How to Calculate Voltage Drop: DC, Single-Phase, and Three-Phase Formulas

Voltage drop is the difference between the voltage at the source and the voltage available at the load while current is flowing. For a two-wire DC circuit, use 2LIR cuándo L es la longitud de un solo sentido y R is the resistance of one conductor per unit length. For single-phase AC, include resistance, reactance, and power factor. For a balanced three-phase circuit, replace the factor 2 con sqrt(3).

Circuito	Fórmula de caída de tensión en estado estacionario	Tensión utilizada para el porcentaje de caída
Two-wire DC	Delta V = 2 x L x I x R	Tensión del sistema eléctrico de DC
Two-wire single-phase AC	Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	La tensión entre fases o entre fase y neutro del circuito, según corresponda
Balanced three-phase AC	Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)	Tensión entre fases

Luego calcule:

Caída de tensión (%) = 100 x Delta V / tensión nominal del circuito

Las fórmulas solo son válidas cuando las unidades coinciden. Si R y X están en ohmios por kilómetro, introduzca L en kilómetros. Si están en ohmios por 1,000 pies, introduzca la longitud de ida como una fracción de 1,000 pies.

Las expresiones de AC mostradas aquí utilizan la forma aproximada habitual para un en atraso factor de potencia de la carga. Un circuito con factor de potencia en adelanto puede cambiar el signo del término reactivo; utilice el modelo fasorial aplicable en lugar de copiar la fórmula de carga en atraso sin cambios.

Para un resultado preliminar rápido, utilice el Calculador de caída de tensión VIOX. El método manual a continuación muestra qué significan las entradas de la calculadora y cuándo es necesario un estudio de ingeniería más detallado.

Variables y unidades

Símbolo	Significado	Úselo correctamente
Delta V	Caída de tensión calculada, en voltios	Compárelo con la tensión en la misma base del circuito
L	Longitud de la ruta de una vía	No lo duplique antes de usar una fórmula que ya lo contenga 2
Yo	Corriente de carga, en amperios	Utilice la corriente en el segmento que se está calculando
R	Resistencia del conductor de AC o DC por unidad de longitud	Utilice los datos del material, tamaño, construcción y temperatura de funcionamiento relevante del conductor
X	Reactancia del conductor por unidad de longitud	Utilice los datos del cable o de la instalación para la disposición real del conductor
cos phi	Factor de potencia de desplazamiento	No sustituya la eficiencia ni la distorsión armónica total
sen phi	sqrt(1 - cos^2 phi) para la carga inductiva sinusoidal supuesta	Representa el componente reactivo en la fórmula aproximada de AC; el factor de potencia capacitivo requiere la convención de signos correcta

La convención de longitud de un solo sentido es la fuente más común de errores de cálculo. Un circuito de DC de dos hilos o monofásico tiene un conductor de ida y un conductor de retorno, por lo que la fórmula multiplica la longitud de un solo sentido por 2. Un cálculo trifásico equilibrado utiliza la relación de fase entre los conductores, lo que produce el sqrt(3) factor en su lugar.

Si una tabla de cables ya proporciona resistencia de bucle, no multiplique por 2 de nuevo. Confirme si el valor publicado es por conductor, por par, por kilómetro o por 1,000 pies antes de realizar el cálculo.

Por qué la resistencia por sí sola no siempre es suficiente

Para un circuito de DC puramente resistivo, la caída de tensión sigue la ley de Ohm:

Delta V = I x R_loop

Para circuitos de AC, la impedancia del conductor tiene tanto resistencia como reactancia. La aproximación común en estado estacionario es:

Delta V = I x (R x cos phi + X x sin phi) x factor de fase y longitud

El R cos phi término representa la componente en fase. El X sin phi término explica la componente de tensión asociada con la reactancia del conductor y el factor de potencia de la carga. Seattle Public Utilities presenta esta aproximación y aplica un factor de 2 a circuitos monofásicos y aproximadamente 1.73 a circuitos trifásicos en su guía de cálculo de diseño del sistema eléctrico.

