Calibre de cable americano

Norma norteamericana para diámetros de cables eléctricos

El calibre de cable americano ( AWG ) es un sistema de calibre de cable estandarizado, escalonado y logarítmico que se utiliza desde 1857, predominantemente en América del Norte , para los diámetros de cables conductores de electricidad , redondos, sólidos y no ferrosos . Las dimensiones de los cables se dan en la norma ASTM B 258. ^[1] El área de la sección transversal de cada calibre es un factor importante para determinar su capacidad de transporte de corriente .

Origen

El AWG se originó en la cantidad de operaciones de trefilado utilizadas para producir un calibre determinado de cable. El cable muy fino (por ejemplo, calibre 30) requería más pasadas a través de las matrices de trefilado que el cable de calibre 0. Los fabricantes de cables anteriormente tenían sistemas de calibre de cable patentados; el desarrollo de calibres de cable estandarizados racionalizó la selección de cables para un propósito particular.

Si bien el AWG es esencialmente idéntico al calibre para chapa metálica Brown & Sharpe (B&S), el calibre B&S fue diseñado para usarse con chapas metálicas, como sugiere su nombre. Estos calibres son funcionalmente intercambiables, pero el uso de B&S en relación con los calibres de cables, en lugar de los calibres para chapa metálica, es técnicamente inadecuado.

Presupuesto

Los números de calibre crecientes indican diámetros de cable que disminuyen de forma logarítmica , lo que es similar a muchos otros sistemas de calibre no métricos , como el calibre de cable estándar británico (SWG). Sin embargo, el AWG es diferente de la norma IEC 60228 , la norma métrica de calibre de cable utilizada en la mayor parte del mundo, basada directamente en el área de la sección transversal del cable (en milímetros cuadrados, mm2 ⁾ .

Las tablas de AWG corresponden a un solo conductor sólido y redondo. El AWG de un cable trenzado se determina por el área de la sección transversal del conductor sólido equivalente. Debido a que también hay pequeños espacios entre los hilos, un cable trenzado siempre tendrá un diámetro total ligeramente mayor que un cable sólido con el mismo AWG.

Fórmulas

Por definición, el calibre AWG n.° 36 tiene un diámetro de 0,005 pulgadas y el n.° 0000 tiene un diámetro de 0,46 pulgadas. La relación de estos diámetros es 1:92 y hay 40 tamaños de calibre desde el n.° 36 hasta el n.° 0000, o 39 pasos. Debido a que cada número de calibre sucesivo aumenta el área de la sección transversal en un múltiplo constante, los diámetros varían geométricamente . Dos calibres sucesivos cualesquiera (por ejemplo, A y B ) tienen diámetros cuya relación (diámetro B ÷ diámetro A ) es (aproximadamente 1,12293), mientras que para calibres con dos pasos de diferencia (por ejemplo, A , B y C ), la relación entre C y A es aproximadamente 1,12293 ² ≈ 1,26098. ${\displaystyle {\sqrt[{39}]{92}}}$

El diámetro de un cable AWG se determina según la siguiente fórmula:

d n = 0,005 in c h × 92 ( 36 − n ) / 39 = 0,127 m m × 92 ( 36 − n ) / 39 {\displaystyle d_{n}=0,005~\mathrm {pulgada} \times 92^{(36-n)/39}=0,127~\mathrm {mm} \times 92^{(36-n)/39}}

(donde n es el tamaño AWG para calibres de 36 a 0, n = −1 para el n.° 00, n = −2 para el n.° 000 y n = −3 para el n.° 0000. Consulte la regla a continuación)

o equivalentemente:

${\displaystyle d_{n}=e^{-1.12436-0.11594n}\ \mathrm {inch} =e^{2.1104-0.11594n}\ \mathrm {mm} }$

El calibre se puede calcular a partir del diámetro utilizando  ^[2]

${\displaystyle n=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.005~\mathrm {inch} }}\right)+36=-39\log _{92}\left({\frac {d_{n}}{0.127~\mathrm {mm} }}\right)+36}$

y el área de la sección transversal es

${\displaystyle A_{n}={\frac {\pi }{4}}d_{n}^{2}\approx 0.000019635~\mathrm {inch} ^{2}\times 92^{(36-n)/19.5}\approx 0.012668~\mathrm {mm} ^{2}\times 92^{(36-n)/19.5}}$.

