El llenado de una caja eléctrica para aparatos (tomacorrientes, suiches etc) no solo depende de la cantidad de cables en la caja, sino también del volumen total de los conductores, dispositivos y accesorios dentro de ella.
Cada caja tiene una cantidad específica de espacio disponible para conductores, dispositivos y accesorios, a eso lo llamamos el volumen de la caja.
En este articulo se muestran las tablas que se deben utilizar para el calculo de llenado y ocupación de las cajas de aparatos eléctricos, además de la explicación de como se calcula el tamaño con ejemplos e imágenes que aclaran los cálculos.
Si deseas realizar el calculo de ocupación de una caja de aparatos eléctrica automáticamente puedes utilizar la: Calculadora tamaño de caja eléctrica de aparatos y dispositivos (Tomacorrientes, suiches etc)
Nota: Recordar que las cajas de aparatos son diferente a las cajas de paso.
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Cálculo de volumen de una caja eléctrica sin dispositivos como tomocarrientes o suiches
La tabla 314.16 (A) parece simplificar el calculo del volumen de una caja, pero no se emocione demasiado. Puede usar la Tabla 314.16 (A) solo si la caja no contiene interruptores, receptáculos o tomacorrientes, accesorios de luminarias, abrazaderas de cable internas o conductores de puesta a tierra.
Las condiciones mencionadas anteriormente son casos poco comunes y solo se presentan en cajas de cables sin equipos eléctricos, mientras que la mayoría de cajas eléctricas contienen diferentes tipos de dispositivos no solo cables.
Cuando todos los conductores en una caja de distribución son del mismo tamaño (el aislamiento no importa) se puede usar la Tabla 314.16 (A). Esta se puede usar para:
(1) Determinar la cantidad de conductores permitidos en la caja de distribución.
(2) Determinar el tamaño de la caja requerida para un número dado de conductores.
Ejemplo de calculo de tamaño de caja eléctrica sin dispositivos como tomacorrientes, suiches etc
1. ¿Cuál es el tamaño mínimo para una caja cuadrada que contiene seis conductores No 12 THHN saliendo y tres conductores No 12 THW entrando?
La Tabla 314.16 (A) muestra la caja que permite nueve conductores No 12 AWG; el tipo de aislamiento no es un factor que se deba tener en cuenta al calcular el llenado de la caja.
Por ello la respuesta de acuerdo con la tabla 314.16 (A) es: 100 x 38 mm
2. Usando la Tabla 314.16 (A), ¿Cuántos conductores No 14 THHN se permiten en una caja redonda de 100 x 38mm?
Respuesta: 7 conductores
Si la caja contiene interruptores, receptáculos o tomacorrientes, accesorios de luminaria, abrazaderas de cable fabricadas o conductores de puesta a tierra, entonces debemos tener en cuenta una tolerancia para estos elementos, lo cual no se refleja en la Tabla 314.16 (A). Si no se puede utilizar la anterior tabla ¿Cómo se calcula el volumen de las cajas eléctricas con tomacorrientes, interruptores etc?, la respuesta a esta pregunta es sencilla solo se deben sumar volúmenes individuales de cada elemento dentro de la caja [314.16 (A)].
Comience con la caja en sí. Si la caja no es de tamaño estándar como los mostrados en la tabla 314.16 (A), el volumen estará definido por el fabricante, según se expresa en el articulo [314.16 (A) (2)].
Como calcular el volumen de llenado de una caja eléctrica con elementos (Tomacorrientes, interruptores etc)
Calcular el volumen que ocupan los conductores es una cuestión de sumar los volúmenes de llenado de estos individualmente y los volúmenes equivalentes de los demás accesorios y elementos como tomacorrientes, interruptores etc, hay cinco tipos de volúmenes equivalentes, tener presente que la NEC/NFPA70/NTC2050 lleva el volumen de los tomacorrientes, interruptores y otros elementos a equivalentes en conductores según la Tabla 314.16 (B).
Después de calcular los cinco volúmenes usando las definiciones del articulo 314.16 (B) (1) a (5), súmelos usando los volúmenes equivalentes que se encuentran en la Tabla 314.16 (B). El número que obtiene es el volumen total de ocupación de la caja, en ningún caso este valor puede exceder el volumen o capacidad máxima de la caja [314.16 (A)].
En este proceso, no es necesario contar las terminales o abrazaderas, los conectores de cables o los mecanismos de sujeción. Tampoco es necesario contar los conductores que se originan y terminan dentro de la caja de distribución (como puentes y coletas de conexión a tierra) [314.16 (A)].