Para circuitos cortos, con conductores pequeños y un factor de potencia cercano a la unidad, un cálculo basado únicamente en la resistencia puede ser adecuado para una evaluación preliminar. Para alimentadores largos, conductores grandes, cargas con bajo factor de potencia, conductores en paralelo o disposiciones de conductores inusuales, utilice datos verificados de resistencia y reactancia en AC en lugar de asumir X = 0.

DC Voltage-Drop Example

Suponga que una carga de 48 V DC tiene las siguientes entradas de diseño:

• corriente de carga: 20 A;
• longitud del cable de ida: 30 m = 0.030 km;
• resistencia de un conductor en la condición de funcionamiento seleccionada: 3.08 ohm/km;
• conductores de ida y retorno iguales.

Calcule la caída de tensión del bucle:

Delta V = 2 x L x I x R
Delta V = 2 x 0.030 km x 20 A x 3.08 ohm/km
Delta V = 3.696 V

Calcule el porcentaje:

Caída de tensión (%) = 100 x 3.696 V / 48 V
Caída de tensión = 7.70%

La carga recibiría aproximadamente:

48.0 V - 3.696 V = 44.304 V

Este resultado no demuestra automáticamente que el conductor sea inaceptable. Compárelo con el rango de entrada permitido de la carga, el criterio de caída de tensión del proyecto, la ampacidad del conductor, los límites de los bornes y las normas de instalación aplicables. Si la caída es demasiado alta, los posibles cambios de diseño incluyen un conductor más grande, una ruta más corta, una corriente más baja o una tensión de distribución más alta donde el sistema lo permita.

Single-Phase AC Voltage-Drop Example

Suponga que un circuito monofásico de 230 V tiene:

• corriente: 16 A;
• longitud de un solo sentido: 40 m = 0.040 km;
• resistencia en AC: 4.61 ohm/km;
• reactancia: 0.08 ohm/km;
• factor de potencia: 0.90;
• sin phi = sqrt(1 - 0.90^2) = 0.436.

Utilice la fórmula monofásica:

Delta V = 2 x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V = 2 x 0.040 x 16 x (4.61 x 0.90 + 0.08 x 0.436)
Delta V = 5.36 V

Luego:

Caída de tensión (%) = 100 x 5.36 / 230
Caída de tensión = 2.33%

La tensión en el extremo receptor es aproximadamente 224.64 V, antes de añadir cualquier fuente aguas arriba, transformador, alimentador, conexión o caída de tensión de contacto.

Ejemplo de caída de tensión trifásica

Suponga que una carga trifásica equilibrada de 400 V tiene:

• corriente de línea: 63 A;
• longitud de la ruta de ida: 80 m = 0.080 km;
• AC resistance per phase conductor: 0.727 ohm/km;
• reactancia: 0.08 ohm/km;
• factor de potencia: 0.85;
• sin phi = sqrt(1 - 0.85^2) = 0.527.

Utilice la fórmula trifásica equilibrada:

Delta V_LL = sqrt(3) x L x I x (R x cos phi + X x sin phi)
Delta V_LL = 1.732 x 0.080 x 63 x (0.727 x 0.85 + 0.08 x 0.527)
Delta V_LL = 5.76 V

La caída porcentual entre fases es:

Caída de tensión (%) = 100 x 5.76 / 400
Caída de tensión = 1.44%

La tensión estimada entre fases en el extremo receptor es 394.24 V.

Estos tres ejemplos utilizan valores hipotéticos declarados R y X para que los cálculos aritméticos puedan ser verificados. Para un proyecto real, sustitúyalos por datos de conductor apropiados para la construcción del cable, la temperatura de operación, la frecuencia, el trazado y la disposición de la instalación.

