Cabos e Condutores Elétricos: Tipos, Dimensionamento e Normas NBR 5410

1 Condutores Os condutores elétricos utilizados nas instalações residenciais comerciais ou industriais de baixa tensão poderão ser de cobre ou de alumínio com isolamento de PVC Cloreto de Polivinil EPR etileno propileno e XLPE polietilenoreticulado FIO Condutor sólido maciço em geral de seção circular com ou sem isolamento CABO Conjunto de fios encordoados não isolados entre si Pode ser isolado ou não conforme o uso a que se destina São flexíveis Tipos de Cabos Elétricos Diferenças entre os principais cabos elétricos utilizados em Instalações Elétricas de Baixa Tensão Tipologia Cabo Isolado Cabo Unipolar Cabo Multipolar Cabo Nú Cabo Isolado Cabo Unipolar Cabo Multipolar Cabo de Cobre Nú 2 Dimensionamento de Condutores Chamamos de dimensionamento técnico de um circuito à aplicação dos diversos itens da NBR 54102004 relativos à escolha da seção de um condutor e do seu respectivo dispositivo de proteção Os seis critérios da norma são seção mínima conforme 626 capacidade de condução de correnteconforme 625 queda de tensão conforme 627 sobrecarga conforme 533 curtocircuito conforme 535 proteção contra choques elétricos conforme 51224 quando aplicável Para considerarmos um circuito completa e corretamente dimensionado é necessário realizar os seis cálculos acima cada um resultando em uma seção e considerar como seção final aquela que é a maior dentre todas as obtidas Materiais mais empregados na isolação de cabos em baixa tensão Aplicação para os diferentes tipos de isolação Temperaturas características de trabalho Tipos de Cabos Elétricos Diferenças entre os principais cabos elétricos utilizados em Instalações Elétricas de Baixa Tensão Tipologia Cabo Isolado Cabo Unipolar Cabo Multipolar Cabo Nú condutor condutor isolamento isolamento isolamento isolamento Cabo Isolado Cabo Unipolar Cabo Multipolar 750V 1000V 1000V PVC EPRXLPE EPRXLPE 21 Critério da seção mínima dos condutores 62611 A seção dos condutores de fase em circuitos de corrente alternada e dos condutores vivos em circuitos de corrente contínua não deve ser inferior ao valor pertinente dado na tabela 47 22 Critério da Capacidade de Condução de Corrente A norma NBR 54102004 indica por meio de tabelas de capacidade de condução de corrente e tabelas de fatores de correção a corrente máxima admissível para cada tipo de condutor 221 Etapas básicas no dimensionamento dos condutores 1 Determinar o valor da corrente do circuito 2 Definir a forma de instalação dos cabos 3Definir a quantidade de cabos por circuito 4 Definir o tipo de isolação 5 Definir a quantidade de circuitos na mesma acomodação leito eletroduto 222 Cálculo de Corrente de Projeto No projeto de instalações elétricas para que se possa dimensionar os condutores e dispositivos de proteção devese calcular previamente a corrente elétrica que por eles passa Corrente Nominal IN É a corrente elétrica consumida pelo aparelho ou equipamento de utilização de modo a operar segundo as condições prescritas em seu projeto de fabricação Em geral vêm indicadas na placa fixada ao equipamento e quando isso não ocorre calculase a corrente a partir dos dados indicados na tabela abaixo e das expressões a seguir Circuitos Monofásicos F e N Circuitos Bifásicos F e F Onde PN Potência nominal IN Corrente nominal Ƞ Rendimento Cos Fator de potência ɸ V 127V FN V 220V FF cos v P W I N N cos V P W I N N Circuitos Trifásicos 3F e N Circuitos Trifásicos 3F Onde PN Potência nominal IN Corrente nominal Ƞ Rendimento Cos Fator de potência ɸ V 127V FN V 220V FF cos 3 V P W I N N cos 3 v P W I N N Para calcular a corrente nominal dos motores de indução trifásicos temos que ter em mãos alguns dados que são encontrados nas placas dos motores Iremos calcular a corrente nominal