Calculadora de Longitud Máxima de Cable: Distancia Límite por Caída de Tensión

Alfonso

hace 8 meses · Actualizado hace 16 horas

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¿Tienes una bobina de cable de 6 mm² y no sabes si será suficiente para llegar hasta la caseta del jardín?

Ilustración conceptual de la longitud máxima de un cable eléctrico. Izquierda: Un rollo de cable con un contador digital que marca el límite de seguridad en 45 metros. Derecha: Gráfico de barras comparando la distancia viable a 230V (barra azul alta) frente a 12V (barra naranja baja), demostrando que a menor voltaje, la distancia permitida es mucho menor — A 230V (barra azul), la corriente viaja lejos sin problemas. Pero a 12V (barra naranja), la energía se agota en pocos metros. Nuestra calculadora te da el dato exacto: te dirá "Hasta aquí puedes llegar" con ese cable antes de que la caída de tensión sea inaceptable

La Calculadora de Longitud Máxima realiza la ingeniería inversa del diseño eléctrico: basándose en la sección del conductor y la potencia a conectar, te dice exactamente cuántos metros puedes instalar antes de superar los límites de caída de tensión permitidos (3% o 5%).

Esta herramienta es especialmente crítica en instalaciones de 12V/24V (Solar y Camper), donde cada metro cuenta para no perder energía.

Gracias a esta calculadora de cables, evitaremos una caída de tensión excesiva que pueda provocar un rendimiento deficiente, mal funcionamiento, o incluso daños permanentes en los equipos conectados.

Contenidos

Parámetros Clave: Voltaje, Material y Carga
Datos del Receptor
Fórmulas Despejadas: Cálculo de la Distancia (L)
Consideraciones Importantes de la Calculadora de Longitud Máxima

Parámetros Clave: Voltaje, Material y Carga

Se trata de una calculadora técnica diseñada para determinar la longitud máxima admisible en circuitos eléctricos, asegurando el cumplimiento de los requisitos reglamentarios.

Para realizar los cálculos, requiere introducir datos esenciales como el tipo de corriente (continua, alterna monofásica o trifásica) y el nivel de tensión de operación, junto con las características del cableado: material conductor (cobre o aluminio) y tipo de aislamiento (termoplástico a 70°C o termoestable a 90°C), con la posibilidad de modificar manualmente los valores de conductividad cuando sea necesario.

El proceso continúa solicitando 2 parámetros críticos: el porcentaje máximo permitido de caída de tensión para ese tramo y la sección del conductor prevista para la instalación.

Como datos finales, se incorporan los valores correspondientes al receptor o carga eléctrica, que pueden introducirse tanto en forma de potencia como de intensidad, complementados en el caso de corriente alterna con el correspondiente factor de potencia.

Tipo de Corriente y Tensión

Se selecciona una de las siguientes opciones:

● Corriente continua (DC)

● Corriente alterna (AC) monofásica

● Corriente alterna (AC) trifásica

A continuación, se elige la tensión nominal del circuito. La herramienta ofrece valores predeterminados según el tipo de corriente seleccionado (continua, monofásica o trifásica), pero también permite introducir manualmente cualquier otro valor de tensión cuando sea necesario.

Material del Cable

Se seleccionan las características del cable. Hay 3 campos:

● Selección del conductor:

– Cobre

– Aluminio

● Selección del aislamiento:

– Termoplástico a 70ºC (PVC, poliolefina termoplástica Z1, etc)

– Termoestable a 90ºC (XLPE, EPR, poliolefina termoestable Z, goma de silicona, etc.)

● Selección de la conductividad del conductor (opcional): el sistema muestra automáticamente un valor predeterminado basado en el material conductor y tipo de aislamiento elegidos, aunque el usuario puede ajustarlo manualmente si lo requiere. Ejemplos de valores por defecto:

– Cobre a 70ºC (PVC): γ ≈ 48 m/Ω·mm²

– Cobre a 90ºC (XLPE/EPR): γ ≈ 44 m/Ω·mm²

– Aluminio a 70ºC (PVC): γ ≈ 30 m/Ω·mm²

– Aluminio a 90ºC (XLPE/EPR): γ ≈ 28 m/Ω·mm²

Parámetros del Cable

En este apartado se definen 2 campos:

● Caída de tensión máxima (ΔV%): este campo requiere especificar el porcentaje máximo de caída de tensión admisible, determinado por la ITC-BT-19 del REBT que fija los límites máximos de caída de tensión permitidos:

– Viviendas: 3% de la tensión nominal.

– Otras instalaciones: 3% (alumbrado) y 5% (otros usos).

– Instalaciones industriales (AT): 4,5% (alumbrado) y 6,5% (demás usos).

● Sección: corresponde a la sección del conductor activo (fase o polo), expresada en mm². El selector incluye los valores normalizados: 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50... mm², entre otros.

Datos del Receptor

El usuario puede especificar la carga mediante potencia o intensidad:

● Potencia: es la potencia de la carga, en W.

● Intensidad: es la intensidad de la carga, en A.

● Factor de potencia o cos φ (adicional): para corriente alterna (monofásica/trifásica), debe indicarse adicionalmente el factor de potencia (cos φ), con valor por defecto 1. En corriente continua, este parámetro siempre vale 1.

Fórmulas Despejadas: Cálculo de la Distancia (L)

Cuando se introduce el valor de potencia, la intensidad (I) se calcula mediante:

– Para corriente continua:

I = \frac{P}{V}

– Para corriente alterna monofásica:

I = \frac{P}{V \cdot \cos φ}

– Para corriente alterna trifásica:

I = \frac{P}{\sqrt{3} \cdot V \cdot \cos φ}

Las fórmulas de cálculo de la longitud (L) en función de la caída de tensión se obtienen de la combinación de la fórmula de la resistencia de un conductor R_L y de la Ley de Ohm para la caída de tensión.

