Seguimos con esta serie de posts en los que hablamos de conceptos básicos a tener en cuenta si trasteamos a menudo con instalaciones a 12v.
Hoy nos centraremos en conocer más sobre resistencia y sobretodo en caídas de tensión, como calcularlas y tratar de evitarlas al máximo.
Resistencia del cable y Caídas de tensión
Como ya explicamos, la corriente que pasa por un circuito eléctrico para una carga fija es diferente según la tensión del circuito. Cuanto mayor sea la tensión, menor será la corriente.
I = P / V
En esta imagen podemos ver un ejemplo de la cantidad de corriente que pasa por tres circuitos diferentes en los que la carga es la misma, pero la tensión de la batería cambia:
Además, como ya hemos visto, una cable tiene una resistencia determinada. El cable forma parte del circuito eléctrico y puede considerarse como una resistencia.
Cuando la corriente pasa por una resistencia, ésta se calienta. Lo mismo pasa con los cables, cuando la corriente pasa por ellos, se calientan. Se pierde potencia en forma de calor. Estas pérdidas reciben el nombre de pérdidas del cable.
Otra consecuencia de las pérdidas del cable es que se generará una caída de tensión a lo largo del cable. La caída de tensión se puede calcular con la siguiente fórmula:
Tensión = Resistencia x Corriente
V = R x I
Ejemplo de cálculo de caída de tensión
Ahora vamos a usar en ejemplo práctico en el que un inversor está conectado a una batería de 12 V para calcular las pérdidas del cable.
En este diagrama se puede ver un inversor de 2400 W conectado a una batería de 12 V con dos cables de 1,5 m de longitud y 16 mm2 de sección.
Como ya aprendimos antes, cada cable tiene una resistencia de 1,6 mΩ.
Con estos datos, se puede calcular la caída de tensión de un cable:
- Una carga de 2400 W a 12 V crea una corriente de 200 A
- La caía de tensión de un cable es: V = I x R = 200 x 0,0016 = 0,32 V
- Como tenemos dos cables, la caída de tensión total del sistema es de 0,64 V
Debido a la caída de tensión de 0,6 V, el inversor ya no recibe 12 V, sino 12 – 0,6 = 11,4 V.
La potencia del inversor es una constante en este circuito. De modo que cuando cae la tensión en el inversor, la corriente aumenta.
Recordemos que I = P/V.
Ahora la batería suministrará más corriente para compensar las pérdidas.
En este ejemplo, esto significa que la corriente subirá hasta 210 A.
Esto hace que el sistema sea ineficiente porque hemos perdido el 5% (0,64 / 12) de la energía total. Esta energía perdida se ha transformado en calor.
Es importante que esta caída de tensión sea lo más baja posible.
La forma obvia de reducirla es aumentar el grosor del cable o acortarlo tanto como sea posible.
No solo el Cable ofrece resistencia en un circuito
Es importante tener en cuenta que no solo el cable presenta resistencia. Cualquier otro elemento que la corriente tenga que atravesar en su camino creará una resistencia adicional.
En esta lista se incluyen elementos que pueden contribuir a incrementar la resistencia total:
- Grosor y longitud del cable
- Fusibles
- Derivadores
- Interruptores
- Montaje de terminales de cables
- Conexiones
Y prestar especial atención a:
- Conexiones flojas
- Contactos sucios o con corrosión.
- Terminales de cables mal montados.
Se añadirá resistencia al circuito eléctrico con cada conexión que se haga, o con cada cosa que se coloque en el camino entre la batería y el inversor.
Para hacerse una idea de qué pueden suponer estas resistencias:
- Cada conexión de cable: 0,06 mΩ.
- Derivador de 500 A. 0,10 mΩ.
- Fusible de 150 A: 0,35 mΩ.
- Cable de 2 m y 35mm2 : 1,08 mΩ.
Efectos negativos en las caidas de tensión del cable
Ya sabemos que es necesario limitar la resistencia de in circuito para evitar caídas de tensión. Pero ¿qué efectos tiene una caída de tensión fuerte en un sistema? Estos son algunos de ellos:
- • Se pierde energía y el sistema es menos eficiente. Las baterías se descargarán más rápido.
- Aumentará la corriente del sistema. Esto puede hacer que los fusibles CC se fundan.
- La presencia de corrientes altas en el sistema pueden provocar sobrecargas prematuras del inversor.
- Si se produce una caída de tensión durante la carga, las baterías no se cargarán del todo.
- El inversor recibe una tensión de la batería más baja. Esto puede activar alarmas de baja tensión.
- Los cables de la batería se calientan. Esto puede hacer que el aislante de los cables se derrita o causar daños en los conductos de los cables o en el equipo que forma parte del sistema. En casos extremos, el calentamiento de los cables puede ocasionar un incendio.
- Todos los dispositivos conectados al sistema tendrán una vida más corta debido a la ondulación CC.
Para evitar las caídas de tensión:
- Usa cables de la menor longitud posible.
- Usa cables con suficiente grosor.
- Aprieta las conexiones (pero no demasiado, sigue las recomendaciones de torsión del manual).
- Comprueba que los contactos están limpios y no presentan corrosión.
- Usa terminales de cable de calidad y móntalos con la herramienta adecuada (crimpadora).
- Usa interruptores de aislamiento de baterías de calidad.
- Limita el número de conexiones de cada tramo de cable.
- Utiliza puntos de distribución o barras de conexiones CC.
Pues hasta aquí lo dejamos hoy, el próximos capítulos de esta serie de conceptos básicos, hablaremos de secciones de cable y uniones de baterías.
Recuerda que para cualquier duda o sugerencia puedes contactar aquí con nosotros.