Esta guía técnica aborda cálculo de carga continua, no continua y margen de seguridad operativa.
Se presentan fórmulas, tablas, ejemplos y referencias normativas aplicables en diseño eléctrico industrial residencial comercial.
Cálculo de corriente mínima de dimensionamiento por carga continua, no continua y margen
Fundamentos técnicos y criterios normativos
La distinción entre carga continua y no continua tiene implicaciones directas en el dimensionamiento de conductores y dispositivos de protección. A nivel normativo (por ejemplo NFPA 70/NEC o IEC 60364) una carga continua suele definirse como aquella que opera por tres horas o más a su valor nominal.
Para cumplir la seguridad y la selectividad, las normas exigen aplicar factores de ajuste y considerar márgenes operativos: esto evita sobrecalentamiento, disparos intempestivos y asegura vida útil adecuada de los equipos.
Definiciones esenciales
- Carga continua: corriente sostenida durante 3 horas o más al valor nominal.
- Carga no continua (o intermitente): operación por menos de 3 horas o con ciclos que no mantienen el valor nominal.
- Margen (o reserva): porcentaje entre la capacidad instalada (dispositivo o conductor) y la corriente prevista.
- OCPD (Overcurrent Protective Device): dispositivo de protección contra sobrecorriente (fusible, interruptor automático).
Ecuaciones básicas y explicación de variables
Se presentan las fórmulas usadas comúnmente para convertir potencia a corriente y para aplicar factores de carga.
Cálculo de corriente a partir de potencia
Para circuito monofásico:
Para circuito trifásico:
Donde:
- I = corriente (A)
- P = potencia activa (W o kW × 1000)
- V = tensión de cabeza de fase (V) en monofásico
- Vline = tensión de línea (V) en trifásico
- PF = factor de potencia (valor típico 0,8–1,0; motores suelen 0,8–0,95)
Aplicación del factor para cargas continuas
Las normas exigen multiplicar las corrientes de cargas continuas por 1,25 al elegir conductores y, en muchos casos, para verificar el dimensionamiento del OCPD:
Si hay cargas continuas y no continuas simultáneas, el procedimiento general es:
Esto da la corriente de cálculo que debe ser cubierta por el interruptor o fusible y, por consiguiente, por el conductor (considerando además factores de corrección por temperatura y agrupamiento).
Margen operativo (reserva)
Se define el margen como la diferencia relativa entre la capacidad del elemento protector o conductor y la corriente requerida:
Donde:
- I_rated = corriente nominal del OCPD o ampacidad del conductor (A)
- I_required = corriente calculada según cargas y factores (A)
Tablas de referencia con valores comunes
Las tablas siguientes son orientativas y resumen valores usuales para dimensionamiento preliminar. Siempre verificar con la tabla oficial de ampacidades (p. ej. NEC Table 310.15(B)(16)) y aplicar correcciones locales.
| Calibre AWG/MCM | Ampacidad típica (A) | Uso típico |
|---|---|---|
| 14 AWG | 15 A | Iluminación doméstica, circuitos ligeros |
| 12 AWG | 20 A | Tomacorrientes, pequeños electrodomésticos |
| 10 AWG | 30 A | Equipos de cocina pequeños, aire acondicionado doméstico |
| 8 AWG | 40–55 A | Pequeños motores, subcircuitos hasta 50 A |
| 6 AWG | 65 A | Equipos comerciales, motores medianos |
| 4 AWG | 85–95 A | Alimentadores y motores mayores |
| 2 AWG | 115 A | Alimentadores principales |
| 1/0 AWG | 150 A | Alimentadores de mayor potencia |
| 2/0 AWG | 175 A | Grandes alimentadores |
| 3/0 AWG | 200 A | Cuadros principales |
| 4/0 AWG | 230 A | Generación y grandes distribuidores |
| Calibre OCPD (A) | Uso típico |
|---|---|
| 15 A | Iluminación residencial |
| 20 A | Tomacorrientes, circuitos generales |
| 30 A | Pequeños electrodomésticos, aires compactos |
| 40 A | HVAC pequeño, algunos motores |
| 50 A | Hornillas, equipos comerciales pequeños |
| 60 A | Subalimentadores residenciales, equipos medianos |
| 80 A | Alimentadores comerciales |
| 100 A | Paneles principales residenciales |
| 200 A | Cuadros principales comerciales/residenciales grandes |
| Temperatura ambiente (°C) | Factor de corrección |
|---|---|
| ≤30 °C | 1,00 |
| 35 °C | 0,97 |
| 40 °C | 0,91 |
| 45 °C | 0,82 |
| 50 °C | 0,71 |
Proceso de cálculo paso a paso
- Listar todas las cargas del circuito: identificar cuáles son continuas y cuáles no.
- Convertir potencias a corrientes usando las fórmulas de monofásico o trifásico.
- Aplicar factor 1,25 a cada carga clasificada como continua.
- Sumar las corrientes ajustadas y las no continuas para obtener la corriente de cálculo.
- Seleccionar el OCPD estándar más cercano superior que cubra esa corriente.
- Seleccionar conductor con ampacidad ≥ corriente requerida, aplicando factores de corrección (temperatura, agrupamiento).
- Calcular el margen (%) y verificar requisitos normativos adicionales (arranque de motores, corriente de inrush, selectividad).
Notas prácticas
- Para motores y cargas de arranque elevado considerar arranque directo, variadores o arrancadores suaves y verificar reducción de corriente de disparo.
- si múltiples conductores en el mismo cuarto/paso se agrupan, aplicar factores de agrupamiento según norma.
- Siempre verificar la temperatura de operación del aislamiento (por ejemplo 75 °C o 90 °C) antes de aplicar factores de corrección.
