Calculadora de Bitola de Cabo

O que a calculadora determina

Informe o numero de fases do circuito, a tensao, o comprimento de uma via do trecho em metros, a corrente de carga em amperes ou a carga em kW com o fator de potencia, o material do condutor e a queda de tensao permitida em percentual. Com esses dados a ferramenta percorre os dois criterios que decidem uma bitola e mostra cada passo, em vez de entregar so um numero final. A intencao e deixar visivel de onde veio a bitola, e nao pedir que voce confie num resultado fechado.

O resultado traz a corrente de projeto, a bitola exigida pela capacidade de corrente, a bitola exigida pela queda de tensao com a area minima entre parenteses, qual dos dois criterios define a escolha, a queda de tensao real na bitola recomendada em volts e em percentual, e a capacidade de conducao dessa bitola. A bitola recomendada e sempre a maior entre as duas, subida ao proximo valor padrao da escada da NBR 5410, porque condutores nao sao fabricados em qualquer secao.

Vale entender o que cada entrada representa antes de confiar no numero. A corrente de projeto e a corrente que o circuito de fato conduz, ja com o acrescimo de carga continua se for o caso. O comprimento e a distancia de uma via, ida apenas, porque a formula ja considera o percurso completo. A queda permitida traduz o quanto de tensao o circuito pode perder no caminho sem prejudicar o equipamento. Errar qualquer uma dessas entradas move a bitola, e por isso a ferramenta expoe os passos intermediarios.

Os dois criterios que decidem um cabo

Um condutor precisa satisfazer dois criterios ao mesmo tempo, e nao apenas um. O primeiro e a capacidade de corrente, tambem chamada de capacidade de conducao ou ampacidade: o cabo tem de conduzir a corrente de projeto sem que o isolamento aqueca acima da temperatura de regime. O segundo e a queda de tensao: a perda de tensao ao longo do trecho tem de ficar dentro de um limite, para que o equipamento no fim da linha receba tensao suficiente.

Os dois criterios apontam bitolas diferentes conforme o circuito. Em um trecho curto com corrente alta, a capacidade de corrente costuma mandar. Em um trecho longo com corrente moderada, a queda de tensao costuma mandar, porque a perda cresce com o comprimento. A regra de dimensionamento e simples: calcule a bitola por cada criterio separadamente e escolha a maior das duas. Atender so um deixa o cabo vulneravel ao outro, e um cabo que passa na tabela de capacidade ainda pode reprovar na queda de tensao de um alimentador longo.

Capacidade de corrente e o que a reduz

A capacidade de corrente de um cabo e um valor de tabela que depende do material do condutor, da temperatura de regime do isolamento e do metodo de instalacao. Um cabo de cobre de 25 mm2 com isolamento para 70 graus, por exemplo, tem uma capacidade de referencia da ordem de 101 A em um metodo de instalacao comum. Esse valor de tabela e um ponto de partida, e nao um numero fixo para toda situacao.

Varios fatores reduzem essa capacidade de referencia. A temperatura ambiente elevada corta a capacidade, porque sobra menos margem termica ate o limite do isolamento. O agrupamento de varios circuitos carregados no mesmo eletroduto ou na mesma bandeja corta a capacidade, porque os cabos se aquecem uns aos outros. O metodo de instalacao muda a dissipacao de calor: um cabo enterrado, um cabo em eletroduto aparente e um cabo em bandeja perfurada dissipam calor de formas diferentes. Cada um desses fatores multiplica a capacidade de tabela por um coeficiente menor que 1, e por isso a capacidade real de campo costuma ficar abaixo do valor de referencia.

O acrescimo de 125 por cento para carga continua

Uma carga e considerada continua quando opera na corrente maxima por tres horas ou mais, como iluminacao permanente, cargas de processo e muitos motores em regime. Para uma carga continua, a boa pratica dimensiona o condutor e a protecao para 125 por cento da corrente, ou seja, multiplica a corrente por 1,25. O acrescimo cobre o aquecimento acumulado ao longo de horas de operacao sem interrupcao.

