Valor de AWG

AWG (American Wire Gauge) – es un sistema estadounidense estandarizado, diseñado para medir diámetros o áreas de secciones transversales de alambres.

AWG se expresa como un número entero (por ejemplo, 1, 2 o 15) que corresponde a una dimensión específica (en mm, pulgadas, mm² o kcmil). En este sistema, el tamaño del alambre progresivamente más pequeño corresponde al aumento del número medido.
Por ejemplo: 1 AWG = 42.40 mm², mientras que 28 AWG = 0.32 mm².

Fig. 1. Relación aproximada (en una escala apropiada) de los diferentes tamaños de alambres en el sistema AWG

El sistema de medida AWG se desarrolló en la primera mitad del siglo XIX. Su versión definitiva fue dada en 1957 por Joseph Rogers Brown para Brown & Sharpe, un fabricante de instrumentos de medición. De ahí su segundo nombre - Brown and Sharpe wire gauge (B&S).

El orden inverso de AWG se debe al proceso de producción de alambres utilizado en el momento en que se desarrolló el sistema. Originalmente, AWG correspondía al número de operaciones de trefilado necesarias para producir un cierto diámetro del alambre. El alambrón con un área de sección transversal de 160 kcmil requirió 20 pasadas a través de hileras con orificio cada vez más pequeño para alcanzar el tamaño deseado, es decir, un alambre con un área de sección transversal de 1,02 kcmil (20 AWG). Los tamaños inferiores a uno (0 [1/0], 00 [2/0], 000 [3/0] y 0000 [4/0]) se introdujeron en una fecha posterior, y los alambres con tamaños correspondientes se fabricaron en alambrón, comprimido o barra de fundición continua con un área de sección transversal superior a 106 kcmil.

Fig. 2. Variaciones del número AWG después de pasar el alambre a través de cada una de las hileras: (A) alambre original, (b) a (d) alambres con sucesivos tamaños AWG. Por ejemplo: (a) = 6 AWG → (e) = 10 AWG

En el sistema de medida AWG hay 44 tamaños: desde el número 0000 [4/0], que corresponde al más grande diámetro del alambre, hasta el número 40 que corresponde al más pequeño diámetro del alambre. A medida que aumenta el tamaño, el área de la sección transversal disminuye en aproximadamente un 20,5% (y el diámetro, de aproximadamente un 10,25%). Esto se debe al hecho de que las hileras utilizadas por Brown & Sharpe permitieron reducir el diámetro del alambre exactamente en un 10.25%.

Las siguientes relaciones resultan de lo anterior:
– el área de la sección transversal se duplica cuando el número AWG disminuye en 3, por ejemplo, 2 alambres con el número AWG 12 tienen la misma área de la sección transversal que un solo alambre de 9 AWG;
– el diámetro de un alambre se duplica cuando el tamaño disminuye en 6, por ejemplo, el alambre de 9 AWG es aproximadamente el doble del diámetro de un alambre 15 AWG;
– el diámetro de un alambre se triplica cuando el número AWG disminuye en 10;
– el diámetro de un alambre aumenta cinco veces cuando el número AWG disminuye en 14;
– el diámetro de un alambre aumenta diez veces cuando el número AWG disminuye en 20.

Además, las propiedades físicas de los materiales de fabricación de alambres imponen ciertas reglas. El alambre de aluminio tiene una conductividad de alrededor del 61% de la del cobre. Los alambres de aluminio tienen la misma resistencia que un alambre de cobre con el número AWG menor de 2 tamaños.

El diámetro exacto del alambre (en mm) para un número AWG específico se puede calcular con las siguientes fórmulas:

y

o en pulgadas:

y

donde:
d – diámetro,
n – número AWG.

La tabla n° 1 muestra las dimensiones y propiedades físicas básicas de los distintos tamaños de alambres.

Tab. 1. American Wire Gauge (AWG) – dimensiones, resistencias, corriente máxima (para la corriente continua) y frecuencia máxima a la que no se produce el efecto pelicular (para la corriente alterna). Todos los parámetros se indican para un alambre de cobre a 25°C.

