Cómo determinar la sección del cable por el diámetro y viceversa: tablas preparadas y fórmulas de cálculo

Los cables se utilizan ampliamente en el ámbito de las redes eléctricas de muy diversos fines. El transporte de energía mediante productos de cable y conductor, a simple vista, parece sencillo y comprensible.

Sin embargo, para garantizar un funcionamiento seguro de la instalación eléctrica, es necesario tener en cuenta una serie de matices importantes al diseñar y configurar las redes eléctricas. Uno de estos detalles es la capacidad de calcular correctamente la sección del cable según el diámetro, ya que de la precisión de la determinación depende el límite de corriente admisible que pasa por el conductor.

¿Cómo determinar la sección o el diámetro? ¿Hay diferencia entre estos parámetros? Trataremos de aclararlo en el artículo. Además, hemos preparado tablas resumen que ayudarán a elegir el conductor según las condiciones de instalación de la red eléctrica, el material del núcleo del cable y las características de potencia de los equipos conectados.

Necesidad y procedimiento de cálculo

Con la corriente eléctrica se alimenta una gran variedad de equipos que poseen diferentes potencias. Y el rango de potencias es muy amplio.

Cada aparato eléctrico individual representa una carga, y dependiendo de su magnitud se requiere el suministro de una corriente de cierta intensidad.

Por defecto o por simple desconocimiento de los fundamentos de la electricidad, es fácil conectar los conductores ignorando todos los requisitos existentes sobre diámetros y secciones. Otra cuestión es qué puede resultar de esta práctica durante el funcionamiento.

La cantidad necesaria de corriente para la carga requerida se puede hacer pasar a través de cables de diferente diámetro (sección).

Pero en condiciones de sección insuficiente del conductor para el paso del volumen de corriente dado, se produce un efecto de aumento de la resistencia. Como consecuencia, se observa un calentamiento del cable (conductor).

Si se ignora este fenómeno y se continúa haciendo pasar corriente, se crea un peligro real de calentamiento hasta el punto de ignición. Esta situación amenaza con un accidente grave. Por eso es necesario prestar especial atención a los cálculos y a la selección de los circuitos de transmisión de corriente a la carga.

Las consecuencias de cálculos inexactos de los conductores eléctricos según la sección (diámetro) pueden ir acompañadas de fenómenos que van desde una leve deformación del material aislante hasta un incendio real y un gran siniestro

Un cálculo correcto, una selección adecuada de cables y alambres repercute positivamente en el funcionamiento del equipo que actúa como carga.

Por consiguiente, además del factor de seguridad, el cálculo de las secciones del cable eléctrico según el diámetro o viceversa es una acción obligatoria desde el punto de vista de garantizar una operación eficiente de las máquinas eléctricas

Determinación del diámetro del núcleo del conductor

En realidad, esta operación se puede realizar con una simple medición lineal. Para una medición precisa se recomienda utilizar un instrumento de precisión, como un calibre, e incluso mejor – un micrómetro

Un resultado de precisión relativamente baja, pero aceptable para muchas aplicaciones de cables, lo proporciona la medición del diámetro con una regla común

Medición y determinación del diámetro del alma con un instrumento de precisión, como el calibre. Este método de medición lineal proporciona un resultado lo suficientemente preciso para el cálculo posterior de la sección del conductor

Por supuesto, la medición debe realizarse en estado de conductor desnudo, es decir, previamente se retira el revestimiento aislante.