Calcule los circuitos de varios segmentos por separado

No aplique la corriente de carga final a todo el trazado cuando las cargas se derivan a lo largo del alimentador. Calcule cada segmento utilizando la corriente que realmente fluye a través de ese segmento, luego sume las caídas de tensión.

Para un circuito radial de tres segmentos:

Delta V_total = Delta V_segment_1 + Delta V_segment_2 + Delta V_segment_3

Por ejemplo, si el alimentador de la fuente al panel transporta 60 A, la siguiente sección transporta 35 A, y la rama final transporta 12 A, cada segmento debe utilizar su propia longitud, corriente, resistencia, reactancia y factor de potencia. El mismo principio se aplica cuando el tamaño del conductor cambia entre el alimentador y el circuito derivado.

Este método de segmentos también evita un error común: calcular solo la rama final ignorando la tensión ya perdida en el transformador, alimentador, canalización, dispositivos de protección, bornes o conductores aguas arriba. Incluya un elemento solo cuando disponga de una impedancia justificable o una caída medida para el mismo.

Utilice este flujo de trabajo de cálculo

1. Identifique la topología del circuito. Select two-wire DC, two-wire single-phase AC, or balanced three-phase AC. Do not use the balanced formula for a materially unbalanced circuit.
2. Establezca la base de tensión. Para resultados trifásicos equilibrados, utilice la tensión entre fases al calcular la caída porcentual. Para una derivación de fase a neutro, utilice la tensión de fase a neutro y el modelo de circuito aplicables.
3. Mida la longitud de la ruta de ida. Siga la ruta del conductor, no la distancia en línea recta entre los equipos.
4. Determine la corriente de diseño por segmento. Utilice la corriente de carga esperada para la condición de funcionamiento que se está comprobando. Las condiciones de arranque, carga u otras condiciones transitorias requieren su propio estudio.
5. Obtenga los datos del conductor compatible. Utilice los valores de resistencia y reactancia con las mismas unidades y la temperatura, material, construcción y disposición de instalación adecuadas.
6. Calcule los voltios y el porcentaje. Mantenga todas las unidades visibles, luego calcule el voltaje en el extremo receptor.
7. Compare con el límite correcto. Compruebe el código adoptado, la especificación del proyecto, el rango de entrada del equipo y el requisito de rendimiento. No existe un porcentaje de caída de tensión universal único para cada circuito.
8. Verifique el diseño completo. La capacidad de corriente, la corrección de temperatura, el agrupamiento, los bornes, la coordinación de dispositivos de protección, el rendimiento del bucle de falla y la caída de tensión son comprobaciones independientes.

Errores comunes que cambian el resultado

Error	Por qué el resultado es incorrecto	Enfoque correcto
Duplicar la longitud medida del bucle	El 2 el factor se aplica dos veces	Utilice la longitud de un solo sentido con la fórmula estándar de dos hilos, o utilice la resistencia del bucle sin otro factor de 2
Utilizar la resistencia DC para cada alimentador AC	Omite los efectos de la resistencia AC y la reactancia	Utilice los datos del cable o del fabricante apropiados para la instalación AC
Ignorar la temperatura del conductor	La resistencia aumenta a medida que el conductor se calienta	Utilice la resistencia en la condición de funcionamiento pertinente o aplique una corrección documentada
Dividir la caída de tensión trifásica por la tensión fase-neutro	La base porcentual no coincide con el resultado de línea a línea	Divida Delta V_LL por la tensión nominal de línea a línea
Tratar la caída de tensión como capacidad de corriente	Un conductor de baja caída de tensión puede seguir siendo térmicamente inadecuado, y viceversa	Verifique la capacidad de corriente y la caída de tensión de forma independiente
Aplicar una corriente a un alimentador distribuido	Los segmentos aguas arriba y aguas abajo transportan una corriente diferente	Calcule cada segmento y sume las caídas
Uso de corriente de estado estable para el arranque de motores	La corriente de arranque y la impedancia de la fuente pueden dominar la caída temporal	Realice un estudio de arranque de motor o de tensión dinámica

