Caída de Tensión Máxima en Instalaciones Interiores

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La caída de tensión máxima de conductores en instalaciones interiores es fundamental para el funcionamiento adecuado de los receptores eléctricos.

Una caída de tensión es excesiva, puede reducir el voltaje de suministro suficientemente como para afectar al rendimiento de motores, lámparas y otros dispositivos.

En las líneas eléctricas, la caída de tensión es un fenómeno inevitable. Surge como consecuencia de la resistencia intrínseca de los conductores, la cual está determinada por el material del que están hechos, su longitud y su sección transversal.

Esta resistencia provoca una pérdida de tensión, conocida como caída de tensión (c.d.t.), a lo largo de todo el conductor. La caída de tensión se disipa en forma de calor (efecto Joule).

Para evitar que la tensión en los receptores pueda ser significativamente menor que la de suministro, el REBT establece límites máximos para la c.d.t., los cuales varían según la línea diseñada.

Estas caídas de tensión, esenciales en el cálculo de instalaciones interiores o receptoras, se expresan generalmente como un porcentaje de la tensión de suministro.

Ejemplo: Si se establece una máxima caída de tensión permitida del 5% para una línea con una tensión de suministro de 230V, ¿Qué tensión mínima puede haber en el punto final de la línea?

El 5% de 230V corresponde a 11,5 V. Esto significa que, si la tensión en el punto inicial de suministro es de 230V, la tensión mínima permitida en el punto final de la línea sería de:

230 V - 11,5 V = 218,5 V.

Para conseguir una tensión adecuada al final de las líneas, será necesario aumentar ligeramente la tensión de suministro del transformador respecto al valor de la tensión nominal (230 V en instalaciones monofásicas y 400 V en trifásicas).

Con esto se garantizará que la tensión en los puntos de consumo se mantendrá dentro de los rangos establecidos.

Contenidos
  1. Valores Máximos de la Caída de Tensión
  2. Compensación de la Caída de Tensión Sobrante
  3. Cálculo de Sección por Caída de Tensión en Instalaciones Interiores
  4. Caída de Tensión de un Conductor
  5. Preguntas Frecuentes sobre la Caída de Tensión Máxima

Valores Máximos de la Caída de Tensión

La ITC-BT-19 del REBT indica que la sección de los conductores a utilizar se determinará teniendo en cuenta los siguientes valores máximos de caída de tensión entre el origen de la instalación interior (cuadro general de mando y protección CGMP) y cualquier punto de utilización.

La caída de tensión máxima admisible según el REBT será de:

Cualquier circuito interior de viviendas: 3% de la tensión nominal.

Otras instalaciones interiores o receptoras: 3% para alumbrado y 5% para los demás usos.

Esquema 1 Valores máximos de la CdT para instalaciones interiores: 3% para alumbrado y 5% para los demás usos

Instalaciones industriales que se alimenten directamente en AT mediante transformador propio (se considerará que la instalación interior de BT tiene su origen en la salida del transformador): 4,5% para alumbrado y del 6,5% para los demás usos.

Esquema Valores máximos de la CdT para instalaciones CT propio: 4,5% para alumbrado y del 6,5% para los demás usos

Compensación de la Caída de Tensión Sobrante

Al calcular la sección de las líneas, se parte de un reparto arbitrario de la caída de tensión (c.d.t.) máxima permitida.

Primero se determina la sección S basada en la c.d.t. máxima. Luego, se selecciona una sección comercial, que suele ser la inmediatamente superior a la calculada.

Posteriormente, se calcula la sección necesaria para evitar el sobrecalentamiento. En algunos casos, esto puede requerir un aumento adicional de la sección.

Además, al seleccionar el calibre comercial adecuado para el elemento de protección, podría ser necesario incrementar nuevamente la sección del conductor.

Como resultado, la sección final del conductor puede ser significativamente mayor que la inicialmente calculada en función de la máxima caída de tensión permitida. Al recalcular la c.d.t. real con esta sección aumentada, se observará que es mucho menor de lo inicialmente previsto. Esta caída de tensión sobrante puede ser compensada y utilizada en otra línea.

Esto es muy importante en la fase de diseño, ya que permite reducir la sección de otras líneas al disponer de una mayor c.d.t. para su cálculo.

