Ampacidad, tamaño y tipos de cables: referencia y guía práctica de NEC

¿Qué es la ampacidad mínima del circuito?

La ampacidad mínima del circuito (MCA) es la capacidad mínima de transporte de corriente que debe tener el cableado de un circuito para alimentar de forma segura un equipo específico. Es un valor calculado (no el amperaje de funcionamiento del equipo) que tiene en cuenta los requisitos de carga continua, las características de arranque del motor y los márgenes de seguridad exigidos por el código. En los Estados Unidos, el artículo 440 del Código Eléctrico Nacional (NEC) rige los cálculos de MCA para equipos impulsados ​​por motor, como unidades HVAC, compresores y sistemas de refrigeración.

La fórmula estándar NEC para MCA en equipos de motor-compresor es: MCA = 1,25 × (FLA del motor más grande) suma de todas las demás cargas en el circuito . Por ejemplo, un acondicionador de aire con un compresor de 14A y un motor de ventilador de 3A tendría un MCA de (1,25 × 14) 3 = 20.5A . Los conductores de suministro deben tener un tamaño para transportar al menos 20,5 A, es decir, un mínimo de cobre de 12 CAE según las condiciones estándar de la Tabla 310.12 del NEC, aunque la mayoría de los instaladores seleccionarían 10 AWG para cumplir también con el requisito máximo de protección contra sobrecorriente en la misma placa de identificación.

MCA es distinta de la clasificación de protección máxima contra sobrecorriente (MOCP), que establece el límite máximo para el tamaño del disyuntor o fusible. El cable debe tener el tamaño adecuado al MCA; el dispositivo de sobrecorriente debe tener un tamaño entre el MCA y el MOCP. Según NEC 440.4(B), ambos valores deben marcarse en la placa de identificación del equipo. Usar un cable más pequeño que el MCA, incluso si está protegido por un disyuntor del tamaño correcto, es una violación del código y un riesgo de incendio. porque el conductor no puede transportar con seguridad la carga continua que exige el equipo.

Ampacidad del cable por calibre: cobre y aluminio

La ampacidad (la corriente continua máxima que un conductor puede transportar sin exceder su temperatura nominal de aislamiento) está determinada por el calibre del cable (AWG o kcmil), el material del conductor (cobre o aluminio), la temperatura nominal de aislamiento y el método de instalación. Los valores a continuación se basan en la tabla 310.12 de NEC para conductores en conductos o cables con clasificaciones de aislamiento de 60 °C y 75 °C en un ambiente de 30 °C, que son las condiciones de instalación más comunes en el mundo real. La ampacidad se reduce cuando varios conductores portadores de corriente comparten un conducto (la reducción se aplica a 4 o más conductores), cuando la temperatura ambiente excede los 30 °C o cuando los conductores se agrupan al aire libre.

Amperios máximos de cable de calibre 10

El cable de cobre de 10 AWG tiene una ampacidad nominal de 30 A a 60 °C y 35 A a 75 °C. según la tabla 310.12 del NEC. En el cableado residencial, donde la mayoría de los dispositivos y terminaciones están clasificados para 60 °C, el límite práctico es 30 A, razón por la cual 10 AWG se combina con disyuntores de 30 A para circuitos de secadoras eléctricas, aires acondicionados de ventana grande y circuitos derivados de cargadores de vehículos eléctricos. El valor de la columna de 75 °C se aplica solo cuando todas las terminaciones, dispositivos y equipos del circuito están clasificados para 75 °C, como es el caso en muchas aplicaciones comerciales e industriales que utilizan disyuntores y paneles con clasificación de 75 °C.