IN para um motor de indução trifásico que está sendo alimentado por um sistema trifásico de 220V com a potência de 3CV um fator de potência de 085 e rendimento de 875 Aplicando a fórmula abaixo Onde PN Potência nominal IN Corrente nominal Ƞ Rendimento Cos Fator de potência ɸ V 220V FF cos 3 V P W I N N Exemplo Cálculo da corrente nominal de um motor de indução trifásico cos 3 V P W I N N Corrente de Projeto IP OU Ib É a corrente elétrica que um circuito de distribuição ou terminal deve transportar operando em condições normais quando não se espera que todos os equipamentos a ele ligados estejam sendo utilizados simultaneamente No caso de circuitos terminais geralmente IN IP ou Ib Onde f1 f2 f3 e f4 são fatores de correção O fator f4 é aplicável a circuito de motores f4 125 para um único motor f4 125 para o maior motor quando o circuito alimentar diversos motores 4 3 2 1 f f f f I I P N EXEMPLO DE APLICAÇÃO 1 Instalação de um forno elétrico com uma potência de 2500W tensão de alimentação de 127V monofásico FNT 1 circuito por eletroduto Dimensionamento dos Condutores pelo Critério da Capacidade de Condução de Corrente cos v P W I N N Tabela 33 Tipos de linhas elétricas Método de instalação número 7 Esquema ilustrativo Descrição Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria Método de referência B1 Tabela 46 Nº de Condutores Carregados ABNT NBR 5410 Página 112 Tabela 46 Número de condutores carregados a ser considerado em função do tipo de circuito Monofásico a dois condutores 2 Monofásico a três condutores 2 Duas fases sem neutro 2 Duas fases com neutro 3 Trifásico sem neutro 3 Trifásico com neutro 3 ou 4 1 1 Ver 62561 Exemplo 1 Forno elétrico 2500W 127V monofásico FNT 1 Qual o valor da Corrente do circuito Corrente de Projeto I 1968A 2 Como os cabos serão instalados Método de referência B1 Ver TAB 33 NBR 5410 3 Qual a quantidade de cabos por circuito 2 Condutores Carregados Ver TAB 46 NBR 5410 4 Qual tipo de isolação do cabo Ver TAB 35 Tabela 35 Temperaturas características dos condutores NBR 5410 Página 100 Tabela 35 Temperaturas características dos condutores Tipo de isolação Temperatura máxima para serviço contínuo condutor C Temperatura limite de sobrecarga condutor C Temperatura limite de curtocircuito condutor C Policloreto de vinila PVC até 300 mm2 70 100 160 Policloreto de vinila PVC maior que 300 mm2 70 100 140 Borracha etilenopropileno EPR 90 130 250 Polietileno reticulado XLPE 90 130 250 Qual o valor da Corrente do circuito Corrente de Projeto I 1968A Como os cabos serão instalados Método de referência B1 Ver TAB 33 NBR 5410 Qual a quantidade de cabos por circuito 2 Condutores Carregados Ver TAB 46 NBR 5410 Qual tipo de isolação do cabo Isolação em PVC70C Ver TAB 35 Quantos circuitos irão passar dentro do mesmo eletroduto Apenas 1 circuito Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70C Temperaturas de referência do ambiente 30C ar 20C solo Métodos de referência indicados na tabela 33 Seções nominais mm2 A1 A2 B1 B2 C D Número de condutores carregados 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Cobre 05 7 7 7 7 9 8 9 8 10 9 12 10 075 9 9 9 9 11 10 11 10 13 11 15 12 1 11 10 11 10 14 12 13 12 15 14 18 15 15 145 135 14 13 175 155 165 15 195 175 22 18 25 185 175 24 21 23 20 27 24 29 24 4 26 24 25 23 32 28 30 27 36 32 38 31 6 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 47 39 10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 63 52 16 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 81 67 25 80 73 75 68 101 89 90 80 112 96 104 86 35 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 125 103 50 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 148 122 Conclusão Tabela 36 Cabo de 25mm² PVC Corrente do Cabo I 24A Corrente de Projeto I 1968A Iprojeto Icabo situação