La selección adecuada de cables para instalaciones aéreas es crucial para la seguridad y eficiencia eléctrica. El cálculo correcto garantiza cumplimiento normativo, minimiza riesgos y optimiza costos en proyectos eléctricos.
Este artículo explica cómo calcular y seleccionar cables para instalaciones aéreas según NEC y NTC 2050. Encontrarás tablas, fórmulas, ejemplos y una calculadora inteligente para facilitar tu trabajo.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de cables para instalaciones aéreas – NEC, NTC 2050
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- ¿Cuál es el calibre mínimo para 50A, 120V, 100 metros, cobre, considerando caída de tensión máxima del 3%?
Tablas de selección de cables para instalaciones aéreas según NEC y NTC 2050
Las siguientes tablas presentan los calibres de conductores más comunes para instalaciones aéreas, considerando materiales, capacidad de corriente, temperatura y caída de tensión. Los valores están basados en la National Electrical Code (NEC) y la Norma Técnica Colombiana NTC 2050.
| Calibre AWG/kcmil | Material | Capacidad de Corriente (A) 30°C | Resistencia (Ω/km) | Diámetro (mm) | Caída de Tensión (V) por 100m a 20A | Aplicación Típica |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 14 | Cobre | 20 | 2.53 | 1.63 | 5.06 | Iluminación, tomas pequeños |
| 12 | Cobre | 25 | 1.59 | 2.05 | 3.18 | Iluminación, tomas medianos |
| 10 | Cobre | 35 | 0.999 | 2.59 | 2.00 | Pequeños motores, aire acondicionado |
| 8 | Cobre | 50 | 0.628 | 3.26 | 1.26 | Grandes motores, subalimentaciones |
| 6 | Cobre | 65 | 0.395 | 4.11 | 0.79 | Subalimentaciones, cargas mayores |
| 4 | Cobre | 85 | 0.249 | 5.19 | 0.50 | Alimentadores principales |
| 2 | Cobre | 115 | 0.156 | 6.54 | 0.31 | Alimentadores principales |
| 1/0 | Cobre | 150 | 0.0983 | 8.25 | 0.20 | Grandes alimentadores |
| 250 | Cobre | 215 | 0.0688 | 14.2 | 0.14 | Alimentadores industriales |
| 14 | Aluminio | 15 | 4.08 | 1.63 | 8.16 | Iluminación, tomas pequeños |
| 12 | Aluminio | 20 | 2.57 | 2.05 | 5.14 | Iluminación, tomas medianos |
| 10 | Aluminio | 30 | 1.62 | 2.59 | 3.24 | Pequeños motores, aire acondicionado |
| 8 | Aluminio | 40 | 1.02 | 3.26 | 2.04 | Grandes motores, subalimentaciones |
| 6 | Aluminio | 50 | 0.653 | 4.11 | 1.31 | Subalimentaciones, cargas mayores |
| 4 | Aluminio | 65 | 0.411 | 5.19 | 0.82 | Alimentadores principales |
| 2 | Aluminio | 90 | 0.258 | 6.54 | 0.52 | Alimentadores principales |
| 1/0 | Aluminio | 120 | 0.162 | 8.25 | 0.33 | Grandes alimentadores |
| 250 | Aluminio | 180 | 0.113 | 14.2 | 0.23 | Alimentadores industriales |
Nota: Los valores de capacidad de corriente pueden variar según condiciones de instalación, temperatura ambiente y agrupamiento. Consultar siempre la tabla 310.15(B)(16) del NEC y la tabla 310-16 de la NTC 2050.
Fórmulas para la Calculadora de cables para instalaciones aéreas – NEC, NTC 2050
El cálculo de la sección de cable para instalaciones aéreas requiere considerar la corriente de carga, la caída de tensión, el material del conductor y la longitud del circuito. A continuación, se presentan las fórmulas fundamentales:
1. Cálculo de la corriente de carga (I)
- I: Corriente (A)
- P: Potencia (W)
- V: Tensión (V)
- FP: Factor de potencia (adimensional, típicamente 0.8 para motores)
2. Cálculo de la caída de tensión (ΔV)
- ΔV: Caída de tensión (V)
- I: Corriente (A)
- L: Longitud del circuito (m)
- R: Resistencia del conductor (Ω/km)
Para sistemas trifásicos, la fórmula es:
3. Cálculo de la sección mínima del conductor (S)
- S: Sección del conductor (mm²)
- ρ: Resistividad del material (Ω·mm²/m), cobre: 0.0178, aluminio: 0.0282
- L: Longitud (m)
- I: Corriente (A)
- ΔV: Caída de tensión permitida (V)
4. Capacidad de corriente admisible (Ampacidad)
Se debe consultar la tabla de ampacidad según el tipo de aislamiento, temperatura ambiente y agrupamiento de cables. Por ejemplo, para THHN a 30°C:
- 14 AWG cobre: 20A
- 12 AWG cobre: 25A
- 10 AWG cobre: 35A
- 8 AWG cobre: 50A
- 6 AWG cobre: 65A
Para otros materiales y condiciones, aplicar factores de corrección según NEC 310.15(B)(2)(a) y NTC 2050.
