Cálculo de conductores eléctricos para AC

En muchas ocasiones el técnico calcula los conductores basándose en datos empíricos o en la experiencia de otros colegas. A veces se usan las tablas rápidas o calculadoras de cable de los fabricantes, y en el peor de los casos simplemente se estima. El resultado puede ser un conductor insuficiente para conducir la corriente eléctrica, o uno sobredimensionado que genera un gasto mayor. Por eso necesitas aprender a hacer el cálculo correctamente: primero consideras los aspectos de seguridad, y después realizas la selección del conductor.

Antes de cualquier cálculo, tienes que identificar y comprender la información de las placas o etiquetas de datos del equipo. Los equipos de aire acondicionado cuentan con un motocompresor o motor hermético que funciona en un entorno refrigerante. Este motor no tiene una potencia nominal ni una corriente nominal a plena carga como un motor estándar, así que se usan términos especiales.

Uno de esos datos es el RLA (amperaje de carga nominal del compresor). Este valor te sirve para determinar la ampacidad de los conductores eléctricos, que es la corriente máxima que un conductor puede transportar sin exceder su temperatura. Para hacer el cálculo correctamente, te apoyas en la NOM-001-SEDE-2012 (Instalaciones Eléctricas), que establece en su Artículo 440 las consideraciones especiales para conductores de aire acondicionado.

En cualquier instalación de aire acondicionado interactúan tres conductores. El conductor de fase es el que tiene el potencial eléctrico y conduce la corriente alterna. Se le llama vivo, activo o caliente. El conductor de neutro es por donde la corriente retorna para cerrar el circuito. Su potencial es cero y junto con el de fase se crea la diferencia de potencial. El conductor de tierra brinda protección en caso de sobrecarga, desviando la corriente de falla si la fase llega a tocar la superficie metálica del equipo. Esta tierra física protege la integridad de las personas.

La NOM-001-SEDE-2012 establece que el conductor de tierra física debe ser verde o verde con franja amarilla. Un sistema de puesta a tierra se compone de tres elementos: la varilla o barra de puesta a tierra, el electrodo y el terreno o superficie.

Para los conductores de fase y neutro, la norma mexicana aún no establece un código propio. Nos basamos en el código de la NEMA, la ANSI y el NEC. En un sistema monofásico, la fase puede ser roja o negra, el neutro es blanco o gris, y la tierra verde o verde con franja amarilla. En un sistema trifásico, las fases son roja, negra y azul, el neutro blanco, y la tierra verde o verde con franja amarilla o desnudo.

Otra consideración importante: el aislamiento del conductor debe ser como mínimo THW, que es un aislamiento termoplástico resistente al calor y al agua, con temperatura de operación de 75 grados centígrados.

Para calcular los conductores y su protección termomagnética, te apoyas en el NEC. La ampacidad de corriente mínima (MCA) de un conductor se calcula con la fórmula que incluye el FLA, que es el amperaje a plena carga de los motores ventiladores del aire acondicionado.

Para obtener el termomagnético adecuado usas el MOPD (dispositivo de protección para máxima sobrecorriente). Este protege en caso de cortocircuito o falla a tierra y se calcula según la norma.

Una vez que tienes el MCA y el MOPD, calculas la caída de tensión. La caída combinada de los circuitos alimentadores y los derivados hasta la carga más lejana no debe superar el 5%. Es decir, la caída desde el centro de carga principal (donde está la acometida, regularmente en el exterior) hasta cualquier equipo de aire acondicionado no debe ser superior al 5%. Y desde el centro de carga general dentro de la casa o negocio, no mayor al 3%.

Para calcular esta caída necesitas tres datos: la resistencia del conductor de cobre (que obtienes de tablas, en ohms por cada 1,000 metros), la distancia del centro de carga al equipo, y las ampacidades permisibles del conductor según la tabla 310-15(b)(16) de la NOM.

Supongamos que vas a instalar un equipo con una ampacidad mínima (MCA) de 15 amperes a una distancia de 20 metros del centro de carga principal. Por normatividad, el calibre mínimo es 12 AWG THW a 75 grados. Ese calibre tiene una capacidad de 25 amperes según la tabla y una resistencia de 5.315 ohms cada 1,000 metros.

Obtienes la resistencia a 20 metros y por ley de Ohm la multiplicas por los 15 amperes de ampacidad. Resultado: 1.59 volts de caída de voltaje, un valor permitido por la norma.

En ciudades con temperaturas por encima de los 30 grados centígrados debes hacer un ajuste. Siguiendo el mismo ejemplo, con un conductor calibre 12 AWG de 25 amperes a 75 grados y una ciudad con 43 grados, obtienes de la tabla 310-15(b)(2a) un factor de 0.82. Multiplicas 25 amperes por 0.82 y obtienes 20.5 amperes. Eso sigue cubriendo los 15 amperes que consume el equipo.

La tabla 310-15(b)(16) de la NOM considera no más de tres conductores portadores de corriente en una canalización. Si tienes más de tres, aplicas la tabla 310-15(b)(3a). Por ejemplo, si tu equipo tiene una ampacidad de 15 amperes, después de corrección por temperatura quedaste en 20.4 amperes, y la canalización tiene cinco conductores, multiplicas 20.4 por el factor de 0.8. Obtienes 16.32 amperes, que sigue cubriendo los 15 de ampacidad.

El calibre del conductor de tierra se determina con la tabla 250-122, según la capacidad del termomagnético. Si tu equipo tiene una protección termomagnética de 20 amperes, según esta tabla requieres un conductor de tierra calibre 12 AWG.