Dimensionamiento de cables eléctricos: ampacidad, factores de corrección y caída de tensión según NBR 5410
El dimensionamiento de cables según la NBR 5410 elige la menor sección comercial cuya capacidad de conducción de corriente, ya corregida por temperatura y agrupamiento, soporta la corriente de proyecto manteniendo la caída de tensión dentro del límite.
Cuándo usar
Úsalo siempre que necesites especificar la sección de un cable de baja tensión en un proyecto eléctrico industrial: alimentadores de tableros (general y de distribución), ramales de motores en CCM, entrada y salida de transformadores, circuitos de iluminación y tomacorrientes. El dimensionamiento es el paso que enlaza la corriente de la carga con el tamaño físico del conductor: define la sección de cobre o aluminio, la notación del cable (fase, neutro, tierra) y verifica que la caída de tensión hasta la carga sea aceptable. Es también la herramienta para auditar instalaciones existentes que se sobrecalientan, o donde los motores arrancan mal por subtensión, casi siempre por una sección subdimensionada o un método de instalación más severo de lo supuesto.
Qué es el dimensionamiento de cables
Dimensionar un cable no es elegir una sección por la corriente nominal de la carga: es encontrar la menor sección comercial que satisface, a la vez, dos criterios independientes — capacidad de conducción de corriente (ampacidad) y caída de tensión — dentro del método de instalación real del circuito. El cable debe conducir la corriente sin que el aislamiento supere su temperatura admisible y, al mismo tiempo, entregar a la carga una tensión dentro de una banda estrecha. La sección final es la mayor de las dos exigencias.
El error más común en campo es dimensionar por la corriente nominal “cruda”, olvidar los factores de corrección y descubrir después cables sobrecalentándose en un electroducto lleno o motores que arrancan mal por subtensión. La causa casi siempre es la misma: la ampacidad tabulada se tomó como si valiera en la instalación real, cuando vale en una condición de referencia mucho más favorable.
La corriente de proyecto
Todo empieza por la corriente de proyecto Ib, la corriente que la carga realmente solicita. Para una carga trifásica definida por la potencia activa:
Ib = P·1000 / (√3·V·FP·η)
donde P es la potencia [kW], V la tensión de línea [V], FP el factor de potencia y η el rendimiento. En monofásico, el √3 sale del denominador y se usa V/√3. Cuando la carga se define por la potencia aparente (kVA) — caso típico de los transformadores —, entra S directo, sin FP·η, porque el rendimiento ya está incorporado: Ib = S·1000/(√3·V).
La corriente corregida: por qué la ampacidad de la tabla no basta
La capacidad de conducción tabulada (Iz) vale para una condición de referencia: temperatura ambiente de 30 °C al aire y un único circuito. En la instalación real, dos cosas degradan esa capacidad:
- Temperatura ambiente mayor que la de referencia reduce el margen térmico del aislamiento — factor Ft.
- Agrupamiento de varios circuitos en el mismo electroducto, canalización o bandeja hace que los cables se calienten mutuamente — factor Fa.
Además, ciertas cargas exigen sobredimensionar el conductor: motor al 125% de la corriente a plena carga (Imult = 1,25), capacitor al 135% (IEC 60831). Juntando todo, la ampacidad requerida es:
Ibc = (Ib · Imult) / (Ft · Fa)
Como Ft y Fa son menores que 1, la división sube la exigencia. Es esa corriente corregida — no la Ib pura — la que debe compararse con la tabla de ampacidad.
