Como Escolher o Tamanho Correto de Cabos para Instalações Elétricas — Exemplos Métricos e Imperiais

Como Determinar o Tamanho Adequado de Fio e Cabo para Instalação Elétrica?

Este guia passo a passo mostra como encontrar o tamanho correto de cabo, fio ou condutor para instalação elétrica com exemplos resolvidos (nos sistemas Britânico/Inglês e SI — Imperial e Métrico).

Lembre-se: é muito importante selecionar o tamanho adequado do fio. Um fio subdimensionado para cargas maiores com alta corrente pode causar falhas em equipamentos, incêndio perigoso e ferimentos graves.

Queda de Tensão em Cabos

Todos os condutores, fios e cabos (exceto supercondutores) têm resistência.

Esta resistência é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional à seção transversal (diâmetro) do condutor:

R ∝ L/a … [Leis da resistência R = ρ (L/a)]

Quando corrente flui num condutor, ocorre queda de tensão. Geralmente, pode-se negligenciar queda para condutores curtos, mas para condutores de menor diâmetro e longos, deve-se considerar quedas consideráveis para instalação adequada e gestão de carga futura.

Segundo a regra IEEE B-23, em qualquer ponto entre terminal de alimentação e instalação, a queda de tensão não deve exceder 2,5% da tensão de alimentação.

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Exemplo:

Se tensão de alimentação é 220 V CA, queda permitida:

• Queda Permitida = 220 × (2,5/100) = 5,5 V

Para 120 V CA, queda máxima = 3 V (120 × 2,5%).

Em circuitos de fiação, quedas também ocorrem do quadro de distribuição aos subcircuitos e subcircuitos finais, mas para estes a queda deve ser metade da permitida (ex.: 2,75 V de 5,5 V).

Normalmente, queda de tensão em tabelas é descrita em Ampere por metro (A/m) — ex.: qual a queda em 1 metro de cabo com 1 Ampere?

Existem dois métodos para definir queda de tensão em cabo:

• No SI (Sistema Internacional/Métrico): queda em ampere por metro (A/m).
• No FPS (sistema pé-libra): queda baseada em comprimento de 100 pés.

Atualização: Use também nossas calculadoras elétricas:

1. Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo (Cobre e Alumínio)
2. Calculadora de Tamanho de Fio e Cabo em AWG
3. Calculadora de Queda de Tensão em Fio e Cabo

Tabelas e Gráficos para Dimensionamento Correto de Cabos e Fios

Tabelas importantes para determinar o tamanho adequado de cabo para instalação elétrica.

Como Encontrar a Queda de Tensão em um Cabo?

Passos simples:

1. Encontre a queda de tensão máxima permitida.
2. Calcule a corrente de carga.
3. Selecione cabo adequado (corrente nominal mais próxima da carga calculada) na Tabela 1.
4. Na Tabela 1, encontre a queda de tensão por metro ou 100 pés conforme a corrente nominal.
5. Calcule a queda para o comprimento real do circuito usando as fórmulas:
   • (Comprimento real × queda para 1 m) / 100 → queda por metro.
   • (Comprimento real × queda para 100 pés) / 100 → queda em 100 pés.
6. Multiplique pelo fator de carga: Fator = Corrente de Carga / Corrente Nominal do Cabo (tabela).
7. Se queda calculada < queda permitida (passo 1) → cabo adequado.
8. Se queda calculada > queda permitida → teste próximo cabo maior até queda ser menor que a permitida.

Como Determinar o Tamanho Adequado de Cabo e Fio para Carga Dada?

Exemplos resolvidos mostrando como encontrar o tamanho correto do cabo para uma carga.

Para uma carga, o tamanho do cabo pode ser encontrado com diferentes tabelas, mas devemos seguir as regras de queda de tensão.

Regras para dimensionar cabo para carga dada:

• Para carga dada, além da corrente conhecida, deve haver 20% de margem para necessidades adicionais, futuras ou emergenciais.
• Do medidor ao quadro: queda ≤ 1,25%; subcircuito final: queda ≤ 2,5% da tensão de alimentação.
• Considere variação de temperatura — use fator de temperatura (Tabela 3) quando necessário.
• Considere fator de carga ao dimensionar.
• Considere o sistema de fiação: fiação aberta = temperatura menor; eletroduto = temperatura maior por ausência de ar.
• Nota: Lembre-se do Fator de Diversidade ao selecionar cabo para instalação elétrica.

Exemplos Resolvidos de Dimensionamento de Fio e Cabo

Exemplos de determinação do tamanho adequado de cabos para instalação elétrica.

Exemplo 1 … (Sistema Imperial, Britânico ou Inglês)

Instalação elétrica em edifício: carga total 4,5 kW; comprimento do cabo do medidor ao subquadro = 35 pés. Tensão 220 V, temperatura 40 °C (104 °F). Fiação em eletrodutos. Encontre cabo mais adequado.

Solução:

• Carga Total = 4,5 kW = 4.500 W
• 20% adicional = 4.500 × 0,20 = 900 W
• Carga Total = 4.500 + 900 = 5.400 W
• Corrente Total I = P/V = 5.400 / 220 = 24,5 A

Cabo para 24,5 A (Tabela 1) = 7/0,036 (28 A).