Cuando las fórmulas simplificadas no son suficientes

Utilice un modelo de circuito o un estudio de ingeniería más completo cuando el sistema incluya:

• cargas trifásicas materialmente desequilibradas;
• corriente de neutro significativa o armónicos triples;
• cargas no lineales donde el factor de potencia de desplazamiento no describe la forma de onda adecuadamente;
• arranque de motores, energización de transformadores u otros eventos transitorios;
• conductores en paralelo o geometría compleja de conductores;
• alimentadores largos donde las impedancias de la fuente, del transformador y de la conexión afectan materialmente la tensión en el borne;
• generación distribuida donde la preocupación puede ser el aumento de tensión en lugar de la caída de tensión del lado de la carga;
• cargas críticas para la seguridad con un rango estrecho de tensión de funcionamiento.

El Guía de pérdidas en línea VIOX explica la relación independiente entre la corriente, la resistencia y la pérdida de potencia real. La caída de tensión y la pérdida de potencia están relacionadas, pero no son intercambiables: la caída de tensión se refiere a la diferencia de tensión observada por la carga, mientras que la pérdida de potencia real del conductor es principalmente I^2R.

Para la selección de cables en aplicaciones de paneles de control, continúe con la guía de dimensionamiento, desclasificación, caída de tensión y canalización de cables IEC. Si necesita conciliar las designaciones de conductores métricas y norteamericanas antes de consultar los datos del fabricante, utilice la guía de conversión de tamaño de cable de AWG a mm2.

Los límites de caída de tensión dependen de las normas aplicables

IEC 60364-5-52:2009+A1:2024 cubre la selección e instalación de sistemas de cableado de baja tensión; su cláusula 525 aborda la caída de tensión y señala el anexo pertinente para los valores máximos. El valor aplicable depende del contexto de la instalación y de las normas adoptadas, por lo que la norma debe utilizarse junto con los requisitos del proyecto y la implementación nacional.

En trabajos en EE. UU., los valores comúnmente citados 3% y 5% los valores aparecen en el contexto de las notas informativas del National Electrical Code como recomendaciones para una eficiencia operativa razonable, no como una regla universal para cada circuito. Algunas aplicaciones contienen requisitos obligatorios independientes. Verifique la edición adoptada, la autoridad competente, las instrucciones del equipo y la especificación del proyecto en lugar de utilizar un porcentaje de forma global. La distinción es visible en el documento oficial de NFPA NEC 2025.

Lista de verificación de cálculo

Antes de aceptar un resultado, confirme que:

• la topología del circuito y la base de tensión sean correctas;
• la longitud significa la ruta real de un solo sentido, a menos que los datos utilicen explícitamente la longitud del bucle;
• R, Xy L utilice unidades compatibles;
• la resistencia refleja el conductor y la condición operativa pertinentes;
• la corriente y el factor de potencia describen el segmento y el estado operativo que se está comprobando;
• las caídas de tensión en alimentadores y circuitos derivados se suman cuando ambos contribuyen;
• el resultado se compara con los requisitos del equipo, del proyecto y de la jurisdicción;
• la ampacidad del conductor y la protección se verifican de forma independiente.

Use la Calculador de caída de tensión VIOX para comprobar rápidamente un diseño preliminar. Para el diseño final, conserve las entradas, los datos de origen del conductor, las suposiciones, la fórmula y el criterio de aceptación para que otro ingeniero pueda reproducir el resultado.

Fuentes y normas

• IEC 60364-5-52:2009+A1:2024, Instalaciones eléctricas de baja tensión – Sistemas de cableado
• Seattle Public Utilities, Cálculos de diseño para diseño eléctrico, febrero de 2024
• Material de desarrollo del código NFPA 70 2025

Nota de revisión técnica: Este artículo proporciona un método de cálculo de estado estacionario transparente, no un sustituto para la selección de conductores específica del proyecto, la revisión del código o un estudio del sistema eléctrico.