Calculadora de número máximo de conductores AWG/mm² en tubo por calibre/aisl.

Calculadora para determinar número máximo de conductores AWG o mm en tubo según calibre y

Normas técnicas, capacidad térmica y factor llenado guían cálculo preciso para instalaciones eléctricas seguras ahora

Fundamentos físicos y normativos del llenado de tubos

El cálculo del número máximo de conductores en un tubo combina geometría, aislante y requisitos normativos.

Las normas (NEC, IEC, NMX) especifican factores de llenado y criterios térmicos que rigen la práctica profesional.

Variables clave y unidades

• A_conductor: área de sección transversal del conductor aislado (mm²).
• D_conductor: diámetro exterior del conductor aislado (mm).
• A_tubo: área interna del tubo o conducto (mm²).
• D_tubo: diámetro interno del tubo (mm).
• F: factor de llenado aplicable (fracción decimal).
• N_max: número máximo de conductores que pueden alojarse respetando el factor de llenado.

Fórmulas esenciales y explicación de variables

Se muestran fórmulas usando únicamente HTML; cada variable se explica y valores típicos se dan a continuación.

1. Área circular (tubo o conductor)

Donde:

• Área: área interna o de conductor (mm²).
• D: diámetro interno del tubo o diámetro exterior del conductor (mm).
• π ≈ 3.14159265.

Valor típico: para un tubo con D_tubo = 20 mm, A_tubo = π * (20 * 20) / 4 = 314.16 mm².

2. Fórmula empírica para diámetro de AWG

Donde:

• AWG: calibre AWG (número entero, p. ej. 14, 12, 10).
• D_inches: diámetro del conductor metálico en pulgadas.
• D_mm: diámetro del conductor metálico en milímetros.

Esta relación permite convertir un número AWG en diámetro y, luego, con la fórmula del área, obtener A_metal (mm²). Para cálculo de llenado debe utilizarse el diámetro exterior del conductor con su aislamiento.

3. Cálculo del número máximo de conductores

Donde:

• floor(): función piso (trunca decimales).
• A_tubo: área interna disponible del tubo (mm²).
• F: factor de llenado (por ejemplo 0.53, 0.31, 0.40 según normativa).
• A_conductor: área de la sección transversal del conductor con aislamiento (mm²).

Factores de llenado según normativa (NEC / práctica internacional)

El factor de llenado F depende de cuántos conductores de mayor sección hay dentro del conducto y si son multicore o no.

• Un conductor: F = 0.53 (53 %).
• Dos conductores: F = 0.31 (31 %).
• Tres conductores o más: F = 0.40 (40 %).

Estos factores son los especificados en la mayoría de códigos como NEC (NFPA 70) Capítulo 9, Tabla 1. Para conductos que contengan conductores de tamaños mixtos o cables tripolares, se aplican métodos de suma de áreas (ver ejemplos).

Tablas de referencia: calibres AWG y áreas

Nota: "Área aproximada aislado" es orientativa; el valor correcto debe obtenerse del catálogo del fabricante o tablas normativas (NEC Tabla C, IEC equivalentes).

Tabla de diámetros internos de tubo comunes y áreas

Estos valores se han calculado con la fórmula del área circular suponiendo el diámetro interno indicado; en la práctica, consultar especificación del fabricante del conducto.

Método paso a paso para cálculo práctico

1. Determinar D_tubo y calcular A_tubo = π * D_tubo² / 4.
2. Seleccionar conductor (AWG o mm²) y obtener D_conductor_aislado (proporcionado por fabricante o tabla).
3. Calcular A_conductor = π * D_conductor_aislado² / 4.
4. Elegir factor de llenado F según número de conductores previsto o tabla normativa.
5. Calcular N_max = floor( (A_tubo * F) / A_conductor ).
6. Verificar requisitos adicionales: derating térmico si hay más de 3 conductores portadores de corriente.

Derating por agrupamiento y correcciones de ampacidad

Además del llenado físico, la capacidad de corriente real de los conductores se reduce cuando varios conductores portadores de corriente comparten el mismo conducto. La NEC y otras normas definen factores de corrección de ampacidad.

Fórmula general para ampacidad corregida:

Donde Factor_agrupamiento depende del número de conductores portadores de corriente (por ejemplo, 4–6 conductores → 80 %, 7–9 → 70 %, etc., según tabla de la normativa aplicable).

Ejemplos prácticos resueltos paso a paso

Ejemplo 1: ¿Cuántos conductores AWG 12 THHN caben en un tubo de 20 mm (diámetro interno)?

Planteamiento:

• Tubo: D_tubo = 20 mm → A_tubo = π * 20² / 4 = 314.16 mm².
• Conductor: AWG 12 con aislamiento THHN. Supongamos D_conductor_aislado = 3.2 mm (valor típico de catálogo para THHN/THWN).
• Factor de llenado: supondremos más de tres conductores → F = 0.40 (40 %), norma NEC Cap. 9 Tabla 1.

Cálculos:

A_conductor = π * (3.2 * 3.2) / 4 = π * 10.24 / 4 = π * 2.56 = 8.042 mm² (aprox).

A_disponible = A_tubo * F = 314.16 * 0.40 = 125.664 mm².

N_max = floor(125.664 / 8.042) = floor(15.62) = 15 conductores AWG 12 aislados THHN.

