Qué es la corriente de cortocircuito y por qué importa
La corriente de cortocircuito es la que circularía por la instalación si dos conductores activos entraran en contacto directo, o si un defecto de aislamiento los uniera a través de una impedancia muy pequeña. Su valor depende de la tensión de la red y de la impedancia total del camino recorrido, desde la fuente hasta el punto del defecto.
Conocerla es imprescindible por dos motivos opuestos. Por un lado, los aparatos de protección deben ser capaces de cortar esa corriente sin destruirse: es su poder de corte. Por otro, el defecto debe generar corriente suficiente para que el automático dispare con rapidez y despeje la falta antes de que la línea se caliente.
El método de referencia es el de las impedancias, coherente con la IEC 60364 para instalaciones de baja tensión. En esta guía se repasa cómo calcular la corriente máxima, cómo elegir el poder de corte y cómo verificar el disparo con la corriente mínima.
Datos de partida: tensión, impedancias y factor de tensión
Antes de calcular conviene reunir los datos de la red y del circuito. Sin ellos el resultado es una cifra sin valor:
- Tensión nominal de la instalación: 230 V en monofásico y 400 V entre fases en trifásico.
- Potencia y características del transformador de distribución, si la instalación se alimenta desde uno propio. El dato clave es su tensión de cortocircuito porcentual.
- Impedancia de la red aguas arriba, o su potencia de cortocircuito en el punto de acometida.
- Características de los conductores: sección, material, longitud y forma de instalación.
- Tipo de defecto a considerar: trifásico, bifásico o de fase a tierra.
A estos valores se les aplica un factor de tensión, que corrige las variaciones de la red respecto a su valor nominal. En baja tensión se usa c = 1,05 para calcular la corriente máxima y c = 0,95 para la mínima. El cálculo de la máxima se hace con las condiciones que dan la falta más severa; el de la mínima, con las que dan la falta menos severa pero todavía peligrosa.
Cómo se calcula: fórmulas principales
La corriente de cortocircuito se obtiene dividiendo la tensión por la impedancia del bucle de defecto. Para la falta trifásica, que es la de mayor valor, la expresión es:
Ik = c × Un / (√3 × Zk)
donde Un es la tensión entre fases, Zk la impedancia total del bucle hasta el punto del defecto y c el factor de tensión. La impedancia Zk es una suma vectorial: Zk = √(R² + X²), con la resistencia R y la reactancia X de cada elemento en serie. Según el tipo de defecto, la fórmula cambia:
| Tipo de defecto | Expresión | Comentario |
|---|---|---|
| Trifásico | Ik = c × Un / (√3 × Zk) | El de mayor intensidad |
| Bifásico | Ik = c × Un / (2 × Zk) | Alrededor del 87 % del trifásico |
| Fase y neutro | Ik = c × U0 / (2 × Zb) | U0 es la tensión fase-neutro |
| Fase y tierra | Depende del esquema de puesta a tierra | Requiere conocer la impedancia de tierra |
En la práctica se calculan las impedancias parciales de cada elemento —red, transformador, líneas de cable— y se suman a lo largo del camino del defecto. Cuanto más cerca de la fuente, menor es la impedancia y mayor la corriente; por eso el punto más crítico suele ser la salida del transformador o la acometida.
Verificar el poder de corte de los aparatos de protección
Una vez conocida la corriente máxima en cada punto, hay que comprobar que las protecciones pueden cortarla. El criterio es sencillo: el poder de corte asignado al aparato debe ser igual o superior a la corriente de cortocircuito calculada en su punto de instalación.
Icu ≥ Ik máxima
El poder de corte se expresa en kiloamperios y se elige de la gama comercial normalizada. Si la corriente calculada es, por ejemplo, de 15,7 kA, se selecciona un aparato de 20 kA, que es el valor normalizado inmediatamente superior. Conviene calcular la corriente máxima en la cabecera y también en los puntos más alejados, porque en estos últimos puede ser menor y permitir aparatos de menor poder de corte, con el consiguiente ajuste del coste.
Comprobar el disparo con la corriente mínima
Verificar la corriente máxima no basta. El defecto debe provocar el disparo rápido de la protección para que la falta se despeje antes de que el conductor alcance una temperatura peligrosa. Para ello se calcula la corriente mínima de cortocircuito, con el factor c reducido, y se compara con la corriente que garantiza el disparo del aparato.
