¿Cómo calcular la corriente eléctrica que soporta un cable?

Cada vez que realizamos cualquier tipo de instalación eléctrica, es esencial tener en cuenta varios factores para garantizar su seguridad y eficiencia. Uno de los aspectos más importantes es determinar la corriente adecuada del cable a utilizar.

Cuando hablamos de la corriente o la sección se refiere al diámetro del cable, generalmente hecho de cobre, independientemente de su capa aislante, esto dará pie a cuál es la tensión máxima y mínima que podrá soportar dicho cable en una instalación eléctrica.

Dado que, dicho grosor determinará la cantidad de corriente, medida en amperios, que el cable será capaz de soportar sin sobrecalentarse. Por lo tanto, es vital ejecutar este cálculo de manera precisa y adecuada.

A continuación te mencionaremos los requisitos y cualidades que debe tener el cable y como calcular la tensión máxima que puede soportar. ¿Conoces otra forma de calcular la corriente en una sección?

Requisitos para cables eléctricos

Los cables usados en instalaciones eléctricas deben cumplir con dos condiciones fundamentales para su correcto funcionamiento y eficiencia, los cuales se mencionan a continuación a modo de glosario para entender las bases.

Intensidad máxima admisible

Se refiere a la cantidad máxima de amperios que un cable puede soportar. Cuando la corriente pasa a través de un cable, se produce el efecto Joule. Aunque el revestimiento del cable es aislante, existe un límite máximo de corriente que puede soportar sin sobrecalentarse. Si se excede este límite, el cable puede dañarse e incluso provocar un incendio.

Caída de tensión máxima

La caída de tensión se refiere a la diferencia de voltaje presente entre los extremos de un conductor, en este caso, un cable eléctrico. Cuando se aplica un voltaje determinado en un extremo del cable, debido a las características físicas del cable, siempre habrá una caída de voltaje en el otro extremo.

Cuáles son los porcentajes que maneja un cable

Generalmente, se establecen las siguientes recomendaciones en cuanto a los porcentajes máximos de caída de tensión:

Para el cable alimentador y los circuitos ramales, la caída de tensión máxima debe ser ≤5%.
Para el cable alimentador principal, la caída de tensión máxima debe ser ≤3%.

Cómo calcular la capacidad de corriente de un cable

Para calcular la capacidad de corriente que un cable puede soportar sin sobrecalentarse, es necesario considerar los siguientes factores.

Tipo de cable

Dependiendo de la aplicación y la normativa vigente, la cual se especifica en la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012, se utilizará un tipo específico de cable.

No obstante, es importante conocer las características técnicas del cable seleccionado, como su material conductor, aislamiento, y capacidad de corriente nominal. Puedes preguntar a nuestros asesores para saber más sobre el material de los productos que encuentras en Elektron, sin embargo, las características más relevantes son las siguientes.

Sección del cable

La sección transversal del cable es fundamental para determinar su capacidad de corriente. Esta se mide en milímetros cuadrados (mm²). Cuanto mayor sea la sección del cable, mayor será su capacidad de conducción de corriente.

Material del cable

El material conductor del cable, comúnmente cobre o aluminio, tiene diferentes propiedades de conductividad. El cobre es conocido por su alta conductividad y se emplea ampliamente en instalaciones eléctricas.

Temperatura ambiente

La temperatura del ambiente en la que se encontrará el cable también afectará su capacidad de corriente. La normativa establece valores máximos de temperatura permitidos para el cable, teniendo en cuenta la disipación de calor y la seguridad.

Es crucial destacar que realizar este cálculo correctamente es esencial para garantizar una instalación eléctrica segura y eficiente. Si no tienes experiencia en este tipo de cálculos o si la instalación es compleja, es recomendable consultar a un especialista en electricidad para asegurarte de que se cumplan todos los requisitos y normativas aplicables.

La resistencia y el calor en los conductores eléctricos

El efecto Joule es un fenómeno que ocurre cuando una corriente eléctrica pasa a través de conductores y receptores, generando calor. Si estamos transportando o distribuyendo energía eléctrica, el calor producido por el efecto Joule resulta en pérdidas y puede causar un calentamiento excesivo en los conductores.

Esto puede dañar permanentemente los cables e incluso provocar incendios. Aunque el calor generado en un momento específico puede no ser peligroso, a medida que se acumula, puede volverse peligroso.

Además, es fundamental tener en cuenta que los aislantes, expuestos a altas temperaturas, pierden su capacidad de aislamiento y envejecen rápidamente, volviéndose quebradizos e ineficaces. La resistencia eléctrica de los conductores es responsable de este calentamiento.

Fórmula para calcular la resistencia máxima

Una vez que se tienen en cuenta estos factores, se puede utilizar una fórmula específica para calcular la capacidad de corriente del cable. Esta fórmula considera la resistencia del material conductor, la sección transversal del cable y otros parámetros relevantes.

La resistencia se opone al flujo de corriente y convierte parte de la energía eléctrica transportada por los electrones en calor y pérdidas. Estas pérdidas se pueden expresar como la potencia perdida en la línea (PpL) y aumentan a medida que la resistencia del conductor aumenta.

Si utilizamos la fórmula de potencia (P = V x I) y la ley de Ohm (V = I x R), podemos expresar la potencia perdida en la línea (PpL) de la siguiente manera:

PpL = RL x I^2

Donde PpL es la potencia perdida en la línea, RL es la resistencia del cable e I es la intensidad de corriente que fluye a través del cable.

La intensidad de corriente que fluye a través del cable es determinada por los receptores conectados y no se puede cambiar. Por lo tanto, si queremos reducir las pérdidas y evitar los efectos perjudiciales del calor, debemos disminuir la resistencia de los conductores. La forma más efectiva de hacerlo es aumentando la sección transversal del cable.

A mayor sección transversal, menor resistencia

Es importante tener en cuenta que un mayor aumento en la sección transversal del cable también conlleva un mayor costo. Por lo tanto, debemos seleccionar una sección adecuada que no esté sobredimensionada y que no incremente excesivamente el costo total de la instalación.

Ejemplo de cálculo de potencia perdida

Para comprender mejor este concepto, veamos un ejemplo de cálculo de la potencia perdida en un cable de cobre de 100 metros de longitud y sección de 1,5 mm² que alimenta un motor eléctrico de 3 kW a 230 V.

Primero, calculamos la intensidad de corriente que fluye a través del conductor utilizando la fórmula de potencia (P = V x I):
I = P/V = 3000/230 = 13 A.
A continuación, calculamos la resistencia del conductor utilizando la fórmula:
R = ρ x L/S.
Donde ρ (ro) es la resistividad del material conductor del cable, en este caso, cobre.
R = 0,017 x (100/1,5) = 1,19 Ω (ohmios).
Finalmente, calculamos la potencia perdida en la línea:
PpL = RL x I^2 = 1,19 x 13^2 = 211 W.

Este cálculo nos proporciona información sobre la cantidad de potencia perdida en el cable y nos permite evaluar la eficiencia de la instalación eléctrica.

En resumen, calcular la capacidad de corriente de un cable eléctrico implica considerar factores como el tipo de cable, la sección del cable, el material conductor y la temperatura ambiente. Realizar este cálculo de manera precisa es fundamental para garantizar la seguridad y eficiencia de una instalación eléctrica.

Recuerda que siempre es recomendable contar con la asesoría de un especialista en electricidad para proyectos más complejos. En Elektron, ofrecemos una amplia gama de cables eléctricos de alta calidad para satisfacer las necesidades de los especialistas en electricidad.

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