Seção do fio para fiação doméstica: como calcular corretamente

A instalação da rede elétrica doméstica deve ser realizada de modo que os usuários possam ligar vários aparelhos elétricos potentes simultaneamente sem problemas. Portanto, selecionar a seção do fio para a fiação doméstica deve ser feito com base em um cálculo adequado dos parâmetros da rede elétrica do apartamento e da casa.

Existem várias metodologias de cálculo. Sugerimos que você conheça diferentes abordagens e escolha a opção ideal. Além da técnica de cálculo da seção do fio, o artigo descreve os principais parâmetros para a escolha da fiação elétrica e indica as limitações normativas para a potência máxima dos aparelhos.

Por que conhecer os parâmetros do fio?

As tomadas elétricas padrão são projetadas para uma corrente contínua de 16 A, o que corresponde à potência máxima do aparelho conectado de 3,52 kW. Normalmente, um cabo de cobre com seção de 2,5 mm² é conectado a elas, o que pode enganar na escolha do tipo de fio para o restante da fiação elétrica.

Paralelamente ao aumento da área da seção transversal do cabo, seu preço também aumenta. No entanto, não vale a pena economizar na fiação elétrica – isso pode levar a custos financeiros muito maiores no futuro.

Quando os elétrons se movem pelo metal, parte da energia é dissipada na forma de calor. Com uma corrente alta e uma seção pequena do cabo, o componente térmico pode causar superaquecimento do metal e derretimento de seu revestimento.

Em condições domésticas, isso pode provocar tanto um curto-circuito dentro da parede quanto a ignição de fios expostos, especialmente em pontos de curvatura.

Como resultado, podem surgir as seguintes situações:

1. Incêndio de grandes proporções, se houver material inflamável próximo ao cabo.
2. Vazamento de corrente com derretimento incompleto da bainha do condutor. Isso leva a um desperdício desnecessário de energia elétrica e ao risco de choque elétrico para os moradores.
3. Rompimento imperceptível do fio na parede. Como resultado, parte do apartamento ou todo o ambiente fica sem energia. Depois disso, é necessário localizar o ponto de ruptura e substituir a fiação com reparo local da parede.

Escolher um fio elétrico grosso para o apartamento, com folga, também tem uma desvantagem – gasto excessivo de recursos financeiros, que não faz sentido. Portanto, é melhor escolher a seção da fiação usando métodos de cálculo para evitar todos os problemas mencionados.

Fatores para a escolha da seção da fiação

Não é apenas a potência do aparelho que determina o tipo de fiação elétrica necessária. Existem outros fatores cuja influência deve ser considerada no cálculo da seção transversal necessária do cabo. Eles podem afetar a geração de calor no condutor, o risco de incêndio e as características operacionais.

Dentre esses fatores de escolha do fio, estão:

1. Material do núcleo: cobre, alumínio.
2. Tipo de isolamento: PTFE, PVC, PE e outros plásticos.
3. Comprimento do fio da fonte de corrente até o aparelho.
4. Método de passagem do fio: instalação à vista, embutido na parede ou por meio de canaletas.
5. Condições de temperatura no ambiente.
6. Número de fases e tensão da rede.
7. Esquema de instalação da fiação.

O cobre tem menor resistência que o alumínio, por isso os cálculos para esses materiais são feitos separadamente. A seção transversal do núcleo de cobre pode ser aproximadamente 1,5 vezes menor que a do alumínio.

O material de isolamento também influencia na escolha do fio elétrico. Existem revestimentos especiais que suportam altas temperaturas sem derreter ou alterar a resistência, portanto esses cabos podem suportar cargas elevadas e ser usados em temperaturas elevadas.

O grau de queda de tensão depende do comprimento do fio e de sua seção transversal, portanto, para o funcionamento de eletrônicos sensíveis, é necessário considerar esses parâmetros também.

Fios elétricos fechados em dutos ou embutidos na parede perdem menos calor sob cargas prolongadas, portanto aquecem mais rapidamente e exigem uma seção transversal calculada maior.

A fiação que vai do medidor até as caixas de distribuição pode, em geral, sofrer carga simultânea de vários aparelhos ligados em diferentes tomadas. Portanto, o cálculo da seção transversal desses trechos de cabo deve ser feito separadamente.

Além disso, a carga no cabo elétrico depende da tensão e do número de fases fornecidas. Mas como em residências se usa principalmente fiação monofásica com tensão de 220 V, a influência desse fator não será considerada.

Metodologia para determinação da seção da fiação doméstica

Ao calcular a seção transversal do núcleo do cabo elétrico durante a instalação da fiação doméstica, muitos fatores são considerados. Existem programas de computador especiais que permitem levar em conta todas as características da casa e as necessidades de seus moradores. Mas é possível determinar a seção transversal necessária para a fiação por conta própria, usando a metodologia descrita.

