Bandejas de cables y ocupación: ancho de la bandeja, calibre del tubo y tasa de ocupación
El dimensionamiento de bandejas y tubos por ocupación consiste en sumar el área de la sección de todos los cables de una ruta y compararla con el área útil del soporte, para que el ancho de la bandeja o el calibre del tubo elegido quede dentro del límite práctico de ocupación.
Cuándo usar
Úsalo en cuanto la lista de cables y el enrutamiento de un proyecto eléctrico estén definidos, para elegir el ancho comercial de la bandeja o el diámetro del tubo de cada tramo. Indica si la ruta está cómoda, en la franja de atención o sobrecargada, señala conflictos de segregación por clase (MT, BT y control en la misma bandeja) y estima el peso soportado por metro para el proyecto de los soportes y ménsulas. Es también la herramienta para diagnosticar rutas existentes que se calientan o no admiten nuevos cables: una bandeja sobrecargada pierde disipación de calor y obliga a reducir (derating) la ampacidad de los conductores.
Qué es el dimensionamiento de bandejas y tubos por ocupación
Dimensionar un soporte de cables no es elegir un ancho de bandeja por costumbre: es comprobar que todos los cables de una ruta realmente caben — con espacio para disipar calor, para estar separados y para crecer — dentro del área útil de la bandeja o el tubo elegido. El método compara dos áreas en cada ruta: el área ocupada, que es la suma de la sección exterior de todos los cables, y el área útil del soporte, que es su área geométrica reducida por una tasa de ocupación práctica. La razón entre ellas es la ocupación, y es el único número que indica si la ruta está cómoda, ajustada o sobrecargada.
El error más común en campo es dimensionar la bandeja por la sección del conductor en lugar del diámetro exterior del cable. Un conductor de 240 mm² vive dentro de un cable cuyo diámetro exterior es cerca de 26,6 mm — un área exterior más del doble de la sección de cobre. Cuenta solo el cobre y la bandeja parece medio vacía cuando, en realidad, está llena.
El área ocupada
El área ocupada es la suma del círculo exterior de todos los cables de la ruta:
A_ocup = Σ [ π·(d_ext,i/2)²·n_i ]
El diámetro exterior d_ext proviene del catálogo del fabricante, por familia y sección — por ejemplo, un cable unipolar Afumex 0,6/1 kV va de 4,8 mm en 1,5 mm² a 30,6 mm en 300 mm². Es el diámetro acabado, con cubierta, porque es eso lo que de hecho ocupa la bandeja. La cantidad n multiplica cada cable distinto, y el sumatorio recorre toda la ruta.
El área útil del soporte
Un soporte nunca se llena al 100% de su área geométrica. Se aplican dos límites prácticos, uno por tipo de soporte.
Para una bandeja perforada/escalera:
A_bandeja = L · H · 0,50
donde L es el ancho y H la altura útil en milímetros. El factor 0,50 es la tasa de ocupación práctica que preserva la separación y la disipación de calor y deja capacidad para cables futuros.
Para un tubo circular:
A_tubo = π·(D/2)²·0,40
donde D es el diámetro interno. El factor 0,40 es la regla de la NBR 5410 para tres o más conductores, que también deja espacio para enhebrar los cables. Dos conductores elevan el límite a cerca del 31% y un único conductor a cerca del 53%. Nunca apliques el factor del 50% a un tubo ni el del 40% a una bandeja.
La tasa de ocupación
Con ambas áreas conocidas, la ocupación es simplemente:
ocup[%] = (A_ocup / A_útil) · 100
El resultado se lee en tres franjas:
- Por debajo del 60% — cómoda (verde): buena disipación de calor y reserva para crecimiento.
- 60% al 85% — atención (ámbar): la ruta funciona, pero queda poco espacio para nuevos cables; verifica el derating de agrupamiento.
- A partir del 85% — crítica (rojo): amplía la bandeja al ancho comercial siguiente, sube el calibre del tubo o apila otro nivel.
Los anchos comerciales de bandeja siguen una escalera estándar — 50, 100, 150, 200, 300, 400 y 600 mm — así que la regla de proyecto es elegir el ancho inmediatamente superior al límite de ocupación, nunca el que pasa por los pelos.
