprobar.
- Finalmente, calcule la caída de tensión como la diferencia entre los dos valores medidos.
Medir la caída de tensión en un fusible
La caída de tensión en un fusible puede deberse a la resistencia del propio fusible, a contactos deficientes o a una instalación incorrecta. Cuando la corriente circula por el fusible, su resistencia suele provocar una pequeña caída de tensión. Sin embargo, esta puede aumentar en caso de sobrecarga o corriente elevada. Para medir la caída de tensión en un fusible, el multímetro se conecta en paralelo al fusible. A continuación, se compara la tensión antes y después del componente. Así puede determinarse si una resistencia significativa está provocando la caída de tensión.
Límites de los multímetros
Los multímetros son útiles para mediciones sencillas. Sin embargo, presentan limitaciones cuando se requieren análisis más complejos o una supervisión prolongada de la red. Aunque un multímetro permite medir caída de tensión, no ofrece un análisis detallado de la calidad de la energía. Además, no puede registrar las variaciones de tensión durante periodos largos. Por tanto, proporciona principalmente una instantánea de la tensión en el momento de la medición.
Analizadores de calidad de energía de A. Eberle - más que medir caídas de tensión
Para realizar un análisis más completo y preciso de la calidad de la energía pueden utilizarse analizadores de calidad de energía. Además, estos equipos permiten observar caídas y fluctuaciones de tensión durante periodos más largos para analizar y prevenir fallos. Frente a los multímetros, los analizadores de A. Eberle ofrecen una gama más amplia de funciones para redes públicas e industriales. No solo permiten medir caídas de tensión. También proporcionan información sobre fluctuaciones de tensión, armónicos, flicker y otros parámetros de calidad de la energía.
Ventajas de los analizadores de A. Eberle frente a los multímetros
- Monitorización a largo plazo: los analizadores de A. Eberle permiten supervisar continuamente la red. De este modo, pueden registrar fluctuaciones de tensión durante periodos más largos y proporcionar información sobre la calidad de la red en el punto de medición.
- Registros de fallos: nuestros analizadores de calidad de energía instalados de forma fija registran perturbaciones transitorias y desviaciones de corriente y tensión. Además, generan registros que permiten analizar detalladamente las causas y sus efectos (la funcionalidad depende de las características de pedido seleccionadas).
- Análisis de la calidad de la energía: además de medir la caída de tensión, nuestros analizadores registran datos detallados sobre la calidad de la tensión. Por ello, son especialmente relevantes en redes de transmisión, distribución e industriales.
- Alta precisión: los analizadores de A. Eberle miden las caídas de tensión y otras anomalías de la red con una precisión muy elevada. De este modo, proporcionan datos importantes para la planificación y optimización de la red. Además, los analizadores son dispositivos de medición de clase A. La norma IEC 61000-4-30 Clase A define parámetros relacionados con los métodos de medición, la agregación temporal, la precisión y la evaluación. Por tanto, permite obtener resultados fiables, repetibles y comparables.
- Funciones adicionales: a diferencia de los multímetros, nuestros analizadores pueden evaluar distintos parámetros que indican problemas de tensión. Por ejemplo, pueden analizar fluctuaciones, armónicos, desfases, transitorios y flicker.
PQMobil - nuestros analizadores móviles de calidad de energía
Detectar de forma fiable caídas de tensión, fluctuaciones, armónicos, flicker y transitorios
La familia PQ-Box está formada por analizadores portátiles de red y frecuencia, medidores de potencia y registradores de transitorios. Estos equipos permiten supervisar la tensión y medir la calidad de la energía.
Durante el desarrollo se prestó especial atención a la facilidad de uso y a la aplicación práctica. Por ello, los dispositivos disponen de numerosas opciones de disparo para localizar rápidamente el origen de las perturbaciones de red.
Además, todos los analizadores móviles de Power Quality cumplen el elevado grado de protección IP65 y pueden utilizarse en exteriores. Las PQ-Box también ofrecen un amplio rango de temperatura de -20 °C a +60 °C.
Asimismo, cumplen los requisitos de IEC 61000-4-30 Ed. 4, IEC 62586-1 e IEC 62586-2 Ed. 2 para dispositivos de clase A.
