Dimensionamento de Fios Elétricos

Matematicamente, a Corrente elétrica (I), medida em Amperes ou simplesmente A, é representada pela razão entre a Tensão ou voltagem (V), medida em Volts e a Resistência à passagem da corrente ou resistor (R), medido em Ohms. Assim, uma corrente com tensão de 1000 volts, que passa num condutor com resistência de 500 Ohms, vale:

I = V/R = 1000/500 = 2 A

A milésima parte do Ampere é o Miliampere ou mA

Os fios elétricos são especificados por um número (vide tabela abaixo), em função da carga elétrica por eles suportável. Quanto maior o número do fio, mais fino ele é e, portanto, menor é a carga elétrica com que ele pode ser operado naquele circúito.

A distância que a corrente elétrica tem de percorrer ao longo do fio, também inflúi no seu dimensionamento (escolha do número), como será visto adiante através de um exemplo numérico.

O dimensionamento incorreto, resulta na diminuição da eficiência e no sobreaquecimento do fio que, em consequência, pode resultar em curto-circúito, perigo de choques e incêndio.

Exemplo:

Dimensionar um fio elétrico para conduzir a corrente de 10 kVA (quilo-volts-amperes), cos-fi=0,85, a 110 m de distância, num circúito de força motriz , trifásico de 220 V.

Solução


Cálculo da intensidade da corrente:
dV = raiz(3) . V . I . cos-fi onde:
dV = queda de tensão (em Volts)
V = voltagem (em Volts)
I = intensidade (em Amperes)
cos-fi = característica da corrente (tabelada).
10000 = 1,7 x 220 x I x 0,85
I = 30,87 A.


Na tabela abaixo, entrando-se com A=40 (valor imediatamente superior ao 30,87 calculado), seleciona-se o fio número 12, que possui a resistência de 5,38 ohms/km ou 0,00538 ohms/m. Agora podemos calcular a queda de tensão no circúito:

dV = raiz(3) . R . L . I . cos-fi onde L = distância (em metros)
dV = 1,7 x 0,00538 x 110 x 30,87 x 0,85 = 26,9 V
dV% = (26,9/220) x 100 = 12,2 % (> 5 %)

A Norma Brasileira NBR 5410 diz que a queda de tensão máxima permitida para força motriz e aquecimento é de 5 %. Portanto, o fio No. 12 não atende e, devemos escolher um de maior diâmetro. Tomemos, na Tabela, o imediatamente superior ao 12, que é o fio No.10 e refazemos o cálculo (agora com o valor R=2,13/1000=0,00213):
dV = 1,7 x 0,00213 x 110 x 30,87 x 0,85 = 10,6 V
dV% = (10,6/220) x 100 = 4,8% (< 5 %)O.K.

Conclusão:

O fio indicado é o de número 10 AWG

CONDUTORES DE COBRE
No. D R A
14 1,6 8,57 30
12 2 5,38 40
10 2,6 3,39 55
8 3,3 2,13 70
6 4,1 1,34 100
4 5,2 0,84 130
2 6,5 0,53 175
0 8,2 0,33 275
00 9,3 0,26 325

FONTE: "Eletrificação Rural", Cezar Piedade Jr.,
Ed. Nobel, 3a. ed., São Paulo, 1988.
LEGENDA:
No. = número do condutor (AWG)
D = diâmetro (em milímetros)
R = resistência à passagem da
corrente (em Ohms por quilômetro)
a 20 graus centígrados; e
A = corrente máxima suportável
(em Amperes)


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