Amperios máximos para cable calibre 8

El cable de cobre 8 AWG transporta 40 A a 60 °C y 50 A a 75 °C. El valor de 60°C rige para instalaciones residenciales; Por lo tanto, 8 AWG es el mínimo para un circuito de 40 A y se utiliza para circuitos de electrodomésticos grandes y algunos subpaneles. Con una clasificación de 75 °C, 8 AWG puede soportar cargas de 50 A en cableado comercial donde se confirman terminaciones de 75 °C en todo el circuito. Tenga en cuenta que el cable de aluminio 8 AWG transporta 40 A a 75 °C, un calibre práctico más pequeño que el cobre para la misma ampacidad, razón por la cual el aluminio se usa con menos frecuencia en este calibre en el cableado de circuitos derivados a pesar de su menor costo por pie.

Ampacidad del cobre 4 AWG

El cobre 4 AWG tiene una clasificación de 70 A (60 °C) y 85 A (75 °C). Se especifica comúnmente para circuitos alimentadores de 70 A y 80 A, alimentaciones de subpaneles en ampliaciones residenciales y circuitos derivados para equipos de cocinas comerciales grandes. A 75 °C, el cobre 4 AWG técnicamente puede soportar una carga de 85 A, aunque la coordinación del disyuntor generalmente llega a 80 A como el siguiente tamaño estándar por debajo de 85 A.

Dimensionamiento de cables para aplicaciones comunes de servicio y alimentadores

¿Qué tamaño de cable para un disyuntor de 50 amperios?

Un circuito de 50 A requiere Cobre 6 AWG o aluminio 4 AWG como mínimo. El NEC exige que los conductores de los circuitos derivados tengan un tamaño no inferior a la clasificación del dispositivo de sobrecorriente para circuitos sin motor ni HVAC, por lo que un disyuntor de 50 A significa un cable con clasificación de 50 A. A 75 °C, el cobre de 8 AWG alcanza los 50 A, pero debido a que la mayoría de las terminaciones de paneles y receptáculos residenciales tienen una clasificación de 60 °C, la columna de 60 °C gobierna y el límite de 40 A de 8 AWG es insuficiente. Utilice cobre de 6 AWG con un disyuntor de 50 A para circuitos residenciales estándar de 240 V, como cargadores de vehículos eléctricos de nivel 2, jacuzzis y estufas.

Tamaño del cable para servicio de 100 amperios

Para una entrada o alimentador de servicio residencial de 100 A, Cobre 2 AWG o aluminio 1/0 AWG es la selección estándar. A 75 °C, el cobre de 2 AWG transporta 115 A: margen suficiente por encima de 100 A para el servicio. A los conductores de entrada de servicio se les permite usar la columna de 75 °C según NEC 230.42 porque las conexiones del lado de servicios públicos y de la base del medidor están clasificadas en consecuencia. La opción de cobre es más compacta pero más cara; El aluminio es la opción rentable para tramos de servicio más largos y es el material dominante para el cable de entrada de servicio residencial en América del Norte.

Cable de aluminio 1/0 para servicio de 100 amperios.

El aluminio 1/0 AWG tiene una clasificación de 120 A a 75 °C. , lo que lo convierte en el tamaño de conductor estándar para aplicaciones de alimentación y entrada de servicio residencial de 100 A cuando se utiliza aluminio. Se especifica en el cable de entrada de servicio (tipo SEU o SER) y en los conductos que van desde la base del medidor hasta el panel principal. El uso de aluminio 1/0 para servicio de 100 A cumple totalmente con NEC en terminaciones de 75 °C, lo cual es estándar en los disyuntores principales y las bases de medidores de servicios públicos. Las conexiones de aluminio de este tamaño requieren un compuesto antioxidante en todas las terminaciones y terminales o conectores con clasificación de aluminio; no utilizar hardware con clasificación de aluminio es una de las principales causas de sobrecalentamiento en las terminaciones de conductores de aluminio.

Ampacidad de cobre 1/0

El cobre 1/0 AWG transporta 125 A a 60 °C y 150 A a 75 °C. Se utiliza para alimentadores de servicio de 125 A y 150 A, alimentadores de subpaneles y grandes circuitos derivados comerciales. El importante paso de ampacidad entre 1/0 y 3/0 de cobre (150 A frente a 200 A a 75 °C) hace que estos dos tamaños sean la selección estándar para aplicaciones de servicio de 150 A y 200 A respectivamente.