Por qué la ocupación controla la ampacidad
La ocupación no es solo una verificación geométrica. Cuanto más densos los cables, peor disipa el calor cada uno, y más caliente trabaja para la misma corriente. Las normas lo capturan con factores de reducción por agrupamiento (IEC 60364-5-52 / NBR 5410): un cable con cierta ampacidad al aire libre tiene esa ampacidad reducida cuando se agrupa con otros. Mantener la bandeja dentro del límite práctico de ocupación preserva la separación que las tablas de ampacidad presuponen — una bandeja sobrecargada erosiona silenciosamente la propia corriente nominal para la que se eligieron los cables.
Segregación por clase
Los cables se dividen en clases por tensión y función: media tensión (MT), baja tensión (BT) y control/instrumentación (CII). Conducirlos en el mismo nivel sin divisoria induce interferencia electromagnética en los cables de señal y complica el mantenimiento. La NBR 5410 exige segregación: cuando no hay divisoria física, clases diferentes deben recorrer bandejas apiladas distintas. La herramienta de dimensionamiento inspecciona cada ruta y señala un nivel que mezcla clases, para que el proyectista separe MT, BT y control en sus propias bandejas.
El peso soportado
Una bandeja llena es pesada. La carga distribuida por metro es el peso propio de la bandeja más la masa de todos los cables:
q = q_soporte + Σ (m_cable,i · n_i)
Una bandeja de acero 300×100 mm pesa cerca de 5,8 kg/m vacía; cargada con cables de potencia puede superar varias decenas de kilos por metro. Esta carga distribuida define el espaciamiento de los soportes y ménsulas y la verificación estructural de la bandeja. Ignorarla lleva a soportes mal espaciados que flechan o se sueltan bajo carga, así que la estimación de peso forma parte del dimensionamiento, no es un detalle posterior.
Consideraciones prácticas de proyecto
- Usa siempre el diámetro exterior, nunca la sección del conductor, para calcular el área ocupada.
- Casa el factor con el soporte: 50% para bandejas, 40% para tubos con tres o más conductores.
- Deja reserva: apunta a la franja verde (< 60%) en las rutas nuevas para que los cables futuros quepan sin retrabajo.
- Segrega por clase: MT, BT y control en niveles distintos cuando no hay divisoria.
- Dimensiona la estructura de soporte: alimenta el peso por metro en el espaciamiento de los soportes y ménsulas.
- Alinea norma y método: las bandejas siguen la NBR 14306 / IEC 61537; los tubos la NBR 15465 / NBR 5597; agrupamiento y ocupación la NBR 5410 / IEC 60364-5-52.
Seguir este encadenamiento — área ocupada por los diámetros exteriores, área útil por la tasa de ocupación práctica, franja de ocupación, segregación por clase y peso soportado — entrega un dimensionamiento de soporte de cables que acomoda los cables hoy, disipa su calor, respeta la segregación y aún tiene espacio para crecer.
Fórmulas y fundamentos
A_cable = π·(d_ext/2)²·n Área exterior ocupada por un grupo de cables en la ruta. d_ext es el diámetro exterior del cable [mm] obtenido del catálogo del fabricante (no la sección del conductor) y n es el número de cables en paralelo. Se cuenta el círculo exterior completo, incluyendo aislamiento y cubierta — es lo que de hecho ocupa espacio en la bandeja.
A_ocup = Σ [ π·(d_ext,i/2)²·n_i ] Suma del área exterior de todos los cables enrutados por la bandeja o el tubo. El índice i recorre cada cable distinto de la ruta. Es el numerador de la tasa de ocupación.
A_bandeja = L · H · 0,50 Área útil práctica de una bandeja perforada/escalera. L es el ancho y H la altura útil [mm]; el factor 0,50 es la tasa de ocupación práctica que deja espacio para separación, disipación de calor y cables futuros. Una bandeja no se llena al 100% de su área geométrica.
