¿Qué magnitudes calcula la herramienta de potencia perdida por caída de tensión?

La calculadora determina la potencia perdida en la línea debido a su caída de tensión, expresada en vatios (W) y kilovatios (kW). A partir de los datos introducidos también puede estimar el porcentaje de potencia perdida respecto a la potencia nominal de la carga y el porcentaje de caída de tensión respecto a la tensión nominal.

¿Qué datos de entrada son obligatorios y cuáles son opcionales?

De forma obligatoria se requiere la corriente de carga (A) y, o bien la caída de tensión medida (V), o bien la activación del cálculo con datos de conductor. Son opcionales la potencia nominal de la carga, la tensión nominal, el material del conductor personalizado y la temperatura de operación, que se utilizan para obtener indicadores adicionales o una estimación más precisa de la caída de tensión.

¿Cómo se estima la caída de tensión a partir de los datos del conductor?

Cuando se activa la opción de cálculo con datos de conductor, la herramienta utiliza la longitud de la línea, la sección del conductor, el material y la temperatura para estimar la resistencia de fase. Con esa resistencia y la corriente de carga se calcula la caída de tensión aproximada, aplicando un factor geométrico diferente para sistemas monofásicos y trifásicos. Esta aproximación considera solo la componente resistiva de la línea.

¿La calculadora tiene en cuenta el factor de potencia o las reactancias de la instalación?

No. La calculadora está orientada al cálculo de pérdidas resistivas en los conductores, por lo que no modela explícitamente el efecto del factor de potencia ni las reactancias de cables y equipos. En la práctica, esto proporciona una buena aproximación para líneas de baja tensión donde predomina la resistencia del conductor y se desea evaluar principalmente el efecto Joule asociado a la caída de tensión.

Calculadora de potencia perdida (W) por caída de tensión

Esta guía técnica detalla cálculo de potencia perdida por caída de tensión en conductores eléctricos.

Incluye fórmulas, tablas, ejemplos resueltos y referencias normativas para aplicaciones industriales y residenciales de potencia.

Calculadora de potencia perdida (W) por caída de tensión en líneas de baja tensión

Caída de tensión entre origen y receptor ΔV (V)

Corriente de carga I (A)

Opciones avanzadas

Calcular caída de tensión a partir de los datos del conductor

Tipo de sistema

Material del conductor

Longitud física de la línea L (m)

Sección del conductor S (mm²)

Temperatura de operación T (°C)

Resistividad personalizada ρ20 (Ω·mm²/m)

Potencia nominal del receptor Pn (kW)

Tensión nominal en bornes Vn (V)

Puede adjuntar una foto de placa de datos o diagrama unifilar para sugerir valores de corriente, caída de tensión y parámetros de línea.

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Introduzca la caída de tensión y la corriente de carga para calcular la potencia perdida en la línea.

Fórmulas utilizadas

1) Potencia perdida por caída de tensión

Potencia perdida en la línea (debida a su resistencia):
P_perd (W) = ΔV (V) × I (A)

donde:
• ΔV es la caída de tensión entre el origen y el receptor.
• I es la corriente que circula por la línea.

2) Estimación de la caída de tensión a partir del conductor (opcional)

Si se activa el cálculo con datos de conductor, se emplea la aproximación resistiva:

ρ_T = ρ_20 × [1 + α × (T − 20)]
R_fase = (ρ_T × L) / S
ΔV ≈ k_sis × I × R_fase

donde:
• ρ_20 es la resistividad del material a 20 °C (Ω·mm²/m).
• α es el coeficiente de temperatura del material (1/°C).
• T es la temperatura del conductor (°C).
• L es la longitud física de la línea (m).
• S es la sección del conductor (mm²).
• R_fase es la resistencia de un conductor de fase (Ω).
• k_sis es un factor geométrico del sistema: 2 para monofásico 2 conductores, √3 para trifásico 3 conductores.
• ΔV es la caída de tensión estimada (V).

