Cuando utilizamos una máquina de soldar microalambre, u otro tipo de soldadora, uno de los problemas más comunes que se nos presenta es elegir el cable adecuado para evitar sobrecalentamiento y pérdida de voltaje. El sobrecalentamiento del cableado puede derretir el forro, causando un corto circuito. La excesiva pérdida o caída de voltaje causada por un cable muy delgado disminuye el rendimiento de la soldadora, o incluso puede causar una falla en sus componentes.

Esto sucede frecuentemente en instalaciones eléctricas que inicialmente están diseñadas para uso doméstico y en algún momento se llegan a conectar aparatos de alto consumo como son las soldadoras.

En este artículo explico los conceptos básicos de corriente, voltaje, resistencia eléctrica, y por qué son tan importantes para poder determinar el cable adecuado en principio para una soldadora de microalambre. Estos conceptos también resultan muy útiles a la hora de determinar el cableado eléctrico adecuado  para una casa habitación o taller dependiendo de su consumo eléctrico.

La resistencia eléctrica

El concepto de resistencia está muy ligado a la corriente y voltaje eléctrico. Podemos pensar en la corriente eléctrica como en un flujo de agua o gas, que desplaza dentro de una manguera o ducto. El voltaje eléctrico correspondería a la presión con la que esa agua es bombeada en un extremo de la manguera. Con esta analogía podemos intuir que, para hacer pasar mucha agua por una manguera delgada, necesitamos una gran presión de bombeo, en cambio con una manguera gruesa necesitaríamos menos presión para hacer pasar la misma cantidad de agua.

Ejemplos:

maquina de soldar microalambre

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Podemos ver en los dibujos algo que experimentamos cotidianamente. En el primero vemos que con un popote delgado tenemos que succionar con más esfuerzo para tomar la misma cantidad de agua que con un popote más grueso. En el segundo dibujo vemos que un tinaco se descarga más rápidamente cuando utilizamos una manguera más gruesa. En ambos casos el grosor del tubo o manguera es el que determina la dificultad con la que el agua pasa a través de ella, y de hecho el largo de la manguera tambien influye en la dificultad con la que el agua pasa a través de ella. Entre más larga sea esta, mayor la dificultad para hacer pasar el agua.

maquina de soldar microalambre

En el dibujo anterior observamos dos características claves para determinar la resistencia de la manguera al paso de agua: la sección  y la longitud. Entre mayor sección tenga la manguera, más litros de agua por minuto pueden pasar a  través de ella, pero entre más larga requiere de más presión para que fluya la misma cantidad de agua. Es decir, la resistencia disminuye al aumentar la sección de la manguera, pero aumenta al incrementar su longitud.

En un conductor eléctrico sucede algo muy similar. La corriente eléctrica fluye más fácilmente en conductores con una sección más gruesa y poca longitud. Para poder precisar el concepto de resistencia eléctrica recurrimos a la ley de Pouillet, que define su valor exacto de la siguiente manera:

maquina de soldar microalambre

Donde l es la longitud del conductor en metros, A es el área de la sección del conductor en metros cuadrados, y ρ es una constante llamada resistividad eléctrica que depende del material conductor.

La unidad con las que se expresa la resistencia eléctrica es el Ohm y se abrevia con el signo omega Ω.

Podemos notar en la fórmula de la ley de Pouillet que la resistencia aumenta al aumentar la longitud l del conductor, pero disminuye al aumentar el área A de su sección que es justamente lo que explicábamos anteriormente sobre el flujo de agua en una manguera.

El conductor eléctrico puede ser un cable de cobre, aluminio o algún otro material, y puede tener forma cuadrada, redonda, plana, etc. En todas estas formas y materiales se puede aplicar la ley de Pouillet para calcular su resistencia eléctrica.

La ley de Ohm

La ley de ohm al igual que la ley de Pouillet es indispensable para comenzar a comprender el comportamiento de la electricidad en los aparatos eléctricos. La ley de Ohm nos da la siguiente relación entre la corriente I en amperes que fluyen por un conductor eléctrico, el voltaje V en volts que hay entre sus dos extremos y su resistencia eléctrica R en ohms.

maquina de soldar microalambre

La ley de Ohm tambien se puede expresar de las siguientes maneras despejando R

maquina de soldar microalambre

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En la imagen vemos una resistencia eléctrica conectada a una pila, la corriente medida por el amperímetro cumple la ley de Ohm I=V/R= 3.5V/0.7Ω = 5amp