A_tubo = π·(D/2)²·0,40 Área útil de un tubo circular. D es el diámetro interno [mm] y 0,40 es la fracción máxima de ocupación para tres o más conductores (NBR 5410), dejando espacio para el enhebrado y la ventilación.
ocup[%] = (A_ocup / A_útil) · 100 Porcentaje de llenado del soporte. A_útil es A_bandeja para bandejas o A_tubo para tubos. Por debajo del 60% la ruta está cómoda (verde); 60–85% es la franja de atención (ámbar); a partir del 85% es crítica (rojo) — amplía la bandeja, sube el calibre del tubo o apila otro nivel.
q = q_soporte + Σ (m_cable,i · n_i) Carga distribuida sobre el soporte [kg/m]. q_soporte es el peso propio de la bandeja/tubo por metro, m_cable la masa por metro de cada cable y n la cantidad. Esta carga alimenta el espaciamiento de los soportes y ménsulas y la verificación estructural de la bandeja.
Normas y métodos
- ABNT NBR 14306 — Sistemas de bandejas y escaleras perforadas — Requisitos
- ABNT NBR 15465 — Sistemas de tubos plásticos para instalaciones eléctricas
- ABNT NBR 5410 — Instalaciones eléctricas de baja tensión (agrupamiento, ocupación de tubo y segregación)
- ABNT NBR 5597 — Tubo rígido de acero-carbono (dimensiones comerciales)
- IEC 61537 — Cable management — Sistemas de bandejas y escaleras para cables
- IEC 60364-5-52 — Selección e instalación de líneas eléctricas (agrupamiento y derating)
Valores típicos de referencia
| Magnitud | Rango típico | Observación |
|---|---|---|
| Tasa de ocupación práctica de la bandeja | 50% de L·H | Deja espacio para separación, disipación de calor y cables futuros. |
| Ocupación del tubo — 3 o más conductores | ≤ 40% del área interna | NBR 5410. Dos conductores ≤ 31%; un conductor ≤ 53%. |
| Ocupación cómoda (verde) | < 60% | Buena disipación de calor y reserva para crecimiento. |
| Franja de atención (ámbar) | 60% a 85% | Aceptable, pero con poco margen para nuevos cables; verifica el derating de agrupamiento. |
| Ocupación crítica (rojo) | ≥ 85% | Amplía la bandeja, sube el calibre del tubo o añade un nivel apilado. |
| Anchos comerciales de bandeja | 50, 100, 150, 200, 300, 400, 600 mm | Alturas estándar 50–100 mm; elige el ancho inmediatamente superior al límite. |
| Segregación por clase (vertical) | MT / BT / control en niveles distintos | Sin divisoria, clases diferentes deben usar bandejas apiladas distintas. |
Ejemplo resuelto
Bandeja de potencia en un tramo de alimentadores de CCM
Datos de entrada
- Ancho de la bandeja
- L = 300 mm
- Altura de la bandeja
- H = 100 mm
- Sección del cable
- 240 mm² (unipolar) mm²
- Diámetro exterior del cable
- d_ext = 26,6 mm
- Número de cables
- n = 18 cables
Resultados
- Área por cable
- ≈ 555,7 mm²
- Área total ocupada
- A_ocup ≈ 10003 mm²
- Área útil (50%)
- A_bandeja = 15000 mm²
- Tasa de ocupación
- ocup ≈ 67 %
- Estado
- Atención (ámbar) —
Cada cable de 240 mm² ocupa π·(26,6/2)² ≈ 555,7 mm²; dieciocho de ellos suman A_ocup ≈ 10003 mm². El área útil de la bandeja de 300×100 mm es L·H·0,50 = 300·100·0,50 = 15000 mm², por lo que la ocupación es 10003/15000 ≈ 67%. Eso cae en la franja de atención (60–85%): la ruta funciona, pero queda poco margen para nuevos cables y debe verificarse el derating de agrupamiento. Subir a una bandeja de 400×100 mm (área útil 20000 mm²) reduce la ocupación a ≈ 50% y devuelve la ruta a la franja verde cómoda, con reserva de crecimiento.
Errores comunes
- Dimensionar la bandeja por la sección del conductor en lugar del diámetro exterior del cable — el aislamiento y la cubierta ocupan mucho más espacio que el cobre, y la bandeja se llena más rápido de lo esperado.
- Llenar la bandeja al 100% del área geométrica: el límite práctico es cerca del 50%, si no la disipación de calor se desploma y la ampacidad de los conductores debe reducirse.
- Aplicar la regla del 40% a una bandeja o la del 50% a un tubo — los dos soportes siguen criterios de ocupación diferentes.
- Mezclar media tensión, baja tensión y control en el mismo nivel sin divisoria, violando la segregación por clase e induciendo interferencia en la instrumentación.
