Calculadora de interruptores termomagnéticos NEC NTC 2050 para dimensionar protecciones según normativa y cargas eléctricas.
Este artículo detalla métodos, fórmulas, tablas, ejemplos y referencias para aplicar la NEC y la NTC 2050 correctamente.
Calculadora de interruptores termomagnéticos (NEC / NTC 2050)
Calcula la corriente de diseño y su interruptor termomagnético recomendado según carga eléctrica, tensión y factores de corrección (carga continua y derating). Útil para dimensionamiento preliminar en instalaciones residenciales e industriales.
• Corriente desde potencia (trifásico): I = P·1000 / (√3 · V · cosφ).
• Corriente de diseño = I · (1.25 si carga continua, 1.0 si no).
• Corriente para seleccionar interruptor = Corriente de diseño / (derating% / 100).
Variables: P = potencia en kW; V = tensión en V; cosφ = factor de potencia; I en amperios. El resultado principal es la corriente que debe soportar el interruptor; se redondea al primer calibre comercial disponible mayor o igual.
| Interruptor (A) | Usos comunes | Conductor recomendado (Cu) |
|---|---|---|
| 6 - 10 | Iluminación doméstica, circuitos pequeños | 1.5 - 2.5 mm² |
| 16 - 20 | Enchufes, pequeños motores | 2.5 - 4 mm² |
| 25 - 32 | Circuitos de cocina, aire acondicionado pequeño | 4 - 6 mm² |
| 40 - 63 | Equipos mayores, bombas | 6 - 16 mm² |
| 80 - 125 | Tableros y motores medianos | 16 - 35 mm² |
| 160 - 400 | Instalaciones industriales, alimentación de subtableros | 35 - 240 mm² |
Preguntas frecuentes
Marco normativo y alcance técnico
La selección de interruptores termomagnéticos debe cumplir dos referencias principales: el Código Eléctrico Nacional de EE. UU. (NEC) y la norma colombiana NTC 2050 cuando aplique. La NEC establece criterios de protección, calibre y ajustes, mientras que la NTC 2050 adapta esos criterios al contexto local, incluyendo factores de corrección y reglas de protección diferencial y sobrecorriente.
En este documento se incluyen todas las fórmulas necesarias para calcular la capacidad de interrupción, corriente nominal del interruptor, ajuste de disparo térmico (Iz/Ith), protección magnética y coordinación selectiva con fusibles o interruptores aguas arriba.
Conceptos fundamentales y variables clave
Para calcular y seleccionar interruptores termomagnéticos se usan variables eléctricas: corriente de carga (Iload), corriente de cortocircuito (Isc), factor de demanda (Fd), factor de agrupamiento (Fa), factor de temperatura (Ft), impedancia de la línea (Z), corriente nominal del equipo (In), capacidad de ruptura (Icu o Ics) y curva de disparo (B, C, D o curva electrónica).
Además deben considerarse condiciones de instalación, tipo de conductor, capacidad térmica del canal, y requisitos de protección diferencial (si aplica). Todas las variables se describen y se usan en las fórmulas y ejemplos posteriores.
Tablas de referencia: valores más comunes
Se presentan tablas responsivas con los valores de interruptores comerciales, factores y corrientes típicas usadas en el cálculo. Las tablas están optimizadas para lectura en escritorio y dispositivos móviles, con columnas claras y encabezados accesibles.
| Corriente de carga Iload (A) | Corriente nominal interruptor In (A) | Capacidad de interrupción mínima Icu/Ics (kA) | Curva típica | Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| 1 – 10 | 1, 2, 4, 6, 10 | 3 – 6 | B, C | Iluminación, tomas pequeños |
| 10 – 32 | 16, 20, 25, 32 | 6 – 10 | B, C, D | Motores pequeños, circuitos generales |
| 32 – 125 | 40, 50, 63, 80, 100, 125 | 10 – 25 | C, D | Distribución de planta, motores medianos |
| 125 – 800 | 125, 160, 200, 250, 400, 630, 800 | 25 – 65 | D, curva electrónica | Cargas industriales y cuadros principales |
| >800 | Interruptores moldeados o interruptores de potencia | >65 | Electrónicos | Generación y subestaciones |
Tabla 1: Corrientes nominales y capacidades de interrupción típicas. Se recomienda confirmar con la ficha técnica del fabricante y los valores locales de corto circuito.
