La caída de tensión monofásica vale ΔU = 2·I·R·L, donde el factor dos recoge la corriente que va y vuelve. Introduce la tensión de alimentación, la corriente de diseño, la longitud de ida del cable y la resistencia del conductor por kilómetro para obtener la caída en voltios, en porcentaje, la tensión que queda en la carga y la potencia perdida en el cable.
Calculadora
Unidades:
V
Tensión nominal en el origen del circuito
A
Corriente de diseño del circuito
m
Longitud del recorrido de la fuente a la carga, no la longitud del bucle
Pulsa Calcular para obtener la caída de tensión en voltios y en porcentaje, la tensión que queda en la carga y la potencia disipada en el cable. El porcentaje es la forma en que los reglamentos escriben sus límites.
Solución paso a paso
Ayuda de dimensionamiento preliminar. Los resultados siguen las fórmulas publicadas que se citan más abajo y están pensados para estimaciones, estudio y diseño preliminar. El proyecto definitivo debe verificarlo un ingeniero cualificado conforme a la normativa vigente donde se ejecute la obra.
Beneficios principales
✓Aplica la fórmula monofásica con el factor dos correcto para el conductor de retorno
✓Da la caída en porcentaje, la forma en que están escritos los límites
✓Avisa automáticamente al superar los umbrales del 3 % y del 5 %
✓Devuelve la potencia perdida en el cable, que es un coste energético permanente
✓El gráfico de sensibilidad muestra la relación lineal con la longitud del cable
✓Enlaces compartibles y exportación CSV para el expediente de instalación
¿Qué es la caída de tensión?
Todo conductor tiene resistencia, así que la corriente que lo atraviesa produce en él una caída de tensión, por la ley de Ohm. En un circuito monofásico la corriente va por un conductor y vuelve por el otro, de modo que la resistencia del bucle vale el doble que la de un solo hilo: de ahí ΔU = 2·I·R·L, con R la resistencia por unidad de longitud y L la distancia de ida.
Por qué existen estos límites
Los equipos están diseñados para funcionar dentro de un margen de tensión, y una caída excesiva los saca de él. Los motores se calientan y pierden par, que cae con el cuadrado de la tensión. El alumbrado pierde intensidad y, con algunos drivers, parpadea. Las fuentes electrónicas compensan pidiendo más corriente, lo que agrava aún más la caída. El REBT, en su ITC-BT-19, limita la caída al 3 % en alumbrado y al 5 % en los demás usos; el NEC recomienda por su parte un 3 % en circuito terminal y un 5 % en total, más o menos el mismo presupuesto.
El trifásico es distinto
Este cálculo emplea el factor dos del monofásico. Un circuito trifásico equilibrado no tiene corriente de retorno por el neutro, y su caída entre fases usa √3 en vez de 2, alrededor de un 13 % menos con la misma corriente y el mismo cable. Aplicar la fórmula monofásica a un circuito trifásico sobreestima por tanto la caída, lo que es conservador pero caro en cobre; aplicar la fórmula trifásica a un circuito monofásico es el sentido peligroso.
Fórmula
ΔU = 2 · I · R · L / 1000
Caída de tensión monofásica, con R en Ω/km y L la longitud de ida en metros
Fórmulas relacionadas
ΔU = √3 · I · R · L / 1000
ΔU% = 100 · ΔU / U_alim
P_pérdidas = 2 · I² · R · L / 1000
R_70 ≈ 1,20 · R_20
Definición de variables
Símbolo
Variable
Unidad
Descripción
ΔU
Caída de tensión
V
Voltios perdidos a lo largo del cable entre la fuente y la carga.
I
Corriente de diseño
A
Corriente de diseño del circuito. La caída le es directamente proporcional.
R
Resistencia del conductor
Ω/km
Resistencia por kilómetro de un conductor, leída en las tablas de cables a la temperatura considerada.
L
Longitud de ida
m
Longitud del recorrido de la fuente a la carga, no la longitud total de conductor.
ΔU%
Caída en porcentaje
%
Caída referida a la tensión de alimentación, a comparar con los límites del 3 % y del 5 %.
P_pérdidas
Pérdidas
W
Energía disipada en calor en el cable, un coste de explotación permanente.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la longitud de ida del recorridoIndica la distancia de la fuente a la carga. El factor dos del conductor de retorno ya está en la fórmula, así que introducir la longitud del bucle duplica el resultado.
Toma la resistencia a la temperatura de servicioLas tablas de cables dan la resistencia a 20 °C y a la temperatura de servicio del conductor, normalmente 70 o 90 °C. El cobre es alrededor de un 20 % más resistivo a 70 °C, y usar el valor en frío subestima la caída en esa misma medida.