Observaciones:

• Resultado orientativo: utilice el diámetro exterior exacto del conductor aislado suministrado por el fabricante.
• Si los conductores son menos de tres, el factor F cambia y el número máximo variará.
• Verificar si todos los conductores son portadores de corriente y aplicar derating de ampacidad si procede.

Ejemplo 2: Circuito trifásico con neutro — verificación en tubo DN 32 (D=32 mm)

Planteamiento:

• Tubo: D_tubo = 32 mm → A_tubo = π * 32² / 4 = 804.25 mm².
• Conductores: 3 fases con AWG 10 (aislados) y 1 conductor neutro AWG 12 (aislado) — mezcla de tamaños.
• Supuestos de catálogo: D_AWG10_aislado = 3.6 mm, D_AWG12_aislado = 3.2 mm.
• Factor de llenado: más de 3 conductores → F = 0.40 (40 %).

Cálculos individuales:

A_AWG10 = π * (3.6 * 3.6) / 4 = π * 12.96 / 4 = π * 3.24 = 10.18 mm² (cada uno).

A_AWG12 = 8.042 mm² (valor del ejemplo anterior).

Suma de áreas conductores = 3 * 10.18 + 8.042 = 30.54 + 8.042 = 38.582 mm².

A_disponible = A_tubo * F = 804.25 * 0.40 = 321.70 mm².

Comprobación de ocupación:

La suma de áreas (38.582 mm²) es mucho menor que el área disponible (321.70 mm²), por lo que físicamente caben. N_max teórico para AWG10 en este tubo sería:

N_max_AWG10 = floor( (321.70) / 10.18 ) = floor(31.59) = 31 conductores AWG10 aislados.

Observaciones y condiciones operativas:

• Aunque físicamente caben varios conductores, si más de tres conductores son portadores de corriente en el mismo conducto, habrá que aplicar factores de corrección de ampacidad (derating) según NEC 310.15(B)(3)(a) u norma equivalente internacional.
• En un circuito trifásico balanceado con 3 fases y 1 neutro, el neutro puede no ser considerado conductor portador en cargas balanceadas, pero en la práctica puede serlo — verificar norma local.

Consideraciones prácticas y recomendaciones técnicas

• Siempre usar el diámetro exterior del conductor con aislamiento proporcionado por el fabricante para el cálculo del área ocupada.
• Si existen conductores de distinto tamaño, sumar las áreas individuales y comparar con el área disponible multiplicada por el factor F.
• Para cables múltiples (p. ej. multicore), utilice las áreas específicas del cable tal como aparece en tablas normativas o catálogos.
• Realizar comprobación adicional de ampacidad y aplicar factores de corrección por agrupamiento y temperatura; el llenado físico no garantiza la ampacidad segura.
• En bandejas o conductos ventilados la normativa puede permitir otros factores; consulte la reglamentación aplicable.

Referencias normativas y enlaces de autoridad

• NFPA 70: National Electrical Code (NEC) — Capítulo 9, Tabla 1 (Factors for Conduit Fill) y 310.15 (Ampacity). Sitio: https://www.nfpa.org/ (buscar NFPA 70 / NEC)
• IEC 60228 — Conductores de cable de energía: especificaciones de secciones y materiales. Sitio: https://www.iec.ch/
• IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de edificios (válido en muchos países como referencia). Sitio: https://www.iec.ch/
• Guías y tablas de fabricantes de conductores (p. ej. general cable, Prysmian, Nexans) para diámetros aislados: consulte los catálogos oficiales del fabricante.
• Normas locales o nacionales: NOM-001-SEDE (México), Reglamento de Baja Tensión aplicable en cada país; verificar requisitos locales.
• IEEE Std. 1584 para evaluación de arco eléctrico y condiciones de seguridad complementarias: https://www.ieee.org/

Errores comunes y verificación final

1. No usar el diámetro aislado del conductor: conduce a sobreestimación del número de conductores admisibles.
2. Ignorar la necesidad de derating por número de conductores portadores de corriente.
3. Aplicar factores de llenado incorrectos (usar tabla para dos conductores cuando hay tres, etc.).
4. No validar la compatibilidad mecánica: tensión entre conductor y pared del conducto, facilidad de tiraje, radio de curvatura mínimo.

Checklist para proyecto

• Obtener ficha técnica del conductor para diámetro exterior de aislamiento.
• Determinar diámetro interno real del conducto (fabricante / especificación).
• Seleccionar factor de llenado según normativa aplicable.
• Calcular N_max y verificar ampacidad con derating.
• Documentar cálculos y referencias normativas en el expediente del proyecto.

Conclusiones técnicas (resumen operativo)

El número máximo de conductores en un tubo se calcula comparando el área ocupada por conductores aislados con el área interna disponible multiplicada por un factor de llenado normativo.

Para garantizar cumplimiento normativo y seguridad térmica, siempre combinar cálculo geométrico con verificación de ampacidad y derating por agrupamiento.

Material de consulta adicional y enlaces útiles

• NFPA (National Fire Protection Association): https://www.nfpa.org/
• IEC (International Electrotechnical Commission): https://www.iec.ch/
• Prysmian Group — tablas y catálogos de conductores (buscar fichas técnicas de THHN/THWN): https://www.prysmiangroup.com/
• Datos técnicos sobre AWG y conversión a mm²: numerous engineering resources and manufacturer datasheets.

Si necesita, puedo generar una calculadora interactiva básica (paso a paso) en formato hoja de cálculo o guiarle para integrar estos cálculos en un formulario web con validaciones normativas.