Calculadora rápida y precisa para dimensionamiento de alimentador y ramal, en AWG y mm² eléctrico.
Incluye tablas, fórmulas, factores de corrección, ejemplos prácticos y referencias normativas internacionales y enlaces útiles.
Feeder and Branch-Circuit Sizing Calculator (AWG and mm², ampacity and voltage drop)
Fundamentos eléctricos para dimensionamiento de conductores
El dimensionamiento de alimentadores y ramales requiere verificar tres criterios primarios: capacidad de corriente (ampacidad), caída de tensión y resistencia térmica ante cortocircuito. Además, los factores de corrección por temperatura, agrupamiento y tipo de aislamiento alteran la ampacidad nominal.
Este documento desarrolla fórmulas prácticas en unidades AWG y mm², tablas comparativas, ejemplos resueltos y referencias normativas para aplicación internacional.
Fórmulas básicas y explicación de variables
Cálculo de corriente a partir de potencia
Monofásico:
Variables:
- P = potencia activa [W] o [kW × 1000]
- V = tensión de línea [V]
- I = corriente de línea [A]
Trifásico (sistema balanceado):
Variables:
- P = potencia útil o aparente, según contexto [W]
- V = tensión entre fases [V]
- PF = factor de potencia (cosφ), sin unidades (típico 0,8–1)
- η = eficiencia (si P es potencia mecánica del motor; si P es entrada eléctrica, η = 1)
- I = corriente de línea [A]
Cálculo de caída de tensión
Monofásico (conductores fase + neutro, longitud L en metros):
ΔV = 2 × I × (R' × L / 1000) × cosφ + 2 × I × (X' × L / 1000) × sinφ
Trifásico:
ΔV = √3 × I × (R' × L / 1000 × cosφ + X' × L / 1000 × sinφ)
Variables:
- ΔV = caída de tensión [V]
- I = corriente de línea [A]
- R' = resistencia por km del conductor a 20 °C [Ω/km]
- X' = reactancia por km del conductor [Ω/km]
- L = longitud unidireccional del circuito [m]
- cosφ, sinφ = componentes del factor de potencia
- R' (Cobre) ≈ 17,241 / A [Ω/km], donde A es sección en mm²
- X' típicos de canalización: 0,05–0,15 Ω/km (depende instalación)
Resistencia del conductor en función de la sección
Variables:
- ρ = resistividad del cobre a 20 °C ≈ 0,017241 Ω·mm²/m
- A = sección transversal del conductor [mm²]
- R' = resistencia por kilómetro [Ω/km]
Correcciones y factor de diseño
Para cargas continuas o permanentes (normas como NEC/NFPA recomiendan aplicar factor):
Variables:
- k_cont = factor por carga continua (ej. 1,25 para cargas continuas según algunos códigos)
- Se debe comprobar que la ampacidad del conductor ≥ I_diseno / (k_temp × k_group × k_other)
Tablas comparativas: AWG, mm², resistencia y ampacidad
| Tamaño AWG | Sección aproximada (mm²) | Diámetro aproximado (mm) | R' (Ω/km) a 20 °C | Ampacidad típica (instalación en conducto, cobre) |
|---|---|---|---|---|
| 4/0 (0000) | 107,2 | approx. 11,7 | 0,1608 | 400 A |
| 3/0 (000) | 85,0 | 10,4 | 0,2029 | 350 A |
| 2/0 (00) | 67,4 | 9,3 | 0,2558 | 300 A |
| 0 (1/0) | 53,5 | 8,2 | 0,3223 | 250 A |
| 1 | 42,4 | 7,3 | 0,4067 | 210 A |
| 2 | 33,6 | 6,5 | 0,5128 | 175 A |
| 4 | 21,2 | 5,1 | 0,8126 | 125 A |
| 6 | 13,3 | 4,0 | 1,296 | 95 A |
| 8 | 8,37 | 3,3 | 2,06 | 65 A |
| 10 | 5,26 | 2,6 | 3,276 | 40–55 A |
| 12 | 3,31 | 2,3 | 5,206 | 25–35 A |
| 14 | 2,08 | 1,63 | 8,287 | 15–20 A |
| 16 | 1,31 | 1,29 | 13,16 | 10–13 A |
| 18 | 0,823 | 1,02 | 20,95 | 7–10 A |
Notas: Las ampacidades dependen del aislamiento (THHN, XLPE, PVC), método de instalación, temperatura ambiente y códigos locales. Las cifras de la tabla son orientativas para cobre en conducto y 30 °C.
