Alimentador de motor de 60 hp en ambiente de 42 °C y seis conductores en una tubería
Se va a alimentar un motor de 60 hp, 480 V, trifásico, 4 polos, que acciona un compresor de tornillo con operación continua 24/7. La instalación está en una nave donde la temperatura ambiente máxima registrada en el cuarto eléctrico es de 42 °C. El alimentador se llevará en una sola tubería metálica de 3 pulgadas junto con los cables de otros dos motores, resultando en 6 conductores portadores de corriente, en un recorrido de 55 m. Los conductores propuestos son THHW y las terminales del interruptor y del motor están clasificadas para 75 °C. El contratista propone cable de cobre calibre 2 AWG argumentando que la Tabla 310-16 le da 115 A a 75 °C y que el motor solo consume 77 A según la Tabla 430-250. El interruptor de protección contra cortocircuito es de 200 A y el arrancador tiene el relevador de sobrecarga ajustado a 77 A.
1. Verifique la propuesta del contratista aplicando los factores de corrección por temperatura y por agrupamiento, y determine el calibre mínimo aceptable.
Read the worked answer
Corriente de dimensionamiento del conductor de rama de motor (430-22): I = 1.25 × 77 A = 96.25 A
Factores de corrección:
- Temperatura ambiente 42 °C → intervalo 41–45 °C. Para conductores con aislamiento de 90 °C (THHW), el factor es 0.87.
- 6 conductores portadores de corriente en una tubería → factor de agrupamiento 0.80.
- Factor combinado: 0.87 × 0.80 = 0.696
Ampacidad requerida en tabla (columna de 90 °C, que es la base para aplicar correcciones): 96.25 / 0.696 ≈ 138.3 A
Verificación del 2 AWG propuesto: 115 A a 75 °C; 115 × 0.696 ≈ 80 A < 96.25 A. No cumple. El contratista ignoró ambos factores; su comparación 115 A contra 77 A es incorrecta porque el criterio no es la corriente de placa sino 125 % de la corriente de placa, y porque la ampacidad debe corregirse antes de comparar.
Selección: se necesita un conductor con ampacidad de tabla a 90 °C ≥ 138.3 A. El 1 AWG tiene 150 A a 90 °C: 150 × 0.696 = 104.4 A ≥ 96.25 A ✔ Y la limitación por terminal de 75 °C: 1 AWG = 130 A, mayor que la ampacidad corregida de 104.4 A ✔
Resultado: 1 AWG de cobre THHW como mínimo. El 2 AWG queda descartado.
2. Determine el dispositivo de protección contra cortocircuito conforme a 430-52, verifique la protección del conductor y explique por qué el relevador de sobrecarga es indispensable en este arreglo.
Read the worked answer
Protección contra cortocircuito y falla a tierra (430-52): para motor con arranque a tensión plena y protección contra sobrecarga separada, se permite un dispositivo de tiempo inverso hasta 250 % de la corriente nominal: 2.50 × 77 A = 192.5 A → se selecciona el estándar inmediato inferior o igual disponible: 200 A (el 200 A es estándar y queda dentro del 250 %).
Verificación del conductor: el 1 AWG tiene 130 A a 75 °C y el interruptor es de 200 A. Aparentemente incompatible, pero en circuitos de motor 430-52 permite expresamente que el dispositivo contra cortocircuito exceda la ampacidad del conductor, porque su función no es proteger térmicamente la línea sino despejar fallas. La protección contra sobrecarga la ejerce el relevador del arrancador.
Por qué el relevador de sobrecarga es indispensable: al no haber protección térmica en el interruptor para la línea, la única defensa contra una sobrecarga sostenida (por ejemplo, la bomba o el compresor obstruido, o el motor a 98 % de su FLA) es el relevador de sobrecarga. Ajustado a 77 A, debe complementarse con la corrección por temperatura ambiente: si el arrancador está en el mismo cuarto a 42 °C, el ajuste debe reducirse de acuerdo con la curva del relé o con la tabla del fabricante; de lo contrario, el motor opera por encima de su clase térmica sin que nadie lo detecte.
Nota de coordinación: el relevador debe curvar por debajo de la curva del interruptor de 200 A en toda la zona de sobrecarga, y el interruptor debe despejar la falla antes de que el conductor de 1 AWG sufra daño térmico.
3. Complete la verificación: caída de tensión, conductor de puesta a tierra de equipos y criterios de aceptación finales antes de autorizar la instalación.
Read the worked answer
Caída de tensión. Para 1 AWG de cobre, Z ≈ 0.51 Ω/km en condiciones de operación (R ≈ 0.505 Ω/km a 75 °C, X ≈ 0.08 Ω/km), L = 0.055 km, I = 77 A: ΔV = √3 × I × Z × L = 1.732 × 77 × 0.51 × 0.055 ≈ 3.7 V → 3.7/480 ≈ 0.78 % Cumple holgadamente con el criterio de 3 % en ramal y 5 % total en el punto de utilización. La caída de tensión no es el factor limitante aquí; lo son la temperatura y el agrupamiento.
Conductor de puesta a tierra de equipos (250-122). Se dimensiona por la corriente del dispositivo de protección contra cortocircuito: para 200 A, corresponde 6 AWG de cobre. Debe ir en la misma tubería, ser continuo y no depender de la tubería metálica como conductor de tierra; la tubería metálica puede servir como medio de puesta a tierra únicamente si se cumple con las condiciones de continuidad y las conexiones de unión.
Lista de verificación antes de autorizar:
- Calibre 1 AWG (no 2 AWG) y conductor de tierra 6 AWG.
- Relleno de tubería de 3 pulgadas verificado con la tabla de áreas, considerando 6 conductores; el agrupamiento ya se aplicó como factor de ampacidad, pero el relleno debe cumplir por separado.
- Relevador de sobrecarga ajustado a 77 A, corregido por la temperatura del cuarto, y verificado en campo con prueba de disparo.
- Rotulado del circuito y del grado de protección del motor conforme al ambiente.
- Registro de la temperatura ambiente de diseño (42 °C) en los documentos, porque cualquier equipo que se agregue a esa tubería invalida el factor de 0.80 y obliga a recalcular.