Emplea la corriente de diseño, no el calibre de la protecciónLa caída de tensión depende de la corriente que circula realmente. Tomar el calibre de 32 A de un interruptor para una carga de 22 A sobreestima la caída casi a la mitad y puede imponerte una sección innecesaria.
Comprueba los dos límitesEl REBT fija un 3 % para alumbrado y un 5 % para los demás usos desde el origen de la instalación. Una línea de distribución y el circuito terminal al que alimenta se reparten ese presupuesto, así que cada uno dispone de menos que el límite por sí solo.
Usa la fórmula trifásica donde correspondaEste cálculo es monofásico. Para un circuito trifásico equilibrado, multiplica el resultado por √3/2, es decir alrededor de 0,866, o emplea directamente la expresión trifásica. Aplicar la forma monofásica al trifásico es conservador pero caro.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
Un circuito monofásico de 240 V transporta 30 A por un recorrido de 50 m en cobre de 16 mm², de resistencia 1,15 Ω/km a la temperatura de servicio. Comprobar la caída de tensión.
Solución paso a paso
Caída de tensión: ΔU = 2 × I × R × L / 1000 = 2 × 30 × 1,15 × 50 / 1000
= 3.450 / 1000 = 3,45 V
En porcentaje: 3,45 / 240 × 100 = 1,44 %
Tensión en la carga: 240 − 3,45 = 236,6 V
Pérdidas en el cable: P = 2 × I² × R × L / 1000 = 2 × 900 × 1,15 × 50 / 1000 = 103,5 W
Valoración: un 1,44 % queda cómodamente por debajo del 3 % del circuito terminal.
Los 103,5 W de pérdidas merecen anotarse aparte: funcionando de continuo son unos 900 kWh al año, disipados como calor en el cable y pagados en el contador.
Ejemplo 2
La misma carga de 30 A en los mismos 50 m, pero en cable de 2,5 mm² a 7,41 Ω/km. Aquí se ve por qué suele mandar la caída de tensión y no la intensidad admisible.
Solución paso a paso
Caída de tensión: ΔU = 2 × 30 × 7,41 × 50 / 1000 = 22,23 V
En porcentaje: 22,23 / 240 × 100 = 9,26 %
Tensión en la carga: 240 − 22,23 = 217,8 V
Pérdidas: 2 × 900 × 7,41 × 50 / 1000 = 667 W
Valoración: un 9,26 % es más de tres veces la recomendación del 3 % y queda muy por encima del límite global del 5 %. La carga vería 218 V en lugar de 240.
Para un motor la consecuencia es peor de lo que la cifra sugiere: el par cae con el cuadrado de la tensión, así que un 91 % de la tensión nominal da solo un 82 % del par nominal.
Y 667 W de pérdidas permanentes son unos 5.800 kWh al año: el cable se comporta como un radiador de 667 W repartido a lo largo de todo su recorrido.
Fíjate en que 2,5 mm² sería una intensidad admisible perfectamente reglamentaria para 30 A según el modo de instalación. Aquí lo que lo descarta es la caída de tensión, no el calentamiento.
Sensibilidad a la longitud del cable
La caída de tensión crece linealmente con la longitud del cable, así que la línea del porcentaje es recta. Fíjate en dónde cruza el 3 %: esa intersección es la longitud máxima admisible para este cable y esta carga. El marcador señala tu longitud actual.
Caída de tensión %frente aLongitud de ida (L)
Se recalcula en vivo con tus datos. El marcador señala tu valor actual.
Gráfico de líneas de Caída de tensión % frente a Longitud de ida (L). Los mismos valores aparecen en la tabla de datos de abajo.
Valores representados arriba, muestreados en el rango de longitud de ida (l).
Cómo interpretar el resultado
El porcentaje de caída es la referencia de los reglamentos, y los dos umbrales cumplen papeles distintos: el 3 % preserva el funcionamiento del alumbrado y de los circuitos terminales, y el 5 % es el presupuesto global desde el origen de la instalación.
Caída de tensión %: < 1Caída muy baja
Una caída del < 1 % es mínima. El cable está generosamente dimensionado para este recorrido, que suele ser la respuesta correcta donde la carga puede crecer o donde el circuito funciona de continuo y las pérdidas son un coste real.
Caída de tensión %: 1 – 3Dentro del límite del circuito terminal
Una caída del 1 – 3 % cumple el límite del 3 % del circuito terminal. Confirma que la suma de caídas, incluida la línea de distribución, se mantiene dentro del 5 % global, ya que ambas se reparten el mismo presupuesto.