No exemplo padrao a carga nao e continua, entao a corrente de projeto e igual aos 80 A informados. Se a mesma carga fosse continua, a corrente de projeto passaria a 80 vezes 1,25, ou seja, 100 A, e a bitola por capacidade de corrente subiria de degrau. O acrescimo se aplica ao criterio de capacidade, que e sobre aquecimento; a queda de tensao usa a corrente de operacao real. A ferramenta aplica o fator quando voce marca a caixa de carga continua, para que a comparacao entre os dois criterios seja feita com a corrente correta em cada um.

A formula da queda de tensao

A queda de tensao ao longo de um condutor cresce com a resistividade do material, o comprimento do trecho e a corrente, e cai com a area da secao. Em um circuito monofasico a queda e Vd = 2 x rho x L x I / S, com o fator 2 porque a corrente percorre a ida e a volta. Em um circuito trifasico equilibrado a queda entre fases e Vd = raiz de tres x rho x L x I / S. Aqui rho e a resistividade, cerca de 0,0224 ohm mm2 por metro para o cobre aquecido, L e o comprimento de uma via em metros, I e a corrente e S e a area da secao em mm2.

Para dimensionar, a formula se inverte para achar a area minima que mantem a queda dentro do limite. A area minima e S = k x rho x L x I / Vd_permitida, com k igual a 2 no monofasico e raiz de tres no trifasico, e Vd_permitida igual a tensao multiplicada pelo limite percentual. No exemplo padrao, S = raiz de tres x 0,0224 x 100 x 80 dividido por (400 x 0,03), o que da 25,9 mm2. Esse e o menor cobre que segura a queda de tensao dentro de 3 por cento naquele trecho, antes de subir para o valor padrao.

A queda de tensao permitida por uso

O limite de queda de tensao nao e um numero unico: ele depende do tipo de circuito e da norma. Na pratica dos Estados Unidos, recomenda-se cerca de 3 por cento em um circuito terminal e cerca de 5 por cento no caminho total, somando o alimentador e o ramal. No Brasil, a NBR 5410 fixa limites por tipo de instalacao, com um valor da ordem de 4 por cento em muitos casos entre a origem e o ponto de utilizacao, e limites menores para trechos terminais.

O limite existe para proteger o equipamento no fim da linha. Um motor que recebe tensao baixa demais perde torque de partida, aquece mais e envelhece antes da hora. Iluminacao e eletronica tambem degradam com tensao reduzida. Manter o ramal perto de 3 por cento e o caminho inteiro perto de 5 por cento e uma margem conservadora que preserva o desempenho e a vida do que esta ligado. A calculadora usa o percentual que voce informar, para que o dimensionamento reflita o criterio da sua norma e do seu tipo de circuito.

Subir ao proximo valor padrao

Condutores nao sao fabricados em qualquer area. Eles seguem uma escada de valores padronizados, e o dimensionamento sobe ao menor valor da escada que fique igual ou acima da area calculada. A escada metrica da NBR 5410 usa as secoes 1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 e 240 mm2. Cada degrau e um cabo de catalogo, e a area calculada quase nunca cai exatamente sobre um deles.

No exemplo padrao a queda de tensao pede uma area minima de 25,9 mm2. O degrau imediatamente abaixo, 25 mm2, fica pouco abaixo desse valor e por isso nao cobre a queda; o menor valor padrao igual ou acima de 25,9 mm2 e 35 mm2. Nunca arredonde para baixo, porque isso deixa o cabo sem margem no criterio que definiu a escolha. A NBR 5410 tambem fixa secoes minimas independentes do calculo: 1,5 mm2 para circuitos de iluminacao e 2,5 mm2 para circuitos de tomadas, entao nenhum condutor de forca desce abaixo desses pisos.

Cobre e aluminio

O cobre e o aluminio conduzem de forma diferente para a mesma area. O aluminio tem resistividade maior, entao conduz cerca de 61 por cento da corrente de um cobre de mesma secao e provoca uma queda de tensao maior. Na pratica, trocar cobre por aluminio quase sempre exige subir uma ou duas bitolas para atender aos mesmos dois criterios. Por isso o aluminio e comum apenas a partir de secoes maiores, da ordem de 16 mm2, que equivale a cerca de 6 AWG, e raramente aparece em circuitos terminais pequenos.