3) Relación con potencia nominal y tensión nominal (opcional)

• Porcentaje de potencia perdida respecto a la carga:
%P_perd = [P_perd (W) / (Pn (kW) × 1000)] × 100

• Porcentaje de caída de tensión respecto a la tensión nominal:
%ΔV = [ΔV (V) / Vn (V)] × 100

Aplicación	Caída de tensión recomendada	Comentarios técnicos
Circuitos terminales de alumbrado	≤ 3 % de Vn	Se prioriza la estabilidad del flujo luminoso y evitar parpadeo visible.
Circuitos terminales de fuerza motriz	≤ 4 % de Vn	Valores mayores pueden afectar el par de arranque y el calentamiento de motores.
Alimentadores principales	≤ 1.5 % a 2 % de Vn	Se reserva margen adicional para los circuitos derivados aguas abajo.
Pérdidas de potencia aceptables en línea	≈ 1 % a 3 % de Pn	Valores orientativos para instalaciones de baja tensión con criterios de eficiencia moderados.

Preguntas frecuentes

¿Qué datos mínimos necesito para usar esta calculadora?

Para obtener la potencia perdida por caída de tensión solo necesita dos datos: la caída de tensión efectiva entre el origen y el receptor (ΔV, en voltios) y la corriente de carga que circula por la línea (I, en amperios). Con estos valores se calcula P_perd = ΔV × I.

¿Cuándo conviene usar el cálculo con datos de conductor?

El cálculo con datos de conductor es útil en fase de diseño o anteproyecto, cuando aún no se dispone de medidas de caída de tensión. A partir de la longitud, sección, material y temperatura del conductor se estima la resistencia de la línea y, con la corriente prevista, se aproxima la caída de tensión y las pérdidas asociadas.

¿La potencia perdida por caída de tensión es siempre una pérdida térmica en los conductores?

En el contexto de esta calculadora se considera únicamente la componente resistiva de la caída de tensión, por lo que la potencia P_perd calculada corresponde a pérdidas térmicas (efecto Joule) en los conductores. No se incluyen pérdidas en reactancias, transformadores u otros elementos del sistema.

¿Cómo interpreto el porcentaje de potencia perdida respecto a la potencia nominal?

Si introduce la potencia nominal de la carga, la calculadora estima qué fracción de esa potencia se disipa en la línea como calor. Un valor elevado de %P_perd indica un diseño poco eficiente (conductores subdimensionados o longitudes excesivas), lo que puede justificar el aumento de sección o la reducción de la longitud del tendido.

Conceptos fundamentales y relaciones eléctricas básicas

La potencia perdida por efecto Joule en un conductor es una función directa de la corriente que circula y de la resistencia eléctrica del conductor. Comprender y cuantificar esta pérdida es esencial para el dimensionamiento económico y seguro de instalaciones eléctricas.

Relaciones eléctricas básicas

Fórmulas primarias (forma general):

Calculadora de potencia perdida W por caída de tensión en cables eléctricos

P_loss = I² × R_total

V_drop = I × R_total (para circuito monofásico con retorno)

P_loss = V_drop × I

Para sistemas trifásicos equilibrados: V_drop_line = √3 × I_line × R_line

Explicación de variables

I: corriente en amperios (A).
R_total: resistencia total del circuito implicado en ohmios (Ω). En circuitos monofásicos R_total = R_ida + R_vuelta (normalmente 2 × R_cable para conductor y retorno). En trifásicos R_line corresponde a la resistencia de una fase (por tramo, no multiplicar por 2).
P_loss: potencia disipada en calor en vatios (W).
V_drop: caída de tensión absoluta en voltios (V).
ρ (rho): resistividad del material en ohm·metro (Ω·m).
L: longitud del conductor en metros (m) (si se considera ida y vuelta, usar longitud ida × 2 para conductor unipolar).
A: área de sección transversal del conductor en metros cuadrados (m²).

Cálculo de resistencia de conductor

La resistencia de un conductor homogéneo se obtiene por:

R = ρ × L / A

Donde típicamente se usan valores tabulados de resistencia por unidad de longitud en condiciones estándares (20 °C). Para instalaciones se usa:

R_total = R_tabla_por_metro × L_ida_y_vuelta

Influencia de la temperatura

La resistencia varía con la temperatura. Para cobre:

R_T = R_20 × [1 + α × (T - 20)]

donde α ≈ 0.00393 /°C para cobre.

