Alimentación en tierra de aeronaves
La caída de tensión en un cable de alimentación en tierra de 400 Hz es mucho mayor que en el mismo cable a 50 o 60 Hz porque su reactancia inductiva aumenta al mismo ritmo que la frecuencia: unas 8 veces el valor a 50 Hz y 6.7 veces el valor a 60 Hz. En conductores de las secciones utilizadas para aeronaves, la reactancia ya es mayor que la resistencia. Esto tiene tres consecuencias prácticas. Un conductor más grande ayuda mucho menos que a frecuencia de red, la disposición de los conductores importa tanto como su sección, y la longitud del cable debe comprobarse frente a la tensión requerida en el conector de la aeronave.
¿Por qué un cable de 400 Hz tiene una caída de tensión tanto mayor?
La reactancia inductiva es X = 2πfL, de modo que con el mismo cable y la misma inductancia L crece en proporción directa a la frecuencia f. Pasar de 50 Hz a 400 Hz la multiplica por 8, y pasar de 60 Hz, por 6.7. ISO 6858 establece 115/200 V o 230/400 V trifásicos a 400 Hz para la alimentación en tierra de aeronaves, de modo que una carga grande de aeronave pasa por esta reactancia a baja tensión y alta corriente. Los criterios de diseño del Departamento de Defensa de EE. UU. para la alimentación de aeronaves, UFC 3-555-01 (citados aquí de la edición de marzo de 2024; en julio de 2026 siguió una revisión), señalan lo mismo: la parte inductiva de la caída de tensión es aproximadamente siete veces mayor que en un sistema de 60 Hz.
La tabla usa los valores a 400 Hz de ese documento, que proceden de una tabla de 1972 para conductores individuales de cobre THHN al aire. Describen ese hilo y no un cable para aeronaves, pero lo que importa son las proporciones. A 60 Hz, la reactancia de estas secciones se mantiene muy por debajo de la resistencia o cerca de ella. A 400 Hz es mayor que la resistencia en todas las filas.
| Tamaño del conductor | Resistencia CA a 400 Hz, Ω/km | Reactancia a 60 Hz, Ω/km | Reactancia a 400 Hz, Ω/km |
|---|---|---|---|
| 1/0 AWG | 0.445 | 0.107 | 0.715 |
| 2/0 AWG | 0.379 | 0.105 | 0.701 |
| 4/0 AWG | 0.278 | 0.102 | 0.681 |
| 500 kcmil | 0.180 | 0.097 | 0.648 |
| 1000 kcmil | 0.123 | 0.095 | 0.634 |
La resistencia también aumenta con la frecuencia, porque los efectos pelicular y de proximidad empujan la corriente hacia una parte del conductor. En las secciones utilizadas en alimentación en tierra, este cambio es menor que el aumento de ocho veces de la reactancia, pero significa que la resistencia en CC de una hoja de datos es el valor más bajo que puede tener la resistencia y no su valor en servicio.
¿Por qué un conductor más grande no lo resuelve?
Un conductor más grande reduce la resistencia pero deja la inductancia casi sin cambios, y la inductancia es lo que domina a 400 Hz. En la tabla anterior, pasar de 4/0 AWG a 1000 kcmil supone 4.7 veces el cobre. La resistencia baja a menos de la mitad, pero la reactancia baja solo alrededor de un 7 %. Con un factor de potencia de 0.8, la caída de tensión baja solo alrededor de un 24 %, con un cable mucho más pesado y rígido de arrastrar por una plataforma.
Por eso falla dimensionar un cable de 400 Hz solo con una tabla de corriente. Una sección que transporta la corriente sin sobrecalentarse puede dejar igualmente a la aeronave con tensión insuficiente, y la solución habitual a frecuencia de red, subir una sección, aporta poco. Reducir la inductancia significa acercar los conductores que llevan la corriente de ida y de vuelta, o repartir cada fase entre más de un conductor.
¿Cuánta tensión puede perder el cable?
ISO 6858 define las características eléctricas en el conector de la aeronave y no en los bornes de salida de la unidad de alimentación en tierra, de modo que todo lo que pierde el cable sale del margen. La norma exige una función de compensación de caída de línea en la instalación de alimentación en tierra, que eleva la tensión de salida en proporción a la corriente para que la tensión en el conector se mantenga dentro de sus límites.
UFC 3-555-01 da una cifra de cálculo para los sistemas militares de 400 Hz: con 120 V disponibles en la fuente y al menos 113 V requeridos en la aeronave, lo máximo que se puede perder son 7 V por fase. Su predecesor archivado explica de dónde salen los 113 V: un mínimo de 108 V dentro de la aeronave según MIL-STD-704 más un margen para la caída dentro de la aeronave. Son cifras de diseño militares de EE. UU., así que úselas como ejemplo del método, y para un proyecto civil tome los valores de su especificación y del fabricante del equipo.
