ANALISIS DEL ARTÍCULO 110.14(C) DEL NEC (NFPA 70).

INTRODUCCIÓN 

El tópico considerado en la sección 110.14 (C) del NEC (NATIONAL ELECTRICAL CODE) trata de las limitaciones de temperatura entre los elementos de las interconexiones eléctricas a tensiones menores a 600 Voltios, entre los cuales se detallan:

 a) Los conductores eléctricos.

 b) Los terminales de conexión de equipos. 

 El mencionado artículo establece que debe existir una correcta coordinación eléctrica y térmica entre los componentes de un circuito eléctrico; es decir, deberán considerarse los diámetros de los conductores y sus ampacidades bajo las condiciones de uso y las capacidades nominales de temperatura del aislante (60ºC, 75ºC, o, 90ºC) versus la temperatura nominal de las terminaciones de los equipos o dispositivos. 

A continuación se muestran todos los artículos aplicables.

 ARTICULO 110.14 (C) DEL NEC (NFPA 70) LIMITES DE TEMPERATURA. 

“La temperatura nominal asociada a la ampacidad de un conductor se debe elegir y coordinar de modo que no supere la temperatura nominal más baja de cualquier terminal, conductor o dispositivo conectado. Se permitirá el uso de conductores con temperatura nominal superior a la especificada para los terminales, para ajuste o corrección de su ampacidad, o ambas cosas”.

 ARTICULO 110.14 (C)(1) DISPOSICIONES PARA EQUIPOS. 

“La determinación de las disposiciones para los terminales del equipo se deben basar en las secciones 110.14 (C) (1) (a) o (C) (1) (b). A menos que el equipo esté listado y marcado en forma diferente, la ampacidad del conductor utilizada para determinar las disposiciones para los terminales del equipo se deben basar en la Tabla 310.16 y según las modificaciones adecuadas de las secciones 310.15 (B) (6)”. 

ARTICULO 110.14 (C)(1) (a) CIRCUITOS DE 100 AMPERIOS O MENOS. 

“Las disposiciones para los terminales del equipo para circuitos de 100 Amperios o menos, o marcados para conductores 14 AWG a 1 AWG, se debe aplicar sólo para uno de los siguientes: Conductores con valor nominal de temperatura de 60ºC (140ºF). Conductores con valores nominales de temperatura mayores, siempre y cuando la ampacidad de estos conductores se determine tomando como base la ampacidad a 60ºC del calibre del conductor usado. Conductores con valores nominales de temperatura mayores, si el equipo está listado e identificado para uso con estos conductores. Para motores marcados con las letras de diseño B, C o D, se permitirá el uso de conductores que posean un valor nominal de aislamiento de 75ºC (167ºF) o superior, siempre y cuando la ampacidad de estos conductores no exceda la ampacidad a 75ºC (167ºF)”.

EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL ARTICULO 110.14 (C) (1) (a): 

Determinar el calibre del conductor así como el valor nominal de temperatura de su aislante, para un conductor que interconecta una terminación con temperatura nominal de 60ºC con otra terminación de 75ºC. Las condiciones de uso son las siguientes: 

- Carga continua del circuito: 44.8 Amperios. 

- Temperatura máxima ambiental 43ºC.

- Tres conductores alojados en ducto o tubería.

Solución:

 De acuerdo con el artículo del NEC 210.19 (A) (1) se calcula la ampacidad mínima de los conductores, la cual se calcula a 125 % de la carga continua del circuito: I = 1,25 x 44.8 A = 56 Amperios (ampacidad mínima requerida).

 De acuerdo con la sección del NEC 110.14 (C), se debe coordinar la ampacidad del conductor tomando como base el menor valor nominal de temperatura del terminal de conexión, que en este caso es el terminal de 60ºC. Por otra parte, como el circuito es menor a 100 Amperios, se debe aplicar la sección 110.14 (C) (1) (a). En base a la Tabla del NEC 310.15 (B) (16) para un conductor de cobre con temperatura del aislante de 60ºC, obtenemos un conductor calibre # 4 AWG del tipo TW (60ºC) con ampacidad de 70 Amperios a 60ºC, esto satisface inicialmente los requerimientos. Asimismo, no se requiere realizar ajuste en la ampacidad por agrupamiento de conductores ya que no hay más de tres conductores portadores de corriente alojados en el ducto, así que el factor de agrupamiento de conductores es igual a 100%, para una mayor cantidad de conductores portadores de corrientes en ductos se debe aplicar los factores de corrección indicados en la Tabla 310.15 (B) (3) (a) del NEC. 

Como la temperatura máxima ambiental es 43ºC, se debe realizar un ajuste en la ampacidad del conductor utilizando los factores de corrección por temperatura de la Tabla del NEC 310.15 (B) (2) (a), de acuerdo con esta tabla el factor de corrección a 43ºC es de 0,71 (71%). Así que, la nueva ampacidad del conductor de cobre TW # 4 AWG será igual a 50 Amperios (0,71 x 70A = 49,7 A  ̴̴  50 A). Entonces, la ampacidad ajustada por temperatura ambiente del conductor TW # 4 AWG es de 50 Amperios, la misma es menor a la ampacidad mínima requerida de 56 Amperios, por lo cual es necesario considerar la selección de un conductor con mayor temperatura nominal. Utilizando nuevamente la Tabla 310.15 (B) (16) observamos que el conductor calibre # 4 AWG THW (75ºC) tiene una ampacidad de 85 Amperios. 