De acuerdo con lo que dice el articulo 314.16 (B), para calcular el volumen total de una caja se debe calcular cada uno de los siguientes cinco volúmenes equivalentes de conductores:
(1) Volumen del conductor. Cada conductor ininterrumpido que pasa por una caja y cada conductor que termina en una caja se cuenta como un volumen de un solo conductor de acuerdo con la Tabla 314.16 (B),ver la siguiente imagen:
Cada bucle o bobina de conductor ininterrumpido que tenga una longitud de al menos dos veces la longitud mínima requerida para conductores libres en 300.14 debe contarse como dos volúmenes de conductores. Los conductores que se originan y terminan dentro de la caja, como los cables de equipotencializacion, no se cuentan en absoluto.
De acuerdo con 300.14, al menos 15 cm de conductor libre, medido desde el punto de la caja donde los conductores ingresan, deben dejarse en cada tomacorriente, unión y punto de conmutación para empalmes o terminaciones de luminarias o dispositivos como tomacorrientes.
Excepción: los conductores de conexión a tierra y hasta cuatro cables No 16 AWG y más pequeños se pueden omitir de los cálculos de llenado de la caja si ingresan a la caja desde una luminaria abovedada o un dosel similar, como un dosel de ventilador de paleta de techo.
(2) Volumen de la abrazadera del cable. Una o más abrazaderas de cable internas cuentan como un volumen de un solo conductor de acuerdo con la Tabla 314.16 (B), según el conductor más grande que ingresa a la caja. Los conectores de cable que tienen su mecanismo de sujeción fuera de la caja no se cuentan.
Nota: Los conectores de resorte y/o conectores rápidos no cuentan.
(3) Ocupación debida a los accesorios de soporte. Cuando en la caja se encuentran uno o más pernos o adaptadores de montaje de elementos de alumbrado (stud, hickey, nipple etc), se deberá considerar de un solo volumen para cada tipo de accesorio, de acuerdo con la Tabla 314.16(B), con base en el conductor más grande que se encuentre en la caja.
(4) Ocupación debida al equipo o dispositivo. Para cada yugo o estribo que contenga uno o más dispositivos o equipos, se debe considerar un doble volumen, de acuerdo con la Tabla 314.16(B), para cada yugo o estribo, con base en el conductor más grande conectado al(los) dispositivo(s) o al equipo sostenido por ese yugo o estribo. Para un dispositivo o un equipo de uso final con ancho superior al de una caja de un solo dispositivo de 50 mm tal como se describe en la Tabla 314.16(A), debe considerarse un doble volumen por cada tándem exigido para el montaje.
En algunas ocasiones es difícil identificar cuantos yugos o estribos tiene un aparato (Tomacorriente), sin embargo en una forma fácil de hacerlo es revisar con cuantos tornillos se sujeta un lado del tomacorriente, por ejemplo en la imagen anterior para soportar en tomacorriente trifilar se debió usar dos tornillos arriba, por lo tanto en este caso se tienen 2 Yugos, lo que equivale a 4 conductores.
(5) Volumen del conductor de puesta a tierra. Todos los conductores de puesta a tierra en una caja cuentan como un volumen de un solo conductor de acuerdo con la Tabla 314.16 (B), basado en el conductor de puesta a tierra más grande que ingresa a la caja.
Los conductores de puesta a tierra de equipos aislados para receptáculos que tienen terminales de puesta a tierra aislados (receptáculos a tierra aislados) [250.146 (D)] cuentan como un volumen de un solo conductor de acuerdo con la Tabla 314.16 (B), ver la siguiente imagen:
Pasos para determinar el volumen necesario de una caja eléctrica
- Paso 1: Determine el número y tamaño de conductores equivalentes en la caja.
- Paso 2: Determine el volumen de los conductores equivalentes de la tabla 314.16 (B).
- Paso 3: Dimensione la caja usando la Tabla 314.16 (A).
Ejemplo 1 de calculo del volumen, llenado y cantidad de conductores en una caja eléctrica como la de la imagen:
¿Cuál es el número total de conductores utilizados para el calculo de llenado de la caja eléctrica de la figura anterior?
Interruptor + conductores: 5 – 14 AWG *
Receptáculo/tomacorriente+ conductores: 4 – 14 AWG **
Conductor de puesta a tierra del equipo 1 – 14 AWG
Abrazaderas de cable: 1 – 14 AWG
Total: 11 No 14 AWG
*Dos conductores para el dispositivo (interruptor) y tres conductores que conectan el interruptor.