La compensación no elimina la necesidad de comprobar el cable. El compensador debe ajustarse a una impedancia de cable conocida, el mismo documento archivado advierte que la sobrecompensación puede ser tan mala como la subcompensación, y pide un máximo de 118 V en vacío. Un compensador ajustado para un cable puede no servir para un reemplazo más largo o distinto.
¿Cómo se calcula la caída de tensión en un cable de 400 Hz?
Para calcular la caída, multiplique la corriente de línea por la longitud del cable y por la resistencia y la reactancia por unidad de longitud, ponderadas por el factor de potencia. Esta es la aproximación estándar para una carga trifásica equilibrada, con la reactancia calculada a 400 Hz:
Caída fase-neutro ≈ I × longitud × (R cos φ + X sin φ)
Aquí I es la corriente de línea, R y X son por unidad de longitud y por fase, y φ es el ángulo de la carga. UFC 3-555-01 usa la forma más completa I × |Z|, que da una cifra ligeramente mayor y más prudente. Una alimentación de 90 kVA a 115/200 V consume 90,000 ÷ (3 × 115), o unos 261 A por fase, y usamos un factor de potencia de 0.8 en atraso, el extremo inferior del rango que ISO 6858 indica para su principal tipo de fuente.
La tabla compara dos construcciones con los mismos 70 mm² de cobre por fase. La resistencia es el máximo de IEC 60228 clase 5 corregido a una temperatura de conductor de 70 °C, sin el efecto pelicular adicional a 400 Hz. La reactancia es el valor medido en nuestra fábrica en estas dos construcciones, con los dos conductores de cada fase opuestos entre sí en el cable de siete conductores. Las caídas se calculan a partir de estas cifras para esta carga concreta.
| Construcción | R a 70 °C, Ω/km por fase | X a 400 Hz, Ω/km por fase | 15 m | 28 m | 32 m |
|---|---|---|---|---|---|
| Haces de núcleo individual 4 × 70 mm² | 0.325 | aprox. 0.87 | 3.1 V | 5.7 V | 6.5 V |
| 7 × 35 mm², dos conductores por fase | 0.331 | aprox. 0.36 | 1.9 V | 3.5 V | 4.0 V |
En este caso equilibrado, el neutro no lleva corriente. Una carga desequilibrada, los conectores y cualquier alimentador fijo entre el convertidor y el cable se suman a estas cifras, así que deje margen y solicite un cálculo con sus propias longitudes y carga.
¿Cuatro haces de núcleos individuales o un cable de siete conductores?
Con el mismo cobre, la disposición de siete conductores tiene una reactancia mucho menor, unas 2.4 veces menor en nuestras mediciones, y alrededor de un 40 % menos de caída de tensión con esta carga. Dividir cada fase en dos conductores colocados en lados opuestos de un neutro central reduce el campo magnético que produce la fase y mantiene las fases juntas a lo largo de toda la longitud. Los criterios militares de EE. UU. especifican esta disposición para los cables de alimentación de aeronaves de 400 Hz: cable SAE AS7974 y AS5756/6 con seis conductores de potencia, dos por fase, tendidos helicoidalmente alrededor de un neutro central, más seis conductores de control.
La baja reactancia no es el único requisito. Los haces de núcleos individuales como 4×(1×70+4×1) se utilizan en sistemas de foso y unidades móviles: cada núcleo tiene su propia cubierta y puede manipularse y terminarse por separado, y los núcleos de control de 1 mm² van dentro de los núcleos de potencia. El catálogo publicado de SAB Bröckskes ofrece una comparación útil de las dos formas en la gama de un mismo fabricante: unos 46.1 mm de diámetro total y 3,461 kg/km para su cable 4 × (70 + 4 × 1), frente a 42 a 44 mm y unos 3,320 kg/km para 7 × 35 + 6 × 4 × 1. Es decir, la forma de siete conductores no es más pesada con el mismo cobre. La elección depende del servicio, del conector y de cómo se almacena el cable, como expone nuestra guía de cables de alimentación en tierra para aeropuertos por aplicación.
Sea cual sea la forma que elija, mantenga los conductores juntos y el acero lejos. Los haces deben permanecer trenzados o sujetos entre sí a lo largo de toda la longitud, porque separarlos aumenta la inductancia. Tanto el UFC archivado como la prensa especializada advierten que los materiales magnéticos cerca de los conductores aumentan aún más la resistencia y la inductancia a 400 Hz, así que no pase estos cables por conductos de acero ni a lo largo de estructuras de acero siempre que pueda evitarse. Puede comparar nuestro cable de alimentación en tierra de 400 Hz de 7 núcleos y el cable de alimentación en tierra para aeronaves de 400 Hz para la forma de núcleo individual.
