¿Qué es la caída de tensión y por qué importa?
Definición y efecto en la instalación
La caída de tensión es la diferencia entre la tensión en el origen del circuito (tablero) y la tensión en el punto de utilización (tomacorriente, motor, luminaria). Se produce por la resistencia del conductor: a medida que la corriente circula por el cable, parte de la energía se disipa como calor (efecto Joule). Una caída de tensión excesiva causa: motores que no arrancan o se sobrecalientan (el torque depende del cuadrado de la tensión), lámparas con menor intensidad luminosa, equipos electrónicos con funcionamiento errático, y desperdicio de energía. AEA 90364, sección 771.19.7, establece un límite máximo del 5% entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización.
Fórmulas de cálculo
La caída de tensión se calcula con la fórmula: ΔV = K × ρ × L × I × cos φ / S, donde K = 2 para monofásico y K = √3 para trifásico, ρ es la resistividad del material (0.0175 Ω⋅mm²/m para cobre, 0.028 para aluminio a 20°C), L es la longitud del conductor en metros, I la corriente en amperios, cos φ el factor de potencia de la carga, y S la sección del conductor en mm². La caída porcentual es %ΔV = (ΔV / V_nominal) × 100. Es importante destacar que a temperaturas superiores a 20°C, la resistividad del cobre aumenta (~0.4% por °C), lo que incrementa la caída de tensión real respecto al valor calculado con ρ a 20°C.
Distribución del 5% según AEA 90364
AEA 90364 permite distribuir el 5% máximo entre la línea principal (del medidor al tablero general) y los circuitos terminales (del tablero a los puntos de utilización). La distribución recomendada para viviendas es: 1.5% en la línea de acometida interna (del medidor/tablero principal al tablero seccional) y 3.5% en los circuitos terminales, o bien 2% + 3% respectivamente. Para instalaciones industriales con transformador propio, se puede usar 1% en la línea de MT/BT y 4% en la distribución BT. El proyectista debe documentar la distribución elegida y verificar que la suma no exceda el 5% total. Para circuitos de iluminación, se recomienda limitar la caída al 3% para evitar el parpadeo visible (flicker) especialmente con tecnología LED.
Casos prácticos en Argentina
Un caso frecuente en la construcción argentina es el circuito de tomacorrientes de 2.5mm² Cu con interruptor de 20A y longitud de 25m: ΔV = 2 × 0.0175 × 25 × 20 × 0.9 / 2.5 = 6.3V = 2.86% sobre 220V. Cumple AEA (< 3.5%). Pero si el mismo circuito tiene 40m (caso frecuente en casas de country): ΔV = 10.08V = 4.58%, que sumado a la caída en la acometida podría superar el 5%. Solución: aumentar a 4mm². Otro caso crítico es la alimentación de motores de aire acondicionado tipo split en departamentos: un circuito de 2.5mm² de 30m con 4500W (20.5A): ΔV = 2 × 0.0175 × 30 × 20.5 × 0.85 / 2.5 = 7.5V = 3.4%, aceptable solo si la acometida contribuye menos de 1.6%.
Caída de tensión en circuitos trifásicos y alimentación de motores
En circuitos trifásicos de 380V (tensión entre fases estándar en Argentina), la fórmula de caída de tensión utiliza el factor √3 en lugar de 2: ΔV = √3 × ρ × L × I × cos φ / S. Esto resulta en una caída menor que la equivalente monofásica para la misma corriente, lo que es una de las ventajas del sistema trifásico. Para motores trifásicos, la caída de tensión es especialmente crítica durante el arranque: un motor de 15 HP (11 kW) con corriente nominal de 21A tiene una corriente de arranque directo (DOL) de ~130A. Si el cable de alimentación es de 6mm² × 50m, la caída durante el arranque es: ΔV = √3 × 0.0175 × 50 × 130 × 0.3 / 6 = 10.9V = 2.9% sobre 380V. Si a esto se suma la caída en la acometida principal (~2%), el motor arranca con solo el 95% de la tensión, reduciendo el par de arranque al 90% (proporcional a V²). Para motores de más de 30 HP, muchas distribuidoras argentinas exigen un estudio de arranque que demuestre que la caída total no supera parámetros aceptables.