A escolha do material e economica e mecanica ao mesmo tempo. O aluminio pesa menos e custa menos por metro, o que compensa em alimentadores longos e de secao grande, mas exige conectores apropriados e cuidado com a fluencia do metal nas conexoes. O cobre e mais denso em corrente e mais tolerante em conexoes, o que o mantem como padrao em ramais e em espacos apertados. A calculadora aplica a resistividade do material que voce escolher tanto na queda de tensao quanto na capacidade, para que a comparacao entre os dois metais seja direta.

Ler o criterio que define e a queda real

Depois de calcular a bitola por cada criterio, a ferramenta mostra qual dos dois define a escolha, ou seja, qual produziu a maior bitola. No exemplo padrao a capacidade de corrente pede 25 mm2 e a queda de tensao pede 35 mm2, entao a queda de tensao define. Saber qual criterio manda ajuda a agir: se a queda define, encurtar o trecho ou subir a bitola reduz a perda; se a capacidade define, melhorar a instalacao ou reduzir o agrupamento ajuda mais.

Junto vem a queda de tensao real na bitola escolhida, e nao apenas o limite. Como a bitola sobe de 25,9 mm2 calculados para 35 mm2 padrao, a area maior derruba a queda abaixo do limite. No exemplo padrao, a queda real no cobre de 35 mm2 e de 8,9 V, ou 2,22 por cento, confortavelmente dentro dos 3 por cento pedidos. A ferramenta tambem mostra a capacidade de conducao dessa bitola, 125 A no caso, bem acima dos 80 A de projeto, o que confirma que o cabo tem folga nos dois criterios.

Derivar a corrente a partir de kW

Nem sempre a corrente e conhecida diretamente; muitas vezes o dado disponivel e a potencia da carga em kW. A calculadora aceita a carga em kW junto com o fator de potencia e converte para corrente antes de dimensionar. Em um circuito trifasico a corrente e a potencia em watts dividida pela raiz de tres, pela tensao entre fases e pelo fator de potencia. Em um circuito monofasico a corrente e a potencia dividida pela tensao e pelo fator de potencia, sem a raiz de tres.

O fator de potencia importa porque a corrente que aquece o condutor e a corrente total, ativa mais reativa, e nao apenas a parcela que faz trabalho util. Uma carga de fator de potencia baixo puxa mais corrente para a mesma potencia ativa, o que aumenta tanto o aquecimento quanto a queda de tensao. Informar o fator de potencia real da carga aproxima a corrente calculada da corrente de campo, e por isso a bitola resultante reflete o que o circuito de fato conduz.

Os limites do metodo

Este e um primeiro dimensionamento, e nao um projeto eletrico completo. A conta atende aos dois criterios principais, capacidade de corrente e queda de tensao, mas usa uma capacidade de referencia unica e nao aplica as tabelas completas de correcao por metodo de instalacao, por temperatura ambiente e por agrupamento. Em um cenario real de campo, esses coeficientes podem reduzir a capacidade e obrigar uma bitola acima da que a ferramenta indica.

O metodo tambem nao dimensiona o condutor para a suportabilidade a curto-circuito, que verifica se o cabo aguenta a corrente de falta pelo tempo de atuacao da protecao sem danificar o isolamento. Nao trata o preenchimento de eletroduto, que limita quantos cabos cabem num mesmo conduite, nem os harmonicos, que aumentam a corrente no neutro em cargas nao lineares, nem as regras de condutores em paralelo. Confirme o resultado com a norma local, a NBR 5410 no Brasil, o NEC nos Estados Unidos e a NOM no Mexico, e com um profissional habilitado antes de executar.

Onde esta calculadora se encaixa

Ela serve a quem precisa de uma bitola defensavel antes de fechar o projeto ou comprar o cabo: engenheiros eletricistas, projetistas de instalacoes, eletrotecnicos, gerentes de manutencao e integradores de infraestrutura de planta. O calculo separa o que costuma ser confundido, a capacidade de corrente e a queda de tensao, e mostra por que um trecho longo puxa uma bitola maior do que a tabela de capacidade sugeriria sozinha.

