Calculadora de conversión ft a m para caída de tensión

Calculadora para convertir pies a metros aplicada a cálculos de caída de tensión en conductores.

Guía técnica precisa con fórmulas, tablas y ejemplos prácticos para dimensionamiento eléctrico y verificación normativa.

Fundamentos físicos y unidades

En ingeniería eléctrica es frecuente medir longitudes en pies (ft) y necesitar convertir a metros (m) para aplicar resistencias por unidad de longitud y normas internacionales. La relación exacta adoptada internacionalmente es:

Para convertir longitud en pies a metros use la fórmula directa:

Variables:

• Longitud_m: longitud en metros (m).
• Longitud_ft: longitud en pies (ft).
• 0.3048: factor de conversión exacto (m/ft).

Ejemplo de valores típicos:

• 1 ft = 0.3048 m
• 10 ft = 3.048 m
• 100 ft = 30.48 m

Resistencia de conductores y conversión de unidades

Para calcular caída de tensión necesitamos la resistencia del conductor por unidad de longitud. Para cobre, la resistencia a 20 °C se aproxima por la ley:

Usando ρ (resistividad del cobre a 20 °C) ≈ 0.017241 ohm·mm²/m, se obtiene:

Variables:

• R_por_km: resistencia en ohmios por kilómetro (Ω/km).
• ρ: resistividad del cobre = 0.017241 Ω·mm²/m.
• A_mm2: sección del conductor en milímetros cuadrados (mm²).

Para usar esta resistencia en metros convertir Ω/km a Ω/m dividiendo por 1000:

Corrección por temperatura (aproximada):

Variables:

• R_T: resistencia a la temperatura de operación T_oper (Ω).
• R_20: resistencia a 20 °C (Ω).
• α: coeficiente de temperatura del cobre ≈ 0.00393 /°C.
• T_oper: temperatura de operación en °C.

Fórmulas para cálculo de caída de tensión

La caída de tensión depende de la configuración del circuito (DC, monofásico o trifásico) y si se considera camino de ida y vuelta. A continuación se presentan fórmulas prácticas y claras.

DC o circuito monofásico (considerando ida y vuelta)

Donde:

• Vd: caída de tensión (V).
• I: corriente (A).
• R': resistencia del conductor por metro (Ω/m).
• L_total: longitud total recorrida por la corriente (m). Para ida y vuelta L_total = 2 × L_una_sola_dirección.

Sistema trifásico equilibrado (circuito en estrella o triángulo, línea a línea)

Si la impedancia es predominantemente resistiva se puede aproximar Z' ≈ R', y entonces:

Vd ≈ 1.73205 × I × R' × L

Donde L es la longitud de un conductor (no ida y vuelta).

Porcentaje de caída

Variables:

• V_nom: tensión nominal del sistema (V), por ejemplo 230 V monofásica o 400 V trifásica.

Procedimiento paso a paso para usar la calculadora

1. Introducir longitud en pies (ft) y convertir a metros: Longitud_m = Longitud_ft × 0.3048.
2. Seleccionar la sección del conductor (mm²) y obtener R_por_km de la tabla.
3. Convertir R_por_km a R_por_m: R_por_m = R_por_km / 1000.
4. Determinar si la longitud es ida y vuelta (monofásico/DC) o solo ida (trifásico).
5. Aplicar la fórmula adecuada:
   • Monofásico/DC: Vd = I × R_por_m × L_total (L_total = 2 × L_una_direccion si corresponde).
   • Trifásico: Vd = √3 × I × R_por_m × L.
6. Calcular %Vd = (Vd / V_nom) × 100% y comparar con límites normativos (típico ≤ 3% o ≤ 5% según norma y aplicación).
7. Si %Vd es excesivo, aumentar sección o reducir longitud o corriente mediante redistribución de cargas.

Ejemplos reales resueltos

Ejemplo 1 — Circuito monofásico en 230 V (convertir ft a m y calcular Vd)

Datos:

• Longitud unidireccional = 200 ft.
• Sección del conductor = 50 mm² cobre.
• Corriente = 100 A.
• Tensión nominal = 230 V.
• Temperatura de operación = 75 °C (opcional para corrección).

1) Convertir longitud a metros:

2) Longitud total ida y vuelta:

3) Obtener R_por_km para 50 mm² (tabla): R_por_km ≈ 0.34482 Ω/km

4) Convertir a Ω/m:

5) Resistencia total del conductor:

6) Caída de tensión:

7) Porcentaje de caída:

8) Corrección por temperatura (opcional):

Vd_T = 100 × 0.05115 = 5.115 V → %Vd_T = 5.115 / 230 × 100% = 2.224% ≈ 2.22%

Interpretación: Incluso a 75 °C el %Vd permanece por debajo de 3% y cumple criterios habituales para circuitos principales. Si la normativa exige ≤ 1.5% para ciertos puntos sensibles, habría que aumentar sección.

