Calculadora de sección de cable eléctrico (mm²)

Cómo funciona el cálculo

Cómo calcular la sección de un cable eléctrico en mm²

Elegir la sección de un cable eléctrico es una de las decisiones que más influye en la seguridad de una instalación. Un cable con sección insuficiente se calienta en exceso durante el uso, deteriora el aislamiento y puede provocar un incendio. Un cable sobredimensionado, en cambio, encarece el material sin aportar protección adicional. El método consiste en comprobar dos criterios que deben cumplirse a la vez y en adoptar la mayor de las secciones que resulten de ellos.

El primer criterio sigue la norma internacional IEC 60364-5-52, que establece las capacidades de conducción de corriente de los cables según el método de instalación, el tipo de aislamiento y el material del conductor. El segundo criterio se apoya en la IEC 60364-5-525, que trata la caída de tensión en las instalaciones de consumo. La aplicación concreta en Guatemala debe ajustarse a la normativa eléctrica vigente y a las exigencias de la distribuidora de energía de la zona.

Criterio 1: capacidad de conducción de corriente

El primer criterio es el más directo. El cable debe transportar la corriente de diseño sin que la temperatura del conductor supere el límite del aislamiento. Para el aislamiento de PVC, la IEC 60364-5-52 fija una temperatura máxima de servicio de 70 °C en régimen permanente.

La calculadora asume el método B2 de la IEC 60364-5-52: cable multipolar instalado en tubo colocado en una pared, con aislamiento de PVC, temperatura ambiente de referencia de 30 °C y conductor de cobre. Es un caso frecuente en viviendas.

La corriente de diseño se calcula a partir de la potencia activa y del tipo de alimentación:

• Circuito monofásico: Ib = P / (V × cos φ)
• Circuito trifásico: Ib = P / (√3 × V × cos φ)

Para los circuitos monofásicos, con dos conductores cargados, los valores de referencia de la IEC 60364-5-52 para el método B2, PVC y cobre son: 1.5 mm² admite 15.5 A; 2.5 mm² admite 21 A; 4 mm² admite 28 A; 6 mm² admite 36 A; 10 mm² admite 50 A; 16 mm² admite 68 A; 25 mm² admite 89 A; y 35 mm² admite 110 A. En circuitos trifásicos, con tres conductores cargados, los valores son inferiores, porque los conductores activos se calientan mutuamente.

Se elige la primera sección normalizada cuya capacidad Iz sea igual o superior a Ib.

Criterio 2: caída de tensión máxima

El segundo criterio limita la pérdida de tensión a lo largo del conductor. La resistencia del cable provoca una caída de tensión proporcional a la longitud y a la corriente. En circuitos largos, una caída excesiva reduce la tensión en los terminales del equipo, lo que afecta a su funcionamiento, a la calidad de la iluminación y a la vida útil de los motores.

La calculadora usa como límites de referencia un 3 % de la tensión para circuitos de iluminación y un 5 % para tomacorrientes y fuerza motriz, que son los valores recomendados en la IEC 60364-5-525 para instalaciones de consumo. La normativa local puede fijar límites distintos, así que confírmelo con su instalador.

La sección mínima para respetar la caída de tensión se calcula así:

S_cdt = (k × ρ × L × Ib) / ΔU_máx

k vale 2 en monofásico, porque la corriente recorre el cable de ida y de vuelta, y √3 en trifásico. La resistividad ρ del cobre es 1/56 Ω·mm²/m a 20 °C. La longitud L se expresa en metros y ΔU_máx es la caída de tensión admisible en voltios. Con una tensión de 120 V y el límite de 5 %, ΔU_máx es de 6 V.

Como ejemplo, un circuito de 20 m con una corriente de diseño de 25 A y el límite de 5 % exige una S_cdt de unos 2.98 mm². Se elige entonces la sección normalizada inmediatamente superior, que es de 4 mm².

Sección final: el mayor de los dos criterios

La sección instalada es la mayor entre la exigida por la corriente y la exigida por la caída de tensión. En circuitos cortos suele dominar el criterio de corriente. Al aumentar la longitud, el criterio de caída de tensión pasa a ser el más restrictivo y obliga a secciones mayores aunque la corriente no cambie.

Un caso concreto: una carga de 2 kW a 120 V con cos φ de 1.0 da una corriente de diseño de 16.7 A. A 20 m, la caída de tensión exige como mínimo 1.98 mm². El criterio de corriente exige al menos 2.5 mm², cuya capacidad de 21 A es suficiente. La sección final es, por tanto, de 2.5 mm².