En los magnetotérmicos, el disparo instantáneo lo produce el disparador magnético, cuyo umbral se expresa en múltiplos de la corriente nominal según la curva del aparato:
| Curva | Umbral magnético aproximado | Uso típico |
|---|---|---|
| B | 3 a 5 × In | Circuitos con cargas resistivas y longitudes largas |
| C | 5 a 10 × In | Uso general en vivienda y terciario |
| D | 10 a 20 × In | Motores y cargas con fuerte arranque |
El criterio que se comprueba es Ik mínima ≥ Ia, donde Ia es la corriente que asegura el disparo dentro del tiempo prescrito por la norma. Si no se cumple, hay que aumentar la sección del conductor, acortar el circuito o ajustar la protección. Los tramos muy largos con secciones pequeñas son los que más fallan esta comprobación, aunque cumplan sobradamente el criterio térmico.
Ejemplo resuelto
Un ejemplo ayuda a fijar el orden de los pasos. Supongamos un centro de transformación propio de 630 kVA con tensión secundaria de 400 V entre fases y una tensión de cortocircuito del 4 %. La impedancia del transformador se estima en:
Zt = 0,04 × 400² / 630 000 ≈ 10,2 mΩ
A la salida del cuadro general, tras una línea corta de cable de cobre de gran sección con unos 5 mΩ de impedancia, la impedancia total ronda los 15,4 mΩ. La corriente máxima de cortocircuito en ese punto es:
Ik = 1,05 × 400 / (1,732 × 0,0154) ≈ 15,7 kA
El poder de corte del aparato de cabecera debe ser de 20 kA como mínimo, que es el valor normalizado superior. Después se comprueba la corriente mínima al final del ramal más largo: si con un interruptor de curva C de 16 A y un umbral magnético de unos 160 A la corriente mínima calculada supera ese valor, el disparo está garantizado. Si no, habría que subir la sección o dividir el circuito.
Errores frecuentes
Los errores en este cálculo son recurrentes y casi siempre provienen de simplificar de más:
- Despreciar la impedancia de la red aguas arriba y obtener una corriente irrealmente alta.
- Olvidar la impedancia de los propios cables, sobre todo en los tramos largos.
- Sumar resistencias y reactancias como si fueran números reales, en lugar de forma vectorial.
- Comprobar solo la corriente máxima y no verificar el disparo con la corriente mínima.
- Elegir un poder de corte por costumbre, sin calcular la corriente en el punto concreto.
- No repetir el cálculo cuando se modifica la sección o la longitud de un circuito.
Documentar cada paso —datos de partida, impedancias, resultado y protección elegida— permite revisar el cálculo cuando algo cambia y deja constancia del criterio seguido. Herramientas como la calculadora de cortocircuito, la calculadora de sección de cable y el selector de interruptores agilizan estas comprobaciones dentro del mismo modelo.
Conclusión
Calcular la corriente de cortocircuito es calcular la impedancia del camino del defecto: con ella se obtiene la corriente máxima, que obliga al poder de corte de las protecciones, y la mínima, que garantiza el disparo en tiempo. Las dos comprobaciones son obligatorias y complementarias.
Hacerlo sobre el modelo del proyecto, y no sobre papeles sueltos, mantiene el cálculo enlazado con los circuitos y evita incoherencias. Puedes probarlo en el navegador, sin instalar nada y sin tarjeta.
Preguntas frecuentes
¿Qué factor de tensión se usa en baja tensión?
Para la corriente máxima se emplea c igual a 1,05; para la mínima, c igual a 0,95. Estos valores corrigen la desviación de la red respecto a su tensión nominal.
¿Por qué hay que calcular la corriente mínima?
Porque el poder de corte solo comprueba que la protección aguanta el defecto. La corriente mínima verifica que el aparato dispara rápido y despeja la falta antes de dañar el conductor.
¿Basta con la impedancia del transformador?
No. Hay que añadir la impedancia de la red aguas arriba y la de los cables hasta el punto del defecto. En tramos largos, el cable puede ser el elemento dominante.
¿Puedo usar aparatos de menor poder de corte en los circuitos?
Sí, si la corriente de cortocircuito calculada en su punto de instalación es menor. Conviene comprobar cada punto en lugar de repetir el valor de cabecera.