Calibre mínimo de conductor de tierra de equipo

Tabla de calibres según capacidad del dispositivo de sobrecorriente

El calibre del conductor de tierra de equipo se dimensiona con base en la capacidad nominal del dispositivo de protección contra sobrecorriente que aguas arriba protege el circuito, no con base en la corriente de carga. La siguiente tabla presenta los calibres mínimos normalizados para conductores de cobre y aluminio.

Capacidad del dispositivo de protección	Conductor de cobre (AWG/kcmil)	Conductor de cobre (mm²)	Conductor de aluminio (AWG/kcmil)	Conductor de aluminio (mm²)
15 A	14 AWG	2,08 mm²	12 AWG	3,31 mm²
20 A	12 AWG	3,31 mm²	10 AWG	5,26 mm²
30 A	10 AWG	5,26 mm²	8 AWG	8,37 mm²
40 A	10 AWG	5,26 mm²	8 AWG	8,37 mm²
60 A	10 AWG	5,26 mm²	8 AWG	8,37 mm²
100 A	8 AWG	8,37 mm²	6 AWG	13,3 mm²
200 A	6 AWG	13,3 mm²	4 AWG	21,2 mm²
300 A	4 AWG	21,2 mm²	2 AWG	33,6 mm²
400 A	3 AWG	26,7 mm²	1 AWG	42,4 mm²
500 A	2 AWG	33,6 mm²	1/0 AWG	53,5 mm²
600 A	1 AWG	42,4 mm²	2/0 AWG	67,4 mm²
800 A	1/0 AWG	53,5 mm²	3/0 AWG	85,0 mm²
1000 A	2/0 AWG	67,4 mm²	4/0 AWG	107 mm²
1200 A	3/0 AWG	85,0 mm²	250 kcmil	127 mm²
1600 A	4/0 AWG	107 mm²	350 kcmil	177 mm²
2000 A	250 kcmil	127 mm²	400 kcmil	203 mm²
2500 A	350 kcmil	177 mm²	600 kcmil	304 mm²
3000 A	400 kcmil	203 mm²	600 kcmil	304 mm²
4000 A	500 kcmil	253 mm²	800 kcmil	405 mm²
5000 A	700 kcmil	355 mm²	1200 kcmil	608 mm²
6000 A	800 kcmil	405 mm²	1200 kcmil	608 mm²

Ajuste por aumento de calibre de los conductores de fase

Cuando los conductores activos de un circuito se incrementan de sección —típicamente para compensar caída de tensión en tiradas largas— el conductor de tierra de equipo debe incrementarse proporcionalmente en área de cobre. La regla aplica incluso si el dispositivo de protección no cambia. La fórmula general es:

S_tierra_final = S_tierra_inicial × (S_fase_aumentada / S_fase_inicial)

Variable	Descripción	Unidad
S_tierra_inicial	Área del conductor de tierra según tabla base para el dispositivo de protección	mm² o kcmil
S_fase_aumentada	Área del conductor de fase después del incremento por caída de tensión	mm² o kcmil
S_fase_inicial	Área mínima del conductor de fase para la corriente de carga sin ajuste por distancia	mm² o kcmil
S_tierra_final	Área mínima requerida para el conductor de tierra de equipo ajustado	mm² o kcmil

Límite de capacidad de cortocircuito

Todo conductor de tierra de equipo debe tener una sección transversal suficiente para soportar la máxima corriente de falla a tierra que el dispositivo de protección permite circular durante su tiempo de desconexión. El calibre mínimo según tabla garantiza este requisito para fallas de hasta 5 ciclos (0,083 s) en interruptores automáticos estándar, siempre que el conductor sea de cobre e instalado en las mismas condiciones de canalización que los conductores de fase. En sistemas con corrientes de cortocircuito superiores a 25 kA / 25 000 A simétricos, se debe verificar que la integral de Joule del conductor (I²t) exceda la energía específica pasante del dispositivo de protección.

