La correcta selección del calibre de cable en sistemas monofásicos es vital para la seguridad eléctrica. Una mala elección puede causar sobrecalentamiento, caídas de tensión y riesgos de incendio.
Este artículo te guía paso a paso en el cálculo de cables según NEC y NTC 2050, con tablas, fórmulas y ejemplos prácticos.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de cables para sistemas monofásicos – NEC, NTC 2050
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Tablas de calibres y capacidades de conductores según NEC y NTC 2050
Las siguientes tablas muestran los valores más comunes para la selección de cables en sistemas monofásicos, considerando conductores de cobre y aluminio, temperatura ambiente de 30°C, y aislamiento THHN/THWN. Incluyen capacidad de corriente (ampacidad), caída de tensión y aplicaciones típicas.
| Calibre AWG/MM² | Material | Ampacidad (A) | Resistencia Ω/km | Caída de tensión (V) por 100m a 20A | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|---|
| 14 AWG / 2.08 mm² | Cobre | 15 | 8.29 | 3.32 | Iluminación, tomas menores |
| 12 AWG / 3.31 mm² | Cobre | 20 | 5.21 | 2.08 | Tomacorrientes, pequeños motores |
| 10 AWG / 5.26 mm² | Cobre | 30 | 3.28 | 1.31 | Aire acondicionado, hornos |
| 8 AWG / 8.37 mm² | Cobre | 40 | 2.07 | 0.83 | Bombas, cargas medianas |
| 6 AWG / 13.3 mm² | Cobre | 55 | 1.31 | 0.53 | Subalimentaciones, cargas grandes |
| 4 AWG / 21.2 mm² | Cobre | 70 | 0.82 | 0.33 | Alimentadores principales |
| 2 AWG / 33.6 mm² | Cobre | 95 | 0.52 | 0.21 | Alimentadores, acometidas |
| 1/0 AWG / 53.5 mm² | Cobre | 125 | 0.33 | 0.13 | Grandes alimentadores |
| 14 AWG / 2.08 mm² | Aluminio | 10 | 13.2 | 5.28 | Iluminación, tomas menores |
| 12 AWG / 3.31 mm² | Aluminio | 15 | 8.32 | 3.33 | Tomacorrientes, pequeños motores |
| 10 AWG / 5.26 mm² | Aluminio | 25 | 5.22 | 2.09 | Aire acondicionado, hornos |
| 8 AWG / 8.37 mm² | Aluminio | 35 | 3.28 | 1.31 | Bombas, cargas medianas |
| 6 AWG / 13.3 mm² | Aluminio | 40 | 2.07 | 0.83 | Subalimentaciones, cargas grandes |
| 4 AWG / 21.2 mm² | Aluminio | 55 | 1.31 | 0.53 | Alimentadores principales |
| 2 AWG / 33.6 mm² | Aluminio | 75 | 0.82 | 0.33 | Alimentadores, acometidas |
| 1/0 AWG / 53.5 mm² | Aluminio | 100 | 0.52 | 0.21 | Grandes alimentadores |
Estos valores son referenciales y pueden variar según condiciones de instalación, temperatura, agrupamiento y tipo de aislamiento. Consulta siempre la tabla 310.16 del NEC y la tabla 310-1 de la NTC 2050 para valores oficiales y actualizados.
Fórmulas para el cálculo de cables en sistemas monofásicos según NEC y NTC 2050
El cálculo de cables para sistemas monofásicos requiere considerar la corriente de carga, la caída de tensión, la longitud del circuito, el material del conductor y la temperatura ambiente. A continuación, se presentan las fórmulas fundamentales:
1. Cálculo de la corriente de carga (I)
- I: Corriente en amperios (A)
- P: Potencia en vatios (W)
- V: Voltaje en voltios (V)
- FP: Factor de potencia (típico 0.8 a 1.0)
2. Selección del calibre según ampacidad
- Considera el tipo de aislamiento, temperatura ambiente y número de conductores agrupados.
3. Cálculo de caída de tensión (ΔV)
- ΔV: Caída de tensión en voltios (V)
- L: Longitud del circuito en metros (m)
- I: Corriente en amperios (A)
- R: Resistencia del conductor en ohmios/km (Ω/km)
El factor 2 se debe a que la corriente recorre ida y vuelta.
4. Porcentaje de caída de tensión
- NEC y NTC 2050 recomiendan no superar el 3% en circuitos derivados y 5% en total.