Caída de tensión %: 3 – 5Por encima del 3 % pero dentro del 5 %
Una caída del 3 – 5 % supera el límite del 3 % aplicable al alumbrado y a los circuitos terminales, aunque sigue dentro del 5 % global. Solo es aceptable si la caída aguas arriba es muy pequeña. En cargas de motor, recuerda que el par cae con el cuadrado de la tensión.
Caída de tensión %: 5 – 10Por encima del límite global
Una caída del 5 – 10 % supera el límite global del 5 %. Los equipos funcionarán por debajo de su tensión de diseño: los motores se calientan y pierden par, el alumbrado pierde intensidad y las fuentes electrónicas piden más corriente, lo que agrava aún más la caída. Aumenta la sección.
Caída de tensión %: ≥ 10Caída de tensión severa
Una caída del ≥ 10 % es severa. A este nivel el arranque de un motor puede fallar por completo, y el cable disipa un calor importante a lo largo de todo su recorrido. Revisa los datos y luego aumenta la sección o acorta el recorrido: la caída es directamente proporcional a ambos.
Pérdida de potencia: ≥ 500Pérdidas importantes en el cable
Son ≥ 500 W los que se disipan en el propio cable. Funcionando de continuo, eso supone unos ≥ 500 × 8,76 kWh al año, pagados sin entregar nada. En un recorrido largo o muy cargado, la sección superior suele amortizarse solo con la energía.
Errores comunes que evitar
Introducir la longitud del bucle en vez de la de ida
Por qué importa:El factor dos del conductor de retorno ya está en la fórmula. Introducir la longitud total de conductor duplica el resultado, lo que sube la sección dos o tres escalones sin necesidad.
✓Cómo evitarlo:Introduce la distancia del recorrido de la fuente a la carga. Si tu resultado parece el doble del que da una tabla de fabricante, esta es la razón.
Usar la fórmula monofásica en un circuito trifásico
Por qué importa:El trifásico equilibrado usa √3 en vez de 2, lo que da alrededor de un 13 % menos de caída con la misma corriente y el mismo cable. El resultado monofásico es conservador, así que no crea un problema de seguridad, pero sí hace comprar cobre innecesario.
✓Cómo evitarlo:Multiplica el resultado monofásico por 0,866 para un circuito trifásico equilibrado, o emplea directamente la expresión trifásica.
Usar la resistencia a 20 °C
Por qué importa:Los cables funcionan calientes, y la resistencia del cobre sube alrededor de un 0,4 % por grado. A 70 °C de temperatura de servicio queda un 20 % por encima del valor en frío, así que la caída se subestima en esa misma medida.
✓Cómo evitarlo:Emplea la resistencia a la temperatura de servicio que da la tabla de cables. La mayoría publica los dos valores precisamente porque esta distinción importa.
Dimensionar solo por la intensidad admisible
Por qué importa:Un cable puede transportar su corriente nominal con seguridad y perder aun así demasiada tensión en un recorrido largo. En el ejemplo anterior, 2,5 mm² es reglamentario para 30 A según el modo de instalación y da sin embargo un 9,26 % de caída a 50 m.
✓Cómo evitarlo:Comprueba los dos criterios y quédate con la sección mayor. Más allá de unos 20 a 30 m, suele mandar la caída de tensión y no la intensidad admisible.
Ignorar la corriente de arranque de los motores
Por qué importa:Un motor en arranque directo pide de seis a ocho veces su corriente nominal. La caída momentánea que provoca puede bastar para impedir que el motor desarrolle su par de arranque, o para hundir la tensión de los demás equipos alimentados por la misma fuente.
✓Cómo evitarlo:Comprueba la caída con la corriente de arranque además de con la nominal. Los reglamentos admiten en general una caída transitoria mayor, pero debe seguir permitiendo que el motor arranque.
Pasar por alto las pérdidas como coste
Por qué importa:Cumplir la caída de tensión es una comprobación que se pasa o no se pasa, pero las pérdidas que hay detrás son permanentes. 667 W todo el año son unos 5.800 kWh, lo que a menudo supera la diferencia de precio entre dos secciones ya en el primer año.
✓Cómo evitarlo:En circuitos cargados de continuo, compara el coste de las pérdidas con el de la sección superior. La sección económica queda con frecuencia por encima del mínimo reglamentario.
