NBR 5410:2004 e Dispositivos de Proteção.
Quais são as condições estabelecidas para o dimensionamento do disjuntor termomagnético?

Passo 1

O enunciado pergunta: “Quais são as condições estabelecidas para o dimensionamento do disjuntor termomagnético segundo a NBR 5410:2004?”
Informações dadas/observações: há uma imagem com plantas de ambientes, mas ela não é necessária para responder a pergunta genérica sobre critérios de dimensionamento de disjuntores. Vou então listar e explicar, passo a passo, as condições e como aplicá‑las na prática.

Passo 2

Termos e símbolos que usaremos (explicados de maneira simples):
  • I_b: corrente de projeto (a corrente que o circuito normalmente precisa levar — soma das cargas, com fatores de demanda aplicados).
  • I_z: corrente admissível do condutor (ampacidade do cabo, já obtida a partir da secção, isolação, modo de instalação e fatores de correção).
  • I_n: corrente nominal do disjuntor (etiquetada no disjuntor: 6 A, 10 A, 16 A, 20 A, 32 A, etc.).
  • I_{sc} ou I_p: corrente de curto‑circuito disponível no ponto de instalação (prospectiva).
  • I_{cu} (ou I_{cn} / I_{cs} conforme fabricante/normal): capacidade de ruptura/interrupção do disjuntor (corrente máxima que ele pode interromper com segurança).
  • Além disso: o disjuntor termomagnético tem duas ações: parte térmica (proteção contra sobrecarga, tempo relativamente longo) e parte magnética (proteção instantânea contra curto‑circuito).

Passo 3

Condição básica de proteção contra sobrecarga (a mais importante em provas):
A escolha de I_n deve satisfazer a desigualdade
I_b \le I_n \le I_z.
Explicação didática:
  • Por que I_b \le I_n? Para que o disjuntor não desligue durante a operação normal do circuito — ele precisa suportar a corrente de projeto sem disparos.
  • Por que I_n \le I_z? Para que, em caso de sobrecarga, o disjuntor seja capaz de abrir antes que o condutor aqueça além do permitido — isto garante proteção térmica do cabo.
    Como usar na prova: calcule I_b (ex.: potência total dividida pela tensão para circuitos resistivos/monofásicos) e obtenha I_z da tabela de condutores com os fatores de correção (ver passo 6). Depois escolha o menor I_n padrão que satisfaça a desigualdade (ou aplique critérios adicionais se não houver exato).

Passo 4

Como calcular um I_b simples — exemplo prático e fácil de fazer sem calculadora:
  • Se você tem uma carga resistiva monofásica total de P em watts e tensão V, a corrente aproximada é
I_b = \frac{P}{V}.
Exemplo: P=1000\\ \text{W}, V=230\\ \text{V} I_b \approx \dfrac{1000}{230}\approx 4{,}35\\ \text{A}. Então escolher I_n=6\\ \text{A} (padrão) normalmente atende I_b \le I_n. Depois verifique I_n \le I_z.

Passo 5

Correção da corrente admissível do condutor ( I_z) — o que você precisa saber e como aplicar:
  • A corrente admissível nominal da tabela ( I_{z0}) deve ser corrigida por fatores como temperatura ambiente ( k_t), agrupamento de cabos ( k_g), isolamento, proximidade de painéis, etc. Na prática usamos
I_z = I_{z0}\cdot k_t \cdot k_g \cdot \dots
onde cada k é um fator ≤ 1 (diminui a ampacidade). Portanto, ao aplicar a desigualdade do Passo 3 use o I_z já corrigido. Exemplos de situações: mais cabos juntos → k_g<1; temperatura elevada → k_t<1.

Passo 6

Proteção contra curto‑circuito — capacidade de interrupção:
  • O disjuntor deve ter capacidade de ruptura I_{cu} (ou I_{cn} declarado) maior ou igual à corrente de curto‑circuito prospectiva I_{sc} no ponto de instalação:
I_{cu} \ge I_{sc}.
  • O I_{sc} é obtido por cálculo de curto‑circuito da rede (ou informação da concessionária / desenho unifilar). Se I_{sc} for maior que I_{cu} do disjuntor, o disjuntor pode não interromper com segurança — risco de explosão/queima — portanto não é aceitável.
  • Observação prática: em provas, às vezes pedem apenas “comparar I_{cu} com I_{sc}” — responda isso claramente.

Passo 7

Ajustes do disparo magnético e coordenação (selectividade):
  • O elemento magnético do disjuntor tem um valor instantâneo representado como múltiplo de I_n (por exemplo, dispara instantaneamente para correntes ≈ k\cdot I_n). Para garantir seletividade entre disjuntores em cascata, escolha curvas/time‑delay de modo que o disjuntor mais próximo da falta atue primeiro.
  • Em projeto: verifique curvas tempo‑corrente do fabricante e, se exigir seletividade total, ajuste thresholds (ou use disjuntores com funções de retardo/curvas diferentes).
  • Em circuitos com motores, atente para correntes de partida (picos) — não confundir com curto‑circuito. Pode ser necessário disjuntor com disparo magnético ajustável ou usar partida que limite corrente.

Passo 8

Outras condições e verificações complementares (sempre checar na prova):
  • Verificar queda de tensão admissível (não é função direta do disjuntor, mas do dimensionamento do cabo que condiciona I_z). Geralmente verificar se a queda de tensão está dentro do limite especificado pela NBR (procedimento separado).
  • Se houver dispositivos diferenciais (DR/RCD), verificar coordenação entre DR e disjuntor; DR pode exigir disjuntor com curva compatível.
  • Para condutores protegidos por fusíveis ou outros dispositivos, existe uma regra específica para fusíveis (fatores multiplicativos) — mas para disjuntor termomagnético o principal é a desigualdade do Passo 3 e a capacidade de ruptura do Passo 6.

Passo 9

Checklist prático passo a passo para aplicar em prova — faça isto em ordem:
  1. Calcule I_b (corrente da carga).
  2. Escolha a seção do cabo e obtenha I_{z0} da tabela do fabricante/tabela normativa.
  3. Aplique fatores de correção ( k_t, k_g, etc.) e determine I_z.
  4. Escolha I_n tal que I_b \le I_n \le I_z. Se não existir I_n padrão que satisfaça, reavalie seção do cabo ou proteções alternativas.
  5. Calcule/obtenha I_{sc} no ponto e verifique I_{cu} \ge I_{sc}.
  6. Verifique coordenação/selectividade com demais dispositivos e particularidades (motores, DR, ambiente).
  7. Registre a justificativa (tabelas, fatores usados, curva do disjuntor) — em prova isso vale pontos.

Resposta

(I) I_b \le I_n \le I_z — a corrente nominal do disjuntor deve ser maior ou igual à corrente de projeto e menor ou igual à corrente admissível do condutor (esta última já corrigida pelos fatores de temperatura, agrupamento, etc.).
(II) I_{cu} \ge I_{sc} — a capacidade de ruptura do disjuntor deve ser maior ou igual à corrente de curto‑circuito prospectiva no ponto de instalação.
(III) Verificação de coordenação (seletividade) entre dispositivos e ajuste das características magnéticas/temporais conforme necessário (ex.: curvas tempo‑corrente, proteção de motores, coordenação com DR).
(IV) Aplicar correções das ampacidades dos cabos ( I_z) pelos fatores de instalação antes de comparar com I_n e conferir também queda de tensão e outras restrições do projeto.

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