5. Cálculo de sección mínima del conductor
- S: Sección del conductor en mm²
- L: Longitud en metros (m)
- I: Corriente en amperios (A)
- σ: Conductividad (Cobre: 56, Aluminio: 36, en m/Ω·mm²)
- ΔV: Caída de tensión permitida en voltios (V)
Valores comunes de variables:
- Voltaje: 120V, 127V, 220V, 240V
- Factor de potencia: 0.8 a 1.0
- Temperatura ambiente: 30°C (ajustar si es mayor)
- Material: Cobre o aluminio
- Caída de tensión máxima recomendada: 3% del voltaje nominal
Ejemplos prácticos de cálculo de cables para sistemas monofásicos
A continuación, se presentan dos casos reales de aplicación, desarrollados paso a paso, para ilustrar el uso de la calculadora y las fórmulas anteriores.
Ejemplo 1: Alimentación de un aire acondicionado monofásico
- Datos: Potencia: 3500 W, Voltaje: 220V, Longitud: 30 m, Material: Cobre, FP: 0.95, Temperatura: 30°C
- Cálculo de la corriente:I = 3500 / (220 × 0.95) = 16.7 A
- Selección del calibre:
- Según la tabla, 12 AWG soporta 20A (cobre, 30°C, THHN).
- Se selecciona 12 AWG.
- Cálculo de caída de tensión:ΔV = (2 × 30 × 16.7 × 5.21) / 1000 = 5.22 V
- % Caída de tensión = (5.22 / 220) × 100 = 2.37%
- Está dentro del límite recomendado (3%).
- Conclusión:
- El cable 12 AWG de cobre es adecuado para esta instalación.
Ejemplo 2: Circuito de tomacorrientes en una vivienda
- Datos: Potencia total: 1800 W, Voltaje: 120V, Longitud: 40 m, Material: Aluminio, FP: 1.0, Temperatura: 30°C
- Cálculo de la corriente:I = 1800 / (120 × 1.0) = 15 A
- Selección del calibre:
- Según la tabla, 12 AWG aluminio soporta 15A.
- Se selecciona 12 AWG aluminio.
- Cálculo de caída de tensión:ΔV = (2 × 40 × 15 × 8.32) / 1000 = 9.98 V
- % Caída de tensión = (9.98 / 120) × 100 = 8.3%
- Supera el 3% recomendado. Se debe aumentar el calibre.
- Revisión con 10 AWG aluminio:ΔV = (2 × 40 × 15 × 5.22) / 1000 = 6.26 V
- % Caída de tensión = (6.26 / 120) × 100 = 5.2%
- Aún supera el 3%. Se recomienda 8 AWG aluminio.
- Conclusión:
- Para 40 m, 15A, 120V, aluminio, se recomienda mínimo 8 AWG para cumplir con la caída de tensión.
Estos ejemplos demuestran la importancia de considerar tanto la ampacidad como la caída de tensión en la selección de cables, especialmente en distancias largas o con materiales de menor conductividad como el aluminio.
Factores de corrección y consideraciones adicionales
- Temperatura ambiente: Si supera los 30°C, aplica factores de corrección según tablas del NEC/NTC 2050.
- Agrupamiento de conductores: Si hay más de tres conductores en un ducto, reduce la ampacidad según tablas.
- Tipo de aislamiento: THHN, THWN, XHHW, etc., cada uno tiene diferentes capacidades térmicas.
- Material del conductor: El cobre tiene mejor conductividad que el aluminio, permitiendo calibres menores para la misma carga.
- Normatividad local: Siempre verifica los requisitos específicos de tu país o región.
Para información oficial y tablas completas, consulta:
- NFPA 70: National Electrical Code (NEC)
- NTC 2050: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) Colombia
Resumen de mejores prácticas para el cálculo de cables monofásicos
- Calcula la corriente real de la carga.
- Selecciona el calibre según la ampacidad y condiciones de instalación.
- Verifica la caída de tensión y ajusta el calibre si es necesario.
- Aplica factores de corrección por temperatura y agrupamiento.
- Consulta siempre las tablas oficiales del NEC y NTC 2050.
- Utiliza herramientas y calculadoras confiables para validar tus resultados.
La correcta selección de cables garantiza seguridad, eficiencia y cumplimiento normativo en cualquier instalación eléctrica monofásica.