Aplicaciones prácticas
▸Dimensionar cables de circuitos terminales y líneas de distribución
▸Comprobar recorridos largos hasta edificaciones anexas o instalaciones alejadas
▸Verificar una instalación existente frente a los límites reglamentarios
▸Evaluar los cables de alimentación de un motor para su comportamiento al arrancar
▸Estimar las pérdidas energéticas de un cable para el coste de explotación
▸Determinar la longitud máxima admisible para una sección dada
Casos de uso por sector
Instalación eléctrica de edificios
La caída de tensión se comprueba en todos los circuitos pero solo manda en los largos. Los proyectistas calculan la longitud máxima para cada sección y cada carga, y luego la usan como regla de diseño durante el trazado en vez de recalcular circuito a circuito.
Suministros agrícolas y aislados
Las alimentaciones a edificaciones anexas recorren habitualmente cientos de metros, donde la caída de tensión domina por completo. El remedio habitual es distribuir a una tensión más alta y transformar allí mismo, ya que la caída en porcentaje disminuye con el cuadrado de la tensión de distribución.
Instalaciones de motores
El arranque directo pide de seis a ocho veces la corriente nominal, y la caída momentánea puede impedir que el motor desarrolle par suficiente para arrancar. Los cables hacia motores se comprueban por tanto con la corriente nominal y con la de arranque.
Consejos prácticos
💡Introduce la longitud de ida: el factor dos del retorno ya está en la fórmula.
💡Multiplica por 0,866 en un circuito trifásico equilibrado.
💡Emplea la resistencia a la temperatura de servicio: el cobre es un 20 % más resistivo a 70 °C que a 20 °C.
💡Más allá de unos 20 a 30 m, la sección la fija la caída de tensión y no la intensidad admisible.
💡El par de un motor cae con el cuadrado de la tensión: un 9 % de caída cuesta un 18 % de par.
💡Las pérdidas son un coste permanente; en recorridos largos la sección superior suele amortizarse.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
✓Aplicación directa de la ley de Ohm con el factor de bucle correcto
✓Da los voltios y el porcentaje, siendo este último la forma que usan los reglamentos
✓Devuelve las pérdidas, lo que convierte una comprobación reglamentaria en un cálculo económico
✓Vale para cualquier material conductor gracias a la entrada de resistencia
✓Lo bastante rápida para comprobar todos los circuitos durante el proyecto
Limitaciones
!Solo monofásico; el trifásico equilibrado necesita el factor √3
!Supone una carga puramente resistiva, ignorando la reactancia y el factor de potencia
!Emplea la resistencia introducida: la corrección por temperatura queda a cargo del usuario
!Considera un circuito aislado, no la caída acumulada de la distribución y el circuito terminal
!No tiene en cuenta la corriente de arranque de los motores ni otros transitorios
!Supone carga equilibrada; un trifásico desequilibrado lleva por el neutro una corriente que no se modela aquí
!No comprueba la intensidad admisible, que es un requisito distinto e independiente
Caída de tensión según la sección
Una carga de 30 A en 50 m a 240 V monofásicos, en cobre a la temperatura de servicio. Solo las secciones de 10 mm² en adelante cumplen el límite del 3 %, aunque las menores pueden ser perfectamente suficientes por intensidad admisible.
Cobre a 70 °C, monofásico 240 V, 30 A en 50 m de ida. Las resistencias son indicativas: emplea los datos de tu fabricante de cables.
En monofásico, ΔU = 2·I·R·L/1000, con R en Ω/km y L la longitud de ida en metros. Una carga de 30 A en 50 m de cobre de 16 mm² a 1,15 Ω/km da 3,45 V, es decir un 1,44 % de una alimentación de 240 V.
¿Cuál es la caída de tensión máxima admisible?
El REBT fija un 3 % para alumbrado y un 5 % para los demás usos desde el origen de la instalación. El NEC recomienda un 3 % en circuito terminal y un 5 % en total, y la mayoría de reglamentos nacionales establecen cifras parecidas.
¿Por qué hay un factor dos en la fórmula?
Porque la corriente va por un conductor y vuelve por el otro: la resistencia del bucle vale por tanto el doble que la de un solo hilo. Introduce la longitud de ida del recorrido y la fórmula se encarga sola del retorno.
¿En qué se diferencia la caída de tensión en trifásico?
Un circuito trifásico equilibrado usa √3 en vez de 2, lo que da alrededor de un 13 % menos de caída con la misma corriente y el mismo cable. Con carga equilibrada no hay corriente de retorno por el neutro, y eso es lo que retira el segundo conductor del bucle.
¿Afecta la caída de tensión al rendimiento de un motor?
