1.INTRODUCCION
Por mucho tiempo los calibres AWG/kcmil del National Electrical Code (NEC) cuya homologación es el Código Eléctrico Colombiano (Norma NTC 2050) habían sido utilizados principalmente en la designación de los calibres para conductores eléctricos; sin embargo desde ya hace varios años los calibres “europeos” o internacionales han venido siendo utilizados por algunas empresas de energía en Colombia y por lo tanto, es necesario tener un concepto claro de los fundamentos de cada sistema de calibres, para poder establecer equivalencia o por lo menos calibres reemplazables de un sistema a otro.
2. BASE DEL SISTEMA DE CALIBRES AMERICANOS (AWG/kcmil)
Los calibres AWG obedecen a una progresión geométrica, definida por la Norma ASTM B258 Standars Nominal Diameters and Cross_Sectional Area of AWG Sizes of Solid Round Wires Used as Electrical Conductors
Este sistema de calibres se define bajo la siguiente razón:
Donde:
460 es el diámetro del calibre 4/0 AWG en mils (milésima de pulgada) 5 es el diámetro del calibre 36 AWG en mils
39 es la cantidad de calibres menos uno, comprendidos entre 4/0 y 36 AWG r: razón de la progresión geométrica
Esto quiere decir que la razón entre dos diámetros consecutivos en la escala AWG es constante y permite tener algunas curiosidades debido a que es una progresión geométrica:
El diámetro de un calibre es el doble que el de seis calibres inferiores, por ejemplo, el diámetro de un calibre 8 AWG (3,264 mm) es el doble de un calibre 14 AWG (1,628 mm)
El área de un calibre es el doble que la del de tres calibres inferiores, por ejemplo, el área de un calibre 8 AWG (8,37 mm2) es el doble de la del calibre 11 AWG (4,17 mm2)
En la siguiente Tabla se indican los diámetros en mils y en mm y las áreas en mm2 para cada uno de los calibres AWG considerados.
TABLA DE DIÁMETRO Y ÁREAS NOMINALES DE CALIBRES AWG
| No | Calibre AWG | Diámetro | Area | |
| mils | mm | mm2 | ||
| 1 | 4/0 | 460,0 | 11,68 | 107,2 |
| 2 | 3/0 | 409,6 | 10,40 | 85,0 |
| 3 | 2/0 | 364,8 | 9,266 | 67,4 |
| 4 | 1/0 | 324,9 | 8,252 | 53,5 |
| 5 | 1 | 289,3 | 7,348 | 42,4 |
| 6 | 2 | 257,6 | 6,543 | 33,6 |
| 7 | 3 | 229,4 | 5,827 | 26,7 |
| 8 | 4 | 204,3 | 5,189 | 21,1 |
| 9 | 5 | 181,9 | 4,620 | 16,8 |
| 10 | 6 | 162,0 | 4,115 | 13,3 |
| 11 | 7 | 144,3 | 3,665 | 10,6 |
| 12 | 8 | 128,5 | 3,264 | 8,37 |
| 13 | 9 | 114,4 | 2,906 | 6,63 |
| 14 | 10 | 101,9 | 2,588 | 5,26 |
| 15 | 11 | 90,7 | 2,304 | 4,17 |
| 16 | 12 | 80,8 | 2,052 | 3,31 |
| 17 | 13 | 72,0 | 1,829 | 2,63 |
| 18 | 14 | 64,1 | 1,628 | 2,08 |
| 19 | 15 | 57,1 | 1,450 | 1,65 |
| 20 | 16 | 50,8 | 1,290 | 1,31 |
| 21 | 17 | 45,2 | 1,148 | 1,04 |
| 22 | 18 | 40,3 | 1,024 | 0,823 |
| 23 | 19 | 35,9 | 0,912 | 0,653 |
| 24 | 20 | 32,0 | 0,813 | 0,519 |
| 25 | 21 | 28,5 | 0,724 | 0,412 |
| 26 | 22 | 25,4 | 0,645 | 0,327 |
| 27 | 23 | 22,6 | 0,574 | 0,259 |
| 28 | 24 | 20,1 | 0,511 | 0,205 |
| 29 | 25 | 17,9 | 0,455 | 0,162 |
| 30 | 26 | 15,9 | 0,404 | 0,128 |
| 31 | 27 | 14,2 | 0,361 | 0,102 |
| 32 | 28 | 12,6 | 0,320 | 0,0804 |
| 33 | 29 | 11,2 | 0,284 | 0,0636 |
| 34 | 30 | 10,0 | 0,254 | 0,0507 |
| 35 | 31 | 8,9 | 0,226 | 0,0401 |
| 36 | 32 | 7,9 | 0,201 | 0,0316 |
| 37 | 33 | 7,0 | 0,178 | 0,0248 |
| 38 | 34 | 6,2 | 0,157 | 0,0195 |
| 39 | 35 | 5,5 | 0,140 | 0,0153 |
| 40 | 36 | 5,0 | 0,127 | 0,0127 |
Sin embargo, la Tabla de los calibres AWG solo llega hasta el 4/0 AWG (107, 2 mm2) entonces los calibres superiores se designan en kcmil, que quiere decir miles (k) de circular mils, donde un circular mil es el área que tiene un diámetro de una milésima de pulgada, entonces se puede hacer la conversión de kcmil a mm2 así:
| Diámetro | Área | |
| mils | mm | mm2 |
| 1,0 | 0,0254 | 0,000506707 |
De tal forma que para pasar el área de kcmil a mm2, se debe multiplicar por un factor de 0,506707.
