Apostila Dimensionamento de cabos

Dimensionamento e Instalação de Condutores Elétricos

Instr.: Rodrigo Werneck César

Considerações básicas◦ condutor elétrico: corpo constituído de

material bom condutor, destinado à transmissão da eletricidade.

◦ fio: condutor sólido, maciço, de seção circular, com ou sem isolamento.

◦ cabo: conjunto de fios encordoados, não-isolados entre si, isolado ou não, conforme o uso a que se destina, sendo mais flexível que um fio de mesma capacidade de carga.

Dimensionamenrto de CabosInstr. RODRIGO WERNECK CÉSAR 2

Os cabos podem ser:◦ unipolares, quando constituídos por um

condutor de fios trançados, com cobertura isolante protetora;

◦ multipolares, quando constituídos por dois ou mais condutores isolados, progetidos por uma camada protetora de cobertura comum.

Seção nominal de um fio ou cabo é a área transversal do fio ou da soma das seções dos fios componentes de um cabo, não incluindo a isolação e a cobertura.

Até 1982: AWG/CM (American Wire Gauge/Circular Mil).

AWG: progressão geométrica de diâmetros expressos em polegadas até a bitola 0000 (4/0). Acima disso, as seções são expressas em CM ou múltiplo de CM (MCM). Um mil = 1 milésimo quadrado de polegada.

Após 1982: mm2, segundo padrão da série métrica da IEC (International Electrotechnical Commission).

Material◦ residenciais: cobre, exceto em aterramento e

proteção;◦ comerciais: é permitido alumínio com seção

igual ou superior a 50 mm2.◦ industriais: é permitido alumínio se:

seção for superior ou igual a 50 mm2; instalação alimentada diretamente por subestação

de transformação ou transformador; instalações e manutenção qualificadas.

Tipos de condutores◦ propagadores de chama: entram em combustão

sob a ação direta da chama e a mantêm mesmo após a retirada – etilenopropileno (EPR) e polietileno reticulado (XLPE).

◦ não-propagadores de chama: removida a chama, a combustão cessa – polivinila (PVC) e neoprene.

Tipos de condutores◦ resistentes à chama: mesmo em caso de

exposição prolongada, a chama não se propaga ao longo do material isolante do cabo – Sintenax Antiflam (Pirelli) e Noflam BWF 750 V (Ficap).

◦ resistentes ao fogo: são incombustíveis, que permitem o funcionamento do circuito mesmo em presença de um incêndio. São usados em circuitos de segurança e sinalizações de emergência.

Dimensionamento dos condutores◦ Após o cálculo da corrente de projeto de um

circuito, procede-se ao dimensionamento do condutor capaz de permitir, sem excessivo aquecimento e com queda de tensão predeterminada, a passagem da corrente elétrica. Além disso, os condutores devem ser compatíveis com a capacidade dos dispositivos de proteção contra sobrecarga e curto-circuito.

6.2.6.1.2 A seção dos condutores deve ser determinada de forma a que sejam atendidos, no mínimo, todos os seguintes critérios:

a) a capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser igual ou superior à corrente de projeto do circuito, incluindo as componentes harmônicas, afetada dos fatores de correção aplicáveis (ver 6.2.5);

b) a proteção contra sobrecargas, conforme 5.3.4 e 6.3.4.2;

c) a proteção contra curtos-circuitos e solicitações térmicas, conforme 5.3.5 e 6.3.4.3;

d) a proteção contra choques elétricos por seccionamento automático da alimentação em esquemas TN e IT, quando pertinente (5.1.2.2.4);

e) os limites de queda de tensão, conforme 6.2.7; e

f) as seções mínimas indicadas em 6.2.6.1.1.

Para que se considere um circuito completa e corretamente dimensionado, é necessário realizar os seis cálculos anteriores, cada um resultando em uma seção transversal, e considerar como seção escolhida aquela que for a maior entre todas as obtidas.

