dimensionamento de condutores de baixa tensão

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Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Henry H. C. Camargo
Engenheiro Eletricista / Segurança do Trabalho
Instalações Elétricas
Visão Introdutória do Assunto
Para que serve o dimensionamento de condutores em baixa tensão?
Tipos de Condutores em Baixa Tensão
Existem dois tipos de condutores e os dois são dimensionados seguindo os métodos descritos abaixo.
	Condutor do tipo “CABO”	 Condutor do tipo “FIO”
Resumindo, a capacidade de corrente é a mesma para as mesmas seções nominais, independentemente da classe do condutor. 
Tipos de Isolação dos Condutores em Baixa Tensão 
Polímeros Termoplásticos: São amolecidos pelo calor e endurecidos pelo frio, repetidas vezes sem perder suas propriedades.
Polímeros Termorrígidos ou Termofixos: são plásticos que são maleáveis apenas no momento de sua fabricação, sendo que depois não é possível remodelá-los, eles se decompõem.
Os materiais plásticos mais utilizados na isolação dos cabos de baixa tensão são:
PVC - termoplástico.
EPR - termofixo.
XLPE - termofixo. 
Conforme Tab. 35 da NBR 5410-2004 
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Os métodos de dimensionamento de condutores indicados pela NBR 5410 - 2004 são: 
seção mínima;
capacidade de condução de corrente;
queda de tensão;
proteção contra sobrecargas: garante a coordenação da proteção entre disjuntor e condutores;
proteção contra curtos-circuitos: garante a seleção de um elemento de interrupção do circuito com carga, que suporte a corrente de curto-circuito onde está instalado;
proteção contra contatos indiretos (aplicável apenas quando se usam dispositivos a sobrecorrente na função de seccionamento automático).
Nota: Sempre deve-se utilizar o condutor com maior seção transversal (bitola) entre os dois encontrados no calculo do dimensionamento.
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Seção mínima
Condutor de cobre para circuitos de iluminação é de 1,5 mm²;
Condutor de cobre para circuitos de força, que incluem TUG’s, é de 2,5 mm²;
Neutro: deve possuir a mesma seção do condutor fase nos seguintes casos:
Circuitos monofásicos e bifásicos com neutro;
Circuitos trifásicos, quando a seção do condutor fase for inferior a 25 mm².
Circuitos trifásicos, quando for prevista a presença de harmônicos.
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Conforme Tab. 48 da NBR 5410-2004 
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Capacidade de condução de corrente
Garante uma vida satisfatória do condutor e seu isolamento submetidos aos efeitos térmicos da corrente;
Determinação da seção dos condutores; 
Tratado na seção 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas para a determinação das seções dos condutores;
Uso de tabelas para correto dimensionamento dos condutores, traduzindo os cálculos para a realidade;
Fatores de correção:
Fator de correção de temperatura (FCT) e
Fator de correção para número de circuitos (FCNC).
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Capacidade de condução de corrente
Garante uma vida satisfatória do condutor e seu isolamento submetidos aos efeitos térmicos da corrente;
Determinação da seção dos condutores; 
Tratado na seção 6.2.5 da NBR 5410, com tabelas para a determinação das seções dos condutores;
Uso de tabelas para correto dimensionamento dos condutores, traduzindo os cálculos para a realidade;
Fatores de correção:
Fator de correção de temperatura ambiente (FCT);
Fator de correção de resistividade térmica do solo (FCR);
Fator de correção de agrupamento (FCA).
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Conforme Tabela 40- NBR5410
Tabelas da NBR 5410 – 2004 consultadas no dimensionamento pelo critério da Capacidade de Corrente 
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Conforme Tabela 42- NBR5410
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Conforme Tabela 42- NBR5410
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O método de instalação interfere nas trocas térmicas feitas pelos condutores. 
Conforme Tabela -33 - NBR5410
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Numero de condutores carregados: aquele que efetivamente é percorrido por corrente elétrica em serviço.
Conforme Tabela -46 NBR5410
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Conforme Tabela -36 a 39 NBR5410
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Dados dos circuitos:
Correntes nominais ou correntes de projeto:
Um motor trifásico de 220 volts exige da rede 25 ampères por fase, com fator de potência de 80%. Temos de calcular a potência fornecida pela rede.
P = 1,73 × V × I × fator de potência;
P = 1,73 × 220 × 25 × 0,8 = 7 612 W.
Um edifício residencial possui 10 apartamentos, cada um com carga monofásica em 127 volts igual a 4 000 watts, somente de iluminação. Como seriam dimensionados os cabos alimentadores do prédio pelo critério da capacidade de corrente?
P = 4 000 × 10 = 40 000 W
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Fator de correção para Resistividade Térmica do Solo. Conforme NBR 5410:2004 - Tabela 41
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Exemplo: Dimensionar os condutores, pela Capacidade de Corrente, de um circuito terminal de um forno elétrico, tendo como dados: P = 5.400 W, V = 220V, Fp=1, eletroduto de PVC embutido na alvenaria, temperatura ambiente 40°C.
Condutores Carregados = 02
Tipo de Isolação = PVC – 70°C
Temperatura ambiente = 40°C
Método de Instalação = B1 – Tab.33
Corrente de Projeto
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O valor de referência imediatamente superior na Tab33 da NBR 5410 é de 32A
O condutor escolhido com a corrente de projeto é o de 4mm².
Conforme Tabela -36 a 39 NBR5410
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Calculo da corrente corrigida:
 