Los diámetros de los conductores y alambres trenzados del mismo número AWG son diferentes porque el diámetro/área de sección transversal determina el número AWG del alambre. La sección transversal/el diámetro de un alambre trenzado incluye los alambres individuales y espacios entre esos alambres. Los espacios vacíos dependen de la disposición de los alambres dentro de un alambre trenzado redondo. El número AWG de un alambre trenzado representa la suma de las áreas de sección transversal de los alambres individuales, y no el área de la sección transversal del alambre trenzado en su conjunto.

La tabla n° 2 muestra los parámetros de un conductor sólido y un alambre trenzado. Se comparan la estructura, el diámetro exterior y el área de la sección transversal (incluidos los espacios entre los alambres, excluyendo el aislamiento) y la resistencia del alambre (en Ω/km).

Tab. 2. Comparación de los parámetros básicos de conductores sólidos y alambres trenzados (n - número de alambres de un conductor)

La tabla muestra una lista de los siguientes números AWG de 4/0 [0000] a 2 y los siguientes tamaños pares hasta 36 inclusive. Los alambres con números AWG mayores que 36 no se producen como alambres trenzados, ya que el diámetro del alambre requerido tendría que ser demasiado pequeño.

AWG fue desarrollado y utilizado originalmente en los Estados Unidos. Ahora se utiliza ampliamente en todo el mundo, reemplazando otros sistemas y estándares. Históricamente compitió con el sistema británico Birmingham Wire Gauge (BWG). Sin embargo, después de pequeñas modificaciones a finales del siglo XIX, BWG fue reemplazado por Standard Wire Gauge (SWG), ahora ampliamente utilizado en el Reino Unido. SWG también se conoce bajo el nombre Imperial Wire Gauge o British Standard Gauge. Aunque los instrumentos de medición SWG parecen casi idénticos a los instrumentos de medición AWG, los números individuales de estos sistemas corresponden a diferentes tamaños del alambre.

Fig. 3. Comparación de los instrumentos de medición para el sistema AWG (izquierda) y los para el estándar SWG (derecha). Número 14 AWG ≈ 16 SWG

Como se puede ver en la figura 3, el número 14 AWG es casi igual al número 16 SWG.

La principal diferencia entre AWG y SWG es el material de fabricación del alambre que se está midiendo. El sistema estadounidense fue desarrollado para medir conductores sólidos y alambres trenzados hechos de metales y aleaciones no ferrosas (no magnéticas), principalmente de cobre, pero también de aluminio o plata. El estándar británico fue desarrollado para estandarizar los tamaños de alambres de hierro. Además, el sistema AWG define 44 tamaños básicos, mientras que el estándar SWG establece 57 de ellos.

Standard Wire Gauge se retiró gradualmente y se reemplazó por el estándar BS 6722:1986.

El sistema AWG se usa comúnmente para la producción de diferentes tipos de alambres en los países que utilizan el sistema de medida imperial. En los países que utilizan el sistema métrico, actualmente se utilizan el estándar BS 6722:1986 y el sistema AWG, dependiendo de la aplicación del alambre producido.

Fig. 4. Ejemplos de conductores producidos según el sistema AWG y el estándar BS 6722:1986: (a) HDMI, (b) USB, (c) cables de 5 V y 12 V de la fuente de alimentación al PC, (d) cable de alimentación con conectores IEC-C5

Las especificaciones técnicas proporcionadas en las normas para interfaces de transmisión de datos o alimentación incluyen directrices estrictas para la producción de conductores compatibles con ellas. Teniendo en cuenta que la mayoría de las nuevas tecnologías aún se desarrollan en los Estados Unidos (o en estrecha colaboración con las empresas estadounidenses), los conductores utilizados en los dispositivos electrónicos se fabrican principalmente de acuerdo con el sistema AWG.

Las redes de ordenadores utilizan los cables UTP y FTP donde el diámetro de un único alambre no puede ser mayor que 22 AWG y menor que 24 AWG. Para segmentos cortos, se pueden usar los patchcords con el número de alambre 26 AWG.

