Calculadora de caída de tensión
Por Andrew ·
Respuesta rápida
La caída de tensión monofásica es 2 × K × I × L ÷ CM: K vale 12.9 en cobre o 21.2 en aluminio, I es la corriente, L el largo de ida en pies y CM los circular mils del cable; en trifásico, 1.732 en vez de 2. Con 20 A a 100 pies, cobre calibre 12 a 120 V pierde 7.9 V (6.6%) y 8 AWG queda dentro del 3%.
Calculadora
- Resultados
- Caída de tensión
- 7.9 V
- Caída en porcentaje
- 6.6%
- Tensión en la carga
- 112.1 V
- Cable más delgado para 3% de caída
- 8 AWG
La fórmula del factor K, con K = 12.9 para cobre y 21.2 para aluminio y las áreas del NEC, capítulo 9, tabla 8. No toma en cuenta la reactancia, que pesa en cables gruesos y recorridos largos.
La fórmula del factor K
caída = 2 × K × I × L ÷ CMcaída = 1.732 × K × I × L ÷ CM- K es la resistencia en ohms de un cable de un circular mil de área y un pie de largo: cerca de 12.9 para cobre y 21.2 para aluminio, sacada de las resistencias de la tabla 8 del capítulo 9 a 75 °C.
- I es la corriente de la carga, en amperes.
- L es el largo de ida, de la fuente a la carga, en pies, medido por la ruta que sigue el cable.
- CM es el área del cable en circular mils, de la tabla 8 del capítulo 9.
| Calibre | Circular mils |
|---|---|
| 14 AWG | 4,110 |
| 12 AWG | 6,530 |
| 10 AWG | 10,380 |
| 8 AWG | 16,510 |
| 6 AWG | 26,240 |
| 4 AWG | 41,740 |
| 3 AWG | 52,620 |
| 2 AWG | 66,360 |
| 1 AWG | 83,690 |
| 1/0 AWG | 105,600 |
| 2/0 AWG | 133,100 |
| 3/0 AWG | 167,800 |
| 4/0 AWG | 211,600 |
Un calibre en kcmil es su número en miles: 250 kcmil son 250,000 circular mils. Divide la caída entre la tensión de alimentación para sacar el porcentaje.
Ejemplo resuelto: 20 A a 100 pies
- Sistema
- Monofásico, 120 V
- Corriente de la carga
- 20 A
- Largo de ida
- 100 pies
- Cable
- cobre calibre 12, 6,530 CM
- Caída de tensión
- 2 × 12.9 × 20 × 100 ÷ 6,530 = 7.9 V
- Caída en porcentaje
- 7.9 V ÷ 120 V = 6.6%
- Tensión en la carga
- 112.1 V
- Cable más delgado para 3%
- 8 AWG
Para encontrar el cable para una caída dada, despeja los circular mils de la fórmula.
CM = 2 × K × I × L ÷ volts permitidosComprobado al revés: en este circuito, con calibre 10 la caída es de 4.97 V (4.1%) y con 8 AWG es de 3.13 V (2.6%).
Trifásico, y cobre contra aluminio
- Sistema
- Trifásico, 208 V
- Corriente de la carga
- 40 A
- Largo de ida
- 150 pies
- Cable
- cobre calibre 8, 16,510 CM
- Caída de tensión
- 1.732 × 12.9 × 40 × 150 ÷ 16,510 = 8.12 V
- Caída en porcentaje
- 8.12 V ÷ 208 V = 3.9%
- Tensión en la carga
- 199.88 V
- Cable más delgado para 3%
- 6 AWG, con una caída de 5.11 V (2.5%)
En trifásico el porcentaje es sobre la tensión entre fases, aquí 208 V.
- Sistema
- Monofásico, 240 V
- Corriente de la carga
- 60 A
- Largo de ida
- 200 pies
- Cobre calibre 6
- 11.8 V, 4.9%
- Aluminio calibre 4
- 12.19 V, 5.1%
- Cobre más delgado para 3%
- 3 AWG
- Aluminio más delgado para 3%
- 1 AWG
La K del aluminio es cerca de 64% mayor que la del cobre, así que para la misma caída hace falta un cable unos dos calibres más grueso.
El 3% y el 5% son recomendaciones
Las cifras que todos citan vienen de notas informativas del NEC: en 210.19(A) para circuitos derivados y en 215.2(A) para alimentadores. Sugieren no pasar de 3% en un circuito derivado o un alimentador, ni de 5% entre el alimentador y el circuito derivado juntos, para una eficiencia de operación razonable.
Las notas informativas no son obligatorias, así que para circuitos comunes el NEC no fija un límite de caída de tensión. Algunos artículos específicos, las especificaciones de los ingenieros y las reglas locales sí lo fijan, y la autoridad con jurisdicción (AHJ) tiene la última palabra.
| Largo de ida | Carga de 15 A | Carga de 20 A |
|---|---|---|
| 50 pies | 12 AWG | 10 AWG |
| 75 pies | 10 AWG | 8 AWG |
| 100 pies | 8 AWG | 8 AWG |
| 150 pies | 8 AWG | 6 AWG |
| 200 pies | 6 AWG | 4 AWG |
Dónde se queda corta la fórmula
- Usa la resistencia en corriente directa y no toma en cuenta la reactancia. En conductores grandes, alimentadores largos y cargas con factor de potencia bajo, como los motores, la caída real puede ser bastante distinta, y un cálculo en corriente alterna que incluya la reactancia es más exacto.
- K es para cable a 75 °C. Un cable con poca carga trabaja más frío y su caída es un poco menor, así que el resultado queda del lado conservador.
- L es el largo de ida. No lo dupliques: el 2, o el 1.732, ya toma en cuenta el regreso.
- Usa la corriente que de verdad consume la carga. Si usas la capacidad del breaker, el resultado queda conservador.
- Un motor consume varias veces su corriente de trabajo mientras arranca, así que la caída en el arranque es mucho mayor que la de régimen.
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Preguntas comunes
¿Cuál es la caída de tensión máxima que permite el NEC?
Para circuitos derivados y alimentadores comunes no hay un máximo obligatorio. Las notas informativas de 210.19(A) y 215.2(A) recomiendan 3% para un circuito derivado o un alimentador y 5% para los dos juntos; algunos artículos específicos, especificaciones de obra y reglas locales sí fijan límites.
¿Qué calibre necesito para 20 amperes a 100 pies?
Para una caída de 3% a 120 V en cobre, 8 AWG, con una caída de 3.13 V. A 240 V basta con 10 AWG. Nunca puede ser más delgado de lo que pide la ampacidad del circuito, que es calibre 12 de cobre para un circuito común de 20 A.
¿Cómo se calcula la caída de tensión?
Multiplica 2 × K × amperes × pies de ida y divide entre los circular mils del cable, con K = 12.9 para cobre o 21.2 para aluminio. En trifásico usa 1.732 en lugar de 2, y divide la caída entre la tensión de alimentación para sacar el porcentaje.
¿La caída de tensión se calcula con el largo de ida o de ida y vuelta?
Ingresa el largo de ida, de la fuente a la carga. El 2 de la fórmula monofásica, o el 1.732 en trifásico, ya toma en cuenta el regreso.
¿Qué es K en la fórmula de caída de tensión?
K es la resistencia de un conductor de un circular mil de área y un pie de largo: cerca de 12.9 ohms para cobre y 21.2 ohms para aluminio a 75 °C, sacada de las resistencias de la tabla 8 del capítulo 9.