| Sección (mm²) | R' (Ω/km) | X' estimada (Ω/km) | Ampacidad típica (A) según instalación |
|---|---|---|---|
| 1,5 | 11,494 | 0,08 | 10–18 |
| 2,5 | 6,896 | 0,07 | 18–25 |
| 4 | 4,310 | 0,06 | 25–32 |
| 6 | 2,873 | 0,06 | 32–41 |
| 10 | 1,724 | 0,05 | 50–63 |
| 16 | 1,0776 | 0,05 | 76–95 |
| 25 | 0,6896 | 0,04 | 100–125 |
| 35 | 0,4926 | 0,04 | 125–150 |
| 50 | 0,3448 | 0,03 | 150–180 |
| 70 | 0,2463 | 0,03 | 200–230 |
| 95 | 0,1815 | 0,02 | 250–280 |
Factores de corrección y reducción
Al dimensionar conductores se deben aplicar factores de corrección según:
- Temperatura ambiente (tabla del fabricante o norma: p. ej., NEC tabla 310.15(B)(2)(a)).
- Grupo de conductores en bandeja o conduits (reducción por agrupamiento).
- Tipo de aislamiento (THHN, XHHW, XLPE) y su temperatura máxima admisible.
- Correcciones por ambiente químico, humedad o instalación subterránea.
Fórmula práctica para ampacidad ajustada:
Donde k_temp ≤ 1 y k_group ≤ 1 son factores dados por la norma aplicable.
Proceso sistemático de cálculo paso a paso
- Determinar la carga real (P), tipo (monofásica/trifásica), factor de potencia y eficiencia.
- Calcular la corriente nominal I según fórmulas anteriores.
- Aplicar factores por continuidad (p. ej., 1,25 para cargas continuas) y correcciones ambientales.
- Seleccionar sección de conductor cuyo valor de ampacidad ≥ I_diseno después de aplicar factores.
- Calcular caída de tensión con R' y X' y verificar que ΔV% ≤ límite (recomendado 3% ramal, 5% total subida desde origen hasta carga).
- Verificar compatibilidad con protección (disyuntores/fusibles): el conductor debe soportar la corriente del dispositivo y la protección debe coordinarse).
- Comprobar condiciones térmicas y cortocircuito con coordinación de protecciones y accesorios.
Ejemplos prácticos resueltos
Ejemplo 1 — Ramal monofásico para calefón de 10 kW, 230 V, longitud 30 m
Datos:
- P = 10 000 W
- V = 230 V (monofásico)
- L = 30 m (unidireccional)
- PF = 1 (resistiva)
- Carga considerada continua → k_cont = 1,25
- Ambiente 30 °C, sin agrupamiento significativo (k_temp ≈ 1)
Cálculo de corriente:
Corriente de diseño (carga continua):
Selección preliminar de conductor (ver tabla):
- 10 mm² → ampacidad típica ≈ 50 A (insuficiente frente a I_diseno)
- 16 mm² → ampacidad típica ≈ 76 A (suficiente)
Porcentaje ΔV% = (2,81 / 230) × 100 = 1,22% < 3% límite recomendado para ramal.
Conclusión:
- Se recomienda conductor cobre 16 mm² (aprox. AWG 5) para cumplir ampacidad y caída de tensión.
- Protección: seleccionar dispositivo (p. ej., interruptor magnetotérmico) con corriente nominal coherente y curva térmica adecuada. Selección típica: 63 A con ajuste térmico-coordinado o 60 A según normas locales.