La selección de la sección por ampacidad
Con Ibc en mano, la sección es la menor sección comercial cuya ampacidad tabulada, en el método de instalación adoptado, supere la corriente corregida por circuito (Ibc dividido por el número de cables en paralelo por fase):
S = menor sección con Iz_tabla(S, método) ≥ Ibc / n_cables
La tabla de ampacidad depende del método de referencia de la NBR 5410 (Tabla 33): A1 y A2 (electroducto en pared térmicamente aislante, los más severos), B1 y B2 (electroducto aparente), C (sobre pared o bandeja no perforada), D (enterrado en ductos), E y F (bandeja o canalización perforada, los más favorables). El mismo cable de 70 mm² de cobre conduce 149 A en electroducto (B2) y 216 A en bandeja perforada (F) — cerca de 45% más — porque la bandeja al aire disipa el calor mucho mejor que el electroducto. Equivocar el método es equivocar la sección.
El material y el aislamiento cambian la tabla
Las tablas base son de cobre, aislamiento EPR/XLPE 90 °C. Se aplican dos ajustes físicos:
- Aluminio: resistividad ≈ 1,649 veces la del cobre → resistencia mayor (×1,649) y ampacidad menor (×1/√1,649 ≈ 0,779). El aluminio siempre exige sección mayor y produce más caída de tensión.
- PVC 70 °C: menor margen térmico → ampacidad reducida por √[(70−30)/(90−30)] ≈ 0,816 frente al EPR 90 °C; la resistencia de la tabla baja un poco (×0,938).
Tratar el aluminio como cobre, o el PVC como EPR, es subdimensionamiento directo.
La verificación de caída de tensión
La ampacidad garantiza que el cable no se sobrecaliente; la caída de tensión garantiza que la carga reciba tensión suficiente. Para trifásico:
ΔV% = 100·√3·Ib·L·(R·cosφ + X·senφ) / V
donde L es la longitud [km], R = Rca y X = XL [Ω/km] son la resistencia y la reactancia de la sección, cosφ = FP y senφ = √(1−FP²). En monofásico, √3 pasa a 2 y la tensión de referencia es V/√3; con n cables en paralelo, R y X se dividen por n. El límite usual es 3% para cargas generales y 4% para motores (que toleran más por el arranque), según la NBR 5410 (6.2.7).
En circuitos cortos manda la ampacidad; en circuitos largos la caída crece linealmente con la longitud y puede obligar a subir una o más secciones solo para mantener la tensión en la carga dentro del límite — aun con ampacidad holgada.
Coordinación con la protección
La sección elegida no vive sola: debe estar protegida por el interruptor. La NBR 5410 (6.3.4.1) exige:
Ib ≤ In ≤ Iz y I2 ≤ 1,45·Iz
donde In es la corriente nominal del interruptor, Iz = Iz_tabla·Ft·Fa·n_cables es la capacidad del cable ya corregida en la instalación (y no la tabulada cruda, que sobreestimaría la protección) e I2 = 1,45·In es la corriente convencional de actuación (IEC 60898/60947). Para motor, la sobrecarga queda en el relé térmico del guardamotor y el interruptor cubre solo el cortocircuito; en ese caso basta Ib ≤ Iz.
Composición del cable: fase, neutro y tierra
El dimensionamiento entrega también la notación del cable (KxLc#Ymm²: K cables, L conductores por cable, Y la sección):
- Neutro: solo el circuito monofásico tiene neutro, que carga la corriente plena (igual a la fase). El circuito trifásico equilibrado no lleva neutro dimensionado.
- Conductor de protección (PE): sigue la Tabla 58 — PE = fase hasta 16 mm², 16 mm² entre 16 y 35 mm², y la mitad de la fase por encima de 35 mm².
- Cuando el neutro o el PE tienen la misma sección que la fase, se suman al mismo grupo de conductores; si son menores, pasan a ser cables monopolares separados.
Consideraciones prácticas de proyecto
- No saltes los factores de corrección: Ft y Fa son la diferencia entre un cable que dura y uno que cocina el aislamiento.
- Verifica siempre ampacidad Y caída: la sección final es la mayor de las dos exigencias, y en líneas largas suele ganar la caída.
- Acierta el método de instalación: define qué columna de la tabla vale — y la ampacidad cambia casi 50% entre electroducto y bandeja.
