Calculator Calculo del Peso de Cables Electricos 2 – Rápido

Calculadora precisa para determinar el peso de cables eléctricos según sección y material normativa actual.

Herramienta rápida y técnica para ingenieros, instaladores y proyectistas que requieren cálculos exactos por proyecto.

Fundamentos físicos para el cálculo del peso de cables eléctricos

El peso lineal de un cable depende fundamentalmente del área de sus conductores, la densidad de los materiales y de los elementos complementarios (aislante, cubierta, armadura y rellenos). La relación básica entre masa, volumen y densidad es la que gobierna todos los cálculos.

Para un conductor homogéneo y circular: masa por unidad de longitud (kg/m) = área transversal (m²) × densidad (kg/m³). Conviene normalizar unidades para evitar errores.

Fórmula básica y explicación de variables

Fórmula principal (con sección en mm²):

Peso (kg/m) = S (mm²) × 10^-6 × ρ (kg/m³)

• S (mm²): sección nominal del conductor en milímetros cuadrados.
• ρ (kg/m³): densidad del material del conductor (ej. cobre ≈ 8960 kg/m³; aluminio ≈ 2700 kg/m³).
• 10^-6: factor de conversión mm² → m² (1 mm² = 1·10^-6 m²).

Para un conductor circular calculado a partir del diámetro:

• d (mm): diámetro circular del conductor (si es sólido).

Cálculo del peso total de un cable multicapa

Un cable comercial incorpora varias capas; el peso total por metro se calcula sumando las masas por metro de cada elemento:

• A_i: área transversal ocupada por la i-ésima capa (conductor, aislante, relleno, cubierta, armadura).
• ρ_i: densidad específica de la i-ésima capa.

Para capas cilíndricas concéntricas se aplica:

• D_ext, D_int en mm; convertir A_capa a m² multiplicando por 10^-6.

Densidades típicas y factores prácticos

Valores usuales de densidad (valores típicos recomendados para cálculo):

• Cobre (Cu): ρ ≈ 8960 kg/m³.
• Aluminio (Al): ρ ≈ 2700 kg/m³.
• PVC (cloruro de polivinilo): ρ ≈ 1380 kg/m³.
• XLPE (polietileno reticulado): ρ ≈ 920 kg/m³.
• PE (polietileno): ρ ≈ 920–950 kg/m³.
• Acero (armadura): ρ ≈ 7850 kg/m³.

Factores prácticos:

1. En conductores trenzados, la sección nominal S corresponde al área total de los hilos; sin embargo, el diámetro geométrico del conductor se relaciona con un factor de llenado (packing factor) para tener en cuenta huecos geométricos. Un valor típico de packing factor para trenzado hexagonal es ≈ 0,9069.
2. Las cubiertas y rellenos añaden un porcentaje significativo del peso total; en cables de baja tensión la masa de la cubierta puede representar entre 10% y 40% del peso total, dependiendo de diseño y materiales.
3. Para armaduras (lisos o de cintas) hay que calcular la masa de las piezas metálicas individualmente o usar la sección lineal equivalente de acero.

Tablas de referencia: peso por metro según sección y material

Nota: Los valores de la tabla se obtienen con la fórmula Peso (kg/m) = S (mm²) × 0.00896 para cobre y S × 0.00270 para aluminio.

Diámetros teóricos de conductores sólidos

Consideraciones para cables trenzados y multicore

En cables con conductores trenzados o multifilares, la sección nominal S es la suma de las secciones de los filamentos, por lo que la masa del conductor se calcula directamente con la fórmula vista. Sin embargo, para calcular diámetros geométricos y áreas de aislamiento se debe considerar el packing factor (factor de empaquetamiento).

Fórmula para diámetro geométrico aproximado de un conductor multifilar:

• S_total en mm² (suma de secciones de todos los filamentos).
• Packing es el factor de llenado geométrico (usar 0.9 como valor práctico).

Ejemplo de cálculo del diámetro geométrico

Comparar este valor con el diámetro teórico de conductor sólido para dimensionar aislamiento y cubierta.

