Caída de tensión en un tramo de cable de CC, monofásico o trifásico, y conversión de un calibre AWG a diámetro, mm², kcmil y resistencia por km, y a la inversa.
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30 m de cable de cobre 12 AWG con 15 A pierden 4,69 V (el 3,91 % de 120 V), dejan 115,31 V en la carga y disipan 70,34 W en forma de calor.
La corriente va y vuelve, así que la longitud del cable cuenta dos veces; se ignora la reactancia.
La caída de tensión es la tensión que se pierde a lo largo de un cable porque el conductor tiene resistencia. La calculadora obtiene la resistencia por metro a partir de la sección (R′ = ρ/A, con ρ a 20 °C) y la multiplica por la corriente y por la longitud de ida: dos veces en CC y en monofásica, porque la corriente va y vuelve, y por √3 en un tramo trifásico equilibrado. También convierte cualquier calibre AWG a diámetro, mm², kcmil y ohmios por km con la fórmula de ASTM B258, o encuentra el AWG más cercano a un diámetro medido.
El ejemplo inicial, 15 A por 30 m de cable de cobre 12 AWG a 120 V, pierde 4,69 V, un 3,91 %. Eso supera el 3 % para circuitos derivados de la nota informativa del NEC; con 10 AWG el mismo tramo baja al 2,46 %.
El resultado es una estimación resistiva a 20 °C. La resistencia del cobre es alrededor de un 22 % mayor a una temperatura de servicio de 75 °C, y los tramos largos de corriente alterna con cables gruesos añaden reactancia, así que deja margen cuando el resultado esté cerca de un límite.
La calculadora de caída de tensión y calibre AWG obtiene la tensión que se pierde en un tramo de cable de CC, monofásico o trifásico, y convierte un calibre AWG a diámetro, sección y resistencia, o un diámetro medido al AWG más cercano. En CC o en alterna monofásica, ΔV = 2 × I × R′ × L, donde R′ es la resistencia del cable por metro y L la longitud de ida. Con los valores iniciales, 15 A por 30 m de cobre 12 AWG (5,211 Ω/km a 20 °C), la caída es 2 × 15 × 0,005211 × 30 = 4,69 V, el 3,91 % de 120 V.
Para una carga trifásica equilibrada se usa ΔV = √3 × I × R′ × L con la corriente de línea, y el resultado se compara con la tensión entre fases. 60 A por 50 m de aluminio 4 AWG a 400 V pierden 6,94 V, el 1,74 %.
ASTM B258 define el calibre con una fórmula: d = 0,005 in × 92^((36 − n)/39), donde de 1/0 a 4/0 se cuentan como n = 0 a −3. Con ella, 36 AWG mide exactamente 0,005 in y 4/0 exactamente 0,46 in.
Cada número de calibre cambia el diámetro en un factor de 1,1229, así que tres números de calibre duplican o reducen a la mitad la sección. Cobre macizo a 20 °C:
La tabla histórica de calibres de NIST y la tabla AWG de Wikipedia dan diámetros y secciones nominales para comparar. La sección en kcmil es el diámetro en mils al cuadrado dividido entre 1000; un mil es una milésima de pulgada.
Para identificar un cable medido, se invierte la fórmula: n = 36 − 39 × log₉₂(d / 0,127 mm). Un conductor de 2,05 mm da n = 12,01, así que es 12 AWG. Mide el metal desnudo; el diámetro exterior del aislamiento no dice nada del calibre.
El aluminio de calidad eléctrica tiene una resistividad de 0,028264 Ω·mm²/m a 20 °C (61 % IACS, IEC 60889), 1,64 veces la del cobre. El mismo tramo de 15 A y 30 m en 12 AWG pierde un 6,41 % en aluminio frente a un 3,91 % en cobre.
Igualar la resistencia del cobre requiere alrededor de 1,6 veces la sección, unos dos calibres AWG más. Las conexiones de aluminio necesitan conectores homologados para aluminio.
Una nota informativa del NEC 210.19(A) recomienda como máximo un 3 % en un circuito derivado y un 5 % entre alimentador y circuito derivado juntos. La nota es una recomendación, aunque algunas jurisdicciones la adoptan.
Las filas siguientes son el tramo de cobre 12 AWG anterior (predeterminado), el mismo tramo en 10 AWG (cable más grueso) y el mismo tramo sin corriente (sin corriente).
| Escenario | Caída de tensión |
|---|---|
| Predeterminado | 3,91 % |
| Cable más grueso | 2,46 % |
| Sin corriente | 0,00 % |
El 12 AWG no cumple la cifra del 3 % para circuitos derivados y el 10 AWG sí. Sin corriente no hay caída, porque ΔV es proporcional a I. La calculadora colorea el resultado en una escala con las franjas de hasta el 3 %, del 3 al 5 % y de más del 5 %.