- Coordina con la protección: Ib ≤ In ≤ Iz cierra el ciclo; sin eso, el interruptor no protege el cable.
Seguir este encadenamiento — corriente de proyecto, factores de corrección, selección por ampacidad, verificación de caída de tensión y coordinación con la protección — entrega un dimensionamiento de cables que cuadra numéricamente con la planilla de referencia y resiste la realidad de la instalación.
Fórmulas y fundamentos
Ib = P·1000 / (√3·V·FP·η) [trifásico] Corriente que la carga realmente solicita. P es la potencia activa [kW], V la tensión de línea [V], FP el factor de potencia [adim.] y η el rendimiento [adim.]. En monofásico se usa V/√3 en el denominador (sin √3), y para carga aparente (kVA) entra S directo, sin FP·η: Ib = S·1000/(√3·V).
Ibc = (Ib · Imult) / (Ft · Fa) Capacidad de conducción que el cable debe tener en la instalación real. Imult es el factor multiplicador de la carga (1,25 para motor, 1 para resistiva, 1,35 para capacitor); Ft es el factor de corrección de temperatura y Fa el factor de agrupamiento. Dividir por Ft·Fa < 1 sube la exigencia, porque el cable conduce menos en condición caliente o agrupada.
S = menor sección con Iz_tabla(S, método) ≥ Ibc / n_cables Selección de la sección comercial: la menor sección cuya capacidad tabulada de conducción Iz, en el método de instalación adoptado, soporte la corriente corregida por circuito (Ibc dividido por el nº de cables en paralelo por fase). La tabla depende del método de referencia (A1…F) y del material/aislamiento.
ΔV% = 100·√3·Ib·L·(R·cosφ + X·senφ) / V Caída porcentual a lo largo del cable. L es la longitud [km], R la resistencia Rca [Ω/km] y X la reactancia XL [Ω/km] de la sección, cosφ = FP y senφ = √(1−FP²). En monofásico el factor √3 pasa a 2 y se usa V/√3. Con n cables en paralelo, R y X se dividen por n.
Ib ≤ In ≤ Iz y I2 ≤ 1,45·Iz Criterio de la NBR 5410 (6.3.4.1). In es la corriente nominal del interruptor, Iz = Iz_tabla·Ft·Fa·n_cables la capacidad del cable in situ e I2 = 1,45·In la corriente convencional de actuación (IEC 60898/60947). Para motor, la sobrecarga queda en el relé y solo se verifica Ib ≤ Iz.
Normas y métodos
- ABNT NBR 5410 — Instalaciones eléctricas de baja tensión
- IEC 60364-5-52 — Selección e instalación de canalizaciones eléctricas (capacidad de conducción de corriente)
- NBR 5410 Tabla 33 — métodos de referencia de instalación (A1, A2, B1, B2, C, D, E, F)
- NBR 5410 Tabla 40 — factores de corrección por temperatura ambiente
- NBR 5410 Tabla 42 — factores de agrupamiento de circuitos
- NBR 5410 Tablas 48 y 58 — sección del neutro y del conductor de protección (PE)
- IEC 60898-1 / IEC 60947-2 — interruptores (MCB / MCCB / ACB / MPCB)
Valores típicos de referencia
| Magnitud | Rango típico | Observación |
|---|---|---|
| Factor de temperatura (Ft) por defecto | 0,87 (al aire) · 0,89 (enterrado) | Valores fijos de la planilla; si se informa la temperatura ambiente, se deriva de la Tabla 40. |
| Factor de agrupamiento (Fa) por método | 0,60 a 0,78 | 0,60 (A/B/D), 0,70 (C), 0,78 (E/F bandeja). Por la Tabla 42, 2 circuitos = 0,80; 6 = 0,57. |
| Factor multiplicador (Imult) | 1,00 a 1,35 | Motor 1,25 (125% de la FLC); resistiva/iluminación 1,00; capacitor 1,35 (IEC 60831). |
