#3 Explicación de la ampacidad de THHN: lo que realmente significan 115 amperios para instalaciones reales

Un diseñador le entrega un diagrama unifilar: un alimentador de 100 A, aproximadamente a 150 pies desde el panel hasta una unidad de techo, cableado con tres conductores de cobre THHN n.º 3 en EMT. Alguien revisa la tabla de ampacidad, ve 115A en la columna de 90°C y cierra la sesión. Meses después, el conductor se calienta más de lo esperado y la pregunta es si 115 A fue alguna vez el número correcto a usar.

Por lo general no lo era, no por sí solo. Para cobre THHN n.º 3, 115 A es un límite superior que supone terminaciones con clasificación de 90 °C en ambos extremos, una temperatura ambiente de 30 °C, no más de tres conductores portadores de corriente en la canalización y sin reducción de potencia. Comparado con una instalación real, la cifra utilizable generalmente se ubica entre 85 A y 100 A, y la caída de voltaje en tramos largos a menudo empuja el diseño a #2 AWG antes que la ampacidad. De aquí es de donde proviene cada número.

Lo que realmente dicen las tablas de ampacidad para THHN n.° 3

THHN es un cable de construcción de 600 V con aislamiento termoplástico de 90 °C y cubierta de nailon. Su ampacidad proviene de la tabla NEC 310.16, que enumera tres columnas de temperatura porque la corriente permitida depende del conductor, el aislamiento y las terminaciones juntas. El cobre y el aluminio del mismo tamaño 3 AWG no transportan la misma corriente.

La columna de 90°C no es una promesa; es el punto de partida para la reducción de potencia y solo se puede alcanzar cuando ambas terminaciones están clasificadas para 90 °C. En un alimentador de 100 A, el valor gobernante es casi siempre el número de 75 °C, razón por la cual el cobre n.° 3 se empareja naturalmente con un disyuntor de 100 A y por qué se cotiza 115 A sin sus condiciones adjuntas.

Las terminaciones establecen el techo real

NEC 110.14(C) establece la columna de temperatura que puede utilizar. Para circuitos con capacidad nominal de 100 A o menos, la ampacidad se debe tomar de la columna de 60 °C, a menos que el equipo esté listado e identificado para una temperatura más alta.

¿Por qué 75°C es el número de trabajo?

La mayoría de los paneles, disyuntores de caja moldeada y seccionadores modernos están marcados para conductores de 75 °C, por lo que la columna de 75 °C se convierte en el techo práctico: 100 A para THHN de cobre n.° 3. El valor de 90°C sigue siendo importante, porque la reducción comienza desde la clasificación más alta del conductor, y un conductor de 90°C absorbe las correcciones ambientales y del haz que uno de 75°C no puede absorber.

Donde el equipo de 90°C cambia la respuesta

Algunos equipos de conexión de motores y aparamenta industrial están listados para conductores de 90 °C, y en esos circuitos los 115 A completos son legalmente utilizables una vez que se aplica la reducción. La prueba confiable es la etiqueta dentro del gabinete: si indica 75°C, 115 A no están disponibles para usted.

Reducción de potencia para temperatura ambiente y recuento de conductores

NEC 310.15 aplica dos correcciones al valor de la tabla: un factor de temperatura ambiente y un ajuste para más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable. Ambos se calculan a partir de la clasificación de 90 °C de un conductor THHN.

• Ambiente, conductor de 90°C: 31–35°C, factor 0,96; 36–40°C, 0,91; 41 a 45°C, 0,87; 46–50°C, 0,82.
• Número de conductores: 4 a 6 conductores portadores de corriente, 0,80; 7–9, 0,70; 10–20, 0,50.
• Ambiente, conductor de 75°C: 0,94, 0,88, 0,82 y 0,75 en las mismas bandas.

Tome una canalización en un tejado a 40°C que lleve cuatro conductores de cobre n.° 3 portadores de corriente. De la columna de 90°C, 115 A × 0,91 × 0,80 = aproximadamente 84 A. De la columna de 75°C, que es lo que generalmente requiere la regla de terminación, 100 A × 0,88 × 0,80 = aproximadamente 70 A. Esa brecha es la única razón por la que aparecen conductores de 90°C en techos calientes, y también es la razón por la cual citar 115 A sin un cálculo de reducción de potencia induce a error: el mismo conductor soporta aproximadamente 84 A o aproximadamente 70 A dependiendo de las terminaciones.

La caída de voltaje decide el tamaño antes que la ampacidad

Más allá de aproximadamente 100 pies, la caída de voltaje generalmente gobierna antes que la ampacidad. El cobre #3 AWG tiene una resistencia CC de 0,245 ohmios por 1000 pies a 75 °C, y la caída monofásica equivale al doble de ese valor, multiplicado por la longitud unidireccional y multiplicado por la corriente.

A 100 A sobre 150 pies, eso es aproximadamente 7,4 V, o 3,1% de un suministro de 240 V, ya en el límite recomendado en las notas de NEC 210.19(A). Aumentar al cobre #2, a 0,194 ohmios por 1000 pies, reduce la caída a aproximadamente 2,4 % y aumenta la ampacidad de 75 °C a 115 A. En un tramo de 150 pies, ese único aumento de tamaño suele ser la decisión que importa, no la disponibilidad de la columna de 90 °C.

Cobre versus aluminio #3 THHN

El aluminio #3 THHN es más liviano y económico por pie, pero transporta menos corriente y necesita hardware diferente. Tiene una clasificación de 75 A en la columna de 75 °C y 85 A a 90 °C, por lo que un alimentador de 100 A en aluminio necesita AWG n.° 1 en lugar de AWG n.° 3, lo que elimina gran parte del ahorro y consume más espacio de conducto.