La norma ASTM B258-02 (2008), Especificación estándar para diámetros nominales estándar y áreas de sección transversal de tamaños AWG de cables redondos sólidos utilizados como conductores eléctricos , define la relación entre tamaños sucesivos como la raíz 39 de 92, o aproximadamente 1,1229322. ^[3] La ASTM B258-02 también dicta que los diámetros de los cables deben tabularse con no más de 4 cifras significativas, con una resolución de no más de 0,0001 pulgadas (0,1 milésimas de pulgada) para cables más gruesos que el n.° 44 AWG, y 0,00001 pulgadas (0,01 milésimas de pulgada) para cables n.° 45 AWG y más delgados.

Los tamaños con varios ceros son sucesivamente más gruesos que el n.° 0 y se pueden indicar utilizando " número de ceros /0", por ejemplo, 4/0 para 0000. Para un cable AWG de 1/0 m , utilice n = −( m − 1) = 1 − m en las fórmulas anteriores. Por ejemplo, para el n.° 0000 o 4/0, utilice n = −3 . 

Reglas generales

La sexta potencia de ³⁹ √ 92 está muy cerca de 2, ^[4] lo que conduce a las siguientes reglas generales:

• Cuando se duplica el área de la sección transversal de un cable, el AWG disminuirá en 3. (Por ejemplo, dos cables de 14 AWG tienen aproximadamente la misma área de sección transversal que un solo cable de 11 AWG). Esto duplica la conductancia.
• Cuando se duplica el diámetro de un cable redondo sólido, el AWG se reduce en 6. (Por ejemplo, un cable de 1 mm de diámetro es ~18 AWG, un cable de 2 mm de diámetro es ~12 AWG y un cable de 4 mm de diámetro es ~6 AWG). Esto cuadruplica el área de la sección transversal y la conductancia.
• Una disminución de diez números de calibre (por ejemplo, de 12 AWG a 2 AWG) multiplica el área y el peso por aproximadamente 10, y reduce la resistencia eléctrica (y aumenta la conductancia ) por un factor de aproximadamente 10.

Las coincidencias convenientes dan como resultado las siguientes reglas generales para las resistencias:

• La resistencia del cable de cobre es aproximadamente1 ohmios/1000 pies⁠ para 10 AWG, ⁠10 ohmios/1000 pies⁠ para 20 AWG, ⁠100 ohmios/1000 pies⁠ para 30 AWG, y así sucesivamente. ^{[5] : 27}
• Debido a que el alambre de aluminio tiene una conductividad de aproximadamente el 61% del cobre, un alambre de aluminio tiene casi la misma resistencia que un alambre de cobre 2 veces más delgado , que tiene el 62,9% del área.

Tablas de calibres de cables AWG

La siguiente tabla muestra diversos datos, incluida la resistencia de los distintos calibres de cable y la corriente admisible ( capacidad de corriente ) en función de un conductor de cobre con aislamiento de plástico. La información sobre el diámetro de la tabla se aplica a cables sólidos . Los cables trenzados se calculan calculando el área de sección transversal equivalente de cobre . La corriente de fusión (cable de fusión) se estima en función de una temperatura ambiente de 25 °C (77 °F). La siguiente tabla supone frecuencias de CC o CA iguales o inferiores a 60 Hz y no tiene en cuenta el efecto pelicular . "Vueltas de cable por unidad de longitud" es el recíproco del diámetro del conductor; por lo tanto, es un límite superior para el cable enrollado en forma de hélice (consulte solenoide ), en función de un cable sin aislamiento.

1. Para cables encerrados a una temperatura ambiente de 30 °C, ^[7] con una clasificación de temperatura del material de aislamiento determinada, o para cables individuales desatados en equipos para calibre 16  AWG y más delgados. ^[8]
2. o, equivalentemente, Ω /km
3. o, equivalentemente, Ω/kft
4. Exactamente, por definición

En la industria eléctrica de América del Norte, los conductores con un grosor superior a 4/0  AWG se identifican generalmente por el área en miles de milésimas de pulgada circulares (kcmil), donde 1 kcmil = 0,5067 mm ² . El siguiente tamaño de cable con un grosor superior a 4/0 tiene una sección transversal de 250 kcmil. Una milésima de pulgada circular es el área de un cable de una milésima de pulgada de diámetro. Un millón de milésimas de pulgada circulares es el área de un círculo con 1000 milésimas de pulgada (1 pulgada) de diámetro. Una abreviatura más antigua para milésimas de pulgada circulares es MCM .