Despeja la longitud de ida máxima para un límite escrito como fracción: L = (límite × V)/(2 × I × R′). Con 15 A a 120 V y un límite del 3 %, el cobre 12 AWG llega a 23,03 m (75,6 ft) y el 10 AWG a 36,62 m (120,1 ft).
Un cable puede superar la comprobación de caída de tensión y aun así ser demasiado fino para conducir su corriente con seguridad. Dimensiona primero el conductor por intensidad admisible, temperatura nominal del aislamiento y características de los bornes según tu reglamento eléctrico, y comprueba después la caída.
La caída es una estimación resistiva a 20 °C. Un conductor de cobre que trabaja a 75 °C tiene alrededor de un 22 % más de resistencia, y los tramos largos de alterna con cables gruesos añaden reactancia, así que deja margen cuando un resultado esté cerca de un límite.
La calculadora de la ley de Ohm comprueba la corriente y la resistencia que hay detrás de una caída. Para saber cuánto cuestan los vatios que desperdicia un cable, usa la calculadora del coste de la electricidad.
Fuente de comprobación: Comprobación del ejemplo: 0.005 in × 92^(24/39) = 2.0525254 mm; ρ/A con ρ = 1.7241e-8 Ω·m (tabla AWG: 2.053 mm, 3.31 mm², 5.211 Ω/km)
Fuente de comprobación: Comprobación del ejemplo: definición ASTM B258: 4/0 = 0.4600 in = 211.6 kcmil
Fuente de comprobación: Comprobación del ejemplo: definición ASTM B258: 36 AWG = 0.0050 in
Fuente de comprobación: Comprobación del ejemplo: n = 36 − 39·log₉₂(2.05/0.127) = 12.0106
En Estados Unidos, una nota informativa del artículo 210.19 del NEC recomienda como máximo un 3 % en un circuito derivado y un 5 % en total entre alimentador y circuito derivado. La nota es una recomendación, no una norma de obligado cumplimiento, aunque algunas jurisdicciones la adoptan. IEC 60364-5-52 y BS 7671 dan un 3 % para alumbrado y un 5 % para otros usos cuando la instalación se alimenta desde una red pública de baja tensión, y un 6 % y un 8 % con alimentación privada.
Se multiplica la corriente por la resistencia del cable que la conduce. En CC o en monofásica, ΔV = 2 × I × R′ × L, donde R′ es la resistencia por metro y L la longitud de ida; el 2 cuenta el conductor de ida y el de vuelta. En trifásica equilibrada se usa √3 (1,732) en lugar de 2 y el resultado se compara con la tensión entre fases. 15 A por 30 m de cobre 12 AWG (5,21 Ω/km) pierden 4,69 V.
ASTM B258 define el AWG mediante una fórmula: 36 AWG mide 0,005 in y 4/0 (0000) mide 0,46 in, con 39 pasos de razón constante entre ambos, de modo que cada número de calibre cambia el diámetro en un factor de 1,1229. Tres números de calibre duplican o reducen a la mitad la sección, y seis duplican o reducen a la mitad el diámetro. 12 AWG mide 2,053 mm de diámetro y tiene 3,31 mm² de metal.
La tabla 8 da la resistencia en CC a 75 °C, mientras que esta calculadora usa conductores macizos a 20 °C con la resistividad del cobre de IEC 60028 (0,017241 Ω·mm²/m). Para cobre macizo 12 AWG, la tabla 8 da 1,93 Ω por cada 1000 ft frente a 1,59 aquí; toda la diferencia se debe a los 55 °C de temperatura adicional. El 12 AWG trenzado figura con un valor algo mayor, 1,98 Ω por cada 1000 ft.
Alrededor de 1,6 veces la sección, o unos dos calibres AWG más, para la misma resistencia y la misma caída de tensión. El aluminio de calidad eléctrica conduce un 61 % de lo que conduce el cobre (IEC 60889), con una resistividad de 0,028264 Ω·mm²/m frente a 0,017241 en el cobre. La sección final también debe cumplir las tablas de intensidad admisible, y las conexiones de aluminio necesitan conectores homologados para ese metal.
Esta calculadora incluye 6 ejemplos resueltos con respuestas de fuentes independientes. Forman parte del conjunto de pruebas y también puedes ejecutarlos aquí.