Como determinar a seção transversal do fio pelo diâmetro e vice-versa: tabelas prontas e fórmulas de cálculo

Os fios são amplamente utilizados em redes elétricas de diversos tipos. O transporte de energia por meio de cabos e condutores, à primeira vista, parece simples e claro.

No entanto, para garantir a operação segura da fiação elétrica, é necessário considerar uma série de nuances importantes no projeto e na instalação de redes elétricas. Um desses detalhes é saber calcular corretamente a seção do fio pelo diâmetro, pois o limite da corrente admissível que passa pelo condutor depende da precisão da determinação.

Como determinar a seção ou o diâmetro, há diferença entre esses parâmetros? Tentaremos esclarecer no artigo. Além disso, preparamos tabelas resumidas que ajudarão a escolher o condutor de acordo com as condições de instalação da rede elétrica, o material do cabo condutor e as características de potência dos equipamentos conectados.

Necessidade e procedimento do cálculo

Equipamentos muito diversos, com diferentes potências, são alimentados por corrente elétrica. E a faixa de potências é bastante ampla.

Cada aparelho elétrico individual representa uma carga, e dependendo de sua magnitude, é necessário fornecer uma corrente de determinada intensidade.

Por padrão ou por simples desconhecimento dos fundamentos da eletricidade, é fácil conectar condutores ignorando todos os requisitos existentes para diâmetros e seções. Outra questão é o que pode resultar dessa prática durante a operação.

A quantidade necessária de corrente para a carga exigida pode ser passada através de fios de diferentes diâmetros (seções).

Mas em condições de seção insuficiente do condutor para passar o volume de corrente especificado, surge o efeito de resistência aumentada. Como consequência, observa-se o aquecimento do fio (cabo).

Se esse fenômeno for ignorado e a corrente continuar a passar, cria-se um perigo real de aquecimento até o ponto de ignição. Essa situação ameaça um sério acidente. É por isso que se deve dar atenção redobrada aos cálculos e à seleção dos circuitos de transmissão de corrente para a carga.

As consequências de cálculos imprecisos dos condutores elétricos em relação à seção (diâmetro) podem ser acompanhadas por fenômenos que vão desde uma leve deformação do material isolante até um incêndio real e um grande incêndio.

O cálculo correto, a seleção adequada de cabos e fios também afeta positivamente o funcionamento dos equipamentos que atuam como carga.

Portanto, além do fator de segurança, o cálculo das seções do cabo elétrico pelo diâmetro ou vice-versa é uma ação obrigatória para garantir a operação eficiente das máquinas elétricas.

Determinação do diâmetro do condutor

Na verdade, esta operação pode ser realizada com uma simples medição linear. Para uma medição precisa, recomenda-se o uso de um instrumento de ponto, como um paquímetro, ou melhor ainda – um micrômetro.

Um resultado com precisão relativamente baixa, mas perfeitamente aceitável para muitas aplicações de fios, é obtido medindo o diâmetro com uma régua comum.

Medição e determinação do diâmetro do núcleo com um instrumento de ponto, como o paquímetro. Este método de medição linear fornece um resultado suficientemente preciso para o cálculo subsequente da seção do condutor.

Claro que a medição deve ser realizada com o condutor desencapado, ou seja, removendo previamente a cobertura de isolamento.

A propósito, a cobertura de isolamento, por exemplo, de um fio de cobre, também inclui uma fina camada de verniz, que também deve ser removida quando um cálculo muito preciso é necessário.

Existe um método 'doméstico' de medição do diâmetro, adequado para os casos em que não se dispõe de instrumentos de medição de ponto. Para aplicar o método, você precisará de uma chave de fenda de eletricista e uma régua escolar.

O condutor a ser medido é primeiro descascado do isolamento e, em seguida, enrolado firmemente, volta a volta, no eixo da chave de fenda. Geralmente, enrolam-se dez voltas – um número conveniente para cálculos matemáticos.