Ampacidad del alambre de cobre 3/0

El cobre 3/0 AWG tiene una clasificación de 165 A (60 °C) y 200 A (75 °C) , lo que lo convierte en el conductor estándar para aplicaciones de entrada de servicio residencial y alimentador principal de 200 A. Un panel principal de 200 A alimentado con cobre 3/0 en un conducto desde la base del medidor es la configuración más común para construcciones residenciales nuevas en los Estados Unidos. Para el servicio de aluminio de 200 A, normalmente se requieren 350 kcmil, cantidad significativamente mayor físicamente que el cobre 3/0, lo que ilustra por qué se prefiere el cobre cuando el relleno de conductos o el espacio de enrutamiento físico son limitados.

Ampacidad del cable SOOW 8/4

SOOW es un tipo de cable de alimentación portátil; la designación se divide en: S (grado de servicio, 600 V), O (cubierta exterior resistente al aceite), O (aislamiento resistente al aceite), W (resistente al agua y a la intemperie). Es un cable portátil flexible y multiconductor que se utiliza para energía temporal, conexiones de equipos industriales, generadores y distribución de energía para escenarios/eventos. 8/4 TANTO significa cuatro conductores, cada uno de 8 AWG.

La ampacidad de los cables flexibles se rige por la Tabla 400.5(A) de NEC, que es independiente de las tablas de ampacidad del cableado fijo. Los conductores de 8 AWG en un cable flexible tienen una clasificación de 40 A por conductor. según la tabla NEC 400.5(A)(1) para cables con 4 o menos conductores portadores de corriente. En un cable SOOW de 8/4 utilizado para energía trifásica (tres conductores activos más uno de tierra), tres conductores transportan corriente (dentro del límite de 4 conductores), por lo que se aplica la clasificación de 40 A sin reducción. El cable generalmente termina con conectores de bloqueo por torsión (NEMA L14-30 o L15-50 para aplicaciones comunes de generador y escenario) y está clasificado para servicio de 40 A a 600 V.

El cable SOOW no debe usarse como sustituto del cableado fijo de un edificio. Está clasificado para uso portátil y temporal, y el artículo 400 del NEC prohíbe su uso como método de cableado permanente. Tampoco está clasificado para enterramiento directo o instalación dentro de paredes.

Cable diseñado para entierro directo

El cable de enterramiento directo está diseñado específicamente para instalarse bajo tierra sin conducto, en contacto directo con el suelo. Requiere una chaqueta y un sistema de aislamiento que resista la entrada de humedad, los productos químicos del suelo, la presión del suelo y los ciclos de temperatura sin degradarse durante una vida útil de 25 a 40 años. Los tipos de cables estándar para interiores (NM-B (Romex), THHN o SOOW) no están clasificados para enterramiento directo y fallarán rápidamente cuando estén enterrados.

Los principales tipos de cables de enterramiento directo reconocidos por NEC incluyen:

• UF-B (Cable de alimentación subterránea y circuito derivado): El estándar residencial de entierro directo. Los conductores están aislados individualmente y encapsulados en una cubierta sólida de PVC que llena los intersticios entre los conductores, proporcionando resistencia a la humedad en toda la sección transversal del cable. UF-B tiene una clasificación para 60 °C en condiciones húmedas y requiere una profundidad de enterramiento mínima de 24 pulgadas para entierro directo, o 12 pulgadas cuando está protegido por GFCI según la tabla 300.5 de NEC.
• USE-2 (Entrada de Servicio Subterráneo): Clasificado para aplicaciones de entierro directo y entrada de servicio. Los conductores USE-2 son resistentes a la luz solar y están clasificados para 90 °C en condiciones húmedas o secas, lo que los hace adecuados para cableado de sistemas fotovoltaicos y tramos laterales de servicio desde el transformador de servicio público hasta la base del medidor.
• THWN-2 / XHHW-2 en conducto: Para alimentadores subterráneos de mayor ampacidad, los conductores individuales con clasificaciones para ubicaciones húmedas se pasan a través de conductos de PVC cédula 40 o cédula 80; el conducto sirve como protección mecánica y la profundidad mínima de enterramiento del conducto en zanja es menor (18 pulgadas para conductos de PVC según la tabla 300.5 de NEC) que el cable de entierro directo.
• Cable de bandeja clasificado para entierro directo (TC-ER): Se utiliza en aplicaciones industriales y de servicios públicos para circuitos de control y potencia multiconductores enterrados sin conductos a escalas más grandes.