Tamaños AWG de cables trenzados

El AWG también se puede utilizar para describir un cable trenzado. El AWG de un cable trenzado representa la suma del diámetro de la sección transversal de los hilos individuales; los espacios entre los hilos no se cuentan. Cuando se fabrica con hilos circulares, estos espacios ocupan aproximadamente el 25 % del área del cable , por lo que se requiere que el diámetro total del haz sea aproximadamente un 13 % mayor que el de un cable sólido de igual calibre.

Los cables trenzados se especifican con tres números: el calibre AWG total, la cantidad de hebras y el calibre AWG de una hebra. La cantidad de hebras y el calibre AWG de una hebra se separan mediante una barra. Por ejemplo, un  cable trenzado 22 AWG 7/30 es un cable 22  AWG hecho de siete hebras de  cable 30 AWG.

Como se indica en las secciones Fórmulas y reglas generales anteriores, las diferencias en AWG se traducen directamente en proporciones de diámetro o área. Esta propiedad se puede emplear para encontrar fácilmente el AWG de un conjunto trenzado midiendo el diámetro y el número de sus hebras. (Esto solo se aplica a conjuntos con hebras circulares de tamaño idéntico). Para encontrar el AWG de un cable de 7 hebras con hebras iguales, reste 8,4 del AWG de una hebra. De manera similar, para 19 hebras reste 12,7 y para 37 reste 15,6.

Medir el diámetro de los hilos suele ser más fácil y preciso que intentar medir el diámetro del haz y la relación de empaquetamiento. Esta medición se puede realizar con una herramienta de calibración de cables o con un calibrador o micrómetro.

Nomenclatura y abreviaturas en distribución eléctrica

En la industria eléctrica se utilizan comúnmente métodos alternativos para especificar tamaños de cables como AWG.

• 4 AWG (adecuado)
  • #4 (el signo numérico se utiliza como abreviatura de "número")
  • № 4 (el signo numero se utiliza como abreviatura de "número")
  • Nº 4 (se utiliza una aproximación del número como abreviatura de "número")
  • No. 4 AWG
  • 4 ga. (abreviatura de "calibre")
• 000 AWG (adecuado para tamaños gruesos)
  • 3/0 (común para tamaños gruesos) Se pronuncia "tres-cero"
  • calibre 3/0
  • #000

Pronunciación

El AWG se conoce coloquialmente como calibre y los ceros en tamaños de cable grueso se denominan aught / ˈ ɔː t / . El cable de tamaño 1 AWG se conoce como "calibre uno" o cable "N.º 1"; de manera similar, los tamaños más delgados se pronuncian "  calibre  x " o cable "N.º x ", donde x es el número AWG entero positivo. Los tamaños de cable AWG consecutivos más gruesos que el cable N.º 1 se designan por la cantidad de ceros:

• Nº 0, a menudo escrito 1/0 y denominado cable "uno cero"
• No. 00, a menudo escrito 2/0 y conocido como cable "dos ceros"
• No. 000, a menudo escrito 3/0 y conocido como cable "tres ceros"

etcétera.

Véase también

• IEC 60228 , normas internacionales para tamaños de cables
• Calibre francés
• Marrón y Sharpe
• Milésima de pulgada circular , estándar de la industria eléctrica de América del Norte para cables con un espesor superior a 4/0.
• Calibre de alambre Birmingham
• Calibre de alambre de hierro de tocones
• Calibre del alambre para joyería
• Tamaños de joyería corporal , que comúnmente utilizan AWG (especialmente para tamaños más delgados), incluso cuando el material no es metálico. ^[16]
• Cableado eléctrico
• Cable número 8 , un término utilizado en la lengua vernácula de Nueva Zelanda