É importante entender que o diâmetro dos fios em um apartamento pode variar de cômodo para cômodo. Na entrada do medidor elétrico, é um; na caixa de distribuição, a seção do fio já pode ser menor; nas tomadas e luminárias, ainda menor.

Em cada trecho da fiação elétrica, é desejável determinar os parâmetros necessários para não pagar a mais por fios excessivamente grossos.

Se não houver vontade de calcular a seção da fiação a ser instalada, pode-se usar as recomendações de eletricistas experientes, que afirmam:

Cálculo pela potência dos aparelhos

O método mais simples para determinar a seção transversal necessária do fio é o cálculo considerando a potência dos aparelhos elétricos utilizados e os coeficientes de correção. Esta metodologia envolve várias etapas.

Etapa nº 1. Soma das potências dos aparelhos elétricos. Idealmente, é necessário saber o consumo nominal de energia de cada dispositivo, indicado em sua etiqueta. Se o ambiente residencial ainda não estiver equipado, a necessidade aproximada de eletricidade pode ser calculada usando a tabela nº 1 abaixo.

Eletrodomésticos com a mesma funcionalidade e tamanho podem ter um consumo de energia 2 a 3 vezes diferente, por isso você deve verificar o valor em cada dispositivo (+)

No cálculo, você também pode usar os parâmetros de dispositivos que estão em apartamentos semelhantes de parentes ou conhecidos. Há outra opção: ir a uma loja de eletrodomésticos, ver suas especificações e, ao mesmo tempo, escolher um modelo adequado de equipamento para a casa.

Etapa nº2. Determinação do coeficiente de simultaneidade. Ele pode ser expresso em porcentagem ou em valor numérico de 0 a 1. O coeficiente mostra a relação entre o consumo de energia elétrica dos dispositivos ligados simultaneamente à rede e a potência total de todos os aparelhos domésticos, calculada na primeira etapa.

Geralmente, o coeficiente é 0,8, mas você pode calculá-lo por conta própria, com base nos hábitos dos moradores da casa.

Você não deve abusar de tomadas portáteis, adaptadores triplos e extensões. É preferível usar apenas equipamentos com mecanismo de proteção embutido, que desligam a energia elétrica quando há alta corrente.

Etapa nº3. Determinação do coeficiente de segurança. Este indicador considera o possível aumento do consumo de energia elétrica em alguns anos. Geralmente, ele é adotado como 1,5-2, mas se a casa já possui um conjunto completo de aparelhos elétricos, o valor do coeficiente pode ser de 1,2-1,3. O importante é não se arrepender da pequena seção dos fios no futuro.

Etapa nº4. Cálculo da carga máxima permitida.

É calculado pela fórmula:

P = (P(1)+P(2)+..P(N))*J*K,

onde:

• P – carga máxima permitida em W;
• P(1)+P(2)+..P(N) – soma das potências nominais de todos os aparelhos elétricos;
• K – coeficiente de simultaneidade;
• J – coeficiente de segurança.

Por exemplo, se a potência total dos aparelhos é 7500 W, o coeficiente de simultaneidade é 0,8, e o coeficiente de segurança é 1,5, então a carga máxima permitida será:

P=7500*0,8*1,5=9000 W.

Este indicador será utilizado nos cálculos subsequentes.

Etapa nº5. Determinação da corrente máxima permitida.

O indicador é determinado pela fórmula simples:

I=P/U,

onde:

• I – corrente permitida;
• P – carga máxima permitida em W;
• U – tensão da rede – 220 V.

Usando os dados da quarta etapa, você pode determinar a corrente máxima permitida:

I=9000W/220V≈41A.

O método de cálculo da seção transversal do cabo por potência e corrente é detalhado neste artigo.

Etapa nº 6. Cálculo da seção do cabo pela tabela. Como a escolha ideal do fio para a fiação doméstica é influenciada não apenas pelos parâmetros dos aparelhos, mas também por fatores externos (material do condutor, sua isolação, esquema de instalação, etc.), para cada caso existem tabelas próprias, que são discutidas a seguir.

Determinação da seção do cabo elétrico por tabelas

Para determinar a seção ideal do fio para a fiação doméstica, existem tabelas especiais. Todas elas são baseadas no valor da corrente admissível, que é calculado separadamente de acordo com o método descrito acima. A seguir serão analisadas as variações em tabela de determinação da seção da fiação.

O cálculo da seção dos fios domésticos comuns é apresentado nas tabelas:

Devido à fragilidade do alumínio, os fios deste material são fabricados apenas com seção a partir de 2 mm. Além disso, não existem fios de alumínio encordoados feitos de fios finos (+)

Abaixo é apresentado o cálculo da seção dos fios para extensões e cabos de extensão.

Extensões em lojas raramente têm seção de fio superior a 1,5 mm², portanto, não vale a pena sobrecarregá-las com aparelhos elétricos potentes (+)

A carga de corrente no cabo elétrico difere em instalação aberta e fechada. Mas elas são consideradas iguais se o fio for colocado no solo em uma bandeja larga. Isso permite que o cabo dissipe calor para o ar circundante e aqueça menos.

