Por qué la caída de tensión, y no solo la ampacidad, determina el cable
Todo conductor tiene resistencia, por lo que parte de la tensión de suministro se gasta impulsando la corriente por el cable y nunca llega a la carga. En un circuito derivado corto esa pérdida es insignificante; en un alimentador largo, una carga pesada o un tramo de CC de baja tensión puede ser lo bastante grande como para importar. La ampacidad — la corriente que un conductor puede soportar sin sobrecalentarse — es el primer límite, y es obligatorio: establece la sección mínima que permite una normativa. Pero la ampacidad no dice nada sobre cuánta tensión llega al extremo final. Un conductor de cobre de 12 AWG puede soportar cómodamente 20 A, pero presentar una caída de más del 6% en un tramo de 30 m, y una luz o un motor en ese extremo lo notarán. Por eso los tramos largos suelen estar regidos por la caída de tensión y no por la ampacidad: a partir de cierta distancia hay que aumentar la sección del cable, no porque vaya a sobrecalentarse, sino porque llegaría muy poca tensión a la carga. Un diseño correcto comprueba ambos límites y adopta el conductor mayor que exigen los dos.
La fórmula de caída de tensión y las cifras que la determinan
La caída de tensión es la ley de Ohm aplicada a todo el trayecto que recorre la corriente. Multiplica la corriente de carga por la resistencia del conductor para el trayecto de ida y vuelta y obtienes los voltios perdidos; divide entre la tensión de suministro y tienes la caída en porcentaje. Cuatro factores mueven esa cifra: la corriente (duplica la carga, duplica la caída), la resistencia por unidad de longitud (un cable más fino tiene mayor resistencia y presenta mayor caída), la longitud del tramo (la caída es proporcional a la distancia), y un factor de fase que tiene en cuenta cuántos conductores soportan el trayecto de ida y vuelta — 2 para monofásico y CC, y √3 (aproximadamente 1.732) para trifásico entre fases. Como la corriente circula hacia la carga y de vuelta, el cálculo siempre utiliza el trayecto de ida y vuelta aunque introduzcas la longitud de ida. La propia resistencia procede de tablas publicadas: los conductores AWG en ohmios por 1000 ft (NEC Capítulo 9, Tabla 8, a 75 °C) y los conductores métricos en ohmios por kilómetro (IEC 60228, a 20 °C). El aluminio queda por encima del cobre en todas las secciones, por lo que un conductor de aluminio normalmente debe ser una o dos secciones mayor que el de cobre para el mismo tramo y la misma caída.
Cuánta caída es admisible, y quién lo determina
Los límites frente a los que se mide una comprobación de caída de tensión son ante todo recomendaciones, y solo son normas exigibles cuando una jurisdicción local las adopta. Los objetivos más habituales son un 3% en un circuito derivado o de alumbrado y un 5% para un alimentador o el total combinado de alimentador y derivado. En Norteamérica proceden de las notas informativas del NEC 210.19 y 215.2 — informativas, no obligatorias, salvo que la autoridad competente las haya hecho vinculantes. En la práctica de la IEC/BS 7671 aparecen las mismas cifras del 3% para alumbrado y el 5% para otros usos en el anexo informativo de la IEC 60364-5-52 y en la BS 7671, con un margen más generoso del 6%/8% permitido para instalaciones alimentadas por su propio transformador o generador en lugar de la red pública. La conclusión práctica es que se trata de objetivos de ingeniería para diseñar, no de una licencia para ignorar tu normativa local: mantén un circuito derivado por debajo del 3% y todo el tramo por debajo del 5% y satisfarás la gran mayoría de las instalaciones, pero confirma siempre la cifra que realmente exige tu jurisdicción antes de finalizar un diseño.
Cobre o aluminio, AWG o mm², y dónde se encuentran ambas normas
El dimensionado de conductores vive en dos mundos paralelos que no se convierten entre sí de forma exacta. La práctica norteamericana usa AWG (American Wire Gauge) para conductores más pequeños y kcmil por encima de 4/0, donde un número de calibre menor significa un conductor mayor; el resto del mundo usa la sección transversal en milímetros cuadrados, donde un número mayor simplemente significa un cable más grueso. No existe una correspondencia exacta uno a uno entre ambos — 12 AWG se aproxima a 4 mm², 10 AWG a 6 mm² — por lo que cambiar una calculadora entre imperial y métrico no convierte un valor, sino que sustituye todo el catálogo de secciones. El material es la otra gran variable. El aluminio es más ligero y más barato por amperio que el cobre, por lo que domina en alimentadores más grandes y acometidas de servicio, pero su mayor resistividad implica que presenta mayor caída de tensión y generalmente hay que aumentar su sección respecto al cobre; también tiene requisitos de terminación y conexión que el cobre no tiene. Sea cual sea el sistema y el material que uses, recuerda que la calculadora solo responde a la mitad de la pregunta relativa a la caída de tensión — no comprueba la ampacidad, la protección contra sobrecorriente, la reducción por temperatura o el relleno del conducto, ni ningún otro requisito de tu normativa, así que trata su resultado como una cifra de planificación que debe confirmar un electricista cualificado según la normativa que rige tu instalación.