5. Cálculo de la caída de tensión máxima permitida
Según NEC y NTC 2050, la caída de tensión máxima recomendada es del 3% para alimentadores y del 5% para el circuito total.
- ΔVmax = 0.03 × V (alimentador)
- ΔVmax = 0.05 × V (circuito total)
Explicación detallada de las variables y valores comunes
- Corriente (I): Se determina a partir de la carga conectada. Para motores, considerar el arranque y el factor de servicio.
- Longitud (L): Es la distancia real del cable desde el tablero hasta la carga, ida y vuelta.
- Resistencia (R): Depende del material y del calibre. Consultar tablas de fabricantes o normas.
- Caída de tensión (ΔV): No debe superar el 3% para alimentadores, ni el 5% para el circuito total.
- Material: Cobre es más conductor, pero aluminio es más económico y ligero.
- Temperatura ambiente: Si supera los 30°C, aplicar factores de corrección.
- Agrupamiento: Si hay más de tres cables juntos, aplicar factores de reducción.
Ejemplos del mundo real: aplicación de la Calculadora de cables para instalaciones aéreas – NEC, NTC 2050
Ejemplo 1: Alimentación de un motor trifásico de 15 HP a 220V, 60 metros, cobre
- Potencia (P): 15 HP × 746 = 11,190 W
- Voltaje (V): 220 V
- Factor de potencia (FP): 0.85
- Longitud (L): 60 m
- Material: Cobre
- Caída de tensión máxima permitida: 3% × 220 = 6.6 V
1. Calcular la corriente:
2. Seleccionar calibre por ampacidad: Según tabla, 6 AWG cobre soporta 65A.
3. Verificar caída de tensión:
- R (6 AWG cobre) = 0.395 Ω/km = 0.0237 Ω para 60 m (0.06 km)
- ΔV = √3 × 59.8 × 0.06 × 0.395 = 2.46 V
La caída de tensión es menor al 3% permitido. El calibre 6 AWG es adecuado.
Ejemplo 2: Alimentador monofásico de 40A, 127V, 80 metros, aluminio
- Carga: 40A
- Voltaje: 127V
- Longitud: 80 m
- Material: Aluminio
- Caída de tensión máxima permitida: 3% × 127 = 3.81 V
1. Seleccionar calibre por ampacidad: 6 AWG aluminio soporta 50A.
2. Calcular resistencia: R (6 AWG aluminio) = 0.653 Ω/km = 0.0522 Ω para 80 m (0.08 km)
3. Calcular caída de tensión:
La caída de tensión supera el 3% permitido. Se debe aumentar el calibre a 4 AWG aluminio (R = 0.411 Ω/km = 0.0329 Ω para 80 m):
Ahora la caída de tensión es aceptable. El calibre adecuado es 4 AWG aluminio.
Recomendaciones adicionales y mejores prácticas
- Siempre verifica la ampacidad y la caída de tensión para cada tramo del circuito.
- Considera factores de corrección por temperatura y agrupamiento según NEC y NTC 2050.
- Utiliza conductores certificados y de fabricantes reconocidos.
- Consulta las tablas oficiales del NEC y la NTC 2050 para casos especiales.
- Para instalaciones críticas, considera un margen de seguridad adicional en el calibre.
Para información más detallada, consulta la NFPA 70 (NEC) y la NTC 2050.
La correcta selección de cables para instalaciones aéreas, siguiendo NEC y NTC 2050, es esencial para la seguridad, eficiencia y cumplimiento normativo en proyectos eléctricos. Utiliza siempre herramientas de cálculo, tablas actualizadas y consulta a profesionales certificados para garantizar resultados óptimos.