Ejemplo 2 — Alimentador trifásico para motor 15 kW, 400 V, L = 50 m
Datos:
- P_salida = 15 000 W
- η = 0,92 (eficiencia del motor)
- PF = 0,85
- V = 400 V (trifásico)
- L = 50 m
- Carga no estrictamente continua, pero aplicar factor de diseño para seguridad: k_cont = 1,25 (según práctica para cargas prolongadas)
Cálculo de potencia de entrada aproximada:
Corriente trifásica:
I = P_in / (√3 × V × PF) = 16304 / (1,732 × 400 × 0,85) = 27,7 A
Corriente de diseño (factor 1,25):
Selección preliminar de conductor:
- 4 mm² → ampacidad ≈ 25–32 A (insuficiente)
- 6 mm² → ampacidad ≈ 32–41 A (adecuado)
%ΔV = (5,94 / 400) × 100 = 1,485% < 5% límite típico de alimentación (buena práctica).
Conclusión:
- Se recomienda conductor cobre 6 mm² para el alimentador (cumple ampacidad y caída de tensión).
- Protección del motor: elegir interruptor/motor starter acorde con corriente de arranque y mantener coordinación térmica; posibilidad de protección por relé térmico ajustado a la corriente nominal del motor.
Consideraciones prácticas avanzadas
- Para largas distancias o cargas sensibles, considerar aumentar la sección para reducir la caída de tensión o usar transformadores locales.
- Los motores requieren considerar corriente de arranque (6–8× I_full_load) para seleccionar protecciones y arranques suaves; sin embargo, la sección del conductor normalmente se basa en la corriente nominal y la caída de tensión.
- En sistemas monofásicos con cargas asimétricas, verificar el dimensionamiento del neutro (puede ser mayor si existen armónicos).
- Para instalaciones en países con normativa propia, siempre verificar tablas y requisitos del código local (NEC, REBT, IEC, ANSI).
Referencias normativas y enlaces de autoridad
- NFPA 70 — National Electrical Code (NEC): referencias sobre ampacidades y métodos de instalación. https://www.nfpa.org/nec
- IEC 60364 — Instalaciones eléctricas de baja tensión (serie): contiene criterios sobre cálculo de caída de tensión. https://www.iec.ch
- Real Decreto 842/2002 — Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (España): criterios nacionales para instalaciones. https://www.boe.es
- IEEE Std 835 — Guía para pérdidas y dimensiones en conductores (referencia técnica). https://standards.ieee.org
- Publicaciones técnicas de fabricantes de cable (p. ej., Prysmian, Nexans) para tablas de ampacidad e impedancias específicas.
Buenas prácticas y comprobaciones finales
- Siempre comprobar las tablas oficiales de ampacidad del código aplicable.
- Registrar cálculo con todas las hipótesis (temperatura, agrupamiento, factor de potencia, eficiencia) para auditoría y verificación.
- Verificar la coordinación entre capacidad del conductor y ajuste del dispositivo de protección.
- Considerar condiciones de montaje (enterrado, bandeja, tubo, aislamiento) y actualizar factores de corrección.
- Para proyectos internacionales, usar la normativa vigente en el país de instalación o la más restrictiva si existe duda.
Resumen técnico de criterios
- Dimensionar por ampacidad corregida y verificar caída de tensión: ambos criterios deben satisfacerse.
- Aplicar factores de corrección antes de seleccionar la sección final.
- Utilizar tablas fiables de resistencia y reactancia para cálculo preciso de caída de tensión.
- Documentar cálculo con fórmulas y variables usadas, incluyendo elección de valores típicos y justificación normativa.
Si desea, puedo proporcionar una hoja de cálculo automática (formato Excel) con estas fórmulas y tablas adaptadas a su país, o realizar el dimensionamiento para casos concretos aportando datos de potencia, tensión, factor de potencia y longitud.