Especial atenção deve ser dispensada ao caso de circuitos em que haja harmônicas. Esse assunto é abordado em 6.2.6.2 da NBR 5410: 2004.

Uma vez determinada a seção do condutor, escolhe-se em tabela de capacidade de condutores, padronizados e comercializados, o fio ou cabo cuja seção, por excesso, mais se aproxime da seção calculada.

Em circuitos de distribuição de apartamentos, em geral, é suficiente a escolha do condutor com base no critério de não haver aquecimento indesejável.

Em circuitos de iluminação de grandes áreas industriais, comerciais, de escritórios e nos alimentadores nos quadros terminais, calcula-se a seção dos condutores segundo os critérios do aquecimento e da queda de tensão.

Nos alimentadores principais e secundários de elevada carga ou de alta tensão, deve-se proceder à verificação da seção mínima para atender à sobrecarga e à corrente de curto-circuito.

Critério do aquecimento Fatores a serem considerados:

◦ tipo de isolação e de cobertura◦ número de condutores carregados◦ maneira de instalar dos cabos◦ proximidade de outros condutores e cabos◦ temperatura ambiente ou do solo

Fatores a serem considerados:◦ Tipo de isolação e de cobertura: Em primeiro

lugar, deve-se escolher o tipo de isolação, de acordo com as temperaturas de regime constante de operações e de sobrecarga.

◦ Em instalações prediais convencionais, usam-se, em geral, os fios e cabos com isolação de PVC.

Fatores a serem considerados:

◦ número de condutores carregados

6.2.5.6.1 O número de condutores carregados a ser considerado é aquele indicado na tab. 46, de acordo com o esquema de condutores vivos do circuito. Em particular, no caso de circuito trifásico com neutro, quando a circulação de corrente no neutro não for acompanhada de redução correspondente na carga dos condutores de fase, o neutro deve ser computado como condutor carregado. É o que acontece quando a corrente nos condutores de fase contém componentes harmônicas de ordem três e múltiplos numa taxa superior a 15%.

6.2.5.6.1 (cont.) Nessas condições, o circuito trifásico com neutro deve ser considerado como constituído de quatro condutores carregados, e a determinação da capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser afetada do “fator de correção devido ao carregamento do neutro”. Tal fator, que em caráter geral é de 0,86, independentemente do método de instalação, é aplicável, então, às capacidades de condução de corrente válidas para três condutores carregados.

Fatores a serem considerados:

◦ maneira de instalar dos cabos

Bitola do condutor supondo temperatura ambiente de 30 oC.

Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores◦ efeito da temperatura (tab. 40) => k1◦ agrupamento de condutores (tab. 42, 43, 44 e

45) => k2◦ agrupamento de eletrodutos (tab. 4.13 e 4.14)

=> k3◦ resistividade do solo (tab. 41) => k4

Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores

◦ Ip’ = Ip/(k1 x k2 x k3 x k4)

◦ efeito da temperatura (tab. 40) => k1

◦ agrupamento de condutores (tab. 42, 43, 44, 45, 4.10 e 4.11) => k2

Os fatores de agrupamento indicados nas tab. de 42 a 45 são válidos para grupos de condutores semelhantes, igualmente carregados. São considerados condutores “semelhantes” aqueles cujas capacidades de condução de corrente baseiam-se na mesma temperatura máxima para serviço contínuo e cujas seções nominais estão contidas no intervalo de três seções normalizadas sucessivas.

Quando os condutores de um grupo não preencherem essa condição, os fatores de agrupamento aplicáveis devem ser obtidos por:◦ cálculo caso a caso, utilizando, por exemplo, a

ABNT NBR 11301; ou◦ caso não seja viável um cálculo mais específico,

adoção do fator F da expressão: F = 1/n1/2, em que n é o número de circuitos ou de cabos multipolares.

◦ agrupamento de eletrodutos (tab. 4.13 e 4.14) => k3

◦ resistividade do solo (tab. 41) => k4

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