Calculadora de caída de tensión
Calcula la caída de tensión, la pérdida de potencia y la tensión en el extremo receptor de tendidos eléctricos.
Introduce corriente, tensión de origen, longitud del cable, resistencia por kilómetro y factor de potencia para obtener al instante la caída de tensión y su porcentaje en tu circuito.
Calculadora de caída de tensión
Calcula la caída de tensión, la pérdida de potencia y la tensión en el extremo receptor de tendidos eléctricos.
Deja el factor de potencia en 1.0 para circuitos de CC y cargas de CA puramente resistivas. Para cargas inductivas, como motores, usa el factor de potencia de la carga (normalmente 0.80–0.95).
Acerca de la calculadora de caída de tensión
La caída de tensión es la reducción del potencial eléctrico entre el extremo de origen y el extremo de carga de un tendido de cable, causada por la resistencia de los conductores. Todo conductor real tiene una resistencia finita; cuando la corriente circula por esa resistencia, parte de la tensión de alimentación se consume en el propio cable en lugar de entregarse a la carga. El resultado es una tensión menor en los bornes de la carga, lo que puede perjudicar el rendimiento del equipo y, en casos extremos, provocar sobrecalentamiento o fallos prematuros.
La fórmula estándar para un circuito monofásico de dos hilos (un conductor de ida y otro de retorno) es VD = 2 × I × R × L / 1000, donde I es la corriente en amperios, R es la resistencia del conductor en ohmios por kilómetro y L es la longitud unidireccional del cable en metros. El factor 2 tiene en cuenta el recorrido de ida y vuelta de la corriente. Dividir entre 1 000 convierte la resistencia basada en kilómetros a unidades por metro. En circuitos de CA con cargas reactivas, el resultado se multiplica además por el factor de potencia de la carga para tener en cuenta la relación de fase entre tensión y corriente.
El porcentaje de caída de tensión — VD / Vsource × 100 — es la métrica más útil para comprobar el cumplimiento normativo. Los códigos eléctricos internacionales y nacionales especifican caídas de tensión máximas admisibles. El National Electrical Code (NEC) de Estados Unidos recomienda un máximo de 3 % de caída de tensión en circuitos derivados y 5 % en total (alimentador más derivado). La norma británica BS 7671 y las normas IEC tienen límites similares. Superar estos límites desperdicia energía, atenúa las luces, reduce el par del motor y puede disparar relés de protección por subtensión.
La resistencia del conductor depende del material y del área de sección transversal. El cobre es más conductor que el aluminio: las resistencias típicas de conductores de cobre son aproximadamente 7.41 Ω/km para 2.5 mm², 4.61 Ω/km para 4 mm² y 3.08 Ω/km para 6 mm². Los conductores de aluminio tienen una resistencia unas 1.64 veces mayor para la misma sección, por lo que el cableado de aluminio requiere un calibre mayor para igualar el rendimiento de caída de tensión del cobre.
El factor de potencia importa en circuitos de CA con cargas inductivas, como motores, transformadores y balastos de iluminación fluorescente. Un motor que opera con un factor de potencia de 0.85 toma más corriente para la misma potencia real que un calefactor resistivo con PF = 1.0, lo que aumenta la caída de tensión. Mejorar el factor de potencia con bancos de corrección por capacitores reduce la corriente del conductor y, por tanto, la caída de tensión, a veces eliminando la necesidad de un cable más grande y costoso.
Los cálculos correctos de caída de tensión son esenciales en la etapa de diseño. Usar un cable de mayor sección cuesta más al inicio, pero ahorra energía de forma continua durante toda la vida de la instalación.