ok para dimensionamento pela capacidade de condução de corrente Situação ok pelo método da seção mínima conforme tabela 47 seção mínima de 25mm² Sempre considerar a maior bitola entre as comparações dos métodos de dimensionamento EXEMPLO DE APLICAÇÃO 2 Instalação de um forno elétrico com uma potência de 2500W tensão de alimentação de 127V monofásico FNT 3 circuitos por eletroduto Dimensionamento dos Condutores pelo Critério da Capacidade de Condução de Corrente Fator de Correção de Agrupamento FCA Aplicado quando temos mais de um circuito no eletroduto 6255 Agrupamento de circuitos 62551 Os valores de capacidade de condução de corrente fornecidos pelas tabelas 36 a 39 são válidos para o número de condutores carregados que se encontra indicado em cada uma de suas colunas Para linhas elétricas contendo um total de condutores superior às quantidades indicadas nas tabelas 36 a 39 a capacidade de condução de corrente dos condutores de cada circuito deve ser determinada usandose as tabelas 36 a 39 com a aplicação dos fatores de correção pertinentes dados nas tabelas 42 a 45 fatores de agrupamento 62553 As capacidades de condução de corrente indicadas nas tabelas 36 e 37 são válidas para maneiras de instalar que se enquadrem nos métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D e para a dois condutores carregados dois condutores isolados dois cabos unipolares ou um cabo bipolar b três condutores carregados três condutores isolados três cabos unipolares ou um cabo tripolar Para um número maior de condutores agrupados devem ser aplicados os fatores de correção especificados nas tabelas 42 a 45 Método pela Capacidade de Condução de Corrente Exemplo 2 Aplicando Fator de Agrupamento Forno elétrico 2500W 127V monofásico FNT 1 Qual o valor da Corrente do circuito Corrente de Projeto I 1968A 2 Como os cabos serão instalados Método de referência B1 Ver TAB 33 NBR 5410 3 Qual a quantidade de cabos por circuito 2 Condutores Carregados Ver TAB 46 NBR 5410 4 Qual tipo de isolação do cabo Isolação em PVC70ºC Ver TAB 35 5 Quantos circuitos irão passar dentro do mesmo eletroduto 3 CIRCUITOS NO ELETRODUTO NOTA Para acima de 2 circuitos ver TAB 42 e aplicar fatores de correção Ver exemplo 2 I P w Vcosφ I 2500 1271 I 1968A Cabo 25 mm²24A Icorrigida 24 x 07 168A Icorrigida Iprojeto Corrente real do cabo 25 mm² será de 168A sendo que o forno consome 1968A neste caso é necessário aumentar a seção do cabo Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70ºC Temperaturas de referência do ambiente 30ºC ar 20ºC solo Seções nominais mm² Métodos de referência indicados na tabela 33 A1 A2 B1 B2 C D Número de condutores carregados 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 05 7 7 7 7 9 8 9 8 10 9 12 10 075 9 9 9 9 11 10 11 10 13 11 15 12 1 11 10 11 10 14 12 13 12 15 14 18 15 15 145 135 14 13 175 155 165 15 195 175 22 18 25 195 18 195 175 24 21 23 20 27 24 29 24 4 26 24 25 23 32 28 30 27 36 32 38 31 6 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 47 39 10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 63 52 16 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 81 67 25 80 73 75 68 101 89 80 80 112 96 104 86 35 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 125 103 50 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 148 122 70 151 136 139 125 192 171 168 149 213 184 183 151 95 182 164 167 150 232 207 201 179 258 223 216 179 120 210 186 192 172 269 239 232 206 299 259 246 203 150 240 216 219 196 309 275 265 236 344 299 278 230 185 273 245 248 223 353 314 300 268 392 341 312 258 240 321 286 291 261 415 370 351 313 461 403 361 297 Exemplo 2 Aplicando Fator de Agrupamento Forno elétrico 2500W 127V monofásico FNT 1 Qual o valor da Corrente do circuito Corrente de Projeto I 1968A 2 Como os cabos serão instalados