A medição linear do diâmetro é outro método amplamente utilizado para determinar o parâmetro do condutor para o cálculo da potência (capacidade de condução). É aplicado usando uma régua comum e qualquer base onde seja possível enrolar o condutor (+).

Em seguida, a bobina enrolada no eixo da chave de fenda é medida com uma régua do primeiro ao último volta. O valor obtido na régua deve ser dividido pelo número de voltas (neste caso, por 6). O resultado deste cálculo simples será o diâmetro do núcleo do fio.

Cálculo da seção do fio elétrico

Para determinar o valor da seção do núcleo do condutor, será necessário utilizar uma formulação matemática.

Na prática, a seção do condutor é a área da secção transversal – ou seja, a área do círculo. O diâmetro desse círculo é determinado pelo método descrito acima.

A seção do condutor é essencialmente a área de um círculo. Consequentemente, o cálculo dessa grandeza geométrica pode ser feito através da fórmula tradicional, desde que se conheçam os valores do diâmetro ou do raio.

A partir do valor do diâmetro, é simples obter o valor do raio, dividindo o diâmetro por dois.

Na verdade, será necessário adicionar a constante «π» (3,14) aos dados obtidos, e então é possível calcular o valor da seção usando uma das fórmulas:

S = π*R² ou S = π/4*D²,

onde:

• D – diâmetro;
• R – raio;
• S – seção transversal;
• π – constante, correspondente a 3,14.

As fórmulas clássicas mencionadas também são usadas para determinar a seção de condutores de vários fios. A estratégia de cálculo permanece praticamente a mesma, com exceção de alguns detalhes.

Em particular, calcula-se inicialmente a seção de um fio do feixe e, em seguida, o resultado obtido é multiplicado pelo número total de fios.

Calcular a seção de um condutor multifilar é possível usando o mesmo método matemático aplicado a um fio único, mas levando em consideração adicionalmente o número de fios existentes como multiplicador.

Por que se deve considerar a determinação da seção um fator importante? Um ponto óbvio, diretamente relacionado à lei de Joule-Lenz, – porque o parâmetro da seção do condutor determina o limite da corrente admissível que flui através desse condutor.

Determinação do diâmetro pela seção

É possível determinar o diâmetro do condutor por meio de cálculo matemático quando o parâmetro da seção é conhecido.

Esta não é, obviamente, a opção mais prática, considerando a existência de maneiras mais simples de determinar o diâmetro, mas o uso dessa opção não está descartado.

A medição do diâmetro com alta precisão utilizando um micrômetro (ferramenta de mecânico) dá um resultado praticamente igual ao obtido quando os cálculos são feitos com a fórmula.

Para realizar o cálculo, serão necessárias praticamente as mesmas informações numéricas usadas nos cálculos da seção por meio da fórmula matemática.

Ou seja, a constante «π» e o valor da área do círculo (seção).

Aplicando esses valores na fórmula abaixo, obtém-se o valor do diâmetro:

D = √4S/π,

onde:

• D – diâmetro;
• S – seção transversal;
• π – constante, correspondente a 3,14.

A aplicação desta fórmula pode ser relevante quando o parâmetro da seção é conhecido e não há ferramentas adequadas à mão para medir o diâmetro.

O parâmetro da seção pode ser obtido, por exemplo, a partir da documentação do condutor ou de uma tabela de cálculo, onde são apresentadas as variantes clássicas mais utilizadas.

Tabelas para escolher o condutor adequado

Uma opção conveniente e prática para selecionar o fio (cabo) adequado é usar tabelas especiais, onde são indicados diâmetros e seções em relação às potências e/ou correntes conduzidas.

Ter essa tabela à mão é uma maneira fácil e simples de decidir rapidamente sobre o condutor para a instalação elétrica necessária.

