Calculadora online para cables trifásicos conforme NEC y NTC 2050, rápida y precisa gratis profesional.
Herramientas integradas incluyen caída de tensión, corriente admisible, corrección temperatura, agrupamiento, longitud, factor potencia nominal.
Calculadora de sección de cables trifásicos según corriente de diseño (criterios NEC / NTC 2050 simplificados)
Fundamentos normativos y alcance técnico
La selección de conductores trifásicos exige cumplimiento de normas nacionales e internacionales: NEC (NFPA 70), NTC 2050, IEC 60364 y recomendaciones de IEEE. Estas normas definen criterios para ampacidad, correcciones por temperatura, agrupamiento, métodos de instalación y límites de caída de tensión.
Esta guía técnica presenta la lógica de una calculadora gratuita online orientada a sistemas trifásicos: modelos de cálculo, fórmulas, tablas de referencia y ejemplos prácticos para dimensionamiento seguro y verificación funcional.
Principios eléctricos para sistemas trifásicos
Corriente de línea para carga trifásica
Para cargas equilibradas y potencia activa conocida, la corriente de línea se calcula con la expresión:
Explicación de variables y valores típicos:
- P = Potencia activa en vatios (W) o kilovatios (kW). Ejemplo típico: 5 kW, 30 kW, 100 kW.
- sqrt(3) = raíz cuadrada de tres, ≈ 1.732.
- V = tensión línea a línea en voltios (V). Valores comunes: 400 V, 480 V, 380 V.
- pf = factor de potencia (cosφ). Valores típicos: motores 0.8–0.95, cargas resistivas 1.0.
Corriente de cortocircuito y protección
El cálculo de la corriente de puesta en servicio y la coordinación de protecciones requiere conocer la impedancia de la red; la calculadora debe permitir introducir la impedancia de origen o la corriente de cortocircuito disponible (Ik) para verificar la capacidad interruptiva y TCC.
Derating y factores de corrección según NEC y NTC 2050
Los conductores se seleccionan inicialmente por ampacidad nominal y luego se corrigen mediante factores por temperatura ambiente, agrupamiento, tipo de aislamiento y condición de instalación. La regla práctica es:
Donde los factores Fi son menores o iguales a 1; dividir por factores reduce la ampacidad efectiva requerida, por tanto obliga a aumenta la sección seleccionada.
Factores típicos de corrección
| Condición | Factor típico (aprox.) | Referencia |
|---|---|---|
| Temperatura ambiente 30 °C (aislamiento 75 °C) | 1.00 | NEC/NTC tablas |
| Temperatura ambiente 35 °C | 0.96 | NEC tabla corrección |
| Temperatura ambiente 40 °C | 0.91 | NEC tabla corrección |
| Agrupamiento: 2 a 3 conductores | 1.00–0.80 | NEC/NTC |
| Agrupamiento: 4 a 6 conductores | 0.80 | NEC/NTC |
| Factor de corrección por uso continuo | 1.25 (se aplica al dimensionamiento de protección) | NEC 210/215 |
Tablas de conductores: ampacidades y resistencias
A continuación se presentan tablas de valores comunes para conductor de cobre y aluminio, usadas como referencia rápida en la calculadora. Son valores típicos de ampacidad bajo condiciones de instalación estándar y aislamiento a 75 °C. Para proyecto final consulte tablas oficiales del NEC y NTC 2050.
| Sección (mm²) | Ampacidad cobre (A) ≈ | R (Ω/km) cobre ≈ |
|---|---|---|
| 1.5 | 18 | 11.49 |
| 2.5 | 24 | 6.90 |
| 4 | 32 | 4.31 |
| 6 | 40 | 2.87 |
| 10 | 55 | 1.72 |
| 16 | 75 | 1.08 |
| 25 | 95 | 0.69 |
| 35 | 125 | 0.49 |
| 50 | 150 | 0.34 |
| 70 | 200 | 0.25 |
| 95 | 250 | 0.18 |
| Sección (mm²) | Ampacidad aluminio (A) ≈ | R (Ω/km) aluminio ≈ |
|---|---|---|
| 16 | 50 | 1.15 |
| 25 | 65 | 0.74 |
| 35 | 85 | 0.52 |
| 50 | 115 | 0.37 |
| 70 | 150 | 0.26 |
| 95 | 185 | 0.19 |
| 120 | 220 | 0.15 |
Notas sobre tablas
- Valores indicativos: confirme con tablas oficiales de NEC y NTC 2050 según tipo de aislamiento y método de instalación.
