Calculadora de sección de cable: mm² y AWG por intensidad, cobre o aluminio

Qué hace esta calculadora

Da la sección mínima de un conductor para una intensidad dada y, si se le pide, comprueba que la caída de tensión a lo largo del circuito se mantiene dentro del límite. Lo hace en los dos sistemas de secciones que conviven en el mercado —las secciones métricas de IEC 60228 y los calibres americanos AWG y kcmil— y para conductores de cobre y de aluminio con aislamiento termoplástico (PVC, 70 °C) o termoestable (XLPE o EPR, 90 °C).

El resultado son dos números que hay que leer juntos: la sección que exige el calentamiento (intensidad admisible) y la que exige la caída de tensión. La mayor de las dos es la que hay que instalar.

Primera condición: la intensidad admisible

Un cable se calienta por efecto Joule y su aislamiento tiene una temperatura máxima que no debe superar en servicio continuo: 70 °C para el PVC y 90 °C para los polímeros reticulados. La intensidad que lo lleva justo a esa temperatura es su intensidad admisible Iz, y depende de cómo evacua el calor: no es lo mismo un cable al aire que uno empotrado en una pared aislante, ni un cable solo que uno en un haz de doce.

IEC 60364-5-52 tabula Iz para cada sección, material y aislamiento en función del método de instalación de referencia, identificado con una letra:

• A1 y A2: conductores aislados o cable multiconductor en tubo empotrado en una pared térmicamente aislante. Es el peor caso.
• B1 y B2: lo mismo, pero con el tubo sobre la pared o en un canal.
• C: cable multiconductor fijado directamente a la pared o sobre bandeja no perforada.
• D1 y D2: cable en tubo enterrado o directamente enterrado. La temperatura de referencia aquí es la del terreno, 20 °C.
• E: cable multiconductor al aire libre o sobre bandeja perforada, con aire circulando alrededor.

Los valores de las tablas están dados a 30 °C de temperatura ambiente (20 °C enterrado) y para un solo circuito. Cuando la realidad es otra se aplican factores de corrección: el de temperatura (tablas B.52.14 y B.52.15, de 1,22 a 10 °C hasta 0,50 a 60 °C para el PVC) y el de agrupamiento (tabla B.52.17: 0,80 con dos circuitos juntos, 0,70 con tres, 0,50 con nueve). La calculadora usa la fila de cables agrupados al aire o empotrados, que es la más conservadora; si su disposición es en capa única sobre bandeja, los factores son algo más favorables y puede introducir la diferencia en la casilla «otro factor de corrección».

La condición que se comprueba es Ib ≤ Iz × kT × kG: la intensidad de diseño no puede superar la admisible corregida.

NEC 310.16 hace lo mismo con los calibres americanos y tres columnas de temperatura (60, 75 y 90 °C) según el tipo de aislamiento (TW, THW/THWN/XHHW, THHN/XHHW-2). La corrección por temperatura ambiente se calcula con la fórmula de 310.15(B)(1) y el ajuste por más de tres conductores portadores en la misma canalización con la tabla 310.15(C)(1). Una regla que la calculadora recuerda cuando toca: para 14, 12 y 10 AWG la protección queda limitada a 15, 20 y 30 A aunque la tabla permita más (240.4(D)).

Segunda condición: la caída de tensión

Un conductor largo puede estar frío y aun así entregar al receptor menos tensión de la que necesita. La caída se calcula con la impedancia del conductor a su temperatura de servicio:

ΔU = k × Ib × L × (R·cos φ + X·sen φ)

con k = 2 en monofásica y continua y k = √3 en trifásica; R es la resistencia por metro (resistividad del material a 70 °C o 90 °C dividida por la sección) y X la reactancia, que en cables de baja tensión ronda 0,08 Ω/km y sólo pesa en secciones grandes con factor de potencia bajo. La calculadora busca la menor sección que mantiene ΔU por debajo del porcentaje admisible de la tensión nominal.

Métrico frente a AWG

Los dos sistemas no son intercambiables uno a uno. En IEC 60228 las secciones nominales van en una progresión de 1,5 a 300 mm² (y hasta 1000 mm² para grandes conductores). El American Wire Gauge define diámetros en una progresión geométrica en la que cada tres calibres se dobla la sección: 10 AWG son 5,26 mm², 7 AWG serían 10,5 mm². Por encima de 4/0 AWG (107 mm²) se pasa a expresar la sección en kcmil, miles de circular mils, donde 1 kcmil = 0,5067 mm².

Lo que importa en la práctica: la calculadora resuelve las dos tablas por separado y, junto a cada resultado, indica el equivalente en el otro sistema. Que una sección métrica «equivalga» a un calibre AWG significa sólo que su área es igual o mayor; la intensidad admisible sigue siendo la de la tabla que corresponda.

Ejemplo resuelto

Motor trifásico a 400 V con una intensidad de diseño de 63 A y cos φ = 0,85. Cable de cobre con aislamiento XLPE, fijado directamente sobre pared (método C), 30 °C, sin otros circuitos alrededor. Longitud 120 m, caída máxima admisible 3 %.

• Por intensidad admisible: la tabla B.52.3 da 71 A para 10 mm² con tres conductores cargados, y 71 ≥ 63. Sección mínima 10 mm². En NEC, columna de 90 °C: 6 AWG admite 75 A.
• Por caída de tensión: a 90 °C la resistividad del cobre es 0,02198 Ω·mm²/m. Con 10 mm², ΔU = √3 × 63 × 120 × (0,002198 × 0,85 + 0,00008 × 0,527) = 25,0 V, el 6,3 %: demasiado. Con 16 mm² baja al 3,96 %; con 25 mm², al 2,58 % (10,3 V).
• Sección recomendada: 25 mm² de cobre XLPE, equivalente a 3 AWG. Manda la caída de tensión, no el calentamiento, como es habitual en circuitos de más de 50 o 60 m.

Si el mismo circuito fuera de aluminio, el calentamiento pediría 16 mm² (tabla B.52.5, método C: 76 A) y la caída de tensión, 50 mm²: con 35 mm² se queda en el 3,02 %, justo por encima del límite.

Lo que esta calculadora no hace

No elige la protección contra sobrecargas ni verifica la condición I2 ≤ 1,45 × Iz; no calcula la corriente de cortocircuito ni comprueba la sección mínima por solicitación térmica (k²S² ≥ I²t); no dimensiona el conductor neutro ni el de protección, ni tiene en cuenta los armónicos que cargan el neutro en instalaciones con mucha electrónica. Tampoco cubre las secciones de más de 300 mm² ni los métodos F y G de conductores unipolares separados. Los valores de las tablas corresponden a la edición de 2009 de IEC 60364-5-52 y a la tabla 310.16 del NEC; la reglamentación nacional (en España, el REBT y la norma UNE-HD 60364-5-52) puede imponer condiciones adicionales.

Con qué se comprueba

La intensidad real de un circuito en servicio la miden los analizadores de redes y de calidad de suministro, que además registran el factor de potencia y los armónicos que la calculadora da por supuestos. La impedancia del bucle y la continuidad de los conductores instalados se verifican con comprobadores multifunción de instalaciones, y un conductor que trabaja por encima de su temperatura se delata en una cámara termográfica antes de que falle el aislamiento.