Verificação com fator de temperatura (Tabela 3): fator 0,94 a 40 °C. Capacidade a 40 °C = 28 × 0,94 = 26,32 A.

26,32 A < 28 A → cabo adequado para temperatura.

Queda para 100 pés (Tabela 4) para cabo 7/0,036 = 7 V. Para 35 pés:

Queda real = (7 × 35/100) × (24,5/28) = 2,1 V

Permitida = 5,5 V. Queda real (2,1 V) < Permitida (5,5 V) → Cabo 7/0,036 é adequado.

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Exemplo 2 … (Sistema SI / Métrico / Decimal)

Situação: Carga = 5,8 kW; Tensão = 230 V CA; Comprimento = 35 m; Temperatura = 35 °C (95 °F).

Solução:

• Carga = 5.800 W
• Corrente I = 5.800 / 230 = 25,2 A
• 20% adicional = 0,20 × 25,2 = 5 A
• Corrente Total = 25,2 + 5 = 30,2 A

Cabo para 30,2 A (Tabela 1) = 7/1,04 (31 A).

Fator temperatura (Tabela 3) a 35 °C = 0,97. Capacidade a 35 °C = 31 × 0,97 = 30 A.

30 A < 31 A → adequado para temperatura.

Queda por A·m (Tabela 5) para 7/1,04 = 7 mV. Para 35 m:

Queda real = (7/1000) × 30 × 35 = 7,35 V

Permitida = (2,5 × 230)/100 = 5,75 V

Queda real (7,35 V) > Permitida (5,75 V) → NÃO adequado. Próximo cabo: 7/1,35.

Tabela 5: 7/1,35 = 40 A, queda = 4,1 mV/A·m.

Queda real = (4,1/1000) × 40 × 35 = 5,74 V

5,74 V < 5,75 V → Cabo 7/1,35 é o mais adequado.

Exemplo 3

Cargas em um edifício:

Subcircuito 1

• 2 lâmpadas de 1000 W cada
• 4 ventiladores de 80 W cada
• 2 TVs de 120 W cada

Subcircuito 2

• 6 lâmpadas de 80 W cada
• 5 tomadas de 100 W cada
• 4 lâmpadas de 800 W cada

Tensão 230 V CA. Calcule corrente de cada subcircuito e cabo sugerido.

Solução:

Carga Subcircuito 1 = (2×1000) + (4×80) + (2×120) = 2000 + 320 + 240 = 2.560 W

Corrente = 2.560 / 230 = 11,1 A

Carga Subcircuito 2 = (6×80) + (5×100) + (4×800) = 480 + 500 + 3.200 = 4.180 W

Corrente = 4.180 / 230 = 18,1 A

Cabo sugerido Subcircuito 1 = 3/0,029" (13 A) ou 1/1,38 mm (13 A)

Cabo sugerido Subcircuito 2 = 7/0,029" (21 A) ou 7/0,85 mm (24 A)

Corrente total ambos = 11,1 + 18,1 = 29,27 A

Cabo sugerido Circuito Principal = 7/0,044" (34 A) ou 7/1,04 mm (31 A)

Exemplo 4

Motor de indução gaiola 10 HP (7,46 kW) trifásico, partida Estrela-Triângulo, alimentação 400 V por três cabos unipolares PVC em eletroduto a 250 pés (76,2 m) do quadro de fusíveis. Corrente nominal 19 A. Temperatura média verão 35 °C (95 °F). Calcule cabo para o motor.

Solução:

• Carga Motor = 10 HP = 7.460 W (1 HP = 746 W)
• Tensão = 400 V (Trifásico)
• Comprimento = 250 pés (76,2 m)
• Corrente nominal = 19 A
• Fator temperatura 35 °C = 0,97 (Tabela 3)

Cabo para 19 A (Tabela 4) = 7/0,036" (23 A) — sistema trifásico (3 vias). Queda = 5,3 V/100 pés.

Capacidade a 35 °C = 23 × 0,97 = 22,31 A > 19 A → adequado.

Fator de carga = 19/23 = 0,826

Queda real 250 pés = (5,3 × 250/100) × 0,826 = 10,94 V

Permitida = (2,5/100) × 400 = 10 V

10,94 V > 10 V → NÃO adequado. Próximo: 7/0,044".

Tabela 4: 7/0,044 = 28 A, queda = 4,1 V/100 pés.

Queda real = (4,1/100) × 250 × 0,826 = 8,46 V

Permitida = 10 V. 8,46 V < 10 V → Cabo 7/0,044" é o mais adequado.

Tabela NEC 310.15(B)(16) — Capacidade de Corrente Permitida (AWG)

Tabela NEC 310.15(B)(16) (antiga 310.16) — Artigo 310 — Condutores para Fiação Geral e Capacidades Permitidas de Condutores Isolados até 2000 V, 60°C a 90°C, máx. 3 condutores carregados em eletroduto, cabo ou terra (enterrado), baseado em temperatura ambiente 30°C (86°F).

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