O cálculo da seção para condutores de cobre e alumínio, dependendo do método de instalação do cabo, é apresentado na tabela.

A corrente máxima também depende do número de condutores no cabo, porque cada um gera calor que se acumula sob a mesma isolação (+)

Tabelas semelhantes são usadas no cálculo da fiação elétrica na indústria. Cabos domésticos geralmente são muito mais simples, portanto a quantidade de materiais de cálculo para eles é bastante limitada. Os parâmetros indicados nas tabelas não são inventados, mas estão especificados em normas setoriais, por exemplo na GOST 31996-2012.

Cálculo da queda de tensão

Da seção do cabo elétrico depende não apenas o grau de aquecimento do condutor, mas também a tensão elétrica na extremidade distante do fio. Os eletrodomésticos são projetados para parâmetros específicos da rede elétrica, e seu desvio constante pode levar à redução da vida útil do equipamento.

Quando há queda de tensão na caldeira, é recomendável instalar um estabilizador para que o equipamento não sofra cargas adicionais devido à incompatibilidade das características operacionais da rede elétrica.

Ao prolongar o cabo, ocorre uma queda de tensão. Esse efeito pode ser reduzido aumentando a seção do fio. Considera-se crítico uma redução de tensão na ponta do fio de 5% em comparação com seu valor na fonte de corrente.

Este indicador pode ser calculado pela fórmula conhecida:

Uqueda = I*2*(ρ*L)/S,

onde:

• ρ – resistividade do metal, Ohm*mm²/m;
• L – comprimento do cabo, m;
• S – seção do condutor em mm²;
• Uqueda – tensão de queda, Volts;
• I – corrente que flui pelo condutor.

Se a queda de tensão calculada for superior a 5% do valor nominal, é necessário usar um cabo com maior seção transversal. Isso garantirá o funcionamento estável do equipamento.

Especialmente sensíveis ao valor da tensão são as caldeiras de aquecimento, máquinas de lavar e outros dispositivos com vários relés e sensores. Essa característica deve ser considerada também ao usar extensões.

Limitações normativas e legais

As empresas de serviços públicos que fornecem energia elétrica à população têm o direito de impor limitações à potência total máxima dos aparelhos no apartamento. Isso pode ser alcançado instalando medidores de eletricidade com determinada capacidade de carga.

No medidor, são instalados fusíveis automáticos descartáveis ou reutilizáveis, que atuam quando o valor limite de corrente é excedido.

Os medidores de eletricidade do tipo soviético estão sendo amplamente substituídos por eletrônicos. Eles são ainda mais sensíveis a sobrecargas, devido às quais falham rapidamente.

Se os fusíveis forem removidos do medidor e ele for conectado diretamente à fiação do apartamento, ele certamente queimará durante uma violação prolongada do modo de operação. A maioria dos medidores soviéticos instalados em apartamentos suporta uma carga de pico de 25 A por até 1 minuto.

Depois disso, eles queimam, o que acarreta o pagamento pela instalação de um novo medidor e uma multa por violação das regras de operação.

A fiação no corredor também pode não suportar altas cargas, e sua queima pode desenergizar vários apartamentos de uma vez. Portanto, ao conectar o apartamento à rede interna do edifício com um cabo de 2,5 mm, não se deve esperar que um fio interno mais grosso seja capaz de suportar altas cargas.

É especialmente importante considerar o fator das restrições normativas na fase de planejamento da instalação de aquecimento elétrico, pisos aquecidos, saunas infravermelhas e outros equipamentos de alto consumo de energia.

Antes, é necessário consultar as possibilidades do equipamento elétrico instalado antes do apartamento nos serviços públicos correspondentes.

Se você decidiu calcular os parâmetros da fiação elétrica por conta própria, será útil entender conceitos como: corrente elétrica, potência e tensão. Mais detalhes no artigo – Como calcular potência, corrente e tensão: princípios e exemplos de cálculo para condições domésticas

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os vídeos contêm dicas práticas de eletricistas sobre a escolha e compra de fiação doméstica. Eles ajudarão a adquirir equipamentos adequados ao cabo, que protegerão a residência de possíveis problemas com sobrecargas na rede.

Escolha da seção do cabo na loja:

Correspondência entre a seção do cabo e os parâmetros do disjuntor:

Escolha da seção do cabo e do disjuntor:

Erros na escolha do cabo elétrico:

Os principais fatores na escolha do cabo para fiação doméstica são a potência dos eletrodomésticos e as limitações das redes elétricas que fornecem energia elétrica ao apartamento.

Escolhendo corretamente a seção do fio, é possível conectar todos os aparelhos elétricos necessários à rede. Isso evita inconvenientes no uso dos equipamentos e permite prevenir o incêndio da fiação.

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