Método de referência B1 Ver TAB 33 NBR 5410 3 Qual a quantidade de cabos por circuito 2 Condutores Carregados Ver TAB 46 NBR 5410 4 Qual tipo de isolação do cabo Isolação em PVC70ºC Ver TAB 35 5 Quantos circuitos irão passar dentro do mesmo eletroduto 3 CIRCUITOS NO ELETRODUTO NOTA Para acima de 2 circuitos ver TAB 42 e aplicar fatores de correção Ver exemplo 2 I PW Vcosφ I 2500 1271 I 1968A Cabo 40 mm²32A Icorrigida 32 x 07 224A Icorrigida Iprojeto Neste caso a capacidade de condução do cabo é maior que o da carga ou seja 224A é maior que 1968A sendo assim o cabo ideal será o de 40 mm² Conclusão Exemplo 2 Aplicando Fator de Agrupamento Forno elétrico 2500W 127V monofásico FNT Tabela 36 Página 101 Cabo de 4mm² PVC Corrente do Cabo I 32A Corrente corrigida I 224A Corrente de Projeto I 1968A Iprojeto Icabo situação ok para dimensionamento pela capacidade de condução de corrente Sempre considerar a maior bitola entre as comparações dos métodos de dimensionamento EXEMPLO DE APLICAÇÃO 3 Instalação de um forno elétrico com uma potência de 2500W tensão de alimentação de 127V monofásico FNT 3 circuitos por eletroduto temperatura ambiente de 40C Dimensionamento dos Condutores pelo Critério da Capacidade de Condução de Corrente Fator de Correção de Temperatura FCT Aplicado quando a temperatura de instalação dos condutores for diferente da temperatura de referência de 30 graus Celsius Fator de Correção de Temperatura FCT Tabela 40 Fatores de correção por temperatura diferente de 30ºC ar e 20ºC solo NBR 5410 Página 106 Temperatura C Ambiente PVC Isolação EPR ou XLPE Do solo 10 122 115 10 110 107 15 117 112 15 105 104 20 112 108 25 095 096 25 106 104 30 089 093 35 094 096 35 084 089 40 087 091 40 077 085 45 079 087 45 071 080 50 071 082 50 063 076 55 061 076 55 055 071 60 050 071 60 045 065 65 065 65 060 70 058 70 053 75 050 75 046 80 041 80 038 Tabela 40 Fatores de correção por temperatura diferente de 30ºC ar e 20ºC solo NBR 5410 Página 106 Tabela 40 Fatores de correção para temperaturas ambientes diferentes de 30ºC para linhas nãosubterrâneas e de 20ºC temperatura do solo para linhas subterrâneas Temperatura C Isolação PVC EPR ou XLPE Ambiente 10 122 115 15 117 112 20 112 108 25 106 104 35 094 096 40 087 091 45 079 087 50 071 082 55 061 076 60 050 071 65 065 70 058 75 050 80 041 Tabela 40 Fatores de correção por temperatura diferente de 30ºC ar e 20ºC solo NBR 5410 Página 106 Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70C Temperatura de referência do ambiente 30C ar 20C solo Na correção por agrupamento o cabo ideal é de 4mm² porém mudando a temperatura de 30 para 40ºC devese aplicar fator de correção por temperatura da seguinte forma Icor Agrup Temp 32 x 07 x 087 1948A Icor Iprojeto ou seja 1948A 1968A Para esta situação devemos aumentar a seção do cabo Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em ampères para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70C Temperaturas de referência do ambiente 30C ar 20C solo Seções nominais mm² Métodos de referência indicados na tabela 33 A1 A2 B1 B2 C D Número de condutores carregados 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Cobre 05 7 7 7 7 9 8 9 8 10 9 12 10 075 9 9 9 9 11 10 11 10 13 11 15 12 1 11 10 11 10 14 12 13 12 15 14 18 15 15 145 135 14 13 175 155 165 15 195 175 22 18 25 195 18 185 175 24 21 23 20 27 24 29 24 4 28 24 25 23 32 28 30 27 36 32 38 31 6 34 31 32 29 41 36 38 34 46 41 47 39 10 46 42 43 39 57 50 52 46 63 57 63 52 16 61 56 57 52 76 68 69 62 85 76 81 67 25 80 73 75 68 101 89 90 80 112 96 104 86 35 99 89 92 83 125 110 111 99 138 119 125 103 50 119 108 110 99 151 134 133 118 168 144 148 122 𝐼ₙ 1968 A Tabela 40 Fatores de correção por temperatura diferente de 30ºC ar e 20ºC solo NBR 5410 Página 106 Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em