** Dos conductores para el dispositivo (Tomacorriente) y dos conductores que se conectan al tomacorriente.
¿Cuál es el volumen de los conductores de la caja eléctrica de la figura anterior?
Cada 14 AWG cuenta como 32.8 cm cúbicos [Tabla 314.16 (B)].
11 conductores x 32.8 cm cúbicos = 360.8 cm cúbicos.
El mínimo requerido para este ejemplo es una caja cuadrada de 100 mm por 54 mm.
Ejemplo 2 de calculo del volumen, llenado y cantidad de conductores en una caja eléctrica
¿Cuál es la caja cuadrada mínima requerido para 3 cables de entrada No 14 AWG que terminan en un interruptor de 3 vías y 2 cables No 12 que terminan en un receptáculo o tomacorriente?. La caja tiene abrazaderas de cable instaladas internamente ( Es el mismo ejemplo anterior cambiando los dos cables de entrada del tomacorriente por No 12 AWG ).
Paso 1: Determine el número de conductores de cada tamaño.
Cables No 14 AWG:
- 3 Cables No 14 AWG se conectan al interruptor de iluminación.
- El interruptor equivale a 2 No 14 AWG
Total = 5 cables No 14 AWG
Cables No 12 AWG
- 2 Cables No 12 AWG
- Las abrazaderas de cable equivalen a 1 No 12 AWG
- El receptáculo o tomacorriente equivale a 2 No 12 AWG
- El conductor de puesta a tierra equivale a 1 No 12 AWG
Total = 6 cables No – 12 AWG
Todos los conductores de conexión a tierra cuentan como un conductor, según el conductor de conexión a tierra del equipo más grande que ingrese a la caja [314.16 (B) (5)].
Paso 2: Determine el volumen de los conductores [Tabla 314.16 (B)].
- 14 AWG = 32.8 cm cúbicos cada uno
- 32.8 cm cúbicos × cinco conductores = 164 cm cúbicos
- 12 AWG = 36.9 cm cúbicos cada uno
- 36.9 cm cúbicos × seis conductores = 221.4 cm cúbicos
Volumen total = 164 cm cúbicos + 221.4 cm cúbicos
Volumen total = 385.4 cm cúbicos
Paso 3: Seleccione la caja de salida de la Tabla 314.16 (A).
100 × 54 mm cuadrados, 457 cm cúbicos cumple con los requisitos mínimos de cm cúbicos.
Recomendaciones finales
A veces, se tiene una caja existente y necesita asegurarse de no llenarla en exceso. Este podría ser fácilmente el caso durante un trabajo de remodelación/actualización, o después de una orden de cambio en una nueva construcción.
Otras veces, usted sabe cuántos conductores irán en un tramo determinado y debe asegurarse de instalar una caja lo suficientemente grande. De cualquier manera debe calcular el volumen de la caja y el volumen de los conductores. Sin embargo, puede resumir todo el proceso de esta manera:
Si los conductores son del mismo tamaño, súmelos y dimensione la caja usando las columnas de tamaño AWG de la Tabla 314.16 (A).
Si la caja contiene diferentes tamaños de conductores, use la Tabla 314.16 (B) para encontrar el área de cada conductor, súmelos y dimensione la caja teniendo presente la Tabla 314.16 (A) usando la columna de cm cúbicos.
Pero recuerde:
El cálculo del volumen de la caja es cuestión de sumar los volúmenes individuales de las piezas internas [314.16 (A)].
Calcular el volumen del conductor es cuestión de sumar los volúmenes equivalentes de los equipos individuales [314.16 (B) (1) a (5)].
Si el llenado de la caja excede el volumen de la caja, entonces necesita reducir el número de conductores o usar una caja más grande.
Tenga en cuenta que estos son requisitos mínimos [90.1]. No hay ninguna penalización por usar una caja que es demasiado grande, aparte del costo adicional de esa caja en comparación con una más pequeña.
Por lo general, es más rentable en un proyecto usar una cantidad fija de tamaños de caja para aplicaciones comunes y tener unos pocos de gran tamaño, en lugar de calcular el mínimo exacto necesario en cada punto e intentar calcular una a una en la obra.
Buenos días Andrés,
Tengo una pregunta, cuando la caja no tiene las dimensiones comerciales de la tabla 314.16 (A) como por ejemplo una caja DEXON de ancho 189.8 mm, largo 148.8 mm y profundo 81.4 mm como se calcularía el volumen mínimo ?
Hola Daniel,
Puedes utilizar la calculadora http://modulos.electricaplicada.com/calculadora-caja-electrica-aparatos/ y poner otro valor.