¿Qué longitud puede tener un cable de alimentación en tierra de 400 Hz?
No hay un límite único, porque la longitud depende de la carga, la construcción y la compensación. Dividir el ejemplo de 7 V entre la caída por metro a 261 A da unos 34 m para el cable de 4 × 70 mm² y unos 56 m para el cable de 7 × 35 mm², antes de conectores, desequilibrio o cualquier margen. En la práctica, la longitud se fija según la posición de la aeronave y el punto de servicio. UFC 3-555-01 usa conjuntos de 260 A de 32 m para convertidores de 90 kW y conjuntos de 180 A de 27 o 32 m para convertidores de 45 kW en proyectos de la Armada y del Cuerpo de Marines, y pide coordinar de 9.1 a 30.5 m con la aeronave en proyectos del Ejército.
La longitud fue lo primero en nuestro pedido de 4×(1×70+4×1) para un sistema de fosos de aeropuerto. Los conjuntos del comprador eran de 15 m y 28 m, y según las cifras anteriores esas dos longitudes difieren en unos 2.6 V a plena carga. El breve video siguiente muestra esta construcción de cuatro haces desde el extremo del cable, pasando por el conformado y el marcado de la cubierta, hasta el cable terminado.
¿Qué debe enviar para una verificación de la caída de tensión?
Una verificación útil necesita la carga, cada longitud de cable, la tensión disponible y el servicio. Las construcciones comparadas aquí forman parte de nuestra gama de cables de alimentación de tierra para aeropuertos, y estos son los datos que debe incluir:
- La aeronave o la carga: kVA o kW, factor de potencia y cualquier desequilibrio entre fases.
- La longitud de cada conjunto, más cualquier alimentador fijo desde el convertidor hasta el punto de conexión.
- La tensión disponible en la fuente, el ajuste de compensación y la tensión mínima requerida en el conector de la aeronave.
- El servicio: unidad móvil, sistema de fosos, carrete de cable o tendido fijo, con el tipo de conector y el número de núcleos de control.
Con estas cifras se puede comprobar la disposición de los conductores frente a sus longitudes reales y no frente a un valor de catálogo. A agosto de 2026, el pedido mínimo es de 50 m tanto para construcciones estándar como personalizadas, y el plazo de entrega va de 7 a 45 días hábiles según el tipo de producto, la situación del inventario y la personalización. Envíe las especificaciones de su cable para su revisión.
Preguntas
¿Por qué la caída de tensión es mayor a 400 Hz que a 50 o 60 Hz?
La caída de tensión es mayor a 400 Hz porque la reactancia inductiva aumenta en proporción a la frecuencia: unas 8 veces el valor a 50 Hz y 6.7 veces el valor a 60 Hz. En las secciones de conductor utilizadas en alimentación en tierra, esta reactancia es mayor que la resistencia, por lo que determina la mayor parte de la caída.
¿Puedo usar una tabla de cables de 60 Hz para un cálculo a 400 Hz?
No directamente. La reactancia de una tabla de 60 Hz debe multiplicarse por 400/60, y una resistencia a 60 Hz subestima el valor a 400 Hz debido a los efectos pelicular y de proximidad. Las capacidades de corriente de una tabla para frecuencia de red también deben comprobarse por la misma razón.
¿Un conductor más grande resuelve la caída de tensión a 400 Hz?
Solo en parte. Un conductor más grande reduce la resistencia, pero apenas cambia la inductancia. En la tabla de UFC 3-555-01, 4.7 veces el cobre reduce la caída con un factor de potencia de 0.8 solo alrededor de un 24 %.
¿La compensación de caída de línea significa que la longitud del cable ya no importa?
No. La compensación de caída de línea eleva la tensión de la fuente para contrarrestar la caída prevista, pero debe ajustarse a la impedancia real del cable y a la carga. Un cable mucho más largo o distinto puede dejar la tensión en el conector de la aeronave demasiado baja, y la sobrecompensación puede dejarla demasiado alta.
¿Cuál debe ser la tensión en el conector de la aeronave?
ISO 6858 establece 115/200 V o 230/400 V trifásicos a 400 Hz en el conector de la aeronave, con los límites indicados en la norma. Los criterios militares de EE. UU. usan un mínimo de 113 V por fase en la aeronave en su ejemplo de cálculo. Para un proyecto civil, tome el valor de su especificación.