Compensación de la Caída de Tensión entre la Derivación Individual y la Instalación Interior

El valor de la caída de tensión puede compensarse entre la instalación interior y las derivaciones individuales, de modo que la caída de tensión total sea inferior a la suma de los límites especificados para ambas, según el esquema utilizado. Esta compensación puede realizarse en ambos sentidos. Por ejemplo:

Aumento de sección de la Derivación Individual: en ocasiones puede ser necesario disminuir la sección de los conductores en las instalaciones interiores para poder conectarlos a mecanismos o a aparatos receptores. Si disminuimos la sección de estos conductores, la caída de tensión en la instalación interior aumentará.

Para compensar esto, se puede aumentar la sección de los conductores de la derivación individual, lo cual reducirá la caída de tensión en esta línea.

Disminución de sección de la Derivación Individual: puede ocurrir en locales o viviendas pequeñas, que la caída de tensión en los circuitos de la instalación sea significativamente inferior al límite admisible.

En estos casos, se podría compensar disminuyendo la sección de los conductores de la derivación individual, lo que incrementará la caída de tensión en esta línea.

Compensación de la Caída de Tensión entre los Circuitos de la Instalación Interior

En cualquier instalación de grandes dimensiones, especialmente en la industria, es común descentralizar los elementos de protección que alimentan a los diferentes receptores.

Por ello, además del cuadro principal o cuadro general de mando y protección (CGMP), se utilizan cuadros secundarios o parciales entre el cuadro principal y los receptores. Esto se aplica por 3 motivos principales:

Evitar la necesidad de un único cuadro de distribución de grandes dimensiones: especialmente en instalaciones con numerosos circuitos.

Acortar la longitud de gran parte de las líneas: los circuitos partirán desde cuadros secundarios cercanos a los receptores.

Ubicar las protecciones lo más cerca posible de los receptores: se optimiza la operatividad en caso de actuación de dichas protecciones.

Cuando hay cuadros secundarios, la caída de tensión c.d.t. debe ser repartida entre las diferentes líneas interiores en serie, hasta llegar al receptor correspondiente.

Generalmente, durante el diseño, es difícil lograr un reparto óptimo de la c.d.t. entre las diversas líneas. Sin embargo, como regla general, se puede decir que, a mayor longitud de una línea, mayor c.d.t. debería reservarse para ella.

Actualmente, los programas informáticos de cálculo eléctrico optimizan estas c.d.t., facilitando el diseño y distribución de las mismas.

Cálculo de Sección por Caída de Tensión en Instalaciones Interiores

A continuación, se indican 3 fórmulas equivalentes entre sí, tanto para monofásica como para trifásica, para proceder al cálculo de la sección del conductor por caída de tensión c.d.t.:

Fórmulas del cálculo de sección por caída de tensión para líneas monofásicas y trifásicas

donde:

S = sección del conductor, en mm2

L = longitud de la línea, en m

I = corriente de línea, en A

cos φ = factor de potencia de la carga

ΔV = caída de tensión, en V

ΔV% = caída de tensión, en %

P = potencia de consumo, en W

V = tensión de línea, en V

γ = conductividad del conductor, en m/Ω·mm2

Tabla de conductividades del cobre y del aluminio a diferentes temperaturas

La temperatura máxima de los aislamientos es la siguiente:

Aislamientos a 70ºC: PVC, mezcla termoplástica a base de poliolefina (Z1), etc.

Aislamientos a 90ºC: XLPE, EPR, mezcla reticulada a base de poliolefina (Z), goma natural, etc.

Para otros aislamientos, hay que ver las especificaciones del fabricante.

La sección a seleccionar será la comercial inmediatamente superior a la obtenida con cualquiera de las fórmulas anteriores.

Este cálculo puede realizarse de forma automatizada utilizando la herramienta online calculadora de sección por caída de tensión, disponible en nuestro sitio web.

Ejercicio Resuelto de Cálculo de Sección por Caída de Tensión en Instalaciones Interiores

A continuación, se presenta 1 ejercicio resuelto del cálculo de la sección por caída de tensión máxima de conductores en instalaciones interiores de baja tensión:

Caída de Tensión de un Conductor

Una vez definidos los parámetros del cable (sección, material, longitud) y la carga conectada (corriente demandada), podríamos necesitar verificar si la caída de tensión (ΔV%) se mantiene dentro de los límites permitidos.