Ejemplos reales con desarrollo completo
Ejemplo 1 — Circuito monofásico mixto: iluminación continua y equipo no continuo
Datos:
- Tensión: 230 V monofásico
- Carga A (iluminación): P_A = 5 000 W, considerada continua
- Carga B (equipo intermitente): P_B = 3 000 W, no continua
- Factor de potencia PF = 0,95
1) Calcular corrientes individuales:
I_A = P_A / (V × PF) = 5000 / (230 × 0,95) = 5000 / 218,5 ≈ 22,87 A
I_B = P_B / (V × PF) = 3000 / (230 × 0,95) = 3000 / 218,5 ≈ 13,72 A
2) Ajustar por continuidad:
3) Sumar corrientes para selección de protección:
4) Seleccionar OCPD:
- El valor comercial inmediatamente superior suele ser 45 A o 50 A; elegir 50 A por redondeo y margen de seguridad.
5) Seleccionar conductor:
- Para 50 A se selecciona típicamente calibre 8 AWG cobre (ampacidad orientativa 50–55 A) o 6 AWG si se esperan temperaturas elevadas o agrupamiento.
6) Calcula margen:
Comentarios:
- Si existen correcciones por temperatura (ej. factor 0,91), la ampacidad del conductor debe ser dividida por dicho factor para verificar que sigue cumpliendo.
- Si la instalación está en ambiente > 35 °C o hay más conductores agrupados, considerar subir un calibre para mantener seguridad.
Ejemplo 2 — Alimentador trifásico para motores continuos y carga intermitente
Datos:
- Tensión: 400 V trifásica
- Motor 1: P1 = 15 kW (continuo)
- Motor 2: P2 = 15 kW (continuo)
- Resistencia/Calefactor: P3 = 10 kW (no continua)
- PF global estimado = 0,90
2) Corriente continua (antes de factor):
3) Aplicar factor 1,25 para continuas:
4) Corriente de la carga no continua:
5) Corriente total para protección:
6) Selección de OCPD:
- OCPD comercial estándar: 80 A (selección lógica)
7) Selección de conductor:
- Se necesita conductor con ampacidad >= 80 A cuando se aplican factores de corrección. Un conductor 4 AWG cobre (ampacidad orientativa 95 A) es adecuado y ofrece margen para correcciones.
8) Margen:
Comentarios:
- Si la instalación está en un ambiente con alta temperatura o hay múltiples conductores en un canal, aplicar factores de corrección y posiblemente aumentar calibre a 2 AWG.
- Verificar corrientes de arranque de los motores: si el arranque simultáneo de motores puede aumentar la corriente total temporalmente, considerar dispositivo de disparo/respuesta adecuada y coordinación selectiva.
Consideraciones adicionales y buenas prácticas
- Siempre comprobar las tablas normativas vigentes (p. ej. NEC Table 310.15(B)(16)) y la clasificación térmica del aislamiento del conductor (60 °C, 75 °C, 90 °C).
- Para cargas que excedan 80% de la capacidad de cierto equipo, verificar requisitos especiales: por ejemplo, algunos interruptores no permiten protección continua al 100% de su rating sin condiciones específicas.
- Documentar cada cálculo y las hipótesis (PF, duración de operaciones, temperatura ambiente) para auditorías y mantenimiento futuro.
- Considerar automatización y protección diferencial si hay cargas con alta sensibilidad o riesgo de fallo a tierra.
Errores comunes a evitar
- No distinguir cargas continuas y no continuas; aplicar el 1,25 sólo a las continuas.
- No aplicar factores de corrección por temperatura y agrupamiento, lo que puede resultar en conductores con ampacidad insuficiente.
- Seleccionar un OCPD menor que la corriente ajustada; siempre elegir el siguiente tamaño comercial disponible que cumpla con norma.
- Ignorar corrientes de arranque y requisitos de protección especiales para motores.
Referencias normativas y recursos de consulta
Se recomienda consultar las ediciones vigentes de las siguientes normas y documentos técnicos:
- NFPA 70: National Electrical Code (NEC) — requisitos para cargas continuas y dimensionamiento. Disponible en: https://www.nfpa.org/ (buscar NEC).
- IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de edificios (principios básicos y dimensionamiento): https://www.iec.ch/
- NEMA (National Electrical Manufacturers Association) — especificaciones de equipos y conductores: https://www.nema.org/
- Documentos técnicos IEEE sobre prácticas de protección y coordinación: https://www.ieee.org/
- Normativas locales (ejemplos): REBT (España), RETIE (Colombia) — siempre verificar requisitos locales y adendas nacionales.
Resumen práctico para diseñadores e ingenieros
- Identificar claramente qué cargas son continuas; aplicar 1,25 sólo a esas cargas.
- Convertir potencias a corrientes con PF y usar √3 para sistemas trifásicos.
- Sumar carga continua ajustada + no continua = corriente para selección de OCPD.
- Seleccionar conductor con ampacidad post‑corrección igual o superior al OCPD seleccionado.
- Incluir margen razonable (>10–15% típicamente) para variaciones de carga y condiciones ambientales.
Implementar estos pasos en una calculadora (hoja de cálculo o software) requiere entradas claras: P (kW), V (V), PF, clasificación de continuidad (sí/no), temperatura ambiente, número de conductores agrupados. El algoritmo debe aplicar las fórmulas descritas, redondear a tamaños comerciales y recomendar comprobaciones adicionales (temperatura, inrush motor, selectividad).
Si desea, puedo generar una hoja de cálculo paso a paso o un pseudocódigo para integrar esta lógica en una calculadora automatizada que lleve en cuenta factores de corrección y selección de elementos comerciales.