Como o resultado ultrapassou 32A, o valor de corrente na tabela imediatamente superior é de 41A. O que nos leva a um cabo de 6mm² de seção.
E se no eletroduto do exemplo anterior tivéssemos mais um circuito monofásico a dois condutores alimentando uma carga, como ficaria este dimensionamento?
Condutores Carregados = 04
Tipo de Isolação = PVC – 70°C
Temperatura ambiente = 40°C
Método de Instalação = B1 – Tab.33
Fator de Correção de Agrupamento (Tab.42) = 0,8
Fator de Correção de Temperatura (Tab.40) = 0,87
 
O condutor escolhido com a corrente de projeto é o de 10mm².
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Queda de tensão
Aparelhos elétricos são projetados para trabalharem a determinadas tensões, com baixa tolerância;
Tratado na seção 6.2.7 da NBR 5410;
Ao longo do circuito, ocorre uma queda de tensão;
As quedas de tensão são em função da distância entre a carga e o medidor e a potência da carga;
Utiliza a corrente de projeto do circuito;
Quedas dadas em percentagem da tensão nominal
	Equipamento	Efeito da queda de tensão
	Motores de Indução	Redução do conjugado motor e aquecimento.
	Lâmpadas de descarga	Redução do fluxo luminoso e dificuldade de partida.
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A queda de tensão em um circuito com carga concentrada na extremidade pode ser dada, como representadoao lado:
 
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Para circuitos com cargas distribuídas, pode-se utilizar: 
 
A queda de tensão percentual em relação à tensão nominal do circuito é definida como:
 
A queda de tensão unitária para um circuito com carga concentrada na extremidade é:
 
Para cargas elétricas distribuídas temos:
 
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Exemplo 01:
Dado um circuito com carga concentrada na sua extremidade, com as seguintes características:
I=50A;
Condutores isolados, cobre com isolação de PVC;
Método de instalação B1;
Temperatura ambiente de 30°C;
Circuito trifásico a 3 condutores, tensão nominal de 220V, fator de potência de 0,8;
Comprimento do circuito de 100m;
Seção de 16mm²;
Qual a queda de tensão na extremidade desse circuito?
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Caso queiramos limitar a queda de tensão no circuito, em até 4%, fazemos:
 
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Como a queda unitária mais próxima inferior a 1,76 V/AxKm é de 1,33 V/AxKm, temos que o cabo ideal para alcançarmos a queda de tensão máxima de 4%, neste circuito trifásico com fp=0,8, comprimento de 100m é um cabo com seção de 25mm².
Em qualquer projeto elétrico os dois critérios, devem ser empregados, isto é, o critério da Capacidade de Corrente e o da Queda de Tensão, a escolha definitiva de condutor será o que tiver a maior bitola.
CONCLUSÃO
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Avaliação de Aprendizagem
Exercício:
Um motor de indução trifásico de 0,5CV, fp=0,8, η=0,85, dista 150m do Quadro Geral da instalação. Subtendendo um circuito trifásico equilibrado, qual deve ser a seção dos cabos que atendem a essa carga?
Dados:
Condutores isolados, cobre com isolação de PVC;
Método de instalação B1;
Circuito independente com eletroduto dedicado;
Temperatura ambiente de 30°C;
Circuito trifásico a 3 condutores, tensão nominal de 220V, fator de potência de 0,8 e rendimento 0,85;
Comprimento do circuito de 300m;
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Avaliação de Aprendizagem
0,5CV=367,75W
 
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Avaliação de Aprendizagem
Condutores isolados, cobre com isolação de PVC;
Método de instalação B1->FCR=1;
Circuito independente com eletroduto dedicado->FCA=1;
Temperatura ambiente de 30°C->FCT=1
Circuito trifásico a 3 condutores, tensão nominal de 220V, fator de potência de 0,8 e rendimento 0,85;
Comprimento do circuito de 300m;
Portanto, pela Capacidade de Corrente o Cabo poderia ser de 0,5mm². 
 
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Para estabelecer uma queda de tensão máxima de 2% no circuito, podemos aplicar: 
 
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Como a queda unitária mais próxima inferior a 10,33 V/AxKm é de 7,79 V/AxKm, temos que o cabo ideal para alcançarmos a queda de tensão máxima de 2%, neste circuito trifásico com fp=0,8, comprimento de 300m é um cabo com seção de 4mm².
Dimensionamento de Condutores Elétricos em Baixa Tensão de Acordo com a NBR 5410 - 2004.
Bibliografia Básica
ABNT. NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Rio de Janeiro. 2004;
COTRIM, A. M. B. Instalações Elétricas. 5 ed. (rev. e atual.). São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010;
CREDER, H. Instalações Elétricas. 15 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
Bibliografia Complementar:
NISKIER, J. ; MACINTYRE, A. J. Instalações Elétricas. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008;
NBR 5419 - Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas. 2005;
NBR 5444 - Símbolos Gráficos para Instalações Elétricas Prediais. Rio de Janeiro. 1989;
ENERGISA. NDU 001 - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária Edificações Individuais ou Agrupadas até 3 Unidades Consumidoras;
ENERGISA NDU 003 - Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Primária e Secundária Fornecimento de Energia Elétrica a Agrupamentos ou Edificações de Uso Coletivo Acima de 3 Unidades Consumidoras.