- Ignorar el peso soportado por metro, dejando el espaciamiento de los soportes demasiado amplio, de modo que la bandeja flecha o se suelta bajo la carga de los cables.
- No dejar reserva: una ruta llena al límite el día cero no admite los inevitables cables futuros sin un retrabajo completo.
Preguntas frecuentes
¿Por qué dimensionar por el diámetro exterior y no por la sección del conductor?
Porque lo que de hecho ocupa la bandeja es el cable entero — conductor, aislamiento y cubierta — no solo el cobre o el aluminio. Un cable de 240 mm² tiene un diámetro exterior en torno a 26,6 mm, así que su área exterior (≈ 556 mm²) es más del doble de la sección del conductor. Usar la sección del conductor subestima groseramente la ocupación y lleva a una bandeja sobrecargada.
¿Cuál es la diferencia entre la regla del 50% de la bandeja y la del 40% del tubo?
Son límites prácticos de ocupación para dos soportes diferentes. Una bandeja perforada/escalera se dimensiona a cerca del 50% del área geométrica (L·H) para mantener separación y disipación de calor. Un tubo circular sigue la regla de la NBR 5410 del 40% del área interna para tres o más conductores, que también deja espacio para enhebrar los cables. Nunca intercambies los dos factores entre los soportes.
¿Qué ocupación es segura?
Por debajo del 60% la ruta está cómoda (verde), con buena disipación de calor y margen para crecer. Del 60% al 85% es la franja de atención (ámbar): funciona, pero con poca reserva y conviene verificar el derating de agrupamiento. A partir del 85% es crítica (rojo) — amplía la bandeja, sube el calibre del tubo o apila otro nivel.
¿Cómo se relaciona la ocupación con la ampacidad de los conductores?
Una bandeja sobrecargada densifica los cables, así que cada uno disipa peor el calor y trabaja más caliente para la misma corriente. Las normas lo tratan con factores de reducción por agrupamiento (IEC 60364-5-52 / NBR 5410): cuantos más cables agrupados, menor la ampacidad admisible. Mantener la bandeja dentro del límite práctico de ocupación preserva la separación y la ampacidad nominal.
¿Por qué la herramienta señala la segregación por clase?
Mezclar media tensión, baja tensión y cables de control/instrumentación en el mismo nivel sin divisoria induce interferencia electromagnética en los cables de señal y complica el mantenimiento. La NBR 5410 exige segregación: cuando no hay divisoria, clases diferentes deben recorrer bandejas apiladas distintas. La herramienta avisa cuando las clases comparten un nivel para que las separes por nivel.
¿Por qué la calculadora estima el peso soportado por metro?
La carga distribuida (peso propio de la bandeja más la masa de todos los cables) define el espaciamiento de los soportes y ménsulas y la verificación estructural de la bandeja. Una bandeja sobrecargada puede pesar decenas de kilos por metro; ignorarlo lleva a soportes mal espaciados que flechan o se sueltan. La estimación de peso alimenta directamente el proyecto de los soportes.
Glosario
- Tasa de ocupación
- Porcentaje del área útil de un soporte ocupado por los cables que pasan por él — el área ocupada dividida por el área útil, por 100.
- Bandeja de cables
- Soporte abierto, perforado o en escalera, que conduce los cables a lo largo de una ruta; dimensionado en la práctica a cerca del 50% del área geométrica L·H.
- Ocupación de tubo
- Fracción de la sección interna de un tubo ocupada por los conductores; limitada al 40% para tres o más conductores por la NBR 5410.
- Diámetro exterior (d_ext)
- Diámetro exterior total de un cable acabado, incluyendo aislamiento y cubierta, obtenido del catálogo del fabricante y usado para calcular el área ocupada.
- Segregación por clase
- Separación de los cables por clase (media tensión, baja tensión, control/instrumentación) en niveles distintos o con divisoria para evitar interferencia.
- Derating por agrupamiento
- Reducción de la ampacidad nominal de un cable cuando varios cables se agrupan y disipan calor unos a otros (IEC 60364-5-52 / NBR 5410).
- Área útil
- Área efectiva disponible para cables en un soporte tras aplicar la tasa de ocupación práctica (50% en bandeja, 40% en tubo).