Como dimensionar cabos de corrente alternada (CA) de forma simples e rápida

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Como dimensionar cabos de corrente alternada (CA) de forma simples e rápida

Para dimensionamento de condutores é necessário aferir os cálculos de capacidade de condução de corrente e queda de tensão do condutor utilizado na instalação elétrica, avaliando os seguintes parâmetros:

Método de instalação:

A norma NBR 5410:2004 apresenta uma tabela denominada de Método de instalação que demonstra as possibilidades de inserção de eletrodutos ou eletrocalhas em uma instalação. Cada possibilidade leva a um determinado valor de capacidade de condução de corrente no condutor. Veremos ao final um exemplo prático.

Tipo de isolação do condutor:

No mercado são três as isolações mais comercializadas: PVC, HEPR e XLPE. O PVC é comumente utilizado por conta do seu baixo custo de aquisição, sendo projetado para uma temperatura de cobrecarga de 100°C. O HEPR e XLPE são condutores fabricados em materiais termofixos e suportam temperatura máxima de 90°C em serviço contínuo, sendo a diferença dessas duas isolações apenas o tipo termofixo, Etileno Propileno para o HEPR e Polietileno Reticulado para o XLPE.

Fator de temperatura:

Deve-se oberservar se os condutores serão ou não enterrados e qual tipo de isolação. Cada escolha implica em um fator de correção baseado na temperatura do solo ou na temperatura embiente do local da instalação dos condutores. Vale lembrar que quanto maior a temperatura ambiente menor será a capacidade de corrente do condutor.

Fator de agrupamento:

Esse parâmetro define quantos circuitos ou cabos multipolares estão em um mesmo eletroduto. Quanto maior o número de circuitos, menor será a capacidade de condução de corrente do condutor.

Comprimento total do condutor

Se refere à distancia entre o ponto de alimentação e a carga. Ao longo do condutor existirá uma queda de tensão que é diretamente proporcional ao comprimento do cabo, ou seja, quanto maior seu comprimento, maior será a queda de tensão no condutor, causando perdas no decorrer do percurso.

É importante destacar que todo material quando conduz corrente elétrica apresentará resistência, ou seja, causará perdas e influenciará na queda de tensão no condutor. As características do inversor sob a qual o condutor estará sujeito serão a tensão nominal e a corrente máxima.

Exemplo prático

Para demonstrar na prática o dimensionamento, analisaremos um inversor fotovoltáico de potência nominal de 6kW com tensão de saída de 220Vca, em um ambiente com temperatura que pode chegar a 40°C e com comprimento de 10 metros.

Primeiramente, deve-se conferir o datasheet do inversor para verificar os valores de tensão de operação e corrente máxima de saída. Para o inversor em questão vamos considerar que o mesmo possui tensão de saída de 220V e corrente máxima de 26A.

Para iniciar, escolhe-se o método de instalação. Para dimensionar os condutores de saída CA do inversor, consideraremos o método de instalação B1, onde os condutores estão inseridos em eletroduto aparente sobre parede ou espaçados da mesma, conforme a tabela 33 da NBR5410:

Figura 1 – Trech da tabela 33 – Tipo de linhas elétricas (NBR 5410).

A seguir é escolhido o tipo de isolação do condutor. Para os circuitos CA optou-se por condutores com isolação de PVC 70°C. Nesse caso, buscamos um condutor com seção transversal de 6mm² com capacidade de corrente de 41A. O número de condutores carregados deverá ser verificado com base no número de condutores do circuito e sua função (fase e neutro).

Figura 2 – Trecho da tabela 36 – Capacidade de condução de corrente (NBR 5410).

A tabela de capacidade de condução de corrente apresentada na norma, considera inicialmente um condutor instalado conforme o método desejado e uma temperatura ambiente, ou do solo, de 40°C. Assim, deverá ser verificada a temperatura máxima do local onde condutores serão instalados e posteriormente, quantos circuitos serão instalados no mesmo eletroduto.

Figura 3 – Trecho da tabela 40 – Fatores de correção para temperatura (NBR 5410).

Para uma instalação cuja temperatura ambiente possa chegar a 40°C, o fator de correção correspondente é de 0,87 para condutores com isolação em PVC.

Como mencionado, quando são instalados dois ou mais circuitos ou cabos multipolares em uma mesmo eletroduto, considera-se um fator de agrupamento. Nesta situação, onde teremos apenas 1 cirtcuito (fase e neutro), conforme tabela abaixo, teremos um fator de agrupamento unitário (igual a 1).

Figura 4 – Trecho da tabela 42 – Fatores de correção aplicáveis a agrupamento (NBR 5410).

Por fim, multiplica-se os fatores com a capacidade de condução de corrente :

Capacidade Corrigida = Capacidade Nominal x Fator de Temperatura x Fator de Agrupamento

Capacidade Corrigida = 41 x 0,87 x 1 = 35,67A

Este valor é a capacidade de condução de corrente de um condutor corrigida frente às condições do ambiente e de instalação, ou seja, sua capacidade máxima de condução. Com esse valor, podemos também dimensionar o disjuntor.

Para o cálculo da queda de tensão admissível (QT), consideraremos:

S: Seção do condutor = 6mm²

p: resistividade do condutor de cobre = 0,0172 ohm*mm²/m

I: Corrente do circuito = 26A

d: Comprimento do condutor = 10m

v: Tensão nominal = 220V

k: Número de condutores: 2

O valor de queda de tensão encontrado é 0,677% para condutor com isolação PVC, dentro do recomendado de até 4% considerado no exemplo. Procure sempre consultar as normas da ABNT para a sua aplicação específica, como este exemplo de dimensionamentos de condutores para baixa tensão, que tomou como base a NBR 5410:2004.

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