Aplicando el ajuste por corrección de temperatura ambiental a 43ºC, utilizando la Tabla 310.15 (B) (2) (a) se obtiene que el factor de corrección a 43ºC para conductores con temperatura nominal de 75ºC es de 0,82 (82%); entonces, la capacidad de corriente del conductor de cobre THW # 4 AWG será de 70 Amperios (82 % x 85A = 69,7A   ̴̴  70 A). 

En resumen, la ampacidad ajustada de 70 Amperios es mayor a la ampacidad mínima requerida de 56 Amperios. Finalmente, seleccionamos el conductor de cobre THW (75ºC) # 4 AWG, este conductor no deberá utilizarse para suministrar a la carga una corriente superior a 56 Amperios para no elevar la temperatura de la terminación de 60ºC por encima de su valor nominal. 

Notas: 

- En circuitos menores de 100 Amperios en baja tensión, cuando se desconoce la capacidad nominal de temperatura de las terminaciones de equipos o dispositivos eléctricos se considera el caso más desfavorable que consiste en una temperatura nominal de los terminales de 60ºC. 

- Cuando se trata de motores eléctricos con letras de diseño B, C o D la temperatura nominal de sus terminaciones serán de 75ºC. 

- En circuitos menores de 100 Amperios o en baja tensión donde en ambos extremos de los conductores los equipos y/o dispositivos a ser conectado tienen marcados en sus terminaciones una temperatura nominal de 75ºC, se deberá considerar la selección de conductores con temperatura nominal de 75ºC o superior, siempre y cuando los conductores se determinen tomando como base la ampacidad a 75ºC. 

ARTICULO 110.14 (C)(1) (b) CIRCUITOS MAYORES DE 100 AMPERIOS. 

“Las disposiciones para los terminales del equipo para circuitos con un valor nominal superior a 100 Amperios, o marcados para conductores de tamaño mayor que 1 AWG, se deben usar solamente para uno de los siguientes: Conductores con temperatura nominal de 75ºC (167ºF). Conductores con valores nominales de temperatura más altos, siempre que la ampacidad de tales conductores no exceda la ampacidad a 75ºC (167ºF) del calibre del conductor usado, o hasta su ampacidad, si el equipo es listado e identificado para uso con estos conductores.” 

 EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL ARTICULO 110.14 (C) (1) (b): 

Para una ampacidad mínima requerida por la carga de 150 Amperios se requiere determinar el calibre de los conductores utilizando el artículo del NEC 110.14 (C) (1) (b).

 Solución:

 De acuerdo con la Tabla del NEC 310.15 (B) (16) un conductor de cobre calibre # 1/0 AWG con temperatura del aislante 75ºC, satisface los requerimientos de ampacidad mínima. 

Finalmente, un conductor tipo THHN # 1/0 AWG con capacidad de 170 Amperios puede ser utilizado siempre y cuando la corriente de la carga no supere el valor de la ampacidad mínima requerida de 150 Amperios.

 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

 La sección del NEC 110.14 (C) plantea que las terminaciones de equipos o dispositivos poseen una capacidad máxima de temperatura a las que pueden operar continuamente y que deben ser respetadas, este aspecto tiene además implicaciones sobre el cálculo y selección de los conductores, tanto de circuitos alimentadores como de circuitos ramales. Asimismo, la ampacidad de los conductores también tiene que ser ajustada por factores tales como: la temperatura ambiente, la cantidad de conductores en un ducto, entre otros aspectos. 

La mayoría de los terminales de equipos y/o dispositivos con capacidades menores a 100 Amperios, son marcados para operar a una temperatura máxima de 60ºC o a 75ºC (o ambas); mientras que los terminales de equipos con capacidades mayores o iguales a 100 Amperios son marcados o listados para una temperatura de 75ºC, incluso en media y alta tensión. 

Aunque la gran mayoría de los conectores a presión (acoplado a cada extremo del conductor) son marcados para operar a una temperatura máxima de 90ºC, esta capacidad no debe ser tomada en cuenta para la selección de la ampacidad de conductores, la sección del NEC 110.14 (C) establece que la base del cálculo está determinada por la menor temperatura nominal de las terminaciones de los equipos. 

 En vista de las diferentes capacidades nominales de conductores, conectores y terminaciones de equipos, se deben aplicar las recomendaciones del artículo 110.14 (C) que establece que los conductores serán dimensionados en base a la menor temperatura nominal de los terminales de equipos o dispositivos. Es decir, los conductores conectados a los terminales de equipos no deberán suministrar a la carga una magnitud de corriente tal que cause una elevación de temperatura en los terminales por encima de la capacidad nominal más baja de temperatura de cualquier terminación en el circuito.

En resumen, de no tomarse en consideración las recomendaciones de la sección completa 110.14(C) del NEC, probablemente se originarán puntos calientes en los conexionados eléctricos, con el riesgo de interrupciones en el servicio eléctrico en la carga y/o deterioro progresivo de los equipos o dispositivos por recalentamiento de las terminaciones.  

Autor: Ing. Hugo Reyes Hernández