caída de línea

La caída de línea es la reducción de voltaje que ocurre a medida que la corriente eléctrica viaja a lo largo de un conductor. Cuando la corriente fluye a través de cualquier cable, la resistencia de ese conductor hace que la energía se disipe en forma de calor, y el voltaje en el extremo lejano es necesariamente menor que en la fuente. Esta pérdida de voltaje se acumula con la distancia y la magnitud de la corriente, lo que convierte la caída de línea en una limitación práctica en la distribución de energía en lugar de una molestia teórica.

La cantidad de caída de línea depende de tres factores: la resistencia por unidad de longitud del conductor, la longitud total del recorrido y la corriente que fluye a través de él. Un cable de cobre de 10 mm² que transporta 100 amperios a lo largo de 50 metros perderá aproximadamente de 10 a 15 voltios, dependiendo del tipo de conductor y la temperatura. Los conductores de aluminio, más ligeros y económicos pero con mayor resistividad que el cobre, producen una mayor caída de línea con la misma corriente y distancia. Los ingenieros calculan la caída esperada durante el diseño y eligen los tamaños de conductor en consecuencia, utilizando la fórmula: caída (voltios) = 2 × resistencia (ohmios por km) × longitud (km) × corriente (amperios).

Dónde importa la caída de línea en la práctica

En la transmisión a larga distancia, la caída de línea se gestiona mediante el aumento de voltaje. Una señal de 10 MW enviada a 100 kV a lo largo de 200 km pierde proporcionalmente menos energía que la misma señal a menor voltaje; por eso las centrales eléctricas aumentan el voltaje inmediatamente después de la generación. Las redes de distribución que alimentan áreas residenciales operan a voltajes más bajos, típicamente 400 o 230 voltios, donde la caída de línea se vuelve más visible. Un cable de servicio de tamaño insuficiente a un edificio anexo remoto puede hacer que la iluminación se atenúe notablemente cuando se inician cargas pesadas, porque la caída de voltaje bajo carga se vuelve significativa en relación con el bajo voltaje inicial.

En los circuitos de control industrial y los sistemas de datos, una caída de línea excesiva puede impedir que el equipo funcione de forma fiable. Un arrancador de motor alimentado a través de un cable de tamaño insuficiente puede no liberar su bobina de retención incluso después de energizarse si la caída de voltaje bajo la corriente de la bobina deja un voltaje insuficiente en los terminales de la bobina. De manera similar, los PLC y los sensores suministrados a través de largos tendidos de cable pueden reiniciarse o funcionar mal si la caída de línea empuja el voltaje de suministro por debajo de su umbral mínimo de funcionamiento.

Los instaladores combaten la caída de línea sobredimensionando los conductores, acortando los tendidos cuando sea posible, utilizando voltajes más altos en circuitos largos o empleando compensadores de caída de voltaje. Los códigos y estándares de construcción suelen limitar la caída de línea aceptable al 3 por ciento en los circuitos derivados y al 5 por ciento combinado para el alimentador más el derivado, medido a la corriente de carga máxima esperada. Los efectos térmicos también importan: la caída de línea aumenta a medida que los conductores se calientan, ya que la resistencia aumenta con la temperatura, por lo que los cálculos deben tener en cuenta la resistencia del conductor caliente, no solo su valor a 20 grados Celsius.