| Factor | Símbolo | Valor típico | Observación |
|---|---|---|---|
| Factor de demanda | Fd | 0.4 – 1.0 | Según tipo de carga y simultaneidad |
| Factor de agrupamiento | Fa | 0.7 – 1.25 | Multiplicador por cantidad de conductores |
| Factor de temperatura | Ft | 0.82 – 1.0 | Depende de la temperatura ambiente |
| Factor de corrección por aislamiento | Fi | 0.8 – 1.0 | Si el conductor es parte de un racimo, etc. |
Fórmulas esenciales para la calculadora
A continuación se presentan las fórmulas necesarias, expresadas en notación matemática simple y con variables definidas. Se incluye la explicación de cada variable y valores típicos.
Fórmula 1: Corriente de carga básica
Iload = Σ(Pi / (√3 · Vll · cosφ)) para carga trifásica
Variables:
- Iload: corriente total del circuito (A)
- Pi: potencia activa de cada carga (W)
- Vll: tensión entre líneas (V), típicamente 400 V o 480 V
- cosφ: factor de potencia (0.8 – 1.0 según cargas)
Fórmula 2: Selección de corriente nominal del interruptor
In ≥ Iload / (Fd · Fa · Ft · Fi)
Variables:
- In: corriente nominal del interruptor (A)
- Fd: factor de demanda (≤1)
- Fa: factor de agrupamiento
- Ft: factor de temperatura
- Fi: factor de corrección de aislamiento
Fórmula 3: Verificación térmica (capacidad del conductor)
Iz = Ith · Fi · Ft · Fa ≥ Iload
Variables:
- Iz: corriente admisible del conductor (A)
- Ith: corriente térmica del interruptor (según normas y fabricante)
- Fi, Ft, Fa: factores definidos
Fórmula 4: Verificación de protección por sobrecorriente
Idisparo térmico (arranque): Id ≤ 1.15 · In (según NEC 240.4(B) y NTC)
Variables:
- Id: corriente de carga continua
- In: corriente nominal del interruptor
Fórmula 5: Corriente de cortocircuito en el punto de instalación
Isc = V / Zt (A)
Variables:
- V: tensión nominal fase-neutro o fase-fase según sistema (V)
- Zt: impedancia total desde la fuente hasta el punto de falla (Ω)
Fórmula 6: Capacidad mínima de interrupción
Icu_min ≥ Isc_max (valor de cortocircuito disponible)
Variables:
- Icu_min / Ics: capacidad de interrupción declarada por el fabricante (kA)
- Isc_max: corriente de cortocircuito disponible en el punto (kA)
Fórmula 7: Selección de disparo magnético para protección de falla de corta duración
Imag = k · In
Variables:
- Imag: umbral del disparo magnético (A)
- k: multiplicador según curva (ej. 3–10 para B, C, D)
- In: corriente nominal
Fórmula 8: Coordinación selectiva (mínima condición)
Tdown(upstream at I) > Tup(downstream at I) para el mismo I
Variables:
- Tdown: tiempo de disparo del interruptor aguas abajo para la corriente I
- Tup: tiempo de disparo del interruptor aguas arriba para la misma corriente I
Explicación detallada de variables y parámetros
Iload: suma de corrientes RMS de todas las cargas conectadas al circuito, considerando factores de simultaneidad y factor de potencia. Se puede obtener por cálculo directo desde potencias o mediante medición con pinza.
Fd: factor de demanda según tablas de NEC/NTC para tipos de instalaciones (por ejemplo, iluminación residencial Fd suele ser 0.4–0.8). Fa: incremento por agrupamiento de conductores en ductos o bandejas. Ft: factor por temperatura ambiente según tabla de conductores (ej. a 40°C se reduce la capacidad).
Curvas de disparo: las curvas B, C y D indican relación entre corriente de disparo magnético y tiempo. B para cargas resistivas y sensibles, C para cargas mixtas, D para cargas con gran corriente de arranque (motores con alta inercia).
Isc y estudios de cortocircuito: la impedancia de la red, transformadores y generadores determinan Isc. Para grandes instalaciones es obligatorio un estudio de cortocircuito para especificar Icu requeridas.