Por cierto, se considera también recubrimiento aislante, por ejemplo, del cable de cobre, una fina capa de barniz pulverizado, que también es necesario retirar cuando se requiere un cálculo muy preciso

Existe un método «doméstico» para medir el diámetro, adecuado para aquellos casos en que no se dispone de instrumentos de medición de precisión. Para aplicar el método se necesitará un destornillador de electricista y una regla escolar

El conductor a medir se pela previamente de su aislamiento, luego se enrolla apretadamente vuelta a vuelta en el vástago del destornillador. Generalmente se enrollan diez vueltas, un número conveniente para cálculos matemáticos

La medición lineal del diámetro es otro método ampliamente utilizado para determinar el parámetro del conductor para el cálculo de la potencia (capacidad de carga). Se aplica utilizando una regla común y cualquier base sobre la que sea posible enrollar el conductor (+)

A continuación, se mide con la regla la bobina enrollada en el vástago del destornillador desde la primera hasta la última vuelta. El valor obtenido en la regla debe dividirse por el número de vueltas (en este caso por 6). El resultado de este simple cálculo será el diámetro del alma del cable

Cálculo de la sección del cable eléctrico

Para determinar el valor de la sección del alma del conductor será necesario utilizar una formulación matemática

En esencia, la sección del conductor es el área de la sección transversal, es decir, el área del círculo. Su diámetro se determina mediante el método descrito anteriormente.

La sección del conductor es esencialmente el área del círculo. Por consiguiente, el cálculo de este segmento de la geometría matemática se puede realizar mediante la fórmula tradicional, siempre que se conozca el valor del diámetro o del radio.

Basándose en el valor del diámetro, es fácil obtener el valor del radio dividiendo el diámetro por dos.

En realidad, será necesario agregar la constante «π» (3,14) a los datos obtenidos, y luego se puede calcular el valor de la sección mediante una de las fórmulas:

S = π*R² o S = π/4*D²,

donde:

• D – diámetro;
• R – radio;
• S – sección transversal;
• π – constante, correspondiente a 3,14.

Estas fórmulas clásicas también se utilizan para determinar la sección de conductores de varios hilos. La estrategia de cálculo permanece prácticamente sin cambios, excepto por algunos detalles.

En particular, primero se calcula la sección de un hilo del haz, y luego el resultado obtenido se multiplica por el número total de hilos.

Es posible calcular la sección de un conductor multifilar usando el mismo método matemático que se aplica a un cable simple, pero además se considera el número de hilos existentes como factor multiplicador.

¿Por qué debería considerarse un factor importante la determinación de la sección transversal? Un punto obvio, directamente relacionado con la ley de Joule-Lenz, es que el parámetro de la sección transversal del conductor determina el límite de corriente admisible que fluye a través de ese conductor.

Determinación del diámetro a partir de la sección

Mediante cálculo matemático es posible determinar el diámetro del conductor cuando se conoce el parámetro de la sección.

Esto, por supuesto, no es la opción más práctica, considerando que existen métodos más simples para determinar el diámetro, pero no se descarta el uso de esta opción.

La medición del diámetro con alta precisión mediante una herramienta de mecánico – el micrómetro, da un resultado prácticamente análogo cuando los cálculos se realizan con la fórmula.

Para realizar el cálculo, se necesitan prácticamente los mismos datos numéricos que se utilizaron en los cálculos de la sección con la fórmula matemática.

Es decir, la constante «π» y el valor del área del círculo (sección).

Aplicando estos valores a la fórmula siguiente, se obtiene el valor del diámetro:

D = √4S/π,

donde:

• D – diámetro;
• S – sección transversal;
• π – constante, correspondiente a 3,14.

El uso de esta fórmula puede ser pertinente cuando se conoce el parámetro de la sección y no se dispone de ninguna herramienta adecuada para medir el diámetro.

Es posible obtener el parámetro de la sección, por ejemplo, de la documentación del conductor o de una tabla de cálculos donde se presentan las variantes clásicas más utilizadas.

Tablas para seleccionar el conductor adecuado

Una opción cómoda y práctica para elegir el cable (conductor) adecuado es utilizar tablas especiales donde se indican los diámetros y las secciones en relación con las potencias y/o las corrientes conducidas.

Tener una tabla así a mano es una manera fácil y sencilla de decidir rápidamente el conductor adecuado para la instalación eléctrica requerida.

Determinar los valores necesarios mediante una tabla clásica es una de las formas más cómodas de seleccionar el conductor requerido durante los trabajos de instalación.