Ejemplos reales con desarrollo completo

Ejemplo 1 — Peso por metro de un conductor de cobre de 4 mm²

Datos:

• Sección S = 4 mm².
• Material: Cobre, ρ = 8960 kg/m³.

Cálculo:

Peso (kg/m) = S × 10^-6 × ρ = 4 × 10^-6 × 8960

Resultado:

• Peso lineal = 0.03584 kg/m ≈ 35.84 g/m.
• Para 100 m, masa total conductor = 100 × 0.03584 = 3.584 kg.
• Diámetro teórico sólido: d = sqrt(4S/π) = sqrt(16/π) ≈ 2.257 mm.

Ejemplo 2 — Peso total de un cable de 3 conductores de 35 mm² Cu con aislamiento y cubierta

En este caso se calcula el peso por metro y el peso total para una longitud determinada. Se consideran los componentes: conductores, aislamiento de cada conductor, relleno/bedding y cubierta exterior. No se incluye armadura.

Datos asumidos (valores típicos para cálculo):

• 3 conductores de cobre, S_cond = 35 mm² cada uno. ρ_Cu = 8960 kg/m³.
• Espesor de aislamiento por conductor: t_ins = 1.5 mm. Material: XLPE ρ_XLPE = 920 kg/m³.
• Espesor bedding (capa interior entre núcleos y cubierta): t_bed = 2.0 mm. Material: PVC ρ_PVC = 1380 kg/m³.
• Espesor cubierta exterior: t_sheath = 2.0 mm. Material: PVC ρ_PVC = 1380 kg/m³.
• Longitud total: L = 150 m.

Paso 1: Masa del conductor por metro (3 conductores)

M_cond_uno (kg/m) = 35 × 10^-6 × 8960 = 0.31360 kg/m

Paso 2: Área de aislamiento por conductor (cálculo geométrico)

Diámetro exterior del conductor aislado (mm): d_core_ext = d_cond + 2 × t_ins = 6.676 + 3.0 = 9.676 mm

Área_ins_core = 0.785398 × (9.676² − 6.676²) ≈ 0.785398 × (93.64 − 44.59) ≈ 0.785398 × 49.05 ≈ 38.52 mm²

Convertir a m² y multiplicar por densidad:

M_ins_core (kg/m) = 38.52 × 10^-6 × 920 ≈ 0.03544 kg/m

Paso 3: Determinar diámetro equivalente del paquete de 3 núcleos

Diámetro equivalente de paquete (mm): d_bundle = sqrt(4 × Área_total_nucleos / π) = sqrt(4 × 220.59 / π) ≈ sqrt(280.9) ≈ 16.77 mm

Paso 4: Añadir bedding y cubierta

Área_sheath = 0.785398 × (24.77² − 20.77²) = 0.785398 × (613.59 − 431.50) = 0.785398 × 182.09 ≈ 142.98 mm²

M_sheath (kg/m) = 142.98 × 10^-6 × 1380 ≈ 0.1973 kg/m

Paso 5: Masa total por metro

Resultados resumidos:

• Masa por metro ≈ 1.244 kg/m.
• Masa total en 150 m ≈ 186.66 kg.
• Estos cálculos son aproximados; los fabricantes suministran masas nominales que incluyen tolerancias y detalles constructivos.

Ejemplo 3 — Cálculo rápido para suministro y montaje (caso práctico)

Situación: determinar toneladas y número de bobinas para transportar 800 m de cable de alimentación 95 mm² Al (una sola alma).

Datos:

• Material: Aluminio, S = 95 mm², factor masa Al = 0.0027 kg/m por mm².
• Longitud total L = 800 m.

Cálculo:

Si cada bobina comercial contiene 200 m, número de bobinas = 800 / 200 = 4 bobinas.

Para transporte: masa total ≈ 205.2 kg → 0.2052 toneladas (toneladas métricas).