Ejemplos prácticos resueltos
Caso 1: Circuito trifásico para motor de 15 kW en 400 V
Datos: motor 15 kW, 400 V trifásico, cosφ = 0.85, Fd = 1 (carga puntual), Fa = 1, Ft = 0.95, Fi = 1. Isc en punto = 12 kA.
Paso 1 — Calcular Iload: Iload = P / (√3·V·cosφ) = 15000/(1.732·400·0.85) ≈ 25.4 A.
Paso 2 — Selección de In: In ≥ Iload/(Fd·Fa·Ft·Fi) = 25.4/(1·1·0.95·1)=26.74 A. Selección comercial: 32 A o 40 A. Se selecciona 32 A si admite corrientes de arranque; sin embargo, NEC permite 125% para motores y protecciones, por robustez se selecciona 40 A si se quiere margen.
Paso 3 — Disparo magnético: Motores requieren soportar corriente de arranque; elegir curva D o ajuste magnético alto. Si se selecciona curva C, Imag ≈ 5·In = 5·40 = 200 A; con curva D, Imag ≈ 10·40 = 400 A, mejor para arrancadores directos.
Paso 4 — Capacidad de interrupción: Isc obtenido = 12 kA → Icu_min ≥ 12 kA. Seleccionar interruptor con Icu = 16 kA o mayor (valores comerciales: 10 kA, 16 kA, 25 kA, 36 kA). Recomendado 16 kA mínimo; ideal 25 kA para margen.
Paso 5 — Verificación de conductor: Si se selecciona conductor que soporta Iz = 50 A (ej. cable de sección X según tablas), verificar Iz ≥ Iload; además Ith del interruptor debe ser compatible con la capacidad térmica del conductor y la regla 125% o 115% según el caso.
Resultado final: Interruptor termomagnético 40 A, curva D, capacidad Icu ≥ 16 kA (preferible 25 kA). Cableado según tabla de conductores con Iz ≥ 40 A y factores de corrección aplicados.
Caso 2: Alimentador general en baja tensión de un edificio comercial
Datos: Alimentador trifásico 400 V, carga total estimada por potencia instalada 200 kW, factor de demanda general Fd = 0.6, cosφ promedio = 0.9, Fa por agrupamiento = 1.1, Ft = 0.95, Isc en barra principal = 25 kA.
Paso 1 — Calcular Iload: Iload = P/(√3·V·cosφ) = 200000/(1.732·400·0.9) ≈ 320.7 A.
Paso 2 — Aplicar factores: Irequerida = Iload/(Fd·Fa·Ft) = 320.7/(0.6·1.1·0.95) ≈ 512.9 A.
Paso 3 — Selección de In: Seleccionar interruptor comercial de 630 A (siguiente estándar). Confirmar que el interruptor seleccionado disponga de ajuste térmico/eléctrico adecuado para la protección de conductores y equipo.
Paso 4 — Verificación de capacidad de interrupción: Isc = 25 kA → seleccionar interruptor con Icu ≥ 25 kA. Comprar interruptor con 36 kA o 50 kA para mayor seguridad y cumplimiento de la NTC/NEC.
Paso 5 — Coordinación: Realizar estudio de coordinación entre interruptor principal 630 A y protecciones aguas abajo (por ejemplo, 250 A, 160 A, etc.). Verificar curvas temporales y ajustar disparos térmicos y magnéticos o usar coordinación mediante fusibles calibrados.
Resultado final: Interruptor de cuadro principal 630 A, Icu ≥ 36 kA, implementación de ajustes y revisión de protecciones aguas abajo para selectividad.
Consideraciones avanzadas y prácticas recomendadas
Cálculo de corriente de cortocircuito: realizar estudio con software especializado (p. ej. ETAP, SKM PowerTools) o con métodos manuales simplificados usando impedancias de transformadores y línea. La precisión de Isc condiciona la seguridad de la selección.
Protección de motores: seguir recomendaciones de NEC 430 y NTC 2050 para protección de sobrecarga y disparo magnético. Considerar arrancadores, variadores de frecuencia y protecciones térmicas internas del motor.