Ejemplos de caída de tensión
Dos escenarios típicos de cableado que muestran cómo calcular la caída de tensión en circuitos residenciales e industriales.
| Parámetros del circuito | Caída de tensión | VD % |
|---|---|---|
| 15 A, 120 V, 50 m, 1.83 Ω/km, PF = 1.0 | 2.745 V | 2.29 % — dentro del límite recomendado por el NEC del 3 %. Tensión en el extremo receptor: 117.26 V. |
| 30 A, 480 V, 100 m, 0.727 Ω/km, PF = 0.85 | 3.70 V | 0.77 % — muy por debajo de los límites para un circuito de motor industrial de 480 V con cable de cobre de 4 mm². |
| 20 A, 230 V, 30 m, 7.41 Ω/km, PF = 1.0 | 8.89 V | 3.86 % — supera la guía del 3 % para un tramo largo de 2.5 mm²; cambia a cable de 4 mm². |
Cómo usar la calculadora de caída de tensión
- Introduce la corriente de carga en amperios; usa la corriente a plena carga del equipo conectado, no un valor parcial ni promedio.
- Introduce la tensión de origen en el extremo de alimentación del circuito (p. ej., 120 V, 230 V o 480 V).
- Introduce la longitud unidireccional del cable en metros; no la dupliques, la fórmula ya considera el conductor de retorno.
- Introduce la resistencia del conductor en Ω/km tomada de una hoja de datos del cable o de una tabla estándar (p. ej., 1.83 Ω/km para cobre 14 AWG o cobre de 4 mm²).
- Introduce el factor de potencia (0–1). Usa 1.0 para CC y cargas resistivas; usa el factor de potencia de la placa del motor para circuitos de motor. Haz clic en Calcular para ver la caída de tensión, el porcentaje, la tensión en el extremo receptor y la pérdida de potencia.
Preguntas frecuentes sobre la calculadora de caída de tensión
¿Cuál es la caída de tensión máxima admisible?
La mayoría de los códigos eléctricos recomiendan una caída máxima de tensión del 3 % en circuitos derivados y del 5 % combinada para alimentador más derivado. El NEC sigue esta guía (de forma informativa en notas FPN), y la tabla 4Ab de BS 7671 establece 3 % para iluminación y 5 % para otros circuitos. Mantenerse dentro de los límites protege el equipo y reduce el desperdicio de energía.
¿Por qué la fórmula multiplica por 2?
El factor 2 representa la trayectoria completa de la corriente: la corriente sale por un conductor y regresa por otro. Ambos conductores aportan resistencia, por lo que la resistencia total del cable es el doble de la resistencia de un solo conductor para una longitud determinada. Los circuitos trifásicos usan un factor distinto (√3 en lugar de 2) porque los tres conductores comparten la corriente de retorno.
¿Cómo afecta el calibre del cable a la caída de tensión?
Una mayor área de sección transversal implica menor resistencia por kilómetro, lo que reduce la caída de tensión. Duplicar la sección del cable reduce aproximadamente a la mitad la resistencia y, por tanto, la caída de tensión para la misma corriente y longitud. Subir un paso AWG (por ejemplo, de 12 AWG a 10 AWG) reduce la resistencia alrededor de 20 %.
¿El cálculo se aplica a circuitos de CC?
Sí, con el factor de potencia configurado en 1.0. Los circuitos de CC no tienen componentes reactivos, por lo que PF = 1.0 siempre es correcto. La fórmula se simplifica a VD = 2 × I × R × L / 1000 para CC, idéntica a la fórmula de CA con factor de potencia unitario.
¿Qué resistencia de conductor debo usar para cable de cobre?
Resistencias comunes de conductores de cobre a 20 °C: 1.5 mm² ≈ 12.1 Ω/km, 2.5 mm² ≈ 7.41 Ω/km, 4 mm² ≈ 4.61 Ω/km, 6 mm² ≈ 3.08 Ω/km, 10 mm² ≈ 1.83 Ω/km. La resistencia aumenta alrededor de 0.4 % por grado Celsius por encima de 20 °C, así que ajusta para temperaturas de operación elevadas en entornos calurosos.