| Límite de caída de tensión | 3 % (general) · 4 % (motor) | Convención del proyecto sobre la NBR 5410 6.2.7; el motor tolera más por el arranque. |
| Resistencia Rca del cobre | 8,87 Ω/km (2,5 mm²) a 0,08 Ω/km (300 mm²) | Aluminio ≈ Cu × 1,649. El PVC 70 °C usa ρ algo menor (×0,938). |
| Reducción por material y aislamiento | Al ≈ Cu × 0,779 · PVC ≈ EPR × 0,816 | Ampacidades del aluminio y del PVC 70 °C por debajo del cobre/EPR 90 °C (misma geometría). |
Ejemplo resuelto
Cable de alimentación de un motor trifásico de 30 kW
Datos de entrada
- Potencia del motor
- P = 30 kW
- Tensión de línea
- V = 380 V
- Factor de potencia / rendimiento
- FP = 0,85 · η = 92 % (η)
- Método de instalación
- B1 (electroducto aparente) —
- Material / aislamiento
- Cobre · EPR 90 °C —
- Longitud del circuito
- L = 60 m
Resultados
- Corriente de proyecto
- Ib ≈ 58,3 A
- Ampacidad requerida (corregida)
- Ibc ≈ 139,6 A
- Sección comercial adoptada
- S = 70 mm²
- Capacidad in situ (Iz)
- Iz ≈ 89,3 A
- Caída de tensión
- ΔV ≈ 0,52 %
La corriente de proyecto vale Ib = 30000/(√3·380·0,85·0,92) ≈ 58,3 A. Por ser motor, se multiplica por 1,25 y se corrige por Ft·Fa = 0,87·0,60 = 0,522: Ibc = 58,3·1,25/0,522 ≈ 139,6 A. La menor sección de cobre EPR 90 °C cuya ampacidad B1 (171 A en 70 mm²; 134 A en 50 mm²) cubre 139,6 A es 70 mm². La caída de tensión con Rca = 0,32 Ω/km, XL = 0,10 Ω/km, senφ = 0,527 y L = 0,06 km da ΔV = 100·√3·58,3·0,06·(0,32·0,85 + 0,10·0,527)/380 ≈ 0,52%, muy por debajo del límite de 4% del motor. La capacidad in situ Iz = 171·0,87·0,60 ≈ 89,3 A supera Ib, cerrando la coordinación. La sección elegida queda gobernada por la ampacidad, no por la caída de tensión, dada la distancia corta.
Errores comunes
- Dimensionar por la corriente nominal sin el factor multiplicador: para motor el conductor debe soportar el 125% de la corriente a plena carga, no solo la FLC.
- Olvidar los factores de corrección: sin dividir por Ft·Fa, la sección queda subdimensionada y el cable se sobrecalienta por encima del aislamiento en día caluroso o en electroducto lleno.
- Verificar solo la ampacidad e ignorar la caída de tensión: en cables largos la caída manda en la sección, aun con ampacidad holgada.
- Tratar el aluminio como cobre: el Al tiene resistencia ~65% mayor y ampacidad ~22% menor; copiar la tabla de cobre subdimensiona peligrosamente.
- Usar el método de instalación equivocado: cambiar B1 (electroducto) por E/F (bandeja) infla la ampacidad tabulada y da una sección menor de la que soporta la instalación real.
- No coordinar con la protección: la sección debe cumplir Ib ≤ In ≤ Iz, de lo contrario el interruptor no protege el cable contra sobrecarga.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la ampacidad de la tabla no es la corriente que el cable conduce en la instalación?
La capacidad tabulada Iz vale para una condición de referencia (30 °C al aire, 1 circuito). En la instalación real, una temperatura ambiente mayor y cables agrupados reducen la disipación de calor. Por eso se aplica la ampacidad in situ Iz = Iz_tabla·Ft·Fa·n_cables, y el dimensionamiento exige que esa capacidad corregida supere la corriente de proyecto.
