La tensión nominal es la diferencia de potencial eléctrico para la que se diseña un equipo o una instalación eléctrica. Representa el valor ideal con el que opera un sistema eléctrico en condiciones normales.
En el caso de los aparatos eléctricos, la tensión nominal es el valor que no debe superarse en funcionamiento normal. Se llama "nominal" porque es el valor de referencia que caracteriza al equipo, aunque la tensión real pueda variar según las condiciones de operación.
Diferencia entre tensión nominal y tensión real
La tensión real puede verse afectada por varios factores clave:
Variaciones en la carga del sistema
A medida que se conectan o desconectan dispositivos en un sistema eléctrico, la demanda de corriente fluctúa. Estas variaciones pueden causar cambios en la tensión real, especialmente en redes eléctricas con regulación insuficiente.
Caídas de tensión en cables o conexiones
Cuando la corriente fluye a través de un conductor, parte de la energía se disipa en forma de calor debido a la resistencia eléctrica del material. Esto provoca una disminución de la tensión en el extremo de la carga, fenómeno más pronunciado en instalaciones largas o con cables de sección inadecuada.
Fluctuaciones en la generación de energía
En sistemas eléctricos de gran escala, la generación de energía no siempre es constante. Factores como la variabilidad en las fuentes renovables (solar, eólica), fallos en plantas generadoras o cambios en la demanda pueden provocar oscilaciones en la tensión de la red.
Tensión nominal en sistemas fotovoltaicos
En los sistemas fotovoltaicos, la tensión nominal es un parámetro clave que define el diseño y funcionamiento del sistema eléctrico. Se refiere al voltaje con el que operan los paneles solares, las baterías y los inversores, y varía según la configuración del sistema y su aplicación específica.
Paneles solares
Cada panel solar tiene una tensión nominal, que suele estar en el rango de 12V, 24V o 48V en instalaciones residenciales y comerciales. Este valor representa el voltaje aproximado que genera el panel en condiciones estándar de prueba (STC).
Sin embargo, la tensión real puede variar en función de factores como la radiación solar y la temperatura.
Bancos de baterías
Los sistemas que incorporan almacenamiento energético utilizan bancos de baterías con tensiones nominales estándar de 12V, 24V o 48V. Una mayor tensión nominal en el banco de baterías permite reducir la corriente necesaria para una misma potencia, disminuyendo las pérdidas en los cables y mejorando la eficiencia del sistema.
Inversores de corriente
El inversor es el dispositivo que convierte la corriente continua (CC) generada por los paneles en corriente alterna (CA) para su uso en la red eléctrica.
Su tensión nominal debe coincidir con la del sistema al que está conectado, tanto en la entrada (paneles o baterías) como en la salida (red doméstica de 230V en Europa o 120V en EE.UU.).
Importancia de la tensión nominal en el diseño del sistema
La elección de la tensión nominal en un sistema fotovoltaico impacta en varios aspectos:
- Eficiencia: Sistemas de 48V suelen ser más eficientes que los de 12V, ya que requieren menos corriente para la misma potencia, reduciendo pérdidas.
- Compatibilidad: Todos los componentes del sistema (paneles, baterías, reguladores de carga e inversores) deben estar diseñados para la misma tensión nominal.
- Seguridad y costos: A mayor tensión, menor corriente, lo que permite el uso de cables más delgados y reduce el sobrecalentamiento, pero también puede requerir regulaciones de seguridad más estrictas.
Tensión nominal en diferentes sistemas eléctricos
La tensión nominal varía en función del tipo de corriente utilizada en el sistema eléctrico:
Corriente alterna (CA)
Se emplea en redes de distribución eléctrica de alta, media y baja tensión, siendo el estándar en el suministro de electricidad para hogares, industrias y comercios. Su principal ventaja es la facilidad con la que puede transformarse a distintos niveles de tensión, lo que permite una transmisión eficiente a largas distancias.
Corriente continua (CC)
Se encuentra en baterías, dispositivos electrónicos y pequeños electrodomésticos. También se usa en aplicaciones industriales, como sistemas de tracción eléctrica y almacenamiento de energía renovable (por ejemplo, paneles solares y baterías de respaldo). Aunque la transmisión a larga distancia en CC es menos común, se emplea en líneas de alta tensión en proyectos específicos debido a su menor pérdida de energía en comparación con la CA en ciertos casos.
Tensión nominal en cables
En el caso de los cables eléctricos, la tensión nominal indica la tensión máxima para la cual han sido diseñados y determina los niveles de aislamiento requeridos. Se expresa normalmente como Uo/U, donde:
- Uo es la tensión nominal entre un conductor y tierra.
- U es la tensión nominal entre conductores.
Diferencia de potencial eléctrico
La diferencia de potencial (o voltaje) es la energía necesaria para mover una carga eléctrica de un punto a otro. Se mide en voltios (V) y está influenciada por:
- La carga total en el sistema.
-
La distancia entre los puntos de medición.
-
Las resistencias presentes en el circuito.
El voltaje puede medirse con un voltímetro, y dentro del Sistema Internacional de Unidades (SI), su unidad es el voltio (V).
No confindir con la corriente nominal
La tensión nominal es el voltaje para el cual un equipo o instalación eléctrica ha sido diseñado para operar de manera segura, mientras que la corriente nominal es la cantidad máxima de corriente que un dispositivo puede manejar sin sobrecalentarse ni sufrir daños.
Por un lado, la tensión nominal se mide en voltios (V) y depende del sistema eléctrico al que se conecta el equipo, mientras que la corriente nominal se mide en amperios (A) y está determinada por la carga conectada y la capacidad de los conductores.
Ambos parámetros están relacionados con la potencia eléctrica mediante la fórmula P = V × I, pero cumplen funciones distintas en el diseño y protección de los sistemas eléctricos.
Tabla con ejemplos de tensiones nominales habituales
| Aplicación | Tipo de corriente | Tensión nominal |
|---|---|---|
| Red eléctrica domiciliaria | CA | 230V (Europa) / 120V (EE.UU.) |
| Líneas de alta tensión | CA | 110 kV - 400 kV |
| Baterías de automóviles | CC | 12V |
| Electrónica de consumo | CC | 5V (USB), 19V (cargadores de portátiles) |
| Sistemas fotovoltaicos | CC | 12V, 24V, 48V |