PQSys - nuestros analizadores de calidad de energía y registradores de fallos instalados de forma fija
Preparados hoy para las exigencias del mañana
Los analizadores y registradores de fallos PQI-LV, PQI-DA smart, PQI-DE y PQI-D son componentes centrales de un sistema para tareas de medición en redes de baja, media y alta tensión. Además, los analizadores pueden utilizarse como registradores de fallos con una frecuencia de muestreo de hasta 41 kHz. También pueden emplearse para mediciones de Power Quality según EN 50160 / IEC 61000-2-2/4 o como analizadores de potencia.
Los componentes permiten supervisar y registrar calidades de referencia o acuerdos de calidad entre proveedores de energía y sus clientes. Posteriormente, los datos pueden ponerse a disposición para su evaluación o almacenamiento.
Los dispositivos modernos de medición de la calidad de la energía trabajan según IEC 61000-4-30 Ed. 4. Esta norma define métodos de medición y proporciona una base comparable para los usuarios.
¿Cómo se calcula una caída de tensión?
Existen diferentes fórmulas para calcular la caída de tensión. La fórmula adecuada depende del tipo de corriente: continua, alterna o trifásica.
Fórmula básica de la caída de tensión
La fórmula más sencilla se basa en la ley de Ohm:
ΔU = I * R
Donde:
- ΔU: caída de tensión (en voltios)
- I: corriente (en amperios)
- R: resistencia eléctrica de la línea o del cable (en ohmios)
Esta fórmula básica es especialmente adecuada para aplicaciones de corriente continua y redes resistivas sencillas. Sin embargo, en redes de corriente alterna y trifásicas deben tenerse en cuenta factores adicionales.
Calcular la caída de tensión en corriente continua
Para calcular la caída de tensión en corriente continua, se utiliza la fórmula ΔU = I · R. En este caso, la resistencia de la línea o del cable desempeña un papel importante.
Para la resistencia R de una línea se aplica:
R = ( ρ * L ) / A
Donde:
- ρ: resistividad del material conductor (en ohm·mm²/m)
- L: longitud de la línea (en metros)
- A: sección transversal de la línea (en mm²)
Por tanto, la fórmula completa para la caída de tensión en corriente continua es:
ΔU = I * ( ( ρ * L ) / A )
Por ejemplo, para calcular la caída de tensión de un cable en corriente continua, se utilizan la corriente de la línea, la longitud del cable y su sección transversal.
Calcular la caída de tensión en corriente alterna
La caída de tensión en corriente alterna es más compleja que en corriente continua. Además de la componente óhmica, deben tenerse en cuenta la resistencia inductiva y capacitiva (reactancia). Por tanto, la fórmula es:
ΔU = I * Z
En este caso, Z es la impedancia de la línea y se determina mediante:
Z = √( R² + ( XL - XC )² )
Donde:
- R: resistencia óhmica de la línea
- XL: reactancia inductiva de la línea (en ohmios)
- XC: reactancia capacitiva de la línea (en ohmios)
La impedancia depende de la frecuencia y de las propiedades eléctricas de la línea. Por ello, el cálculo de la caída de tensión en corriente alterna es más complejo. Sin embargo, en muchas aplicaciones prácticas se desprecia la componente capacitiva. De este modo, la impedancia se calcula como una combinación de resistencia óhmica y reactancia inductiva.
FAQ - Preguntas frecuentes
¿Qué es una caída de tensión?
Una caída de tensión es la diferencia entre la tensión al principio y al final de una línea eléctrica o entre dos puntos de medición de un sistema eléctrico.
¿Cómo se puede medir la caída de tensión?
Para determinar la caída de tensión, se mide la tensión en dos puntos, de forma simultánea o sucesiva y bajo las mismas condiciones de funcionamiento. La diferencia entre ambos valores medidos corresponde a la caída de tensión.
¿Por qué debe medirse la caída de tensión bajo carga?
La medición debe realizarse bajo condiciones de carga, porque la caída de tensión aparece cuando circula corriente.
¿Se puede medir la caída de tensión con un multímetro?
Sí. Un multímetro puede utilizarse para realizar mediciones sencillas. Para ello, se miden los valores de tensión en los puntos relevantes bajo las mismas condiciones de carga y se comparan entre sí.
¿Dónde suelen producirse las caídas de tensión?
Las caídas de tensión se producen cuando la corriente circula a través de una impedancia eléctrica, por ejemplo, en líneas, cables o componentes eléctricos. Aumentan especialmente con la longitud de la línea y la intensidad de la corriente.
¿Cómo se calcula una caída de tensión?
La fórmula básica se basa en la ley de Ohm: ΔU = I · R. Sin embargo, según se trate de corriente continua, alterna o trifásica, deben considerarse factores adicionales.
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