Apostila Dimensionamento de cabos
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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.
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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.
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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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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);
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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;
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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Fatores a serem considerados:
◦ número de condutores carregados
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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%.
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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.
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Fatores a serem considerados:
◦ maneira de instalar dos cabos
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Bitola do condutor supondo temperatura ambiente de 30 oC.
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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
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Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores
◦ Ip’ = Ip/(k1 x k2 x k3 x k4)
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Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores
◦ efeito da temperatura (tab. 40) => k1
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Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores
◦ agrupamento de condutores (tab. 42, 43, 44, 45, 4.10 e 4.11) => k2
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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.
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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.
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Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores
◦ agrupamento de eletrodutos (tab. 4.13 e 4.14) => k3
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Correções a serem introduzidas no dimensionamento dos condutores
◦ resistividade do solo (tab. 41) => k4
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