Las terminaciones merecen igual atención. El aluminio requiere orejetas identificadas para aluminio o herrajes AL9/CU9 de doble clasificación, compuesto antioxidante sobre aluminio desnudo cepillado y torsión según el valor estampado en la orejeta. El cobre n.º 3 es más tolerante en trabajos de modernización, donde las orejetas existentes pueden no tener doble clasificación y es difícil programar un nuevo torque después del ciclo térmico.

Límites de llenado y extracción de conductos

Tres conductores THHN n.º 3 ocupan aproximadamente 0,29 pulgadas cuadradas, y una conexión a tierra n.º 8 aislada lleva el paquete a aproximadamente 0,33 pulgadas cuadradas frente al 40% de relleno permitido de aproximadamente 0,35 pulgadas cuadradas para EMT de 1 pulgada. Esto es legal, pero no deja espacio para un circuito futuro, razón por la cual muchos instaladores aumentan hasta 1-1/4 de pulgada.

La tensión de tracción, el radio de curvatura y la presión de las paredes laterales se comparan con los valores publicados. Tres o más curvaturas de 90 grados en un solo tirón generalmente requieren un punto de tiro, y la clasificación de temperatura del aislamiento limita la fuerza con la que se puede arrastrar el conductor antes de que se deforme la cubierta.

Cuando el proyecto no está gobernado por el CNE

Fuera de Norteamérica, THHN no existe como categoría de producto y la ampacidad proviene de IEC 60364-5-52 en lugar de la Tabla 310.16. Los conductores se expresan en milímetros cuadrados, por lo que un conductor de 3 AWG se encuentra entre los tamaños estándar de 25 mm² y 35 mm², y la corriente permitida depende del método de referencia: aire libre, conducto en una pared o enterrado en el suelo. Para cobre de 25 mm² con aislamiento de PVC, los valores publicados se agrupan entre aproximadamente 95 A y 105 A.

Sin embargo, la lógica es la misma. Un cable unipolar aislado con PVC de 450/750 V hace el trabajo que hace THHN en un panel norteamericano, que es lo que hace un guía de selección de cables de baja tensión se muestra cuando recorre el tamaño y los estándares uno al lado del otro.

Cable de 450/750 V con aislamiento de PVC para cableado de edificios y equipos Entrada útil para cableado fijo convencional de baja tensión, circuitos de potencia e iluminación y conexiones de equipos mediante cable aislado de PVC de 450/750 V. Ver producto →

Para alimentadores del mismo mercado, el cable de cobre/PVC/PVC 0,6/1 kV cubre la misma clase de circuito de 100 A, con las opciones de blindaje y apantallamiento que normalmente exigen las condiciones de la ruta.

Cable de alimentación no blindado multinúcleo CU/PVC/PVC 0,6/1 kV Para alimentadores de baja tensión que necesitan múltiples conductores en un solo conjunto, con aislamiento y funda de PVC, aptos para recorrido enterrado, canalizado o interior. Ver producto →

Opciones de construcción que superan el número de ampacidad

El equivalente al margen de 90°C que hace atractivo a THHN proviene del aislamiento XLPE en lugar de una columna de temperatura. El cable de 0,6/1 kV con aislamiento XLPE está clasificado para una temperatura del conductor de 90 °C, por lo que conserva la ampacidad utilizable después de correcciones ambientales y de agrupación de la misma manera. Fabricantes que construyen según los estándares IEC y GB, incluido un establecido fabricante de alambres y cables , normalmente ofrecen construcciones de PVC y XLPE dentro del mismo programa de 0,6/1 kV.

Cable no blindado aislado XLPE multinúcleo CU/XLPE/PVC 0,6/1 kV Para redes de baja tensión que requieran múltiples conductores, con aislamiento XLPE resistente a 90°C y funda de PVC para instalación fija interior o exterior en conductos o enterramiento directo. Ver producto →

En túneles, elevadores y otras rutas confinadas, los compuestos retardantes de llama y libres de halógenos con bajo nivel de humo cambian el resultado del fuego y la toxicidad mucho más de lo que cambian la ampacidad, y generalmente vale la pena aceptar la pequeña penalización por reducción de potencia.

Una lista de verificación de tallas para THHN n.° 3

1. Confirme la clasificación de temperatura de terminación dentro de cada gabinete a lo largo del recorrido y suponga 75 °C a menos que esté etiquetado de otra manera.
2. Lea la ampacidad en la columna correspondiente: 100 A para cobre n.º 3 a 75 °C, 115 A a 90 °C.
3. Cuente los conductores que transportan corriente y aplique el factor de ajuste de 0,80, 0,70 o 0,50.
4. Aplique el factor de corrección ambiental para el lugar más caluroso por el que pasa el canal.
5. Verifique la caída de voltaje en la longitud unidireccional real, no en la distancia en línea recta en el plano.
6. Verifique el relleno del conducto, el radio de curvatura y la tensión de tracción antes de comprometerse con EMT de 1 pulgada.

Nada de esto hace que el #3 THHN sea una mala elección; lo convierte en uno específico. La cifra de 115 A se aplica a un conjunto limitado de condiciones, 100 A cubre el caso ordinario con terminaciones de 75 °C, y la reducción de potencia o la caída de voltaje pueden reducir aún más el valor utilizable. El tamaño a partir de las condiciones que puede verificar, en lugar del número más alto de la tabla, es lo que mantiene un alimentador dentro de su clasificación durante la vida útil de la instalación.