Tablas de referencia: resistencias típicas de conductores de cobre

Sección nominal (mm²)	Resistencia a 20 °C (Ω/km)	Resistencia (Ω/m)
1.0	18.10	0.01810
1.5	12.10	0.01210
2.5	7.41	0.00741
4	4.61	0.00461
6	3.08	0.00308
10	1.83	0.00183
16	1.15	0.00115
25	0.727	0.000727
35	0.524	0.000524
50	0.387	0.000387
70	0.268	0.000268
95	0.193	0.000193
120	0.153	0.000153
150	0.124	0.000124
185	0.100	0.000100

Fuente: tablas estandarizadas basadas en IEC 60228 y hojas técnicas de fabricantes de cableado.

Porcentaje de caída de tensión recomendado

Tipo de instalación	Recomendación práctica (%)	Comentarios
Circuitos finales (iluminación)	≤ 3%	Recomendación NEC para branch circuits; minimizar variaciones lumínicas.
Total feeder + branch	≤ 5%	Recomendación práctica para mantener calidad de suministro.
Alimentaciones de motores	≤ 5% (preferible ≤ 3%)	Caídas mayores afectan torque y arranque.
Instalaciones críticas (hospitales, data centers)	≤ 1-2%	Se exigen tolerancias más estrictas por equipos sensibles.

Modelado y condiciones prácticas

Calcular R_total en prácticas de obra

Determinar longitud L de ida (m).
Obtener R_tabla por metro del material y sección a 20 °C.
Multiplicar R_tabla × L × factor_ida_vuelta (normalmente 2 para monofásico con retorno).
Corregir por temperatura si la operación supera 20 °C:

R_operativa = R_20 × [1 + α × (T_oper - 20)]

Corrientes de diseño

Usar la corriente esperada (I) o la máxima corriente de diseño. Para motores considerar corriente de plena carga y corriente de arranque según la curva del fabricante (arranques prolongados o frecuentes aumentan pérdidas térmicas totales acumuladas).

Cálculo detallado de potencia perdida — procedimientos

Procedimiento de cálculo paso a paso:

Recoger datos: V_nominal, I_oper, L (ida), sección y material del conductor, temperatura de operación.
Obtener R por metro para la sección y material a 20 °C (ver tabla).
Calcular R_total = R_por_metro × L × factor_ida_vuelta (2 para monofásico).
Si procede, corregir R_total por temperatura: R_operativa = R_total × [1 + α × (T_oper - 20)].
Calcular V_drop: V_drop = I × R_total (monofásico) o V_drop_line = √3 × I_line × R_line (trifásico equilibrado).
Calcular P_loss: P_loss = I² × R_total o P_loss = V_drop × I.
Evaluar % caída: %ΔV = (V_drop / V_nominal) × 100.
Decidir redimensionamiento si %ΔV excede límites normativos o de diseño.

Ejemplos reales con desarrollo completo

Ejemplo 1 — Alimentación monofásica residencial

Datos: circuito monofásico 230 V, corriente esperada I = 20 A, longitud ida L = 50 m (distancia del cuadro al punto de consumo), conductor cobre 2.5 mm², temperatura ambiente ≈ 30 °C.

Paso 1: Resistividad/tablas

R_por_metro (2.5 mm², cobre a 20 °C) = 0.00741 Ω/m (tabla).

Paso 2: Calcular R_total (ida + vuelta)

R_total_20 = 0.00741 Ω/m × (50 m ida × 2) = 0.00741 × 100 = 0.741 Ω

Paso 3: Corregir por temperatura (30 °C), α = 0.00393 /°C

R_operativa = R_total_20 × [1 + 0.00393 × (30 - 20)]

R_operativa = 0.741 × [1 + 0.00393 × 10] = 0.741 × (1 + 0.0393) = 0.741 × 1.0393 ≈ 0.770 Ω

Paso 4: Caída de tensión

V_drop = I × R_operativa = 20 A × 0.770 Ω = 15.4 V

Porcentaje de caída:

%ΔV = (15.4 V / 230 V) × 100 ≈ 6.7%

Paso 5: Potencia perdida

P_loss = I² × R_operativa = 20² × 0.770 = 400 × 0.770 = 308 W

Interpretación:

Caída de 6.7% excede recomendaciones prácticas (≥ 3% para circuitos finales y 5% máxima combinada), por tanto se recomienda aumentar sección o ubicar equipo más cerca.
La pérdida de 308 W es continua a 20 A; energía anual si opera 4 h/día: E = 308 W × 4 h × 365 ≈ 450 kWh/año, con coste según tarifa eléctrica.