Corrección por temperatura y tipo de instalación
La resistividad del cobre utilizada en las fórmulas estándar (0.0175 Ω⋅mm²/m) corresponde a 20°C. Sin embargo, en condiciones reales, el conductor opera a su temperatura máxima de servicio continuo: 70°C para cables con aislación de PVC (los más comunes en Argentina) y 90°C para cables XLPE/EPR. A 70°C, la resistividad del cobre aumenta a 0.0216 Ω⋅mm²/m — un 23% más que a 20°C. AEA 90364 permite calcular con el valor a 20°C para el dimensionamiento por caída de tensión (siendo conservador en la protección), pero para un cálculo preciso de la caída real bajo carga nominal, se debe corregir por temperatura. En canalizaciones enterradas, la temperatura del suelo en Argentina varía entre 15°C (invierno, zona Centro) y 30°C (verano, zona Norte), lo que afecta la capacidad de corriente y la caída de tensión. Los cables instalados en cañería embutida en mampostería (método B1, el más común en viviendas argentinas) tienen peor disipación térmica y por tanto mayor temperatura de operación que los instalados en bandeja perforada (método E).
Preguntas frecuentes
¿La caída de tensión es la misma con el circuito vacío y con carga?
No. La caída de tensión es proporcional a la corriente: sin carga (circuito abierto), la caída es cero y se miden los mismos 220V en el tomacorriente que en el tablero. La caída aparece solo cuando circula corriente. Por eso para medir la caída real se debe medir la tensión en el punto de utilización con la carga máxima conectada y funcionando.
¿El factor de potencia de la carga afecta la caída de tensión?
Sí, significativamente. La fórmula incluye cos φ, por lo que cargas con bajo factor de potencia (motores sin compensar, cos φ = 0.7) generan mayor caída de tensión que cargas resistivas (calefactores, cos φ = 1.0). Para motores, la caída es especialmente crítica durante el arranque, cuando la corriente es 5-8 veces la nominal y el cos φ puede ser tan bajo como 0.3.
¿Cómo reduzco la caída de tensión sin cambiar el cable?
Las opciones son: (1) mejorar el factor de potencia con capacitores (reduce la componente reactiva de la corriente), (2) redistribuir cargas entre circuitos para reducir la corriente por cada conductor, (3) acercar el tablero al centro de carga para reducir longitudes, (4) en motores, usar variador de frecuencia que reduce la corriente de arranque. Si ninguna opción es viable, se debe aumentar la sección del cable.
¿Se puede usar cable de aluminio para reducir costos?
Sí, pero con precauciones. El aluminio tiene una resistividad 60% mayor que el cobre (0.028 vs 0.0175 Ω⋅mm²/m), por lo que para la misma caída de tensión se necesita una sección ~60% mayor. AEA 90364 permite aluminio en secciones ≥16mm² para acometidas y alimentaciones principales. La sección equivalente aproximada es: 16mm² Al ≈ 10mm² Cu, 25mm² Al ≈ 16mm² Cu, 35mm² Al ≈ 25mm² Cu. Los empalmes Al-Cu requieren conectores bimetálicos especiales para evitar corrosión galvánica. El aluminio es la opción económica para líneas largas (>30m) de media y alta corriente.
¿La caída de tensión en la acometida del medidor es responsabilidad mía?
No directamente. La acometida desde la red de distribución hasta el medidor es responsabilidad de la distribuidora (Edenor, Edesur, EPESF, EPEC, etc.). Sin embargo, la caída en la línea interna desde el medidor hasta el tablero general sí es responsabilidad del instalador y consume parte del 5% total permitido. En edificios de departamentos, este tramo puede ser largo (pisos altos) y debe dimensionarse cuidadosamente. El profesional debe solicitar a la distribuidora la tensión garantizada en bornes del medidor para usar como referencia del cálculo.
¿Cómo afecta la caída de tensión a los equipos electrónicos?
Los equipos electrónicos modernos (computadoras, televisores, routers) tienen fuentes conmutadas que toleran un rango amplio de tensión de entrada (generalmente 100-240V). Dentro de ese rango, funcionan correctamente. Sin embargo, si la tensión cae por debajo de ~190V (un 14% de caída), pueden presentar reinicios o daños. Equipos más sensibles como servidores y equipos médicos requieren UPS (SAI) para estabilizar la tensión. Los electrodomésticos con motor (heladeras, lavarropas) son más sensibles: con solo un 10% de caída de tensión, la corriente del motor aumenta significativamente y puede provocar sobrecalentamiento y disparo del térmico.