Teniendo en cuenta que los conductores tradicionales para instalaciones eléctricas son productos con conductores de cobre o aluminio, existen tablas para ambos tipos de metales.

Además, los datos tabulares suelen presentar valores para voltajes de 220 voltios y 380 voltios. Además, se consideran los valores de las condiciones de instalación – cableado cerrado o cableado abierto.

En realidad, resulta que en una sola hoja de papel o en una imagen cargada en un teléfono inteligente se contiene una gran cantidad de información técnica que permite prescindir de los cálculos matemáticos (lineales) mencionados anteriormente.

Es más, muchos fabricantes de productos de cable, para simplificar al comprador la elección del conductor adecuado, por ejemplo, para la instalación de enchufes, ofrecen una tabla en la que se incluyen todos los valores necesarios.

Solo quedará determinar qué carga se planea para el punto eléctrico concreto y de qué manera se realizará la instalación, y basándose en esa información seleccionar el cable correcto con conductores de cobre o aluminio.

En la tabla se presentan ejemplos de dichas opciones de cálculo del diámetro del cable según la sección transversal, donde se consideran opciones para conductores de cobre y aluminio, así como métodos de instalación del cableado – tipo abierto o empotrado. En la primera tabla se puede determinar el indicador de sección según potencia y corriente.

Tabla de correspondencia de la sección con el diámetro de los conductores de cobre y aluminio según las condiciones de instalación

Además, existe un estándar de secciones y diámetros que se aplica a los conductores portadores de corriente redondos (perfilados) no compactados y compactados de cables, alambres y cordones. Estos parámetros están regulados por GOST 22483-2012.

Bajo este estándar se incluyen cables de alambre de cobre (cobre estañado), aluminio sin revestimiento metálico o con revestimiento metálico.

Los conductores de cobre y aluminio de cables y alambres para instalación fija se dividen en clases 1 y 2. Los alambres, cordones y cables para instalación fija y no fija, donde se requiere un mayor grado de flexibilidad en el montaje, se dividen en clases de 3 a 6.

Tabla de correspondencia por clases para conductores de cobre de cables (alambres)

Para conductores y cables de aluminio, la norma GOST 22483-2012 también prevé parámetros de sección nominal del conductor, que corresponden al diámetro respectivo, dependiendo de la clase del conductor.

Además, según la misma norma GOST, los diámetros indicados pueden utilizarse para un conductor de cobre de clase 1, si se requiere calcular su diámetro mínimo.

Tabla de correspondencia por clases para conductores de aluminio de cables (alambres)

Se proporcionan recomendaciones adicionales para la selección del tipo de alambres y cables para la instalación de redes eléctricas en apartamentos y casas en los artículos:

1. Qué cable usar para la instalación eléctrica en la casa: recomendaciones para la selección
2. Con qué cable hacer la instalación eléctrica en una casa de madera: tipos de cable ignífugo y su colocación segura
3. Qué cable usar para el cableado en un apartamento: revisión de cables y elección de la mejor opción

Conclusiones y video útil sobre el tema

El siguiente video muestra un ejemplo práctico de cómo determinar la sección del conductor mediante métodos simples.

Se recomienda ver el video, ya que la información presentada visualmente contribuye a ampliar los conocimientos:

Trabajar con cables eléctricos siempre requiere una actitud responsable desde el punto de vista del cálculo.

Por lo tanto, un electricista de cualquier nivel debe conocer el método de cálculo y saber utilizar las tablas técnicas existentes. De este modo, no solo se logra un ahorro significativo de costos en la instalación gracias a un cálculo preciso, sino que, lo más importante, se garantiza la seguridad de la operación de la línea que se introduce.

¿Tiene algo que añadir o tiene preguntas sobre cómo determinar la sección del cable? Puede dejar comentarios en la publicación, participar en debates y compartir su propia experiencia en la selección de cables para la instalación de la red eléctrica en su casa o apartamento. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.