Como a ferramenta expoe cada passo, ela tambem serve para estudar cenarios: quanto a bitola cai se o trecho encurtar, o que acontece com a queda se a tensao subir, ou quanto o aluminio penaliza a secao em relacao ao cobre. O grafico compara a bitola por capacidade e a bitola por queda de tensao lado a lado, para que a decisao seja visivel e facil de explicar a quem revisa o projeto.

Erros comuns a evitar

O primeiro erro e dimensionar so pela capacidade de corrente e ignorar a queda de tensao, o que reprova em alimentadores longos, onde o cabo da tabela conduz a corrente mas entrega tensao baixa demais no fim. O segundo e dimensionar so pela queda e esquecer a capacidade, o que pode acontecer em trechos curtos com corrente alta, onde a queda e pequena mas o cabo aquece. A regra de tomar a maior das duas bitolas evita os dois.

Um terceiro erro e usar o comprimento de ida e volta na formula, quando o valor a informar e o de uma via, ja que a formula considera o percurso completo pelo fator k. Um quarto e ignorar a carga continua e nao aplicar o acrescimo de 25 por cento na capacidade. Um quinto e tratar o aluminio como o cobre, sem subir a bitola para compensar a resistividade maior. Calcule os dois criterios, tome o maior, suba ao proximo valor padrao e confira a queda real na bitola escolhida.

Cinco exemplos resolvidos

Exemplo 1: a corrente de projeto

Comece com o cenario padrao: um alimentador trifasico de 400 V, corrente de carga de 80 A, comprimento de uma via de 100 m, condutor de cobre, queda de tensao permitida de 3 por cento e carga que nao e continua. Como a carga nao e continua, nenhum acrescimo se aplica, e a corrente de projeto e igual aos 80,0 A informados. Se a mesma carga fosse continua, a corrente de projeto seria 80 vezes 1,25, ou seja, 100 A, e a bitola por capacidade subiria de degrau. A corrente de projeto e a base dos dois criterios: a capacidade compara a corrente com a tabela, e a queda de tensao usa a corrente na formula.

Exemplo 2: a bitola por capacidade de corrente

O primeiro criterio pergunta qual a menor bitola cuja capacidade de conducao cobre os 80,0 A de projeto. Na escada metrica de cobre, o degrau de 25 mm2 tem capacidade de referencia da ordem de 101 A no metodo de instalacao adotado, o que cobre os 80 A com folga. O degrau anterior nao chega aos 80 A com margem, entao a bitola por capacidade de corrente e 25 mm2. Se o dimensionamento parasse aqui, so na capacidade, a escolha seria 25 mm2. Mas esse e apenas o primeiro dos dois criterios, e ainda falta verificar a queda de tensao no trecho de 100 m.

Exemplo 3: a bitola por queda de tensao

O segundo criterio calcula a area minima que mantem a queda dentro de 3 por cento. Aplicando S = raiz de tres x 0,0224 x 100 x 80 dividido por (400 x 0,03), o resultado e 25,9 mm2. Esse e o menor cobre teorico que segura a queda de tensao no trecho, mas 25,9 mm2 nao e um valor de catalogo. Subindo para o proximo degrau padrao da NBR 5410, o menor valor igual ou acima de 25,9 mm2 e 35 mm2. Repare que a area minima, 25,9 mm2, ja passou do degrau de 25 mm2 que a capacidade havia indicado, o que sinaliza que a queda vai mandar.

Exemplo 4: tomar a maior

Agora compare os dois criterios. A capacidade de corrente pediu 25 mm2 e a queda de tensao pediu 35 mm2. A regra de dimensionamento escolhe a maior das duas bitolas, porque o cabo precisa atender aos dois criterios ao mesmo tempo. Como 35 mm2 e maior que 25 mm2, a queda de tensao define a escolha, e a bitola recomendada e 35 mm2. Um cabo de 25 mm2 conduziria os 80 A sem aquecer, mas perderia tensao demais nos 100 m; por isso o trecho longo empurra a bitola para cima do que a tabela de capacidade sozinha indicaria.