Ejemplo 2 — Alimentación trifásica para motor industrial

Datos: sistema trifásico 400 V (L-L), motor con I_oper = 150 A (corriente de plena carga), longitud de cada fase L = 80 m (una sola dirección), conductor cobre 95 mm². Temperatura de operación 40 °C.

Paso 1: R_por_metro (95 mm²) = 0.000193 Ω/m (tabla).

Paso 2: En trifásico equilibrado, la caída de línea utiliza una sola vez la longitud (no multiplicar por 2): R_line_20 = 0.000193 × 80 = 0.01544 Ω

Corregir por temperatura (α = 0.00393):

R_line_op = 0.01544 × [1 + 0.00393 × (40 - 20)] = 0.01544 × (1 + 0.0786) = 0.01544 × 1.0786 ≈ 0.01666 Ω

Caída de tensión por línea (magnitud entre líneas):

V_drop_line = √3 × I × R_line_op = 1.732 × 150 A × 0.01666 Ω ≈ 4.33 × 0.01666 × 150? Calculemos con orden:

V_drop_line ≈ 1.732 × 150 × 0.01666 = 1.732 × 2.499 = 4.33 V (verificación numérica precisa: 150 × 0.01666 = 2.499; ×1.732 = 4.329 V)

Porcentaje de caída:

%ΔV = (4.33 V / 400 V) × 100 ≈ 1.08%

Potencia perdida total (en las tres fases):

P_loss_por_fase = I² × R_line_op = 150² × 0.01666 = 22500 × 0.01666 ≈ 374.9 W

P_loss_total = 3 × P_loss_por_fase ≈ 3 × 374.9 ≈ 1125 W

Interpretación:

La caída de tensión del 1.08% es aceptable y está dentro de recomendaciones estrictas (bajo 3%).
La pérdida total de ≈1.1 kW implica consideraciones térmicas para canalizaciones y coste de energía continuo.

Ejemplo 3 — Caso comparativo: aumentar sección para reducir pérdidas

Partiendo del Ejemplo 1 (50 m, 20 A), comparar 2.5 mm² vs 6 mm².

R_por_metro (6 mm²) = 0.00308 Ω/m

R_total_20 para 6 mm² = 0.00308 × 100 = 0.308 Ω

Corregida a 30 °C: R_op = 0.308 × 1.0393 ≈ 0.320 Ω

V_drop = 20 × 0.320 = 6.4 V → %ΔV = 6.4/230×100 ≈ 2.78%

P_loss = 400 × 0.320 = 128 W

Conclusión comparativa:

Con 2.5 mm²: P_loss ≈ 308 W, %ΔV ≈ 6.7%.
Con 6 mm²: P_loss ≈ 128 W, %ΔV ≈ 2.78% (dentro de recomendación).
El incremento de sección reduce significativamente pérdidas y caída, aunque con mayor coste de material.

Impacto económico y térmico

Las pérdidas P_loss se traducen en energía desperdiciada y calor en el conductor. El dimensionamiento debe equilibrar coste inicial (cableado mayor sección) versus coste operativo (pérdidas energéticas).
Para aplicaciones con cargas continuas o intensivas, calcular energía anual E = P_loss × horas_de_operación al año para estimación de coste y amortización.
El calor disipado afecta la temperatura del cable y su capacidad de corriente; se deben considerar factores de corrección y la normativa de instalación.

Normativa y referencias técnicas

Normas y documentos de referencia que deben consultarse para criterios de diseño y límites prácticos:

IEC 60364-5-52: Reglas para selección e instalación de conductores — criterios de caída de tensión y protección. (https://www.iec.ch)
IEC 60228: Conductores de cables — clasificación y dimensiones de secciones. (https://www.iec.ch)
NFPA 70 (NEC): Códigos eléctricos nacionales de Estados Unidos; recomendaciones prácticas sobre caída de tensión (https://www.nfpa.org).
IEEE Std 141 (Red Book): Guías sobre diseño de distribución de energía en plantas; incluye directrices de caída de tensión y pérdidas (https://www.ieee.org).
Documentación técnica de fabricantes de cable (Ej.: ABB, Prysmian, Nexans) para tablas de resistencia y límites térmicos.

