Calculadora de Tamanho de Fio Elétrico

A calculadora de tamanho de fio elétrico da Omni ajudará você a selecionar a bitola correta de um fio para seu próximo projeto cabeamento elétrico, como instalar uma bomba no lago do seu jardim, planejar a fiação elétrica residencial ou levar energia para seu galpão.

Continue com a gente neste artigo e veja:

• Como calcular a bitola do fio de energia?;
• Temperatura operacional do fio de eletricidade;
• Como usar a calculadora de tamanho de fio elétrico?;
• Como calcular a espessura do fio para motores?;
• Como calcular a bitola do fio para um sistema trifásico?;
• Como calcular o tamanho do fio AWG?;
• Como calcular a bitola do cabo elétrico pela distância?;
• E muito mais.

Você pode até mesmo usá-la em vez de uma tabela de fio elétrico, que geralmente é difícil de compreender.

A bitola ou a espessura do fio elétrico, significa a área da seção transversal que ele tem (e, por sua vez, seu diâmetro). Quanto maior a área, mais corrente o fio de energia pode transmitir com menor resistência. É muito semelhante à água que flui em uma tubulação. Se você usar um tubo maior, mais água poderá fluir a uma pressão menor.

Vamos derivar a equação da área da seção transversal de um fio de energia que transporta uma corrente elétrica. Para determinarmos o dimensionamento de fios, consideramos a lei de Ohm e da lei de Pouillet, ou seja:

onde:

• $V$: tensão efetiva entre a fonte e a extremidade mais distante do fio de energia, medida em volts. Sabia que, dependendo do material, a tensão pode sofrer uma queda de valor de uma extremidade a outra de um fio? Para entender mais sobre este fenômeno veja a calculadora de queda de tensão 🇺🇸 da Omni;
• $I$: corrente máxima que passa pelo fio, medida em ampères;
• $R$: resistência do fio, medida em ohms. Aprendemos como calculá-la na nossa calculadora de resistência de fio;
• $\varrho$: resistividade do material condutor, medida em metros ohm;
• $L$: comprimento do fio (unidirecional), medido em metros; e
• $A$: área da seção transversal do fio de energia, medida em metros quadrados.

Após combinar e reorganizar essas duas equações, a área da seção transversal é dada pela equação:

Como o metro quadrado não é uma unidade adequada para fios elétricos, o resultado geralmente é em mm² (se você estiver usando o sistema métrico). Essa conversão pode ser obtida multiplicando o resultado da equação acima por 1.000.000.

É comum que os tamanhos dos fios sejam fornecidos em unidades AWG (American Wire Gauge). Para obter mais informações sobre a relação entre a área da seção transversal e o AWG, consulte nossa calculadora de bitola de fio 🇺🇸.

A calculadora fornecerá a você um fio AWG com um tamanho acima do ideal, pois é sempre melhor ter um fio mais grosso por segurança. Essa será a sua ferramenta favorita para substituir a famosa tabela de fio elétrico.

Calculando tamanhos de fios para corrente alternada trifásica

Para um sistema elétrico trifásico de corrente alternada, são usados três cabos em vez de um. A calculadora de tamanho de fio elétrico foi projetada para aceitar a tensão e a corrente totais da linha dos três cabos combinados. A equação para a área de um único fio é modificada para:

O fator $\sqrt 3$ é necessário para converter entre a corrente de fase do sistema e a corrente de linha. O fator $2$ desaparece, pois não há cabo de retorno em um sistema trifásico.

A resistividade de um condutor depende de sua temperatura, portanto, o ambiente em que você fará seu projeto de fiação elétrica residencial, afetará a medida da espessura do fio. Quando você especificar uma temperatura, tente pensar na temperatura máxima em que o fio de eletricidade provavelmente operará, por segurança.

A resistividade é dada em uma temperatura de referência, indicada por $\varrho_1$. Cada material tem um coeficiente de temperatura, $\alpha$, associado a ele, que especifica quanto a resistividade aumenta por grau de temperatura. Podemos usar a fórmula a seguir para calcular a resistividade de uma substância em qualquer temperatura:

onde:

• $t_1$: temperatura de referência correspondente à resistividade $\varrho_1$; e
• $t_2$: temperatura alvo na qual você deseja encontrar a resistividade $\varrho_2$.

Vamos dar uma olhada em um exemplo de dimensionamento de fios. O cobre tem uma resistividade a 20 °C de $1,\!68 \cdot 10^{-8} \ \Omega \cdot \text{m}$ e um coeficiente de temperatura $\alpha$ igual a $0,\!00404$. Qual seria a resistividade do cobre a 50 °C?

Você pode definir a temperatura na qual a calculadora realiza o cálculo na nossa ferramenta de espessura de fio, e a análise acima é feita em um piscar de olhos.

Aqui está um guia passo a passo sobre como usar a calculadora de tamanho de fio elétrico:

1. Selecione qual sistema elétrico você usará. Você pode escolher entre "CC/CA monofásico" ou "CA trifásico" (onde CC é a sigla para corrente contínua e CA a sigla para corrente alternada). Isso significa que a calculadora pode ser uma simples calculadora de tamanho de fio CC, até uma ferramenta trifásica CA.
2. Insira um valor para a tensão da fonte, por exemplo, 12 V.
3. Insira a percentagem de queda de tensão permitida. Quanto menor, melhor, mas o limite é de 5% para manter os dispositivos funcionando corretamente.
4. Selecione o material condutor do fio, cobre ou alumínio.
5. Insira um valor para a corrente do sistema. Esse valor deve ser a corrente de pico para que o cabo possa ser dimensionado para o pior caso.
6. Insira a distância unidirecional do cabo desde sua fonte até o ponto mais distante.
7. Altere a temperatura, se necessário. O valor deve ser a temperatura operacional máxima esperada para o cabo.
8. Você verá então os resultados da área de seção transversal, da medida do fio AWG e o diâmetro do cabo. Muito mais fácil de usar do que uma tabela de fio elétrico!

Digamos que estejamos usando um sistema de cabeamento monofásico de CA operando a 120 V; uma queda de tensão permitida de 3%; um condutor de cobre; corrente de pico de 25 A; um cabo unidirecional de 100 m; e temperatura máxima de operação de 50 °C.

Usando o resultado para a resistividade do cobre a 50 °C acima, vamos prosseguir e inserir os valores na equação para o tamanho do fio de energia:

É bastante simples, mas usar nossa ferramenta de espessura de fio é muito mais rápido.

Esses resultados são apenas um guia para fins informativos. Sempre consulte um eletricista qualificado antes de prosseguir com qualquer instalação elétrica.