Causas de la caída de tensión en un conductor
Un conductor tiene resistencia, y cuando circula corriente por ella se pierde tensión en forma de calor. Si el cable es largo o de sección reducida, la tensión que llega a la carga es menor que la del tablero. Un equipo alimentado con tensión inferior a la nominal rinde menos, se calienta y reduce su vida útil.
Un motor que recibe menor tensión no rinde menos: demanda más corriente para entregar el mismo trabajo, y esa corriente adicional lo calienta. Las luminarias reducen su intensidad, los equipos electrónicos se reinician y los variadores disparan por baja tensión. Por esta razón la caída de tensión se calcula en la etapa de diseño y no se corrige en obra.
Fórmula de caída de tensión monofásica y trifásica
En un circuito monofásico, la caída es el producto de la corriente, la resistencia del conductor y el recorrido de ida y vuelta. En un circuito trifásico se emplea la raíz de tres en lugar de dos:
La corriente de la carga se multiplica por la resistencia del cable por kilómetro y por la distancia de ida y de vuelta (por eso se duplican los 30 metros). El resultado son los voltios que se pierden en el conductor. Es un cálculo simplificado, adecuado para una primera revisión; en conductores de gran sección o tramos muy largos se emplea la impedancia completa, que incluye la reactancia.
Límites de caída de tensión del NEC: 3 % y 5 %
El NEC, en notas informativas de los artículos 210.19(A) y 215.2(A)(1), recomienda no superar 3 % de caída en el circuito derivado y 5 % sumando alimentador y circuito derivado. Son recomendaciones y no requisitos obligatorios, y muchos proyectos y fabricantes de equipos establecen valores menores, especialmente para motores y electrónica sensible.
| Calibre | Resistencia (Ω/km) | Caída en 30 m | % de la tensión | ¿Cumple el 3 %? |
|---|---|---|---|---|
| 12 AWG | 6.5 | 6.2 V | 5.2 % | No |
| 10 AWG | 4.1 | 3.9 V | 3.3 % | Marginal: 3.3 % |
| 8 AWG | 2.55 | 2.4 V | 2.0 % | Sí |
El arranque de motores grandes se evalúa por separado. En ese instante la corriente puede ser varias veces la nominal y la tensión desciende de forma momentánea. Proyectistas y fabricantes establecen un valor máximo de caída durante el arranque, con frecuencia entre 10 % y 15 %.
Errores frecuentes en el cálculo de la caída de tensión
Cuando la caída no cumple el límite, las alternativas son pocas y de bajo costo si se definen a tiempo:
- Aumentar el calibre del conductor, como en los casos de 10 y 8 AWG.
- Acercar el tablero a las cargas: un subtablero próximo a la carga acorta los tramos largos.
- Dividir el circuito en dos, de modo que cada uno conduzca menos corriente.
- Elevar la tensión de distribución en las cargas grandes, por ejemplo con 277/480 V en lugar de 120/208 V, ya que a mayor tensión menor corriente.
La calculadora de caída de tensión de QUATRIC realiza este cálculo con la tabla del NEC, de forma gratuita y sin registro.