Exemplo 5: conferir a queda real

Com a bitola de 35 mm2 escolhida, confira a queda de tensao real. Como a area subiu de 25,9 mm2 calculados para 35 mm2 padrao, a secao maior derruba a perda abaixo do limite. A queda real no cobre de 35 mm2 e de 8,9 V, o que equivale a 2,22 por cento da tensao de 400 V, bem dentro dos 3 por cento permitidos. A capacidade de conducao desse mesmo cabo e da ordem de 125 A, muito acima dos 80 A de projeto, o que confirma folga nos dois criterios. Um trecho mais curto ou uma bitola maior reduziriam a queda ainda mais.

Tres dicas de especialista

Dimensione sempre pela maior das duas bitolas

A tentacao e parar no primeiro criterio que der uma resposta, em geral a capacidade de corrente, porque e o que a tabela mostra de imediato. Mas um cabo que passa na tabela de capacidade ainda pode reprovar na queda de tensao de um trecho longo, e o inverso acontece em um circuito curto e pesado, onde a queda e pequena mas a corrente aquece o condutor. Calcule a bitola por cada criterio separadamente e adote a maior das duas. Essa unica regra evita tanto o cabo que aquece quanto o cabo que entrega tensao baixa demais no fim da linha.

Trate a queda de tensao como funcao do comprimento

A queda de tensao cresce em proporcao direta ao comprimento do trecho, entao alimentadores longos quase sempre sao definidos pela queda, e nao pela capacidade. Mantenha o circuito terminal perto de 3 por cento e o caminho inteiro, do alimentador ate o ponto de uso, perto de 5 por cento, porque tensao baixa demais rouba torque de partida do motor, aquece o equipamento e encurta a vida do isolamento. Quando o trecho for longo, verifique a queda antes de fechar a bitola, e considere subir um degrau em vez de operar no limite exato do percentual permitido.

Trate a capacidade de tabela como um ponto de partida

A capacidade de conducao que aparece na tabela vale para uma condicao de referencia, e o campo raramente e a referencia. Temperatura ambiente alta, varios circuitos carregados agrupados no mesmo eletroduto e o metodo de instalacao reduzem a capacidade real, cada um por um coeficiente menor que 1. Uma carga continua ainda acrescenta 25 por cento a corrente de projeto. Somados, esses fatores costumam empurrar a bitola de campo um degrau acima da que a tabela crua indicaria. Trate o valor de tabela como o comeco do calculo, aplique as correcoes da norma e confirme a bitola final com o projeto eletrico.

Perguntas frequentes

Fontes, isencao de responsabilidade e transparencia editorial

O metodo de dimensionar o condutor pelos dois criterios, a capacidade de corrente e a queda de tensao, tomar a maior bitola e subir ao proximo valor padrao segue praticas reconhecidas de engenharia eletrica e a NBR 5410, incluindo o material da Projetos Eletricos JC sobre dimensionamento de condutores pela NBR 5410 e a Engehall com a tabela de bitolas e capacidades de cabos. As formulas usam a resistividade do cobre aquecido e a fase informada, e recomenda-se confirmar os coeficientes de correcao por instalacao, temperatura e agrupamento com a norma. Esta calculadora e este guia sao construidos e revisados pela equipe da OpsCalculators; veja a nossa Politica Editorial para saber como cada ferramenta e pesquisada, construida e testada.

Os resultados sao estimativas para planejamento e educacao, e nao substituem um projeto eletrico assinado nem a consulta a norma vigente. O metodo modela um primeiro dimensionamento e nao trata a suportabilidade a curto-circuito, o preenchimento de eletroduto, os harmonicos, os condutores em paralelo nem as tabelas completas de derating por instalacao, temperatura e agrupamento, entao valide o resultado antes de uma decisao de projeto ou de compra. Veja a nossa Aviso Legal completa. A OpsCalculators.com e operada pela MAFHH INTERNATIONAL LTD. Os seus dados sao processados no navegador e nunca sao armazenados; veja a nossa Politica de Privacidade.