La fórmula básica de la caída de tensión en porcentaje para circuitos monofásicos, en función de la potencia, es:

Fórmula caída de tensión en porcentaje de un conductor en CA monofásica

Y para circuitos trifásicos, la siguiente:

Fórmula caída de tensión en porcentaje de un conductor en CA trifásica

La caída de tensión debe estar por debajo de los valores máximos admisibles que indica el REBT dependiendo del tipo de instalación. Si el cálculo arroja un valor superior al máximo permitido, será necesario:

– Aumentar la sección del conductor (reduce la resistencia y, por tanto, la caída).

– Reducir la longitud del circuito (si es posible).

– Reevaluar la carga conectada (distribuyéndola en varios circuitos).

Para evitar errores manuales y agilizar los cálculos, se recomienda utilizar una calculadora de caída de tensión, como la disponible en nuestro sitio web.

Esta herramienta permite introducir los parámetros del cable (sección, material, longitud) y de la carga, obteniendo automáticamente el porcentaje de caída de tensión. Una vez conseguido, se puede comparar con los límites reglamentarios e iterar con diferentes secciones hasta encontrar la solución óptima.

Además de determinar la caída de tensión, la calculadora permite cuantificar las pérdidas de potencia Pp (en vatios) que se disipan en forma de calor en cualquier cable.

Preguntas Frecuentes sobre la Caída de Tensión Máxima

¿Qué es la caída de tensión interna?

La caída de tensión interna es la pérdida de voltaje que se produce en un conductor debido a su resistencia al paso de la corriente. Este fenómeno es inevitable y depende de factores como el material del conductor (cobre, aluminio), su longitud, su sección transversal y la corriente que circula por él.

Según la Ley de Ohm, esta resistencia provoca una disminución de tensión a lo largo del cable, disipándose energía en forma de calor (efecto Joule).

Una caída de tensión excesiva puede afectar al funcionamiento de los receptores (motores, lámparas, equipos electrónicos), reduciendo su rendimiento o no funcionando.

El REBT establece límites máximos, en tanto por ciento, respecto de la tensión nominal de la línea (230 o 400 V) para garantizar un suministro adecuado.

Para compensar estas pérdidas, se calcula la sección del conductor mediante fórmulas que consideran la corriente, longitud, factor de potencia y conductividad del material. En instalaciones complejas, se aplican estrategias como:
– Aumentar la sección en tramos largos.
– Distribuir cuadros secundarios para reducir longitudes.
– Compensar caídas entre derivaciones individuales e instalaciones interiores.

¿Cuál es la caída de tensión máxima permitida en instalaciones interiores?

El REBT, en su instrucción técnica ITC-BT-19, establece los límites máximos de caída de tensión (c.d.t.) admisibles en instalaciones interiores. Esta es la caída de tensión máxima que se permite entre el origen de la instalación interior (cuadro de distribución) y cualquier punto de utilización.

Los valores de la caída de tensión (ΔV%) varían según el tipo de instalación y su uso:

Viviendas: máximo 3% de la tensión nominal (230 V monofásica / 400 V trifásica) entre el Cuadro General de Mando y Protección (CGMP) y cualquier punto de utilización.

Locales comerciales y otras instalaciones receptoras:
– Alumbrado: 3%
– Otros usos (fuerza, enchufes, etc.): 5%

Instalaciones industriales alimentadas en Alta Tensión (AT) con transformador propio:
– Alumbrado: 4,5%
– Demás usos: 6,5%

* Ejemplo práctico: en una vivienda con tensión nominal de 230 V, la caída máxima permitida es del 3%, por lo que se permite un máximo de caída de tensión en voltaje de ΔV = 6,9 V.

¿Cuál es la caída de tensión máxima admisible en viviendas?

En las instalaciones eléctricas de viviendas, el REBT establece en su instrucción técnica ITC-BT-19 que la caída de tensión máxima permitida es del 3% de la tensión nominal (230 V en monofásica o 400 V en trifásica) entre el Cuadro General de Mando y Protección (CGMP) y cualquier punto de utilización final.