Ejemplo 2 — Sistema trifásico 400 V (calcular Vd desde ft e interpretar)

Datos:

• Longitud unidireccional = 300 ft.
• Sección = 95 mm² cobre.
• Corriente = 200 A.
• Tensión nominal = 400 V (línea a línea).
• Asumimos resistencia predominante (Z' ≈ R').

1) Convertir longitud a metros:

2) R_por_km para 95 mm² (tabla): R_por_km ≈ 0.18148 Ω/km

3) R' en Ω/m:

4) Aplicar fórmula trifásica aproximada:

Cálculo intermedio:

5) Porcentaje de caída:

6) Interpretación: Para un alimentador trifásico con 200 A y 91.44 m, la caída es baja gracias a la sección 95 mm². Si se usara 50 mm² la caída sería significativamente mayor; revisar tabla y repetir cálculos para elegir sección adecuada.

Consideraciones prácticas y optimizaciones

• Siempre convertir pies a metros antes de usar tablas en unidades métricas; el factor 0.3048 es exacto y determinista.
• Verificar si la normativa local exige considerar impedancia compleja (reactancia) además de resistencia para largos alimentadores con corrientes de alta frecuencia o largas distancias.
• Aplicar corrección por temperatura si la temperatura de operación difiere significativamente de 20 °C; esto incrementa la resistencia y por tanto la caída.
• Si la carga es no lineal, considerar efectos adicionales (armónicos) que pueden aumentar pérdidas y caída real.
• Usar siempre datos del fabricante de conductores cuando estén disponibles (resistencias tabuladas), ya que difieren ligeramente del cálculo teórico por tolerancias y construcción del cable.

Recomendaciones normativas y enlaces de autoridad

Normas y recomendaciones internacionales que tratan caída de tensión y dimensionamiento de conductores:

• IEC 60364-5-52: Instalaciones eléctricas de baja tensión — selección y cálculo de conductores. Página IEC: https://www.iec.ch
• NFPA 70 (NEC): National Electrical Code — directrices y reglas para instalaciones en Estados Unidos: https://www.nfpa.org/NEC
• IEEE Std 141 (Green Book): buenas prácticas de diseño de sistemas de distribución de baja tensión (suscriptores IEEE): https://www.ieee.org
• NIST — definiciones de unidades y conversión exacta entre pie y metro: https://www.nist.gov
• Documentos técnicos y guías de fabricantes de cables (e.g., Prysmian, Nexans) para datos prácticos y tablas de resistencias reales.

Verificación y tolerancias en la práctica

Al diseñar con una calculadora que convierta ft a m y calcule caída de tensión tenga en cuenta:

• Tolerancia de medida de longitudes y conexiones — sumar margen de seguridad (por ejemplo 5%).
• Imprecisión en estimaciones de corriente — usar corriente máxima esperada o corriente de ajuste del disyuntor/cable.
• Efectos de agrupamiento y temperatura ambiente que afectan la capacidad de corriente del conductor (ampacidad) y, por tanto, la selección de sección.

Checklist rápido antes de finalizar un cálculo

1. Convertir pies a metros con factor 0.3048 y comprobar la conversión.
2. Seleccionar sección y obtener resistencia exacta del fabricante o de la tabla estándar.
3. Decidir si la longitud es ida o ida y vuelta (monofásico) o solo ida (trifásico).
4. Aplicar corrección por temperatura si procede.
5. Calcular Vd y %Vd; comparar con límite normativo aplicable (3% o 5% según la instalación).
6. Registrar resultado y justificar la selección de sección con los cálculos adjuntos.

Recursos adicionales y bibliografía

• IEC 60364 series — selección y cálculo de conductores, protección contra sobrecorrientes y caída de tensión. IEC (sitio oficial).
• NFPA 70 — National Electrical Code (NEC) — requisitos de diseño y límites de caída de tensión recomendados.
• IEEE Std 141 — Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants.
• Manuales de fabricantes de cables (Prysmian, Nexans, General Cable) con tablas de resistencia y capacidad de corriente.
• NIST — National Institute of Standards and Technology: definiciones de unidades y tablas de conversión.

Esta guía técnica proporciona las fórmulas esenciales, tablas de referencia y ejemplos resueltos para convertir pies a metros de forma exacta y aplicar esa conversión en cálculos de caída de tensión. Use siempre tablas oficiales del fabricante para la resistencia y considere correcciones por temperatura e impedancia cuando el proyecto lo requiera.