- R (Ω/km) calculado a 20 °C con resistividad estándar; el valor real cambia con temperatura.
Cálculo de caída de tensión en sistemas trifásicos
La caída de tensión es crítica para garantizar operación adecuada de motores y equipos sensibles. La expresión usada para una línea trifásica equilibrada es:
Definición de variables y valores típicos:
- Vd = caída de tensión en voltios (V).
- I = corriente de línea en amperios (A).
- R = resistencia del conductor por unidad de longitud (Ω/km o Ω/m).
- X = reactancia por unidad de longitud (Ω/km). Valor típico usado en cálculos de baja tensión ≈ 0.08 Ω/km.
- cosφ y sinφ = componentes del factor de potencia.
- L = longitud del circuito en km (longitud de fase, ida en km). Si L está en metros, ajustar R y X a Ω/m.
Ejemplo de criterios
- Límites prácticos de caída: 3% para circuitos con equipos delicados, 5% para sistemas generales según prácticas internacionales.
- La calculadora debe reportar caída en porcentaje: Vd% = (Vd / V) * 100.
Metodología de la calculadora online
- Entrada de parámetros: potencia P (kW), tensión V (V), factor de potencia pf, longitud L (m), tipo de conductor, temperatura ambiente, número de conductores agrupados, tipo de aislamiento.
- Cálculo de corriente I usando I = P / (sqrt(3) * V * pf).
- Aplicación de factores de corrección: temperatura y agrupamiento.
- Selección de sección mínima por ampacidad mayor o igual a I_corrigido.
- Cálculo de caída de tensión para la sección propuesta; iteración si Vd% excede el límite permitido.
- Revisión de protecciones: verificación de que el interruptor/disyuntor es adecuado para la corriente de arranque y la corriente nominal.
Ejemplos reales: cálculo completo
Caso 1: Carga industrial mediana — motor 30 kW (cobre)
Datos de entrada:
- P = 30 kW
- V = 400 V (línea a línea)
- pf = 0.9
- Longitud (ida) L = 50 m = 0.05 km
- Conductor: cobre
- Temperatura ambiente = 30 °C (factor temp = 1.00)
- Agrupamiento = 3 conductores aislados (factor agrupamiento ≈ 1.00)
- Límite caída permitido = 3%
Cálculo de corriente:
I ≈ 30000 / 623.52 ≈ 48.12 A
Ampacidad requerida (sin correcciones): I = 48.12 A. Aplicando factor continuidad si aplica (por ejemplo, carga continua al 100%): factor de diseño 1.25 → corriente protectiva = 48.12 * 1.25 = 60.15 A.
Selección de conductor (tabla de referencia):
- 10 mm² cobre → ampacidad ≈ 55 A (insuficiente para protección si se aplica factor 1.25).
- 16 mm² cobre → ampacidad ≈ 75 A (aceptable).
Verificación caída de tensión con 16 mm²:
R por km para 16 mm² ≈ 1.08 Ω/km. Convertir a Ω/m: 0.00108 Ω/m.
Tomemos X ≈ 0.08 Ω/km = 0.00008 Ω/m.
Longitud L = 50 m; usar R_total = R/m * L = 0.00108 * 50 = 0.054 Ω; X_total = 0.00008 * 50 = 0.004 Ω.
Vd% = (4.2 / 400) * 100 ≈ 1.05% < 3% → aceptable.
Resultado final Caso 1:
- Corriente de carga: 48.12 A
- Sección seleccionada: 16 mm² cobre
- Caída de tensión: ≈ 1.05% (aceptable)
- Protector: seleccionar interruptor térmico-magnético con corriente de ajuste ≈ 60 A y capacidad de ruptura adecuada, ver coordinación TCC.