amperes para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70ºC Temperaturas de referência do ambiente 30ºC ar 20ºC solo Aplicando os fatores de correção por temperatura e agrupamento para o cabo de 6 mm² temos Icor Agrup Temp 41 x 07 x 087 2497A Neste caso a capacidade de condução de corrente do cabo de 6 mm² é maior que da carga 1968A e esta seção está ok Tabela 36 Capacidades de condução de corrente em amperes para os métodos de referência A1 A2 B1 B2 C e D Condutores cobre e alumínio Isolação PVC Temperatura no condutor 70ºC Temperaturas de referência do ambiente 30ºC ar 20ºC solo In 1968 A Exemplo 2 Aplicando Fator de Agrupamento e Temperatura Forno elétrico 2500W 127V monofásico FNT Tabela 36 Página 101 Cabo de 6mm² PVC Corrente do Cabo I 41A Corrente corrigida I 2497A Corrente de Projeto I 1968A Iprojeto Icabo situação ok para dimensionamento pela capacidade de condução de corrente Sempre considerar a maior bitola entre as comparações dos métodos de dimensionamento Fator de Correção de Resistividade FCR Fator de Correção de Resistividade FCR 23 Critério de Máxima Queda de Tensão 23 Critério de Máxima Queda de Tensão 23 Critério de Máxima Queda de Tensão 23 Critério de Máxima Queda de Tensão EXEMPLO DE APLICAÇÃO 4 Instalação de um Forno elétrico 2500W tensão de alimentação de 127V monofásico FNT 3 circuitos por eletroduto Dimensionamento dos Condutores pelo Critério da Máxima Queda de Tensão Continuação do exemplo de aplicação 3 Máxima queda de tensão admissível 4 Máxima queda de tensão admissível 4 Considerando que a seção do condutor calculada pelo método da máxima queda de tensão 408mm2 é menor que o calculado pelo Critério da Capacidade de Condução de Corrente 6mm2 a seção escolhida é de 6mm2 Dimensionamento do Condutor Neutro Seção do condutor neutro 62626 Num circuito trifásico com neutro e cujos condutores de fase tenham uma seção superior a 25 mm2 a seção do condutor neutro pode ser inferior à dos condutores de fase sem ser inferior aos valores indicados na tabela 48 em função da seção dos condutores de fase quando as três condições seguintes forem simultaneamente atendidas a o circuito for presumivelmente equilibrado em serviço normal b a corrente das fases não contiver uma taxa de terceira harmônica e múltiplos superior a 15 e c o condutor neutro for protegido contra sobrecorrentes conforme 5322 NOTA Os valores da tabela 48 são aplicáveis quando os condutores de fase e o condutor neutro forem do mesmo metal Seção do condutor neutro Tabela 48 Seção reduzida do condutor neutro ¹ Seção dos condutores de fase mm2 Seção reduzida do condutor neutro mm2 S 25 S 35 25 50 25 70 35 95 50 120 70 150 70 185 95 240 120 300 150 400 185 ¹ As condições de utilização desta tabela são dadas em 62626 Dimensionamento do Condutor de Proteção Dimensionamento de Eletrodutos Para dimensionar corretamente os eletrodutos de uma instalação elétrica é preciso determinar a taxa de ocupação do eletroduto isto é o percentual máximo de área do eletroduto que pode ser ocupada pelos condutores A taxa de ocupação varia entre 40 e 53 e é determinada em função da quantidade de condutores que serão instalados Quando são instalados 3 ou mais condutores no interior do eletroduto a taxa mais utilizada é de 40 Dimensionamento de Eletrodutos Para facilitar o dimensionamento utilizase uma tabela que a partir do número de condutores e a seção do maior condutor de cada trecho fornece o tamanho nominal do eletroduto Dimensionamento de Eletrodutos Exemplo Qual o diâmetro do eletroduto que tem que comportar condutores fase e neutro de 15 mm2 e duas fases e um terra de 4 mm2 Solução Neste trecho de eletroduto passam cinco condutores e a seção do maior condutor é 4 mm2 Consultando a tabela vemos que o eletroduto indicado é de 20mm