Caídas de tensión

"El desarrollo progresivo del hombre depende vitalmente de la invención; es el producto más importante de su cerebro creativo." Nikola Tesla

"Las personas no son recordadas por el número de veces que fracasan, sino por el número de veces que tienen éxito." Thomas Alva Edison

(tiempo de lectura medio, sin links: 3 mins)

En la guía técnica de aplicación del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, donde se detallan todas las normas que debemos cumplir a la hora de proyectar instalaciones, se explica la necesidad de tener en cuenta la caída de tensión: "La circulación de corriente a través de los conductores, ocasiona una pérdida de potencia transportada por el cable, y una caída de tensión o diferencia entre las tensiones en el origen y extremo de la canalización. Esta caída de tensión debe ser inferior a los límites marcados por el Reglamento en cada parte de la instalación, con el objeto de garantizar el funcionamiento de los receptores alimentados por el cable."

¿Qué es la caída de tensión? Así, un poco burdamente, podemos decir que para que funcionen los aparatos eléctricos necesitamos dos cosas, Tensión e Intensidad. Por el mero hecho de tener que transportar Intensidad por un medio físico, un conductor o cable, encontramos una resistencia que hace que la Tensión que llega al aparato sea menor de la que “sale” al inicio.

Cuando explicamos algo sobre electricidad contamos con el problema de tratar un elemento que no podemos ver ni tocar, algo muy abstracto. Los conceptos son más difíciles de entender, y por eso es habitual escuchar o leer la explicación de estos conceptos usando agua. En esta equiparación podemos decir que un cable es una tubería, la Tensión es la presión del agua y la Intensidad es la cantidad de agua que circula. Imaginemos que tenemos dos tuberías, una corta (A) y una larga (B), si aplicamos la misma presión al inicio y tenemos la misma cantidad de agua, en el otro extremo de A saldrá con más fuerza que en el otro extremo de B. Se deberá al rozamiento del agua con las paredes de la tubería, o entre las partículas del propio agua.

¿Por qué es importante la caída de tensión? Para que funcionen los aparatos eléctricos necesitamos unos valores de Potencia, que es el producto de Tensión por Intensidad (P = V x I). Casi todos funcionan dentro de unos niveles de tensión homologados y en España, como en la mayor parte de Europa, África y Asia, se usa el rango de 220V-230V. Los cables internos, las protecciones y las placas están diseñadas para funcionar a esa tensión. Si en la multiplicación P = V x I bajamos el valor de V por la caída de tensión, necesitaremos más Intensidad y como no está diseñado para ello, si circula más de la que puede asumir, acabará por romperse. Es fácil de ver con las tuberías: si hacemos circular a la fuerza una gran cantidad de agua por una tubería más fina de lo necesario, lo más probable es que acabe por reventar.

Un par de curiosidades 

¿Por qué se usan valores de tensión fijos? Que circule electricidad por un cable supone pérdidas, fijemos la Tensión o la Intensidad, pero mientras las pérdidas por Tensión son lineales, las pérdidas por Intensidad son exponenciales (elevado a dos). Es más fácil modular el flujo de Intensidad, pero más económico tomar medidas de corrección para evitar perdidas por Tensión. Además, las pérdidas por Intensidad son a través de calor por el efecto Joule, y las altas temperaturas afectan negativamente a otros elementos.

Simplificando las centrales eléctricas, estas producen Potencia (P = V x I). A su salida tienen centros de transformación que elevan la Tensión para reducir la Intensidad, ya que es más conveniente/económico para circular por grandes distancias con menos pérdidas, y antes de llegar a las ciudades donde se consume hay otro centro de transformación que reduce la Tensión y aumenta la Intensidad.

¿Por qué en buena parte de Europa, Africa y Asia se usa 220/230V y en buena parte de América se usan 110/120V? Por la misma razón que conducir por la izquierda o por la derecha. Una decisión administrativa. Es cierto que, a igual consumo de Potencia, una Tensión mayor necesita menor Intensidad, y eso supone conductores más finos y baratos, pero la decisión no se tomó por eso si no por la guerra abierta entre Edison y Tesla. Ambos científicos, defensores de la corriente continua y la corriente alterna respectivamente, usaron todos los medios posibles para promocionar su sistema de electricidad, llegando a extremos bastante controvertidos (una más de tantas guerras comerciales), y grandes compañías y gobiernos acabaron por posicionarse de lado de uno u otro. Con el tiempo los criterios técnicos han ido reemplazando los ideológicos, pero es difícil cambiar la inercia de un sistema ya establecido.