Referencias

1. "ASTM B258-14 Especificación estándar para diámetros nominales estándar y áreas de sección transversal de tamaños AWG de cables redondos sólidos utilizados como conductores eléctricos". West Conshohocken : ASTM International . Archivado desde el original el 22 de julio de 2014 . Consultado el 22 de marzo de 2015 .
2. El logaritmo en base 92 se puede calcular usando cualquier otro logaritmo, como el logaritmo común o natural , usando log ₉₂ x = (log x )/(log 92).
3. Norma ASTM B258-02, página 4
4. El resultado es aproximadamente 2,0050, o un cuarto de un por ciento más alto que 2
5. Tablas de alambres de cobre (informe técnico). Circular de la Oficina de Normas N.º 31 (3.ª ed.). Departamento de Comercio de los Estados Unidos. 1 de octubre de 1914.
6. Cifra para cable de cobre sólido a 68  °F (no conforme al Libro de códigos NEC 2014, capítulo 9, tabla 8), calculada en base a una conductividad IACS del 100 % de 58,0 M S /m, que concuerda con múltiples fuentes:
   • Lund, Mark. "Tabla de calibres de cables estadounidenses y límites de carga de corriente eléctrica AWG". Powerstream.com . Consultado el 2 de mayo de 2008 .(aunque la conversión ft/m parece ligeramente errónea)
   • Catálogo maestro de Belden , 2006, aunque los datos de allí para los calibres 35 y 37-40 parecen obviamente erróneos.
   El cobre libre de oxígeno de alta pureza puede alcanzar una conductividad IACS de hasta 101,5 %; por ejemplo, la hoja de datos de aleaciones conductoras Kanthal enumera resistencias ligeramente inferiores a las de esta tabla.
7. NFPA 70 Código Eléctrico Nacional Edición 2014 Archivado el 15 de octubre de 2008 en Wayback Machine . Tabla 310.15(B)(16) (anteriormente Tabla 310.16) página 70-161, "Amperajes permisibles de conductores aislados con clasificación de 0 a 2000 voltios, 60 °C a 90 °C, no más de tres conductores portadores de corriente en canalización, cable o tierra (enterrados directamente) en función de una temperatura ambiente de 30 °C". Los extractos de NFPA 70 no representan la posición completa de NFPA y se debe consultar el Código completo original. En particular, los dispositivos de protección contra sobrecorrientes máximos permisibles pueden establecer un límite inferior.
8. "Tabla 11: Corrientes nominales recomendadas (servicio continuo) para equipos electrónicos y cableado de chasis". Datos de referencia para ingenieros: radio, electrónica, informática y comunicaciones (7.ª ed.). págs. 49–16.
9. Calculado utilizando ecuaciones de Beaty, H. Wayne; Fink, Donald G., eds. (2007), The Standard Handbook for Electrical Engineers (15.ª ed.), McGraw Hill, págs. 4-25, ISBN 978-0-07-144146-9
10. Brooks, Douglas G. (diciembre de 1998), "Corriente de fusión: cuando las trazas se funden sin dejar rastro" (PDF) , Diseño de circuitos impresos , 15 (12): 53, archivado desde el original (PDF) el 27 de marzo de 2016 , consultado el 1 de agosto de 2016
11. Preece, WH (1883), "Sobre los efectos de calentamiento de las corrientes eléctricas", Actas de la Royal Society (36): 464–471
12. Preece, WH (1887), "Sobre los efectos de calentamiento de las corrientes eléctricas", Actas de la Royal Society , II (43): 280–295
13. Preece, WH (1888), "Sobre los efectos de calentamiento de las corrientes eléctricas", Actas de la Royal Society , III (44): 109–111
14. Brooks, Douglas G.; Adam, Johannes (29 de junio de 2015), "¿Quiénes eran Preece y Onderdonk?", Diseño y fabricación de circuitos impresos
15. Stauffacher, ER (junio de 1928), "Capacidad de conducción de corriente de corta duración del cable de cobre" (PDF) , General Electric Review , 31 (6)
16. Referencia de tamaño de joyería para perforaciones corporales de SteelNavel.com: ilustra las diferentes formas en que se mide el tamaño en diferentes tipos de joyería