¿Cuándo manda la caída de tensión en la sección, y no la ampacidad?
En circuitos largos. La ampacidad depende solo de la corriente y de la instalación, pero la caída crece linealmente con la longitud. A partir de algunas decenas de metros, la sección que cumple la ampacidad puede dar una caída por encima del 3–4%, obligando a subir una o más secciones solo para mantener la tensión en la carga dentro del límite.
¿Cómo elige el método entre cable multipolar y unipolar?
La prioridad es el cable multipolar (un cable con todas las fases). Cuando la sección calculada supera el mayor multipolar práctico (240 mm²), el método pasa a cables unipolares, paralelizando varios por fase hasta que cada conductor quede por debajo del techo práctico. El usuario elige solo la instalación física; la formación y el nº de cables se deciden automáticamente.
¿Por qué el aluminio necesita una sección mayor que el cobre?
El aluminio tiene cerca de 1,65 veces la resistividad del cobre. Para la misma geometría y el mismo límite de temperatura, eso reduce la ampacidad en ~22% (∝ 1/√ρ) y aumenta la resistencia en ~65%. El dimensionamiento corrige la tabla de cobre por esos factores, dando una sección mayor — y mayor caída de tensión para la misma longitud.
¿Qué es la coordinación entre el interruptor y el cable?
Es garantizar que la protección realmente protege el conductor. La NBR 5410 exige Ib ≤ In ≤ Iz (la corriente nominal del interruptor cabe entre la corriente de proyecto y la capacidad del cable) e I2 ≤ 1,45·Iz. Para motor, la sobrecarga queda en el relé térmico y el interruptor cubre solo el cortocircuito, así que basta Ib ≤ Iz.
¿Cómo entran el neutro y el conductor de protección?
Solo el circuito monofásico tiene neutro (que carga la corriente plena, igual a la fase). El conductor de protección (PE) sigue la Tabla 58: PE = fase hasta 16 mm², 16 mm² entre 16 y 35, y la mitad de la fase por encima de 35. Cuando el neutro o el PE comparten la sección de la fase, se suman al mismo grupo en la notación KxLc#Ymm².
Glosario
- Ampacidad (capacidad de conducción de corriente)
- Corriente máxima que un conductor conduce en régimen permanente sin superar la temperatura admisible del aislamiento; tabulada por sección, método de instalación y material/aislamiento.
- Corriente de proyecto (Ib)
- Corriente que la carga solicita en operación, calculada a partir de la potencia, la tensión, el factor de potencia y el rendimiento.
- Factor de corrección de temperatura (Ft)
- Multiplicador que reduce la ampacidad cuando la temperatura ambiente supera la de referencia (30 °C al aire); tabulado por aislamiento (PVC 70 °C / EPR 90 °C) en la Tabla 40.
- Factor de agrupamiento (Fa)
- Multiplicador que reduce la ampacidad cuando varios circuitos comparten el mismo electroducto, canalización o bandeja, por el calentamiento mutuo (Tabla 42).
- Método de referencia
- Forma de instalación del cable (A1 a F en la NBR 5410 Tabla 33) que define la tabla de ampacidad — desde electroducto en pared aislante (más severo) hasta bandeja al aire (más favorable).
- Caída de tensión (ΔV)
- Tensión perdida entre el origen y la carga, en porcentaje de la tensión nominal, función de la corriente, la longitud y la impedancia (R, X) del cable.
- Iz in situ
- Capacidad real de conducción del cable en la instalación: la ampacidad tabulada corregida por Ft, Fa y el número de cables en paralelo.
- Coordinación protección × conductor
- Regla que ajusta el interruptor al cable (Ib ≤ In ≤ Iz e I2 ≤ 1,45·Iz) para que la protección actúe antes de que el conductor sufra daño térmico.