I²t_conductor ≥ I² × t_despeje

Variable	Descripción	Unidad
I²t_conductor	Integral de Joule máxima admisible por el conductor de tierra	A²·s
I	Corriente de cortocircuito simétrica eficaz disponible en el punto de la falla	A
t_despeje	Tiempo total de despeje de la falla por el dispositivo de protección aguas arriba	s

Relación con la protección contra sobrecorriente

El dimensionamiento del conductor de tierra de equipo depende exclusivamente del calibre del dispositivo de protección contra sobrecorriente que alimenta el circuito derivado, no del calibre de los conductores de fase. Esta regla se invierte únicamente en el caso de ajuste por aumento de calibre de fase, donde el conductor de tierra debe escalarse para mantener la misma relación de impedancia de falla. En instalaciones con múltiples circuitos en un mismo conduit, se debe seleccionar un único conductor de tierra dimensionado para el mayor dispositivo de protección presente. Sistemas con protección por fusible permiten en ciertos casos el uso de conductores de tierra ligeramente menores que los requeridos para interruptores automáticos de igual amperaje cuando el tiempo de fusión es inferior a 0,01 s.

Comparación con IEC 60364-5-54

El estándar internacional IEC 60364-5-54 utiliza un enfoque de cálculo en lugar de una tabla fija por dispositivo. El conductor de protección (PE) se dimensiona mediante la fórmula basada en la energía de cortocircuito y el tiempo de despeje. La tabla simplificada de la IEC produce valores muy cercanos a la tabla NEC para interruptores automáticos de hasta 63 A / 63 amperios; por encima de ese umbral, la IEC tiende a ser ligeramente más conservadora, requiriendo en promedio un 8 % más de sección en cobre para capacidades de 400 A / 400 amperios. En aluminio la diferencia alcanza hasta el 15 % para calibres superiores a 500 kcmil / 253 mm², debido a la menor conductividad y mayor resistividad del material que la IEC penaliza con mayor factor de corrección.

Preguntas frecuentes (FAQ)

1. ¿Cuál es el calibre mínimo de tierra para un interruptor de 20 amperios en cobre?
   El calibre mínimo es 12 AWG (3,31 mm²) para un dispositivo de protección de 20 A / 20 amperios, siempre que los conductores de fase no hayan sido aumentados por caída de tensión.

2. ¿Se puede usar conductor de aluminio como tierra de equipo?
   Sí, el conductor de aluminio es permitido para tierra de equipo. Para un dispositivo de 200 A / 200 amperios se requiere mínimo 4 AWG de aluminio (21,2 mm²), frente a 6 AWG de cobre (13,3 mm²).

3. ¿Qué calibre de tierra corresponde a un interruptor principal de 1000 amperios?
   Para un dispositivo de protección de 1000 A / 1000 amperios, el calibre mínimo en cobre es 2/0 AWG (67,4 mm²) y en aluminio es 4/0 AWG (107 mm²).

4. ¿Cuándo se debe aumentar el calibre del conductor de tierra?
   Cuando los conductores de fase se aumentan de calibre para compensar caída de tensión, el conductor de tierra debe aumentarse proporcionalmente en área de sección transversal. Si un circuito de 20 A pasa de 12 AWG a 8 AWG en fase, el tierra de 12 AWG (3,31 mm²) pasa a 8 AWG (8,37 mm²).

5. ¿Un conductor de tierra puede ser más pequeño que el neutro?
   Sí, el conductor de tierra suele ser de menor calibre que el neutro. En un circuito de 100 A con neutro 4 AWG, el tierra puede ser 8 AWG en cobre (8,37 mm²) dependiendo del dispositivo de protección, ya que solo conduce corriente durante fallas.

6. ¿Qué ocurre si se instala un tierra de menor calibre del requerido?
   Un conductor de tierra subdimensionado puede fundirse antes de que el dispositivo de protección despeje una falla a tierra, dejando partes metálicas energizadas y creando un riesgo severo de electrocución. La tabla garantiza que el conductor soporte la corriente de falla por al menos 0,083 s / 83 ms.