Calculadora de caída de voltaje

La caída de voltaje ocurre al fluir corriente por un conductor, afectando el desempeño de equipos eléctricos.

Esta guía incluye calculadora, fórmulas, tablas, ejemplos prácticos y recomendaciones para cumplir normativas eléctricas vigentes.

Tabla de Valores Comunes para Cálculo de Caída de Voltaje

Caída de Voltaje en Cobre – Monofásico 120V – 3%

Cada número es la corriente máxima (A) que puedes transportar por ese calibre y esa distancia, a 120  V, sin superar el 3% de caída de tensión.

Caída de Voltaje en cobre – Trifásico 380V – 3%.

Cada número es la corriente máxima (A) que puedes transportar por ese calibre y esa distancia, a 380 V, sin superar el 3% de caída de tensión.

Caída de Voltaje en cobre – Trifásico 480V – 3%.

Cada número es la corriente máxima (A) que puedes transportar por ese calibre y esa distancia, a 3480 V, sin superar el 3% de caída de tensión.

Nota: Estos valores se calcularon considerando resistividad estándar y factores de corrección medios. Para precisión, usar siempre una calculadora interactiva con ajustes.

Fórmulas para el Cálculo de Caída de Voltaje

1. Fórmula General – Monofásico

Donde:

2. Fórmula – Trifásico

Donde:

3. Resistencia del Conductor

Donde:

4. Porcentaje de Caída de Voltaje

Donde:

Valores Típicos por Norma

Ejemplo Real 1: Instalación Monofásica Residencial

Situación:

Un electricista necesita alimentar una bomba de agua que consume 15 amperios a 120V, ubicada a 40 metros del tablero general. El conductor es de cobre, calibre 12 AWG.

Datos:

• Sistema: Monofásico
• Tensión nominal: 120 V
• Corriente: 15 A
• Longitud: 40 m (ida y vuelta = 80 m)
• Calibre: 12 AWG (área ≈ 3.31 mm²)
• Resistividad del cobre: 0.0175 Ω·mm²/m

Cálculo paso a paso:

1. Calcular la resistencia del conductor:

2. Calcular la caída de voltaje:

3. Calcular el porcentaje de caída:

Resultado:

• Caída de tensión: 6.35 V
• % Caída: 5.29%

Este valor excede el 3% recomendado por NEC, por lo que se recomienda aumentar el calibre a 10 AWG para reducir la caída.

Ejemplo Real 2: Alimentación de Motor Trifásico Industrial

Situación:

Una empresa instala un motor trifásico de 25 HP (18.6 kW) a 400V que consume 34 A y está ubicado a 60 metros del tablero principal. El cable será de aluminio, calibre 2 AWG.

Datos:

• Sistema: Trifásico
• Tensión: 400 V
• Corriente: 34 A
• Longitud: 60 m
• Material: Aluminio
• Calibre: 2 AWG (área ≈ 33.6 mm²)
• Resistividad del aluminio: 0.0282 Ω·mm²/m

Cálculo paso a paso:

1. Calcular la resistencia del conductor:

2. Calcular la caída de voltaje:

3. Calcular porcentaje:

Resultado:

• Caída de tensión: 2.96 V
• % Caída: 0.74%

Este valor está muy por debajo del límite permitido. La selección del conductor es adecuada.

Recomendaciones Técnicas para Controlar la Caída de Voltaje

1. Aumentar el calibre del conductor cuando el % de caída supere el 3% (NEC) o 5% total.
2. Usar conductores de cobre para distancias largas o cargas críticas.
3. Minimizar la distancia entre carga y fuente si es posible.
4. Aplicar factores de corrección por temperatura, agrupamiento de cables y condiciones de instalación.
5. Consultar siempre las tablas de resistencia por longitud y calibre del fabricante.

Herramientas Recomendadas

• Calculadoras interactivas como:
  • Southwire Voltage Drop Calculator
  • Cerrowire Voltage Drop Calculator
• Guías normativas:
  • NFPA 70 (NEC)
  • IEEE Std 141 (Red Book)

Beneficios de Usar una Calculadora de Caída de Voltaje

• Asegura cumplimiento normativo
• Previene sobrecalentamiento y pérdidas energéticas
• Prolonga la vida útil del equipo
• Optimiza el diseño eléctrico
• Mejora la eficiencia operativa

Caída de Tensión en Sistemas de Corriente Continua (DC)

En instalaciones de corriente continua, como en sistemas fotovoltaicos, bancos de baterías, o telecomunicaciones, la caída de tensión tiene un impacto aún más crítico debido a los bajos voltajes operativos (12V, 24V, 48V), lo que hace que pequeñas pérdidas representen un alto porcentaje.

Fórmula para caída de tensión en DC:

Donde:

Nota: se multiplica por 2 porque la corriente debe viajar ida y vuelta en el conductor.

Caso Práctico – Sistema solar 24V

Una instalación fotovoltaica debe conectar un banco de baterías de 24V a un controlador de carga ubicado a 20 m de distancia. La corriente máxima es de 30 A y se usará cable de cobre 10 AWG (área ≈ 5.26 mm²).

Cálculos:

Conclusión: ¡Inaceptable! Se debe usar un cable de mayor sección, como 6 AWG o incluso 4 AWG.

Comparativa de Límites de Caída de Voltaje según Normativas

Tabla Extendida – Caída de Voltaje Estimada por Calibre y Corriente

Aquí se presentan valores estimados para cobre en sistemas monofásicos a 120 V, con 30 m de ida y vuelta (60 m).

Valores aproximados, deben validarse para cada proyecto específico.

Ejemplo Adicional – Iluminación Pública en Corriente Alterna

Situación:

Una empresa instala postes de alumbrado con lámparas LED de 200W a 220V, separadas por 30 metros, y con una línea total de 300 m. Cada lámpara consume 0.91 A.

Se usa conductor de aluminio, calibre 10 AWG (área ≈ 5.26 mm²).

Datos:

• Longitud total (ida y vuelta): 600 m
• Corriente total (10 lámparas): 9.1 A
• Resistividad aluminio: 0.0282 Ω·mm²/m

Resistencia:

Caída:

¡Muy por encima del 5% permitido! Requiere rediseño: aumentar calibre o dividir la carga.

Consecuencias de una Caída de Voltaje Excesiva

Una caída de tensión mal controlada puede generar:

• Sobrecalentamiento de conductores
• Disminución de la vida útil de equipos eléctricos
• Mal funcionamiento de luminarias o motores
• Pérdidas económicas por ineficiencia energética
• Incumplimiento normativo y riesgo legal

Estrategias para Minimizar la Caída de Voltaje

• Disminuir la distancia entre fuente y carga
• Aumentar el calibre del conductor
• Usar transformadores intermedios para reducir corriente
• Distribuir la carga entre más alimentadores
• Optimizar el factor de potencia con bancos de capacitores

Resumen de Buenas Prácticas

• Calcula siempre la caída de voltaje antes de instalar cualquier conductor.
• Usa software o calculadoras interactivas para precisión.
• Consulta las normas NEC, IEC, RETIE, IEEE para cada aplicación.
• Considera factor de potencia, temperatura y agrupamiento en tu cálculo.
• Usa tablas como las proporcionadas aquí para referencia rápida.