Por qué cae la tensión
Todo cable tiene algo de resistencia, así que la corriente que pasa por él pierde un poco de tensión por el camino. En un tramo largo, o con un cable fino, el aparato del otro extremo recibe bastante menos de lo que da la alimentación, y la energía perdida calienta el cable.
La fórmula
En los circuitos de corriente continua y monofásicos la corriente va y vuelve, así que la longitud cuenta dos veces:
caída de tensión = 2 × longitud × corriente × resistividad ÷ sección
En los circuitos trifásicos, cambia el 2 por √3, aproximadamente 1,732. El cobre tiene una resistividad de unos 0,0172 Ω·mm²/m y el aluminio de unos 0,0282.
Ejemplo resuelto
Un tramo monofásico de 25 m de cobre de 2,5 mm² con 16 A: 2 × 25 × 16 × 0,0172 ÷ 2,5 = 5,5 V. A 230 V es un 2,4%.
Cuánto es aceptable
Un objetivo habitual es no pasar del 3% en un circuito derivado y del 5% en total desde la alimentación hasta la carga, que es lo que recomienda una nota informativa del código eléctrico nacional de Estados Unidos (NEC). Las normas de instalación de cada país fijan sus propios límites. Si la caída es demasiado alta, usa un cable más grueso o un tramo más corto. El cable también tiene que admitir la corriente, algo que la caída de tensión por sí sola no comprueba.
Calculadora y tabla
La Calculadora de caída de tensión trabaja en AWG o en mm², con cobre o aluminio. La Tabla de calibres de cable lista cada calibre AWG con su diámetro, su sección y su resistencia.
Un ejemplo con AWG
Un circuito de 120 V recorre 100 ft hasta una carga de 15 A. El cobre de 12 AWG tiene unos 1,59 Ω por cada 1.000 ft a 20 °C.
- 12 AWG: 2 × 100 × 15 × 1,59 ÷ 1.000 = 4,8 V, el 4,0 % de 120 V. Por encima del objetivo del 3 %.
- 10 AWG, con unos 1,00 Ω por cada 1.000 ft: 3,0 V, el 2,5 %. Dentro del objetivo.
Los cables calientes pierden más
La resistencia del cobre sube alrededor de un 0,4 % por cada grado Celsius. Un cable a 75 °C tiene un 22 % más de resistencia que a 20 °C, y por tanto un 22 % más de caída de tensión. Por eso las tablas para instalaciones suelen dar valores a 75 °C.
Circuitos de baja tensión
Una caída de 1 V es menos del 1 % en 120 o 230 V, pero más del 8 % en una tira LED de 12 V o un accesorio de coche. Los tramos de baja tensión necesitan cable más grueso para la misma longitud. Las tiras LED largas suelen alimentarse por los dos extremos para que el final no se vea más tenue.