Los Calibres en kcmil de acuerdo con las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) y con las prácticas comerciales (Calibres más comúnmente usados en la industria), son:
| Calibre | Área |
| kcmil | mm2 |
| 250 | 126,7 |
| 300 | 152,0 |
| 350 | 177,3 |
| 400 | 202,7 |
| 500 | 253,4 |
| 600 | 304,0 |
| 750 | 380,0 |
| 1000 | 506,7 |
| 1250 | 633,4 |
Los Calibres AWG y kcmil (Calibres americanos) tienen como base la cantidad de área que contenga el conductor, la Resistencia DC de cada conductor es una consecuencia del área y de la resistividad del material (cobre o aluminio).
3. BASE DEL SISTEMA DE CALIBRES INTERNACIONAL EN mm2
Los Calibres del Sistema Internacional (IEC International Electrotechnical Comission), tienen una base completamente distinta a los calibres “americanos”, utilizan como base la resistencia DC de cada conductor, y así lo determinan las normas como la IEC 60228.
Aunque el calibre se determina de forma nominal por una “cantidad” de área en mm2, por ejemplo, Calibre 95 mm2, esto no quiere decir que el área del conductor sea de 95mm2, lo que significa es que el área de cobre será la que se necesite para que su resistencia real DC no sea superior a 0,193 ohm/km para el caso de cobre y 0,320 ohm/km para el caso de aluminio
En la siguiente tabla se indican los valores de Resistencia DC para los conductores de cobre y Aluminio según las normas IEC:
| Calibre | Resistencia DC máxima a 20°C (ohm/km) | |
| mm2 Nominal | Cobre | Aluminio |
| 0,75 | 24,5 | – |
| 1 | 18,1 | – |
| 1,5 | 12,1 | – |
| 2,5 | 7,41 | – |
| 4 | 4,61 | – |
| 6 | 3,08 | – |
| 10 | 1,83 | 3,08 |
| 16 | 1,15 | 1,91 |
| 25 | 0,727 | 1,20 |
| 35 | 0,524 | 0,868 |
| 50 | 0,387 | 0,641 |
| 70 | 0,268 | 0,443 |
| 95 | 0,193 | 0,320 |
| 120 | 0,153 | 0,253 |
| 150 | 0,124 | 0,206 |
| 185 | 0,0991 | 0,164 |
| 240 | 0,0754 | 0,125 |
| 400 | 0,0470 | 0,0778 |
| 500 | 0,0366 | 0,0605 |
| 630 | 0,0283 | 0,0469 |
Los Calibres mm2 (Calibres Internacionales) tienen como base la Resistencia DC de cada conductor sea en cobre o en aluminio; El área real de cada conductor es una consecuencia de la resistencia y de la resistividad del material (cobre o aluminio).
4. CRITERIO DE EQUIVALENCIA
Dado que el objeto de un conductor eléctrico es conducir corriente, la capacidad de conducción de corriente, reflejada a través de la resistencia DC del conductor es un criterio que se ajusta a la realidad; en la siguiente tabla se ha hecho un cálculo de equivalencia en cuanto a la capacidad de corriente para los calibres más cercanos en cuanto a su capacidad de transporte de corriente:
EQUIVALENCIA DE CALIBRES AMERICANOS vs INTERNACIONALES POR CAPACIDAD DE CORRIENTE
De acuerdo con la anterior tabla podemos establecer:
- Calibres AWG del 18 al 4; 1, 3/0 y 4/0 AWG pueden ser reemplazados por calibres en mm2 indicados en la Tabla dado que tienen una capacidad de corriente superior a la de los calibres AWG, en promedio 7%.