Designación en AWG

La calculadora trabaja en mm² porque la fórmula y los valores de la IEC 60364-5-52 están expresados en esa unidad. En instalaciones que siguen la serie NEC, los conductores se designan en AWG o kcmil. La correspondencia entre ambas designaciones no es exacta, así que el técnico debe convertir la sección obtenida a la designación AWG más próxima con las tablas de la NEC, y no debe tomar la conversión de la calculadora como directa.

Calibre del interruptor de protección

El interruptor termomagnético que protege el circuito debe tener un calibre nominal igual o superior a Ib y nunca superior a la capacidad Iz del cable. La calculadora propone el calibre normalizado más bajo que cumple Ib, tomado de la serie de calibres NEC (NFPA 70), la referencia adoptada para los interruptores en esta configuración local. En el ejemplo anterior, 16.7 A conducen a un interruptor de 20 A, que no supera los 21 A del cable de 2.5 mm².

Si la carga es continua, es decir, funciona tres horas o más sin interrupción, la NEC (artículos 210.19 y 210.20) exige aplicar un margen del 125 % a la corriente continua. Para 16.7 A, eso da 20.9 A: el interruptor de 20 A del ejemplo quedaría por debajo y el calibre pasaría a 25 A. Esa combinación de cable e interruptor debe verificarla el instalador, porque la misma norma aplica el margen del 125 % al dimensionamiento del conductor.

En instalaciones con protección diferencial, el interruptor diferencial (de falla a tierra) y el interruptor termomagnético se coordinan en el diseño del tablero. Esa coordinación corresponde al instalador.

Casos límite

La fórmula tiene tres casos que conviene conocer. Con P igual a 0, la corriente de diseño es 0 y la sección resultante carece de sentido práctico; no hay carga que alimentar. Con L igual a 0, el criterio de caída de tensión no impone ninguna sección y prevalece el criterio de corriente. Con cos φ igual a 0, la fórmula divide por cero: una carga sin factor de potencia no tiene componente activa de corriente que dimensionar, y el valor no debe introducirse. El rango válido de cos φ es de 0.5 a 1.0.

Método B2 y otros escenarios de instalación

La calculadora usa el método B2. Otros métodos cambian la capacidad de conducción de corriente. Un cable enterrado en tubo, un cable al aire libre, un cable en bandeja sin tapa o varios cables agrupados en el mismo tubo tienen capacidades distintas, y la norma exige aplicar factores de corrección por temperatura ambiente y por agrupamiento. Si el cable discurre por un trazado de este tipo, el resultado de la calculadora puede quedar corto. El instalador aplica esos factores según el trazado real.

Errores frecuentes

Los errores que más se repiten al dimensionar un cable son los siguientes:

• Confundir kVA con kW. La calculadora pide la potencia activa en kW, y el factor de potencia se introduce por separado.
• Medir la longitud en línea recta en lugar del recorrido real del cable, que suele ser más largo.
• Olvidar que en monofásico el cable recorre dos veces la distancia, de ida y de vuelta.
• Confundir la tensión de línea con la tensión de fase en circuitos trifásicos. Confirme con el instalador la tensión real de la red del inmueble antes de introducirla.
• Ignorar el agrupamiento: varios circuitos en el mismo tubo se calientan entre sí y reducen su capacidad.
• Elegir la sección solo por el costo del cable, sin revisar la caída de tensión en los circuitos largos.

Cuándo usar esta calculadora y cuándo no

Esta calculadora sirve para una primera aproximación: comparar secciones, estimar el orden de magnitud del cable de un circuito nuevo o comprobar si una ampliación es viable. No sirve como documentación para una obra. El proyecto de una instalación eléctrica debe elaborarlo y firmarlo un técnico responsable habilitado, que tenga en cuenta todos los factores de corrección, la carga real de la instalación y las exigencias de las autoridades competentes.

Las entidades públicas de referencia para la energía eléctrica en Guatemala son el Ministerio de Energía y Minas (MEM) y la Comisión Nacional de Energía Eléctrica (CNEE). Consulte con ellas los requisitos vigentes antes de ejecutar obras que alteren la instalación eléctrica.

Si la instalación ya existe y se quiere ampliar, conviene revisar la sección del cable original y el calibre del interruptor. Un circuito sobrecargado puede haber funcionado durante años sin disparar y, aun así, haberse deteriorado.