La fórmula general de la resistencia de un conductor es:

R_{L} = ρ \cdot \frac{L}{S} = \frac{L}{γ \cdot S}

Y aplicando la Ley de Ohm a un conductor, se obtiene la caída de tensión en el cable con las siguientes fórmulas, dependiendo respectivamente de que se trate de corriente continua, alterna monofásica o alterna trifásica:

ΔV = 2 \cdot R_{L} \cdot I = 2 \cdot \frac{L}{γ \cdot S} \cdot I

Δ V = 2 \cdot R_{L} \cdot I \cdot \cos φ = 2 \cdot \frac{L}{γ \cdot S} \cdot I \cdot \cos φ

Δ V = \sqrt{3} \cdot R_{L} \cdot I \cdot \cos φ = \sqrt{3} \cdot \frac{L}{γ \cdot S} \cdot I \cdot \cos φ

En corriente alterna monofásica la caída de tensión del conductor sería de ΔV = I ⋅ (R_L ⋅ cos φ + X_L ⋅ sen φ) y en trifásica de ΔV = √3 ⋅ I ⋅ (R_L ⋅ cos φ + X_L ⋅ sen φ). No obstante, en baja tensión, al ser X_L mucho menor que R, se suele simplificar despreciando el término reactivo, motivo por el que se usan las anteriores fórmulas.

Para el cálculo en corriente continua y circuitos monofásicos, se debe tomar en cuenta la distancia total del recorrido (conductor de ida y retorno), por lo que se añade el “2”.

En sistemas trifásicos equilibrados, por el contrario, solo se requiere la longitud de un único conductor, pero referido a valores de línea, por lo que se añade el “√3”.

Fórmulas en Corriente Continua (DC)

La primera fórmula de longitud por caída de tensión se obtiene despejando L de la fórmula de la caída de tensión obtenida en el apartado anterior para la corriente continua.

Si se combina esta primera fórmula con la correspondiente a la potencia de corriente continua se obtiene la segunda fórmula.

Por último, para obtener la tercera fórmula, se ha de combinar esta segunda fórmula con la caída de tensión en porcentaje.

ΔV% = \frac{ΔV}{V} \cdot 100

Se obtendrán las siguientes fórmulas. Se puede utilizar cualquiera de las 3 dependiendo de los datos disponibles:

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV}{2 \cdot I}

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV \cdot V}{2 \cdot P}

L = \frac{S \cdot γ \cdot V^{2} \cdot ΔV%}{200 \cdot P}

Fórmulas en Alterna Monofásica (AC)

Del mismo modo, al integrar las 2 fórmulas correspondientes para la corriente alterna monofásica, se obtiene que, el cálculo de la longitud, se puede realizar con cualquiera de estas 3 fórmulas:

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV}{2 \cdot I \cdot \cos φ}

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV \cdot V}{2 \cdot P}

L = \frac{S \cdot γ \cdot V^{2} \cdot ΔV%}{200 \cdot P}

Fórmulas en Alterna Trifásica (AC)

Combinando las fórmulas correspondientes se puede utilizar cualquiera de estas fórmulas para calcular la longitud en corriente alterna trifásica:

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV}{\sqrt{3} \cdot I \cdot \cos φ}

L = \frac{S \cdot γ \cdot ΔV \cdot V}{P}

L = \frac{S \cdot γ \cdot V^{2} \cdot ΔV%}{100 \cdot P}

Consideraciones Importantes de la Calculadora de Longitud Máxima

A continuación, se detallan los aspectos importantes relacionadados con la longitud de un cable:

● Límites del REBT: es esencial recordar que, los límites máximos de caída de tensión porcentual establecidos en la normativa eléctrica, varían según el tipo de circuito (por ejemplo, alumbrado o fuerza) y la naturaleza de la instalación (viviendas, locales comerciales, instalaciones industriales, etc.).

● Conductividad: los valores de conductividad para cobre y aluminio son fundamentales. La calculadora utiliza valores de conductividad asociados a la temperatura de régimen de aislamiento (70ºC para termoplástico o 90ºC para termoestable), ya que esta es la temperatura máxima que el conductor podría alcanzar bajo condiciones normales de operación.

● Reactancia inductiva: esta calculadora considera principalmente la resistencia óhmica del cable para estimar la longitud. En casos especiales (secciones grandes o longitudes extremas en CA), la reactancia inductiva (X_L) podría ser relevante, pero para la mayoría de instalaciones de baja tensión, omitirla es una simplificación válida y aceptable.

● Cos φ o factor de potencia: en sistemas de corriente alterna, el factor de potencia es un parámetro fundamental que debe ser tenido en cuenta. Un cos φ bajo implica una mayor contribución de la componente reactiva (X_L) en la caída de tensión, aunque esta calculadora se centra en la resistencia.

● Sistema trifásico equilibrado: la fórmula utilizada para calcular la caída de tensión en sistemas trifásicos asume una instalación equilibrada. Esto significa que se espera que las corrientes en las tres fases sean iguales en magnitud y estén desfasadas simétricamente entre sí (120º). En estas condiciones ideales, la corriente que circula por el conductor neutro es mínima o nula, lo que simplifica el cálculo de la longitud en función de la caída de tensión.

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Alfonso

Ingeniero Técnico Industrial especializado en Electricidad. Miembro del cuerpo de profesores de Formación Profesional (FP) con 26 años de trayectoria docente.