- Solamente se puede establecer una equivalencia exacta (dentro de un rango de 1%) para los calibres:
2 AWG = 35 mm2
2/0 AWG = 70 mm2
350 kcmil =185 mm2
750 kcmil = 400 mm2
- Se establece una equivalencia casi exacta (dentro de un rango de 4%) para los siguientes calibres:
250 kcmil ~ 120 mm2
300 kcmil ~ 150 mm2
500 kcmil ~ 240 mm2
1000 kcmil ~ 500 mm2
Desde el punto de vista de diseño se consideran como equivalentes dada la cantidad de consideraciones y factores de seguridad que están involucrados en los cálculos
- Para el calibre 1/0 AWG y el calibre 50mm2, no hay una equivalencia, pues el 50mm2 ofrece una capacidad de corriente del 7% menor, en este caso solamente estudios de ingeniería del usuario permitirían utilizarlo, entonces si esto no se da, lo correcto sería utilizar calibre 70mm2, lo cual equivaldría a reemplazar un 1/0 AWG por 2/0 AWG.
Como se ha analizado no es posible determinar una tabla de equivalencias única, salvo en los calibres que se consideran con equivalencia exacto, es necesario tener en cuenta muchos factores para poder hacer un reemplazo de calibre, la Tabla es solamente una guía que facilita el análisis.
5. TABLAS DE REMPLAZO
Sin embargo, en la práctica se requiere tomar decisiones de acuerdo con las instalaciones y con los productos disponibles en el mercado, para este propósito se ha elaborado la siguiente tabla en la cual se recomiendad los calibres de reemplazo del sistema AWG/kcmil a mm2 y del sistema mm2 a AWG/kcmil; teniendo en cuenta que no se disminuya unas de las principales características de los cables que es la capacidad de conducción.
| TABLA DE REEMPLAZO | ||||||
| De AWG/kcmil | a mm2 | De mm2 | a AWG/kcmil | |||
| 18 | 1 | > | 1 | 16 | > | |
| 16 | 1,5 | > | 1,5 | 14 | > | |
| 14 | 2,5 | > | 2,5 | 12 | > | |
| 12 | 4 | > | 4 | 10 | > | |
| 10 | 6 | > | 6 | 8 | > | |
| 8 | 10 | > | 10 | 6 | > | |
| 6 | 16 | > | 16 | 4 | > | |
| 4 | 25 | > | 25 | 2 | > | |
| 2 | 35 | ~ | 35 | 2 | ~ | |
| 1 | 50 | > | 50 | 1/0 | > | |
| 1/0 | 70 | > | 70 | 2/0 | ~ | |
| 2/0 | 70 | ~ | 95 | 4/0 | > | |
| 3/0 | 95 | > | 120 | 250 | ~ | |
| 4/0 | 120 | > | 150 | 300 | ~ | |
| 250 | 120 | ~ | 185 | 350 | ~ | |
| 300 | 150 | ~ | 240 | 500 | ~ | |
| 350 | 185 | ~ | 400 | 750 | ~ | |
| 500 | 240 | ~ | 500 | 1000 | ~ | |
| 750 | 400 | ~ | ||||
| 1000 | 500 | ~ | ||||
| > El reemplazo tiene mejor capacidad de conducción de corriente | ||||||
| ~ El reemplazo tiene capacidad de conducción de corriente casi idéntica | ||||||
Toda la información presentada en este artículo es con base en las normas y en las mejores prácticas de ingeniería que han tenido en cuenta la capacidad de corriente (Otros aspectos como diámetros de los conductores y capacidad de ductos se consideran que no son críticos, pero deben evaluarse al momento de efectuar un reemplazo) y se presentan a manera de guía, sin embargo, es responsabilidad de los diseñadores e instaladores, dar el uso apropiado para cumplir con las normas de instalación como por ejemplo el Código Eléctrico Colombiano y el Reglamento de instalaciones Eléctricas RETIE, que entre otros aspecto indica que no deben mezclarse sistemas de calibres.