Independientemente del tipo de cable, las instalaciones de enterramiento directo deben incluir una cinta de advertencia enterrada a 12 pulgadas por encima del cable para alertar a futuros excavadores, y todos los empalmes deben realizarse en cajas de conexiones accesibles o con kits de empalmes impermeables y llenos de gel clasificados para entierro directo; las tuercas para cables y la cinta aislante estándar no son a prueba de humedad y fallarán bajo tierra.

Cable vertical versus cable plenum: ¿cuál es la diferencia?

elevador y plenum son clasificaciones de resistencia al fuego para comunicaciones y cables de bajo voltaje (no cables de energía eléctrica) que determinan dónde se pueden instalar tipos de cables específicos en función de cómo se comportan en un incendio en un edificio. Las clasificaciones existen porque los compuestos de aislamiento y revestimiento de cables, cuando se queman, pueden liberar gases tóxicos y propagar llamas a través de las vías de aire del edificio. El NEC (Artículo 800 para comunicaciones, Artículos 770 y 820 para fibra y coaxial) y los códigos de construcción exigen clasificaciones de cable específicas para ubicaciones específicas.

Cable plenum (CMP)

Un pleno es cualquier espacio utilizado para la circulación de aire en el sistema HVAC de un edificio, incluido el espacio de aire sobre los falsos techos (cuando se utilizan como plenos de retorno de aire) y los pisos elevados de acceso utilizados para la distribución de aire acondicionado. Cable clasificado para plenum (marcado CMP para Pleno multipropósito de comunicaciones) debe cumplir con los estándares más estrictos de resistencia al fuego y generación de humo: UL 910 (prueba del túnel Steiner), que mide tanto la propagación de la llama como la densidad del humo. Las cubiertas de los cables plenum generalmente están hechas de compuestos retardantes de llama y con bajo contenido de humo, como etileno propileno fluorado (FEP) o PVC especialmente formulado. El código requiere cable plenum en cualquier cable que pase a través de espacios de aire plenum. Es el nivel de clasificación de cable más caro.

Cable elevador (RMC)

Cable con clasificación vertical (CMR) está probado según UL 1666 (Prueba de llama vertical), que evalúa la capacidad del cable para resistir la propagación de llamas verticalmente entre pisos, la preocupación crítica en un eje, escalera o conducto que pasa a través de conjuntos de piso. El cable ascendente debe autoextinguirse y no transportar llamas de un piso a otro, pero no es necesario que cumpla con los requisitos de baja densidad de humo del cable plenum. El cable vertical utiliza PVC estándar o cubiertas similares y cuesta menos que el plenum. Es apropiado para tramos verticales en conductos o bandejas de cables que pasan a través de pisos pero no ingresan a los espacios de aire del pleno.

La jerarquía de sustitución

Las reglas de sustitución de clasificación de cables de NEC siguen una jerarquía estricta: El plenum (CMP) puede sustituir el cable vertical (CMR), de uso general (CM) o de uso limitado (CMX) en cualquier ubicación. . El elevador puede sustituir el cable de uso general o de uso limitado. El cable de uso general no se puede utilizar en espacios verticales o plenum. Esto significa que un instalador siempre puede utilizar un cable de mayor calidad en lugar de uno de menor calidad, pero nunca al revés. La implicación práctica: un edificio cableado completamente con cable clasificado para plenum cumple totalmente con el código en todas partes, pero con un costo de material significativamente mayor que usar elevadores en pozos y plenum solo en espacios de manejo de aire.