Resistencia de Conductores: Cálculo y Tablas para Instalaciones Eléctricas
Guía de resistencia de conductores eléctricos. Tablas de resistencia por calibre, efecto de temperatura, material y longitud. Aplicaciones en caída de voltaje.
¿Qué es la Resistencia de un Conductor?
La resistencia de un conductor eléctrico es la oposición que ofrece al flujo de corriente. Depende del material, la sección transversal (calibre), la longitud y la temperatura. Es el factor principal que causa la caída de voltaje y las pérdidas de energía en las instalaciones.
R = ρ × L / A
| Variable | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| R | Resistencia | Ohms (Ω) |
| ρ | Resistividad del material | Ω·mm²/m |
| L | Longitud del conductor | metros (m) |
| A | Sección transversal | mm² |
Resistividad de Materiales
| Material | Resistividad (Ω·mm²/m) a 20°C | Conductor relativo |
|---|---|---|
| Plata | 0.01629 | 105% (mejor) |
| Cobre | 0.01724 | 100% (referencia) |
| Aluminio | 0.02828 | 61% |
| Acero | 0.180 | 9.6% |
Conclusión: El aluminio tiene ~64% más resistencia que el cobre de misma sección. Para igualar la resistencia del cobre, el aluminio requiere un conductor con ~60% más área.
Tabla de Resistencia por Calibre
Conductores de cobre (CD, a 75°C)
| AWG | Área (mm²) | Resistencia (Ω/km) |
|---|---|---|
| 18 | 0.82 | 25.5 |
| 16 | 1.31 | 16.2 |
| 14 | 2.08 | 10.17 |
| 12 | 3.31 | 6.50 |
| 10 | 5.26 | 3.98 |
| 8 | 8.37 | 2.56 |
| 6 | 13.30 | 1.61 |
| 4 | 21.15 | 1.02 |
| 3 | 26.67 | 0.80 |
| 2 | 33.62 | 0.62 |
| 1 | 42.41 | 0.52 |
| 1/0 | 53.49 | 0.40 |
| 2/0 | 67.43 | 0.33 |
| 3/0 | 85.01 | 0.26 |
| 4/0 | 107.2 | 0.20 |
Conductores de aluminio (CD, a 75°C)
| AWG | Área (mm²) | Resistencia (Ω/km) |
|---|---|---|
| 12 | 3.31 | 10.69 |
| 10 | 5.26 | 6.56 |
| 8 | 8.37 | 4.22 |
| 6 | 13.30 | 2.65 |
| 4 | 21.15 | 1.67 |
| 2 | 33.62 | 1.02 |
| 1/0 | 53.49 | 0.66 |
| 2/0 | 67.43 | 0.54 |
| 4/0 | 107.2 | 0.33 |
Efecto de la Temperatura
La resistencia de los metales aumenta con la temperatura:
R_T = R_20 × [1 + α × (T - 20)]
| Material | α (coeficiente térmico) |
|---|---|
| Cobre | 0.00393 /°C |
| Aluminio | 0.00403 /°C |
Ejemplo: Conductor de cobre con R = 6.50 Ω/km a 20°C, operando a 75°C:
- R_75 = 6.50 × [1 + 0.00393 × (75 - 20)]
- R_75 = 6.50 × [1 + 0.216]
- R_75 = 6.50 × 1.216 = 7.90 Ω/km
La resistencia aumenta un 21.6% al operar a 75°C respecto a 20°C.
Resistencia en CA vs CD
En corriente alterna, los conductores presentan mayor resistencia efectiva que en corriente directa debido al efecto piel (skin effect):
| Calibre | Factor CA/CD (60 Hz) |
|---|---|
| ≤ 1/0 AWG | 1.00 (despreciable) |
| 2/0 | 1.01 |
| 3/0 | 1.02 |
| 4/0 | 1.03 |
| 250 kcmil | 1.04 |
| 500 kcmil | 1.08 |
| 750 kcmil | 1.15 |
| 1000 kcmil | 1.25 |
Para calibres menores a 1/0, el efecto piel es despreciable a 60 Hz.
Pérdidas de Energía por Resistencia
La potencia perdida en un conductor se calcula con:
P_pérdida = I² × R
Ejemplo: Costo de pérdidas anuales
Datos: Alimentador 4 AWG de cobre, 50m, 80A, 8 horas/día, tarifa $3.50/kWh
- R = 1.02 Ω/km × 0.050 km × 2 (ida y vuelta) = 0.102 Ω
- P_pérdida = 80² × 0.102 = 653W
- Energía anual = 0.653 kW × 8 h × 365 = 1,907 kWh
- Costo anual: $6,675 MXN
Referencia Normativa
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 310: Conductores para uso general
- NOM-001-SEDE-2022 Tabla 8: Resistencia de conductores
- NOM-001-SEDE-2022 Art. 210.19: Caída de voltaje (basada en resistencia)
Errores Comunes
1. Usar resistencia a 20°C para cálculos de operación
Las tablas de fabricantes dan la resistencia a 20°C, pero los conductores operan a 60-90°C. Usar la resistencia a 20°C subestima la caída de voltaje y las pérdidas reales hasta en un 25%.
2. Ignorar el efecto piel en conductores grandes
Para conductores de 250 kcmil o más, el efecto piel aumenta la resistencia efectiva significativamente. En estos calibres, debe usarse la resistencia CA, no la CD.
3. Comparar directamente cobre y aluminio sin ajustar calibre
Un cable de aluminio de mismo calibre AWG que uno de cobre tiene ~64% más resistencia. Para hacer una comparación justa, el aluminio debe ser de 2 calibres mayor.
Preguntas Frecuentes
¿Por qué el aluminio se usa si tiene más resistencia?
El aluminio es significativamente más liviano (⅓ del peso del cobre) y más económico (~⅓ del precio). Para grandes instalaciones y líneas de transmisión, el ahorro en costo y peso compensa la necesidad de conductores más gruesos.
¿La resistencia del cable afecta la velocidad de la corriente?
No. La corriente (flujo de electrones) se establece casi instantáneamente en todo el circuito. La resistencia determina la cantidad de corriente que fluye (Ley de Ohm) y la energía perdida como calor, no la velocidad.
¿Cómo mido la resistencia de un conductor instalado?
Con un óhmetro o multímetro en función de resistencia, desconectando el conductor del circuito. Para conductores muy largos, necesitará un puente de Kelvin de 4 hilos para mediciones precisas en el rango de miliohms.
¿La resistencia cambia con los años?
Ligeramente. La corrosión aumenta la resistencia, especialmente en conexiones. La resistencia del conductor en sí se mantiene estable si no hay daño mecánico ni degradación del aislamiento.
¿Qué es la resistividad y en qué se diferencia de la resistencia?
La resistividad (ρ) es una propiedad del material, constante para cada metal. La resistencia (R) depende de la resistividad, la longitud y la sección del conductor específico. Dos cables del mismo material pero diferente longitud tienen la misma resistividad pero diferente resistencia.
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