Física
Calculadora de caída de tensión
Introduce tensión, corriente, longitud y sección: obtienes la caída en voltios y en porcentaje, la potencia disipada en el cable y la primera sección comercial que entra en el límite que fijes.
Por qué hay que comprobar la caída
Un cable no es un conductor ideal: la corriente que lo recorre consume parte de la tensión, y al receptor llega menos de la que sale del cuadro. La fórmula es ΔV = k·L·I·(R·cos φ + X·sen φ), con k igual a 2 en monofásico y en continua, porque la corriente va y vuelve, y √3 en trifásico. El reglamento fija un límite, habitualmente el 4% desde el origen de la instalación hasta el receptor, y en una línea larga es ese límite el que decide la sección.
La temperatura es el detalle que más se olvida. La resistividad del cobre sube en torno al 0,4% por grado, así que un conductor a 70 °C —la temperatura de servicio de un cable con aislamiento de PVC a plena carga— es casi un 20% más resistivo que el mismo conductor a 20 °C. Calcular a temperatura ambiente hace parecer aceptable una línea que a su corriente nominal no lo es, y el margen que desaparece es exactamente el que el límite debía garantizar.
La reactancia no se puede ignorar en secciones grandes. La resistencia baja en proporción a la sección; la reactancia no, y se mantiene en torno a 0,08 mΩ/m sea cual sea el cobre. Por encima de unos 120 mm² la reactancia empieza a dominar y duplicar la sección ya no reduce la caída a la mitad. A partir de ahí conviene desdoblar la línea o subir la tensión antes que engrosar el cable.
Errores frecuentes
- Introducir la longitud de ida y vuelta. Aquí se pone solo la ida: el factor 2 del monofásico y el √3 del trifásico ya tienen en cuenta el recorrido completo, y duplicar la longitud duplica el resultado sin motivo.
- Calcular a 20 °C. La resistividad de tabla es a 20 °C, pero el cable en servicio está a 70 o 90: usar el valor frío subestima la caída en torno a un quinto.
- Usar el factor 2 en trifásico. En trifásico la corriente no vuelve por un conductor propio, y la caída entre fases vale √3 veces la de solo ida, no 2: el error es de un 15% aproximadamente, siempre en la dirección equivocada.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la caída de tensión máxima admisible?
En la mayoría de instalaciones la referencia es el 4% desde el origen de la instalación hasta el receptor. En los circuitos de alumbrado se suele bajar al 3%, porque las lámparas acusan más que otros receptores una tensión baja.
¿Cómo se calcula la sección mínima de un cable?
Se parte de la caída admisible y se obtiene la sección que la cumple, luego se redondea a la primera sección comercial superior. Hay que comprobar además la intensidad admisible del cable, que depende del tipo de instalación y de la temperatura ambiente: la sección final es la mayor de las dos.
¿Cobre o aluminio?
El aluminio es en torno a un 64% más resistivo, así que para la misma caída necesita alrededor de una vez y media la sección. Cuesta menos y pesa menos, y es la opción habitual en líneas largas de distribución; el cobre sigue siendo el estándar en interiores.
¿Por qué a partir de cierta sección la caída ya no baja?
Porque la resistencia disminuye con la sección pero la reactancia no: se queda en torno a 0,08 mΩ/m. Por encima de unos 120 mm² la parte reactiva pesa tanto como la resistiva y engrosar el cable rinde cada vez menos. Es mejor desdoblar la línea o subir la tensión.
¿Vale también para corriente continua?
Sí: en continua la reactancia no interviene y el factor de recorrido es 2, como en monofásico. Basta elegir corriente continua como alimentación; el factor de potencia entonces no tiene efecto.
Cómo funciona este cálculo
Resistividad a la temperatura: ρ(T) = ρ₂₀·(1 + α·(T − 20)), con ρ₂₀ = 0,017241 Ω·mm²/m y α = 0,00393 para el cobre, ρ₂₀ = 0,028264 y α = 0,00403 para el aluminio. Resistencia de la línea: R = ρ(T)·L/S, con L la longitud de ida en metros y S la sección en mm². Reactancia: X ≈ 0,08 mΩ/m·L, nula en corriente continua. Caída: ΔV = k·I·(R·cos φ + X·sen φ), con k = 2 en monofásico y en continua, k = √3 en trifásico. Caída porcentual: ΔV/V·100. Potencia disipada: n·I²·R, con n el número de conductores recorridos por la corriente, 2 en monofásico y en continua, 3 en trifásico. Potencia aparente: V·I en monofásico y en continua, √3·V·I en trifásico. La sección mínima es la primera de la serie comercial —1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 630 mm²— que cumple el límite, de modo que sea una sección que se pueda pedir.