Determinar os valores necessários por meio de uma tabela clássica é uma das maneiras mais convenientes de selecionar o condutor exigido durante a execução dos trabalhos de instalação

Considerando que os condutores tradicionais para instalações elétricas são produtos com veios de cobre ou alumínio, existem tabelas para ambos os tipos de metal.

Além disso, os dados da tabela frequentemente apresentam valores para tensões de 220 volts e 380 volts. Além disso, são considerados os valores das condições de instalação – fechada ou fiação aberta.

Na prática, acontece que em uma única folha de papel ou em uma imagem carregada no smartphone, há uma grande quantidade de informações técnicas que permitem dispensar os cálculos matemáticos (lineares) mencionados anteriormente.

Além disso, muitos fabricantes de produtos de cabos, para simplificar a escolha do condutor adequado para o comprador, por exemplo, para a instalação de tomadas, oferecem uma tabela com todos os valores necessários.

Resta apenas determinar qual carga é planejada para o ponto elétrico específico e como a instalação será realizada, e com base nessas informações, selecionar o fio correto com veios de cobre ou alumínio.

Exemplos dessas opções de cálculo do diâmetro do fio pela seção são apresentados na tabela, onde são consideradas opções para veios de cobre e alumínio, bem como métodos de instalação da fiação – tipo aberto ou oculto. Na primeira tabela, é possível determinar o indicador seção por potência e corrente.

Tabela de correspondência da seção ao diâmetro dos veios de cobre e alumínio dependendo das condições de instalação

Além disso, existe um padrão de seções e diâmetros aplicável a veios condutores redondos (perfilados), não compactados e compactados, de cabos, fios e cordões. Esses parâmetros são regulamentados pela GOST 22483-2012.

Este padrão abrange cabos de fio de cobre (cobre estanhado), alumínio sem revestimento metálico ou com revestimento metálico.

Os condutores de cobre e alumínio de cabos e fios de instalação fixa são divididos nas classes 1 e 2. Fios, cabos, cabos de instalação fixa e não fixa, onde é exigido um maior grau de flexibilidade na montagem, são divididos nas classes 3 a 6.

Tabela de correspondência por classes para condutores de cobre de cabos (fios)

Para condutores e cabos de alumínio, a GOST 22483-2012 também prevê parâmetros de seção nominal do condutor, que correspondem ao diâmetro adequado, dependendo da classe do condutor.

Além disso, de acordo com essa mesma GOST, os diâmetros indicados podem ser usados para o condutor de cobre classe 1, se for necessário calcular seu diâmetro mínimo.

Tabela de correspondência por classes para condutores de alumínio de cabos (fios)

Recomendações adicionais para a escolha do tipo de fios e cabos para a instalação de redes elétricas em apartamentos e casas são fornecidas nos artigos:

1. Qual fio usar para a fiação em casa: recomendações de escolha
2. Qual cabo usar para fiação em casa de madeira: tipos de cabo não inflamável e sua instalação segura
3. Qual cabo usar para fiação no apartamento: revisão de fios e escolha da melhor opção

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo demonstra um exemplo prático de determinação da seção do condutor por métodos simples.

Recomenda-se assistir ao vídeo, pois as informações apresentadas visualmente contribuem para aumentar o conhecimento:

O trabalho com fios elétricos sempre exige uma abordagem responsável do ponto de vista do cálculo.

Portanto, um eletricista de qualquer nível deve conhecer o método de cálculo e saber usar as tabelas técnicas existentes. Dessa forma, não só se alcança uma economia significativa de custos na montagem graças ao cálculo preciso, mas principalmente – garante-se a segurança da operação da linha introduzida.

Tem algo a acrescentar ou surgiram dúvidas sobre a determinação da seção do fio? Você pode deixar comentários na publicação, participar nas discussões e compartilhar sua própria experiência na escolha de fios para a instalação da rede elétrica em casa ou apartamento. O formulário de contato está no bloco inferior.