Queda de tensão

A primeira coisa que precisamos esclarecer em relação a esse assunto são os limites recomendados pela NBR 5410, no qual o item 6.2.7 é dedicado de forma exclusiva. O que a norma faz é, basicamente, estabelecer percentuais que julga adequado a tensão elétrica do circuito sofrer. Com isso, imaginemos os seguintes cenários de abastecimento de energia:

Fonte: NBR 5410:2008

E por fim, mas não menos importante, para qualquer instalação, a queda de tensão nos circuitos terminais nunca deve ultrapassar 4%.

Agora, vamos ver como isso se aplica nos cálculos. Existem muitas formas de calcular e aqui apresentaremos duas maneiras diferentes, mas que chegam no mesmo resultado. Cabendo a você, leitor, escolher qual caso aplicar em seus projetos.

Método da tabela pronta

Para aplicação deste método é preciso ter acesso a tabela do fabricante do cabo. Nestas tabelas são apresentados fatores em V/A.km para várias maneiras de instalar e fatores de potência 0,8 e 0,95. Desta forma, o valor da queda de tensão em volts pode ser obtido da seguinte forma:

∆V=Fator\ da\ tabela \ (\dfrac {V}{A}\cdotp km)\cdotp I (A)\cdotp L (km)

Sendo:

I: Corrente\ de\ projeto\\
L: Distância\ do\ circuito\ em\ Km\\
ΔV: Queda\ de\ tensão

A partir do resultado, encontra-se o seu percentual dividindo a queda de tensão pela tensão nominal do circuito. Se o circuito for monofásico, divide-se pela tensão de fase, mas se for trifásico, divide-se pela tensão de linha.

Exemplo prático

Calcular a seção do condutor que liga um QGF a carga final, sabendo que a carga é de 20.000 W, sistema trifásico a 380V, fator de potência igual a 0,95 e o comprimento do circuito de 150 m. Adotar o condutor isolado em PVC, instalado no interior de eletroduto de PVC, embutido no piso, admitindo uma queda de tensão máxima de 4%.

Resposta:

P_{aparente}=\frac{20.000,00}{0,95}=21.052,63\ VA

I_{projeto}=\frac{21.052,63}{380\sqrt3}=31,99\ A

Para consultar a tabela de queda de tensão é preciso encontrar a seção do cabo do circuito. Adotando o método de instalação D, pela tabela 36 da NBR 5410, percebemos que a seção do cabo para a corrente de projeto deve ser, no mínimo, de 6 mm². Agora, na tabela da prysmian, considerando o cabo do tipo “Superastic Flex”, o fator da queda para este cabo e essa seção é de 6,56 V/A.km. Sendo assim, temos:

∆V=6,56 \cdotp (\dfrac {V}{A}.km)\cdotp 31,99 (A)\cdotp 0,15 (km)

∆V=31,49 V 

∆V=(\dfrac{31,49}{380})\cdotp 100=8,28\%

Ou seja, o cabo de 6mm² não atende ao critério da queda de tensão. Para isso, devemos testar todas as próximas seções até encontrar a que satisfaça. Desta forma, apenas a partir do cabo de 16mm² é possível ter uma queda de tensão satisfatória, cujo fator é igual a 2,44 V/A.km, conforme cálculos abaixo:

∆V=2,44\cdotp (\dfrac {V}{A}.km)\cdotp 31,99 (A)\cdotp 0,15 (km)

∆V=11,67 V

∆V=\dfrac{11,67}{380}\cdotp 100

∆V=3,06\%

Método da fórmula simplificada

Neste método, encontraremos a seção do cabo aplicando as fórmulas descritas abaixo, conforme o tipo de sistema (monofásico ou trifásico). Abaixo já iremos aplicar o mesmo exemplo desenvolvido anteriormente, mas agora utilizando este outro método. Acompanhe.

Sistema monofásico:

S_c=\dfrac{200\ \cdotp ρ\ \cdotp L\ \cdotp I}{∆V\cdotp V_{fn}}

\rho:Resistividade\ do\ material\ condutor\ \left(cobre\right):\frac{1}{56}(Ω .mm2/m)

L:Comprimento\ do\ circuito,\ em\ metros\\
I:Corrente\ de\ projeto\\
∆V:Queda\ de\ tensão\ máxima\ admitida\ em\ \% \\
V_{fn}:Tensão\ entre\ fase\ e\ neutro,\ em\ V

Sistema trifásico:

S_c=\dfrac{100 \cdotp 3 \cdotpρ \cdotp L \cdotp I}{∆V \cdotp V_{ff}}

\rho:Resistividade\ do\ material\ condutor\ \left(cobre\right):\frac{1}{56}(Ω .mm2/m)

L:Comprimento\ do\ circuito,\ em\ metros\\
I:Corrente\ de\ projeto\\
∆V:Queda\ de\ tensão\ máxima\ admitida\ em\ \% \\
V_{ff}:Tensão\ entre\ fase\ e\ fase,\ em\ V

Exemplo prático

Calcular a seção do condutor que liga um QGF a carga final, sabendo que a carga é de 20.000,00 W, sistema trifásico a 380V, fator de potência igual a 0,95 e o comprimento do circuito de 150m. Adotar o condutor isolado em PVC, instalado no interior de eletroduto de PVC, embutido no piso, admitindo uma queda de tensão máxima de 4%.

Resposta:

Como o sistema é trifásico, devemos utilizar a seguinte fórmula abaixo:

S_c=\dfrac{100 \cdotp 3 \cdotpρ \cdotp L \cdotp I}{∆V \cdotp V_{ff}}

Para aplicação desta fórmula, precisamos da corrente de projeto, sendo assim:

P_{apar}=\frac{20.000,00}{0,95}=21.052,63\ VA

I_{proj}=\frac{21.052,63}{380\sqrt3}=31,99\ A

Agora sim, temos todas as variáveis necessárias para aplicação da fórmula:

S_c=\frac{100\cdotp\sqrt3\cdotp\dfrac{1}{56}\cdotp150\cdotp31,99}{4\cdotp380}

S_c=9,76\ mm²

Conforme a fórmula, indica um cabo de 10 mm² para o circuito para uma queda de tensão de 4% exatos. Agora, aplicando na fórmula e adotando a queda de tensão encontrada anteriormente (3,06%), temos:

S_c=\frac{100\cdotp \sqrt3\cdotp\dfrac{1}{56}\cdotp150\cdotp31,99}{3,06\cdotp380}

S_c=12,76\ mm²

A próxima seção comercial acima de 12,76 mm² é 16 mm², o que confere com a seção encontrada no exemplo do método por tabela.

Sendo assim, percebemos que ambos métodos chegaram na mesma seção de cabo indicada, ficando a critério do profissional utilizar o que melhor lhe atrai.

Referências:

• ABNT NBR 5410 / Versão corrigida 2008 – Instalações elétricas de baixa tensão
• Guia de dimensionamento de cabos para baixa tensão, Prysmian, versão 9/2020
• Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho, 9ª edição, 2017