Mucho. El par cae con el cuadrado de la tensión, así que un 9 % de caída cuesta un 18 % de par. También sube la corriente pedida para una misma potencia mecánica, lo que agrava aún más la caída y hace que el motor se caliente.
¿Dimensiono los cables por corriente o por caída de tensión?
Por ambos, quedándote con el resultado más exigente. La intensidad admisible es un requisito de seguridad y la caída de tensión uno de comportamiento. Más allá de unos 20 a 30 m suele mandar la caída. Un cable puede ser legal por corriente y entregar aun así demasiada poca tensión.
¿Qué valor de resistencia debo usar?
El de la temperatura de servicio del conductor, normalmente 70 o 90 °C, y no el de tabla a 20 °C. El cobre es alrededor de un 20 % más resistivo a 70 °C, y emplear la cifra en frío subestima la caída en esa medida.
¿Cuánta energía desperdicia la caída de tensión?
La potencia perdida es la caída multiplicada por la corriente. Una caída de 22 V con 30 A son 667 W, que funcionando de continuo suponen unos 5.800 kWh al año, a menudo más que la diferencia de precio entre dos secciones de cable.
¿Cómo se reduce una caída de tensión?
Aumentando la sección, acortando el recorrido o distribuyendo a una tensión más alta. La caída es inversamente proporcional a la sección y directamente proporcional a la longitud y a la corriente, así que las tres palancas están disponibles. Duplicar la sección reduce la caída a la mitad, y es la palanca más directa de las tres.
¿Hay que comprobar la corriente de arranque de los motores?
Sí. El arranque directo pide de seis a ocho veces la corriente nominal, y la caída momentánea resultante puede impedir que el motor desarrolle par suficiente. Los reglamentos admiten una caída transitoria mayor, pero el arranque debe seguir siendo posible.
Glosario
Caída de tensión
La pérdida de tensión a lo largo de un conductor, debida a su resistencia y a la corriente que lo atraviesa.
Longitud de ida
La distancia del recorrido de la fuente a la carga, distinta de la longitud total de conductor del bucle.
Intensidad admisible
La corriente que un conductor puede transportar de continuo sin superar su temperatura asignada.
Circuito terminal
El circuito final entre el último dispositivo de protección y la carga, sujeto al límite del 3 %.
Línea de distribución
Un circuito que une el origen de la instalación con un cuadro de reparto que alimenta circuitos terminales.
Temperatura de servicio
La temperatura del conductor a su corriente asignada, normalmente 70 o 90 °C, a la que debe evaluarse la resistencia.
Trifásico equilibrado
Una carga trifásica que pide la misma corriente en cada fase, de modo que no vuelve corriente por el neutro.
Arranque directo
Aplicar la tensión plena al motor en el arranque, con una punta de seis a ocho veces la corriente nominal.
Coeficiente de temperatura
El aumento relativo de resistencia por grado; alrededor de un 0,4 % por °C en el cobre.
Referencias científicas y normativas
NFPA 70 (National Electrical Code) artículo 210.19(A), nota informativa — Caída de tensión en circuitos terminales — National Fire Protection Association
NFPA 70 artículo 215.2(A), nota informativa — Caída de tensión en líneas de distribución — National Fire Protection Association
CEI 60364-5-52 — Selección e instalación de las canalizaciones eléctricas — Comisión Electrotécnica Internacional
CEI 60228 — Conductores de cables aislados — Comisión Electrotécnica Internacional
BS 7671 anexo 4 — Intensidades admisibles y caídas de tensión de los cables — Institution of Engineering and Technology
Conclusión
La caída de tensión monofásica vale 2·I·R·L, donde el factor dos recoge el conductor de retorno, y el porcentaje que produce es la forma en que los reglamentos la acotan: un 3 % para alumbrado y circuitos terminales, un 5 % en total desde el origen de la instalación. Lo que conviene retener es que la intensidad admisible y la caída de tensión son dos requisitos independientes, y que más allá de unos 20 a 30 m manda la caída: un cable puede ser perfectamente reglamentario por corriente y entregar aun así 218 V a una carga prevista para 240. Dos ajustes se escapan con facilidad. Emplea la resistencia a la temperatura de servicio, ya que el cobre es un 20 % más resistivo a 70 °C que en frío. Y en trifásico equilibrado, multiplica por 0,866: la fórmula monofásica es conservadora, pero hace comprar cobre que nadie necesita.
Comprueba tu propio circuito arriba y luego recorre la longitud del cable en el gráfico para encontrar dónde cruza la línea del 3 %.