Temperatura ambiente y agrupamiento: aplicar factores de corrección de conductores según tablas normativas. Ejemplo: si múltiples conductores en bandeja superan cantidad, aplicar Fa que reduzca la capacidad de transporte y por ende aumentar In o sección del conductor.
Capacidad del interruptor vs. capacidad del conductor: asegurar que In no exceda la capacidad térmica del conductor sin la debida protección; en muchos casos se utilizan ajustes de 115% o 125% según tipo de carga y normativas vigentes.
Cómo implementar la calculadora en una hoja de cálculo o software
Variables de entrada: potencia por carga, tensión, cosφ, Fd, Fa, Ft, Fi, Isc, selección de curvas, valores comerciales de interruptores. Calcular Iload, aplicar factores, seleccionar In comercial y verificar Icu contra Isc.
Recomendaciones de UX y usabilidad:
- Validar unidades de entrada (kW, W, V, A).
- Incluir tablas desplegables con valores estándar comerciales.
- Generar advertencias si Icu < Isc o si In no cumple factores.
- Permitir exportar resultados y datos de estudio para cumplimiento normativo.
Referencias normativas, bibliografía y enlaces de autoridad
NEC (NFPA 70) — Código Eléctrico Nacional, ediciones vigentes. Disponible en: https://www.nfpa.org/NEC
NTC 2050 — Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas en Colombia (equivalente al CIE), consultar entidad reguladora o archivo de normas ICONTEC.
IEC 60947-2 — Interruptores automáticos de baja tensión — normas técnicas para interruptores termomagnéticos.
Guías técnicas: manuales de fabricantes (Schneider Electric, ABB, Siemens) para curvas y capacidades de interrupción. Ejemplos:
- Schneider Electric — guía de selección de interruptores
- ABB — catalogación de interruptores moldeados y de potencia
- Siemens — aplicación y coordinación de protecciones
Ampliación técnica y cálculos complementarios
Cálculo de impedancia de transformador para Isc: Zt(transformador) ≈ Vbase^2 / (Scc), donde Scc es la potencia de cortocircuito del transformador. Este valor se combina vectorialmente con la impedancia de la red y cables para obtener Zt total.
Modelado de cables: la impedancia de conductor varía con frecuencia, temperatura y longitud. Para cortocircuitos a baja impedancia, la componente reactiva es importante y debe incluirse en la suma vectorial para obtener Isc realista.
Coordinación selectiva avanzada: usar curvas TCC (Tiempo-Corriente Característica) normalizadas y programa de cálculo para representar todos los dispositivos. Aplicar ajustes de retardo temporales y selectiva por disparo magnético y fusibles para lograr selectividad en rangos amplios de corriente.
Protecciones diferenciales y disparos por fuga: complementar la protección termomagnética con interruptores diferenciales (RCD/DR), calculando selectividad entre protección residual y protecciones de sobrecorriente.
Checklist de verificación antes de la instalación
Lista mínima de comprobaciones:
- Confirmar Isc mediante estudio actualizado.
- Verificar que Icu/Ics del interruptor ≥ Isc.
- Confirmar In según factores: Fd, Fa, Ft, Fi.
- Comprobar selección de curva de disparo adecuada a la carga.
- Realizar coordinación selectiva con protecciones aguas arriba/abajo.
- Documentar con fichas técnicas del fabricante y planos eléctricos.
Recursos adicionales y herramientas
Herramientas de software recomendadas para estudios eléctricos: ETAP (https://etap.com), SKM PowerTools (https://skm.com), DIgSILENT PowerFactory (https://digsilent.de). Estas herramientas permiten modelar sistemas y calcular Isc, TCC y selectividad.
Normas y acceso: NFPA (https://www.nfpa.org), ICONTEC para NTC (https://www.icontec.org), IEC webstore (https://webstore.iec.ch). Consultar las ediciones más recientes para cumplimiento legal y técnico.
Notas finales técnicas
Toda selección debe verificarse con las especificaciones del fabricante y el cumplimiento de la normativa local. La NTC 2050 puede contener adaptaciones específicas respecto a la NEC; siempre priorizar la norma local cuando exista conflicto o requisito adicional.
Se recomienda ejecutar pruebas de puesta en servicio y simulación de faltas, con registros y protocolos de pruebas para certificar la capacidad de interruptores y la coordinación de protecciones en la instalación.