Esto significa que para una instalación monofásica estándar de 230V, la máxima caída de tensión admisible es de 6,9V. Este límite se aplica tanto para circuitos de iluminación como de fuerza (enchufes, electrodomésticos, etc.).

El cálculo de la sección de los conductores debe realizarse considerando este límite del 3%, utilizando las fórmulas establecidas que tienen en cuenta la longitud del circuito, la intensidad de corriente, el factor de potencia y la conductividad del material (cobre o aluminio).

Estos valores garantizan el correcto funcionamiento de todos los aparatos eléctricos y que no se produzcan pérdidas de rendimiento en motores o iluminación.

Si la caída de tensión supera ligeramente el 3% (grandes longitudes) el REBT permite la compensación con la derivación individual (DI). Por tanto, podríamos calcular la c.d.t. que provoca la sección de la  DI y el sobrante añadirlo al 3% de la vivienda.

¿Cómo calcular la caída de tensión en una instalación eléctrica?

Para el cálculo de la caída de tensión (c.d.t.) en instalaciones interiores se pueden utilizar 3 fórmulas equivalentes entre sí, tanto para monofásica como para trifásica:
Línea monofásica:
ΔV = 2 · L · I · cos φ / (γ · S)
ΔV = 2 · L · P / (γ · S · V)
ΔV% = 200 · L · P / (γ · S · V2)

Línea trifásica:
ΔV = √3 · L · I · cos φ / (γ · S)
ΔV =  L · P / (γ · S · V)
ΔV% = 200 · L · P / (γ · S · V2)

donde:
S = sección del conductor, en mm2
L = longitud de la línea, en m
I = corriente de línea, en A
cos φ = factor de potencia de la carga
ΔV = caída de tensión, en V
ΔV% = caída de tensión, en %
P = potencia de consumo, en W
V = tensión de línea, en V
γ = conductividad del conductor, en m/Ω·mm2, a 70ºC (PVC o poliolefina Z1) o a 90ºC (XLPE o EPR).

¿Qué tensión debe llegar a una vivienda?

El REBT establece tensiones nominales de 400 V (trifásico) y 230 V (monofásico), pero en la práctica existen variaciones dinámicas debido a múltiples factores operativos y de red:

Variaciones por demanda:
– La tensión aumenta durante periodos de baja demanda
– Disminuye notablemente en horas punta de consumo

Efecto de la distancia:
– Los usuarios cercanos al centro de transformación reciben mayor tensión
– Los consumidores en extremos de línea experimentan caídas más acusadas

Comportamiento del transformador:
– La tensión de salida varía inversamente con la carga aplicada
– A mayor demanda agregada, mayor caída de tensión en el transformador

Las fluctuaciones surgen de interacciones entre los siguientes factores eléctricos:
* La carga total de todos los usuarios conectados (demanda)
* La impedancia de la línea de distribución hasta el punto de consumo (c.d.t. en la línea)
* La impedancia de las bobinas del transformador (caída de tensión en las bobinas del transformador)

Los transformadores disponen de características de regulación para poder suministrar la tensión adecuada y compensar estas variaciones.

¿Cuál es la caída de tensión máxima admisible en una acometida?

La acometida es el tramo final de la red de distribución que alimenta las cajas generales de protección (CGP) de un edificio. Según su instalación, puede ser:
Aérea (sobre fachada o postes)
Subterránea (con entrada/salida enterrada)
Mixta (combinando ambos sistemas)

La ITC-BT 11 establece que la caída de tensión máxima en la acometida debe garantizar que el voltaje en las CGP cumpla con los límites reglamentarios. Las distribuidoras suelen reservar un 5% de caída total para toda la red, asignando a la acometida un porcentaje proporcional a su longitud respecto al conjunto.

Los principales factores que influyen en la caída de tensión son:
– Longitud del tramo: a mayor distancia, mayor caída de tensión
– Tipo de instalación: las subterráneas suelen tener menores pérdidas
– Sección del conductor: cables de mayor sección reducen la caída

Este diseño asegura que, incluso en el punto más alejado de la red, la tensión se mantenga dentro de los márgenes legales (400 V trifásica / 230 V monofásica). Las empresas optimizan estos valores mediante estudios de carga y selección adecuada de materiales.

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  1. Tolo dice:

    Muy útil, buen recordatorio.

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