Como ejemplo vamos a calcular la resistencia eléctrica de una de las líneas de cable eléctrico de cobre calibre 10 de 25m metros de largo que alimentan una soldadora de microalambre como se muestra en la siguiente imagen

maquina de soldar microalambre

Resistencia en cables eléctricos

Los fabricantes de cable  etiquetan en el forro de plástico su sección en milímetros cuadrados, el calibre 10 corresponde a una sección de 5.26mm2 la cual equivale en metros cuadrados a 0.00000526m2. Aplicando la ley de Pouillet obtenemos la resistencia del cable:

maquina de soldar microalambre

De manera similar podemos calcular la resistencia eléctrica de cualquier cable eléctrico de cualquier calibre y longitud. En la siguiente tabla calculamos la resistencia en un metro de cable de diferente calibre. Para calcular la resistencia en N metros de cable, únicamente multiplicamos la resistencia de un solo metro por N.

calibre Área de la sección (mm2) Área de la sección (m2) Resistencia por metro (Ω)
0000 (4/0) 107.2193 0.0001072193 0.00015669
000 (3/0) 85.0288 0.0000850288 0.00019758
00 (2/0) 67.4309 0.0000674309 0.00024914
0 (1/0) 53.4751 0.0000534751 0.00031416
1 42.4077 0.0000424077 0.00039615
2 33.6308 0.0000336308 0.00049954
3 26.6705 0.0000266705 0.00062991
4 21.1506 0.0000211506 0.0007943
5 16.7732 0.0000167732 0.0010016
6 13.3018 0.0000133018 0.00126299
7 10.5488 0.0000105488 0.0015926
8 8.3656 0.0000083656 0.00200822
9 6.6342 0.0000066342 0.00253233
10 5.2612 0.0000052612 0.00319319
11 4.1723 0.0000041723 0.00402656
12 3.3088 0.0000033088 0.00507737
13 2.624 0.0000026240 0.00640244
14 2.0809 0.0000020809 0.00807343
15 1.6502 0.0000016502 0.01018058
16 1.3087 0.0000013087 0.01283717
17 1.0378 0.0000010378 0.01618809
18 0.823 0.0000008230 0.02041312

Retomando el ejemplo anterior, vamos a calcular el voltaje que se crea entre ambos extremos del tramo de 25 metros de cable calibre 10. Supongamos que la soldadora de microalambre consume un máximo de 57amp, el voltaje de entrada es de 127v±15%, y el ciclo de trabajo del 60%.  El voltaje lo obtenemos sustituyendo en la ley de Ohm los valores de la corriente y la resistencia del cable obtenida en el ejemplo anterior:

V=I x R= 57 Amp x  =4.55V

Debido a que la caída de voltaje es de 4.55V por línea, la caída total sumando los voltajes de ambas líneas es de 9.1V, por lo tanto a la soldadora únicamente le llegarían 127V-9.1V=117.9V.

Esta estimación sería correcta si el tomacorriente donde conectemos los cables de alimentación no tuviera caída de voltaje, lo cual es poco probable. Supongamos que nuestra instalación eléctrica es bastante buena y no sufre una caída de más de 5V al suministrar los 57amp. Al utilizar la soldadora no tendríamos más de 9.1V + 5V = 14.1V de caída, por lo tanto estaríamos dentro del rango de operación del equipo, que permite una caída de máximo 127V x 15% = 19.05V.

Ahora, como el ciclo de trabajo de la soldadora es del 60%, esperaríamos que si se utiliza a su máxima capacidad la corriente de entrada tenga un promedio de 57Amp x 60%= 34.2Amp

Calentamiento del cable y Ampacidad

Debemos tener en cuenta que el cable sufre un calentamiento debido al paso de la corriente. Los fabricantes de cable cuentan con tablas de “Ampacidad”, que indican el máximo amperaje recomendado en el cable para evitar sobrecalentamiento. Para el ejemplo que venimos exponiendo, tomaremos como referencia la ampacidad de la siguiente tabla

Ampacidad de Cables IUSA tipo THW

Calibre del cable ampacidad 75°C ampacidad 90C
14 25 25
12 25 30
10 35 40
8 50 55
6 65 75
4 85 95

Podemos ver que el cable calibre 10 es adecuado para nuestra máquina de soldar microalambre y puede soportar un amperaje promedio de 34.2amp sin calentarse a más de 75°C. Podríamos concluir que el cable calibre 10 es adecuado para la soldadora, ya que no representa una caída de voltaje excesiva y tampoco un calentamiento excesivo en el peor de los casos, siempre y cuando el cable se encuentre ventilado. Más aún si repetimos los cálculos anteriores podremos ver que los cables más gruesos que el calibre 10 tambien son adecuados. Pero el cable calibre 12 o más delgados no serían adecuados, ya que tienen ampacidad insuficiente.

Para los casos en los que el cable no este ventilado o se encuentren varias líneas juntas, debemos revisar las tablas de ampacidad dadas por el fabricante del cable bajo esas circunstancias.

Conclusiones

Para el correcto funcionamiento de una máquina de soldar microalambre, o de algún otro equipo de alto consumo eléctrico, es necesario elegir un calibre adecuado para los cables de alimentación, que puedan soportar el consumo del equipo a su máxima capacidad y asi para evitar su calentamiento y un posible corto circuito.

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