Enlaces útiles y autoridad técnica:

IEC webstore: https://www.iec.ch
NEMA / NFPA: https://www.nfpa.org
IEEE: https://www.ieee.org
Prysmian Group (ejemplos de tablas técnicas): https://www.prysmian.com
ABB Technical Guides (pérdidas y selección de conductores): https://www.abb.com

Consejos prácticos de diseño y verificación

Siempre comprobar la resistencia nominal del conductor en la hoja técnica del fabricante (valores a 20 °C).
Agregar correcciones de temperatura para instalaciones en bandejas o ambientes calientes.
Considerar trayectoria (trayecto real de cableado) para L; errores en longitud provocan subdimensionamiento.
Para sistemas trifásicos, utilizar la fórmula adecuada con √3 y considerar desbalance si existe.
Evaluar costes: calcular la amortización del mayor costo de cableado frente a ahorros en energía por reducción de pérdidas.
Verificar límites normativos y requisitos de continuidad de servicio para instalaciones críticas.

Tabla práctica: ejemplo de pérdidas para una carga dada

Sección (mm²)	R (Ω/m)	L ida (m)	R_total (Ω) ida+vuelta	I (A)	P_loss (W) = I²·R_total	%ΔV @ 230 V
2.5	0.00741	50	0.741	20	296.4	≈6.4%
4	0.00461	50	0.461	20	184.4	≈4.0%
6	0.00308	50	0.308	20	123.2	≈2.7%
10	0.00183	50	0.183	20	73.2	≈1.6%
16	0.00115	50	0.115	20	46.0	≈1.0%

Nota: Las cifras no consideran correcciones por temperatura ni pérdidas adicionales en conexiones; son de referencia ilustrativa.

Verificación de la solución práctica: aspectos de instrumentación

Medir caída de tensión real con voltímetro en punto de consumo bajo carga establecida.
Medir corriente con pinza amperimétrica y verificar calefacción en conductores con cámaras térmicas si procede.
Validar que las pérdidas no causan sobretemperaturas en bandejas ni en canalizaciones cerradas.

Resumen operativo para calculadora y automatización

Si implementa una calculadora automatizada para pérdidas (p. ej., hoja de cálculo o script), incluya las siguientes entradas y salidas:

Entradas: V_nom, I_oper, L_ida, sección (mm²), material (cobre/aluminio), T_oper (°C), tipo de sistema (mono/trifásico).
Cálculos intermedios: R_tabla, R_total_20, factor_temp, R_operativa.
Salidas: V_drop, %ΔV, P_loss (W), P_loss_total (tres fases si aplica), energía anual, coste anual estimado.
Alertas: %ΔV > límite definido, P_loss superior a umbral térmico, requerir mayor sección.

Referencias normativas y bibliografía técnica

IEC 60364-5-52: Low-voltage electrical installations — Selection and erection of electrical equipment (wiring systems). Disponible en IEC Webstore: https://www.iec.ch
IEC 60228: Conductors of insulated cables — Sizes and classification. Texto técnico y tablas de referencia.
NFPA 70 (NEC): National Electrical Code, recomendaciones sobre caída de tensión. https://www.nfpa.org
IEEE Std 141 (Red Book): Electric power distribution for industrial plants — directrices y ejemplos de cálculo. https://www.ieee.org
Manuales técnicos de fabricantes (Prysmian, Nexans, ABB) con tablas de resistencia y capacidades térmicas: https://www.prysmian.com, https://www.nexans.com, https://www.abb.com

Para una aplicación profesional siempre validar cálculos con la normativa local aplicable y con hojas técnicas del fabricante del cable. La presente guía ofrece la metodología y ejemplos típicos que facilitan la implementación de una calculadora de pérdidas por caída de tensión y la toma de decisiones de ingeniería.