Para la interfaz HDMI – HDMI Working Group (desarrollador del estándar) se recomienda que los cables Standard HDMI Cable estén hechos de alambres con un tamaño 28 AWG, mientras que los cables High Speed HDMI Cable deben hacerse de alambres 24 AWG. Las recomendaciones no se dan con respecto a Premium High Speed HDMI Cable.

En la práctica, el número AWG depende de la longitud del cable:
– los cables de hasta 3 m de longitud requieren el número 30-28 AWG,
– los cables con una longitud de 3 a 10 m requieren el número 28,
– los cables de más de 10 m requieren el número 26 AWG o un número menor.

Al conectar dispositivos que transmiten un gran volumen de datos (tales como BluRay 3D o tarjetas gráficas de alto rendimiento) a receptores con resolución 4K o superior, recomendamos que utilice los cables más cortos posibles con el número AWG lo más bajo posible.

Para el estándar USB se producen dos tipos de cables:
– cables para la transmisión de datos entre los dispositivos periféricos (cámaras de fotos, dispositivos de almacenamiento con alimentación autónoma, etc.) y el ordenador - los cables de este tipo tienen todos los alambres del mismo número, generalmente, 28 AWG;
– cables de alimentación del dispositivo conectado - tienen una marca doble de AWG (ver fig. 4b) - por separado para los alambres D- y D+ (28 AWG) y para la alimentación y GND, generalmente, 24 AWG.

De acuerdo con las especificaciones de la norma, la alimentación del puerto USB debe tener una tensión igual a 5 V, con una tolerancia de ±5% (0.25 V). Los dispositivos alimentados a través del puerto USB (teclados, discos portátiles, cámaras web, etc.) deben continuar funcionando correctamente con una caída de tensión entre 0.55 V y 4.45 V (para USB 2.0) o entre 0.6 V y 4.4 V (para USB 3.0).

Las siguientes tablas (tab. 3a–3d) muestran una caída de tensión de 5 V, dependiendo del diámetro del alambre y la longitud del conductor. Las siguientes tablas muestran las corrientes de los cargadores USB más populares para los dispositivos móviles y portátiles: tab. 3a – teléfonos más antiguos, tab. 3b, tab. 3c y tab. 3d – teléfonos inteligentes, tabletas, etc.

Tab. 3a. Alimentación – 500 mA

Tab. 3b. Alimentación – 1000 mA

Tab. 3c. Alimentación – 2000 mA

Tab. 3d. Alimentación – 2400 mA

Los colores indican la caída de la tensión de alimentación: 

Los valores se han calculado de acuerdo con la ley de Ohm, teniendo en cuenta la resistencia del conductor de cobre y del puerto USB (aproximadamente 30 mΩ).

Las combinaciones de tamaños AWG y longitudes de conductores, que cumplen con las especificaciones definidas en el estándar relativo a la tensión de salida del cable de alimentación, están marcadas en verde.

Las combinaciones de tamaños AWG y longitudes de conductores, que permiten cargar un teléfono inteligente, están marcadas en amarillo (amarillo-rojo para USB 3.0). La tensión cae por debajo del nivel permitido definido en las especificaciones USB para los dispositivos de carga (por ejemplo, cargador) y se mantiene dentro de los límites requeridos para los dispositivos cargados (por ejemplo, tableta).

Los conductores que no deben utilizarse para cargar dispositivos USB con un cargador específico están marcados en rojo.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que los conductores con números AWG más altos, hechos de materiales de calidad superior (cobre no dopado y no contaminado) y con mejores conectores, generarán pérdidas menores que aquellos con alambres de mayor espesor y dopados, por ejemplo, de aluminio.

Los cables eléctricos que se utilizan en Europa desde hace muchos años se fabrican de acuerdo con el estándar métrico BS 6722:1986. Los cables con una sección transversal de 1.5 mm² y 2.5 mm², con una corriente máxima permitida de 10 A y 16 A, son los más comúnmente utilizados en la industria de la construcción. En los países que utilizan el sistema AWG los cables con el número 14 AWG (2.08 mm²) y 12 AWG (3.31 mm²), con la corriente máxima permitida de 15 A y 20 A, se colocan en la pared.