Algoritmo para una calculadora rápida y fiable

Paso a paso recomendado para implementar una herramienta o realizar cálculos manuales:

1. Entrada: sección(es) nominal(es) S en mm², material(es), longitud L en m, capas adicionales con espesores y densidades.
2. Calcular masa de conductores: M_cond = Σ (S_i × 10^-6 × ρ_material).
3. Si es necesario, calcular diámetros geométricos con packing factor para determinar áreas de aislamiento y cubierta.
4. Calcular las áreas de cada capa cilíndrica con π/4 × (D_ext² − D_int²); convertir a m² y multiplicar por densidad correspondiente.
5. Sumar todas las masas por metro y multiplicar por L para obtener masa total.
6. Considerar tolerancias y añadir un margen (por ejemplo, 2–5%) para embalaje, humedad o variaciones de mezcla de materiales.

Errores comunes y buenas prácticas

• No confundir densidades (kg/m³) con masas por unidad de área; usar siempre el factor 10^-6 para mm²→m².
• Cuando el diseño sea complejo (armaduras, cintas, conductores compuestos), solicitar datos de masa por metro al fabricante.
• En cables multicore, calcular primero las áreas reales ocupadas por los núcleos aislados y luego la geometría de la envolvente.
• Para cotizaciones y transporte, redondear hacia arriba y añadir margen logístico.

Referencias normativas y documentación técnica

Normas y documentos consultables que regulan secciones, construcción y características de conductores y cables eléctricos:

• IEC 60228 — Conductors of insulated cables: definición y clasificación de secciones y conductores. Más información: https://www.iec.ch
• UNE-EN 60228 — (versión europea/española de la anterior) disponible en el catálogo UNE: https://www.une.org
• Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) — España, Real Decreto 842/2002. Texto consolidado: https://www.boe.es/eli/es/rd/2002/07/02/842
• Manuales y hojas de datos de fabricantes (ejemplos): Prysmian Group (catálogos de cables): https://www.prysmiangroup.com y Nexans: https://www.nexans.com. Los fabricantes publican fichas técnicas con masas por metro.
• IEEE Std e información técnica sobre materiales conductores: https://standards.ieee.org
• Datos físicos de materiales: fichas técnicas y fuentes como NIST o artículos técnicos. Ejemplos de referencia: https://es.wikipedia.org/wiki/Cobre y https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio (usar para consulta rápida de densidades).

Implementación práctica de una "Calculator" rápida

Elementos mínimos que debe ofrecer una calculadora de peso de cables:

• Entrada de secciones (una o múltiples), selección de material por conductor (Cobre/Aluminio/otro).
• Opciones para añadir capas: aislamiento (material y espesor), relleno, bedding, cubierta, armadura (tipo y sección).
• Resultado detallado: masa por metro desglosada por componente y masa total para la longitud solicitada.
• Exportación de resultados y posibilidad de comparar con tablas del fabricante.

Consideraciones de usabilidad:

• Permitir unidades alternativas (g/m, kg/km) y conversión automática.
• Incluir valores por defecto (densidades y packing factors) con opción de personalizar.
• Mostrar advertencias cuando se exceden tolerancias o cuando falta información constructiva relevante.

Resumen técnico y recomendaciones profesionales

El cálculo del peso de cables eléctricos se basa en principios físicos sencillos, pero la precisión depende de conocer la geometría real del cable y las características de los materiales empleados. Para cuantificaciones de obra y logística, utilice siempre los datos del fabricante y aplique márgenes de seguridad.

• Use la fórmula básica Peso = S × 10^-6 × ρ para cálculo rápido de conductores.
• Para cables completos sume las masas por metro de cada componente calculando áreas cilíndricas anulares cuando proceda.
• Consulte las normas IEC/UNE aplicables y las hojas de datos de fabricantes para obtener valores oficiales y tolerancias.

Si desea, puedo generar una hoja de cálculo o una plantilla para una calculadora web basada en estos principios, con fórmulas listas para usar y tablas configurables según materiales y espesores. También puedo adaptar los ejemplos a condiciones específicas de su proyecto (longitudes, tipos de aislamiento, armadura, número de núcleos).