Qué es la caída de tensión
Todo conductor tiene resistencia. Cuando circula corriente, parte de la tensión de alimentación se consume en empujarla a través del cable, de modo que la tensión en la carga es menor que en el origen. La pérdida es proporcional a tres cosas: la resistencia del conductor por kilómetro, la longitud del recorrido y la corriente. Si se duplica la longitud del recorrido, la caída se duplica; si se reduce la resistencia a la mitad eligiendo un conductor mayor, la caída se reduce a la mitad.
Una caída de tensión excesiva causa problemas reales. Los motores arrancan despacio y se calientan, la iluminación pierde intensidad, los equipos electrónicos disparan por subtensión y, en las plantas solares, la energía simplemente se pierde en forma de calor en el cable. Por eso los reglamentos de instalación y las especificaciones de proyecto fijan un máximo, normalmente como porcentaje de la tensión nominal, sea por circuito o para toda la instalación desde el origen hasta la carga más alejada. El límite que debe usarse procede de las reglas aplicables o del ingeniero del proyecto; este artículo explica el método, no el límite.
El cálculo básico
En un circuito de CC o de CA monofásica, la corriente va por un conductor y vuelve por el otro, de modo que la longitud de conductor es el doble de la longitud del recorrido. Una estimación resistiva sencilla es:
- CC o monofásico: caída de tensión = 2 x longitud del recorrido (km) x resistencia (ohm/km) x corriente.
- Trifásico equilibrado: caída de tensión entre fases = 1,732 x longitud del recorrido (km) x resistencia (ohm/km) x corriente.
Estas fórmulas ignoran la reactancia y el factor de potencia, que importan en cables de CA mayores, y usan la resistencia a una sola temperatura. Bastan para ver el efecto de la sección y la longitud, que es el objetivo de este artículo. El diseño correcto usa las tablas de mV por amperio y metro o el método completo de impedancias del reglamento de instalación aplicable, a la temperatura de servicio del conductor.
Los valores de resistencia proceden de la IEC 60228 o de la hoja de datos del cable. Para cobre Clase 2 son 7,41 ohm/km para 2,5 mm2, 4,61 para 4 mm2, 3,08 para 6 mm2, 1,83 para 10 mm2 y 1,15 para 16 mm2, todos a 20 grados C. A la temperatura de servicio la resistencia es mayor: un conductor de cobre que trabaja cerca del límite de 90 grados C del XLPE tiene aproximadamente una cuarta parte más de resistencia que a 20 grados C, por lo que los cálculos de diseño usan el valor en caliente.
Una comparación práctica sin capacidades de corriente
Para dejar fuera las capacidades de corriente, la tabla expresa la caída de tensión por amperio de corriente de carga. Multiplique por la corriente de diseño de su circuito para obtener la caída en voltios y divida por la tensión nominal para obtener un porcentaje. El recorrido es de 100 m en monofásico, es decir, 200 m de conductor, con los valores de resistencia a 20 grados C.
| Sección | Resistencia, ohm/km | Resistencia del bucle, ohm | Voltios perdidos por amperio |
|---|---|---|---|
| 2,5 mm2 | 7,41 | 1,482 | unos 1,48 V |
| 4 mm2 | 4,61 | 0,922 | unos 0,92 V |
| 6 mm2 | 3,08 | 0,616 | unos 0,62 V |
| 10 mm2 | 1,83 | 0,366 | unos 0,37 V |
| 16 mm2 | 1,15 | 0,230 | unos 0,23 V |
Lo que importa es el patrón: cada paso de sección reduce la pérdida entre un tercio y dos quintos aproximadamente. En un recorrido de 100 m, pasar de 2,5 mm2 a 6 mm2 reduce la caída a bastante menos de la mitad. En un recorrido de 20 m el mismo circuito perdería la quinta parte, y la sección menor podría ser aceptable. Por eso dos circuitos con la misma carga pueden acabar con cables muy distintos.
La misma aritmética sirve para alimentadores trifásicos. Un recorrido de 200 m en cobre de 4x25 mm2, la construcción de BT de referencia con 0,727 ohm/km, da 1,732 x 0,2 x 0,727, es decir, unos 0,25 V entre fases por amperio de corriente de fase a 20 grados C. Compárelo con la resistencia en caliente y la reactancia de la hoja de datos antes de darlo por bueno; el ingeniero hará exactamente eso en el diseño final.
Dónde suele mandar la caída de tensión
La caída de tensión tiende a fijar la sección en unas pocas situaciones recurrentes:
- Cadenas y alimentadores solares de CC: las corrientes son moderadas, pero los recorridos por el emplazamiento son largos y cada voltio perdido es energía perdida. El cable de referencia H1Z2Z2-K 1x4 mm2 de la página de cables solares fotovoltaicos tiene un máximo de 5,09 ohm/km en Clase 5 estañada; el de 6 mm2, 3,39 ohm/km. En un recorrido de 50 m, el cable de 4 mm2 pierde unos 0,51 V por amperio a 20 grados C y el de 6 mm2 unos 0,34 V.
- Edificios auxiliares, bombas y alumbrado público: circuitos individuales largos a baja tensión.
- Circuitos de motores: la corriente de arranque es varias veces la de funcionamiento, por lo que la caída en el arranque puede ser el caso límite.
- Sistemas de CC de baja tensión: a 12, 24 o 48 V, una caída de uno o dos voltios es un porcentaje grande.
- Alimentadores de aluminio: el aluminio de 95 mm2 tiene 0,320 ohm/km frente a 0,193 del cobre de 95 mm2, por lo que un diseño en aluminio debe aumentar la sección; véase el artículo sobre cobre frente a aluminio.
La caída de tensión y la decisión de compra
La caída de tensión es una de las comprobaciones del método de selección de la sección, junto con la capacidad de corriente y la resistencia al cortocircuito. El mayor resultado fija la sección. Para el comprador se derivan tres puntos prácticos.
Primero, una sección mayor elegida por caída de tensión no es un sobredimensionado; es la sección correcta para ese recorrido, y a un proveedor que sugiera bajar una sección para ahorrar cobre en un tendido largo hay que pedirle que muestre el cálculo de caída de tensión. Segundo, la caída de tensión depende de la resistencia real del conductor, de modo que el conductor debe cumplir su límite IEC 60228; un conductor de sección insuficiente añade caída de tensión además de calor, otra razón por la que importa el ensayo de resistencia. Tercero, el coste adicional de un conductor mayor en un tendido largo suele ser modesto comparado con la energía perdida durante años de funcionamiento, algo que los ingenieros del proyecto ponderan en el diseño.
El cobre supone la mayor parte del coste de un cable de potencia y, con el cobre a tres meses de la LME en torno a 14.315 USD por tonelada el 21 de octubre de 2026, es comprensible que los compradores busquen ahorros. El lugar adecuado para encontrarlos son los datos de diseño, no recortar secciones después del cálculo. Cuando las secciones estén confirmadas, el formulario de cotización recoge secciones y longitudes por circuito, y la guía de dimensionado de cables explica el método completo.