Caso 2: Alimentación de tablero remoto — carga mixta 120 kW (aluminio, larga distancia)
Datos de entrada:
- P = 120 kW
- V = 400 V
- pf = 0.95
- Longitud (ida) L = 300 m = 0.3 km
- Conductor: aluminio (por economía), instalación en bandeja, agrupamiento moderado
- Temperatura ambiente = 35 °C (factor temp ≈ 0.96)
- Agrupamiento 4 conductores en bandeja (factor agrupamiento ≈ 0.80)
- Límite caída permitido = 3%
Cálculo de corriente:
I ≈ 120000 / 658.16 ≈ 182.4 A
Seleccion de sección aluminio por tabla:
- 70 mm² → ampacidad ≈ 150 A (insuficiente)
- 95 mm² → ampacidad ≈ 185 A (insuficiente)
- 120 mm² → ampacidad ≈ 220 A (cerca pero insuficiente)
- 150 mm² → ampacidad ≈ 270 A (aceptable)
Se propone 150 mm² aluminio (ampacidad ≈ 270 A) para cumplir requerimiento 237.5 A.
Verificación de caída de tensión con 150 mm²:
R por km para aluminio 150 mm² (aprox) ≈ 0.12 Ω/km → R/m = 0.00012 Ω/m.
Vd% = (13.17 / 400) * 100 ≈ 3.29% > 3% → excede límite.
Solución: Iterar aumentando sección.
Vd% = 11.36 / 400 * 100 ≈ 2.84% < 3% → aceptable.
Resultado final Caso 2:
- Corriente de carga: 182.4 A
- Sección inicial por ampacidad: 150 mm² (no cumple caída)
- Sección seleccionada final: 185 mm² aluminio
- Caída de tensión: ≈ 2.84% (aceptable)
Integración en la calculadora online: flujo de usuario y verificaciones
La herramienta debe incluir:
- Formulario de entrada con validación de rangos y unidades (kW, W, V, m).
- Selección de normativa aplicable (NEC / NTC 2050 / IEC) para adaptar tablas y factores.
- Opciones avanzadas: elección entre cobre/aluminio, aislamiento (60/75/90 °C), método de instalación, número de conductores por canaleta.
- Salida detallada: corriente nominal, sección recomendada, caída de tensión absoluta y en %, coeficientes aplicados, verificación de protecciones.
- Generación de informe PDF con cálculos y referencias normativas.
Verificaciones adicionales y mejores prácticas
- Siempre comprobar la capacidad de ruptura del equipo de protección (ICU/ICCB) con la corriente de falla disponible.
- Considerar selectividad: ajuste de curvas térmicas y tiempos para coordinación entre protecciones.
- Revisar condiciones especiales: altas temperaturas, instalación subterránea, tubos empotrados, donde los factores de corrección pueden reducir significativamente la ampacidad.
- Documentar supuestos y tablas usadas; los proyectos deben incluir cálculos justificativos con referencia normativa.
Referencias normativas y recursos externos de autoridad
- NFPA 70 — National Electrical Code (NEC): https://www.nfpa.org/ (consultar edición aplicable y tablas de ampacidad).
- IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de baja tensión: https://www.iec.ch/.
- ICONTEC — Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (NTC): https://www.icontec.org/ para consulta sobre NTC 2050 y normas nacionales.
- IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers: https://www.ieee.org/ (buenas prácticas y publicaciones técnicas).
- Publicaciones técnicas sobre caída de tensión y propiedades de conductores: revisiones de fabricantes de conductores (ej. Prysmian, Nexans) para tablas R/X actualizadas.
Resumen operativo para el ingeniero
- Recolectar datos reales: potencia, factor de potencia, tensión, longitud, condiciones ambientales e instalación.
- Calcular corriente con I = P / (sqrt(3) * V * pf).
- Aplicar factores de corrección según normativa seleccionada.
- Seleccionar sección por ampacidad y verificar caída de tensión; iterar si es necesario.
- Verificar coordinación y capacidad interruptiva de los dispositivos de protección.
Conclusiones técnicas y recomendaciones de implementación
Una calculadora online NEC/NTC 2050 bien diseñada automatiza cálculo de corriente, selección de conductores y verificación de caída de tensión, acelerando el diseño y aumentando la seguridad. Debe permitir entrada de parámetros normativos y mostrar justificación numérica de cada paso.
Finalmente, cualquier resultado de la herramienta debe validarse por un ingeniero responsable y considerarse como apoyo al diseño conforme a la normativa vigente del proyecto.