Questão 4. Pretende-se realizar a instalação elétrica de um equipamento bifásico. Este equipamento tem potência nominal de 3 hp e será alimentado com uma tensão elétrica de 220 V. O equipamento será energizado com os cabos unipolares de cobre instalados em um eletroduto aparente. Estão disponíveis disjuntores termomagnéticos bifásicos de 10 A ,
e 50 A . Além disso, a Tabela 1 mostra algumas características dos condutores elétricos disponíveis. Aponte qual deve ser o disjuntor termomagnético a ser utilizado e qual é o condutor de menor diâmetro que deve ser utilizado com segurança nesta instalação. Justifique sua resposta.
Table 1: Tabela 1 - Seções nominais de condutores elétricos e corrente elétrica nominal suportada por eles.\captionsetup{labelformat=empty}
Seção nominal
Corrente nominal
1
14
1,5
17,5
2,5
24
4
32
6
41
Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas (2008)¹.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5410:2004 versão corrigida em 2008: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004, 209 p.
Table 1: Tabela 1 - Seções nominais de condutores elétricos e corrente elétrica nominal suportada por eles.
\captionsetup{labelformat=empty}
| Seção nominal
|
Corrente nominal
|
| 1 | 14 |
| 1,5 | 17,5 |
| 2,5 | 24 |
| 4 | 32 |
| 6 | 41 |
Passo 1
O enunciado pede que a gente escolha:
- qual disjuntor termomagnético bifásico, entre
, , , e , deve ser usado; - qual é o condutor de menor seção (da Tabela 1) que pode ser usado com segurança.
Dados fornecidos:
Tabela 1 (fornecida no enunciado) — seções nominais e correntes nominais:
Observação: o enunciado não dá rendimento nem fator de potência do motor, nem especifica corrente nominal já fornecida pelo fabricante. Então vamos calcular a corrente a partir da potência indicada e depois justificar a seleção do disjuntor e do condutor com base nisso.
Passo 2
Converter potência de
para watts. Vou usar a conversão usual:
Logo a potência mecânica indicada em W é
Explicação didática: o enunciado deu potência em cavalos-vapor (hp). Para calcular corrente elétrica precisamos de potência em watts porque a relação entre potência elétrica e tensão usa watts (ou volt-ampères). Estamos assumindo aqui que
é a potência útil indicada; na prática a potência elétrica absorvida pelo motor é maior por causa do rendimento, mas como rendimento/fator de potência não foram fornecidos vamos seguir com
para estimar a corrente de projeto.
Passo 3
Calcular a corrente elétrica assumindo alimentação bifásica (dois condutores em
). Para o caso comum de um motor alimentado entre duas fases (tensão
fornecida), e sem informação adicional, a corrente de regime pode ser estimada por
onde
é a corrente em ampères,
é a potência em watts e
é a tensão em volts. Aplicando:
Arredondando,
.
Aula curta sobre a fórmula: aqui usei
porque para uma alimentação básica entre duas fases (ou fase-neutro em circuito monofásico) a potência aparente é
(ignorando fator de potência e rendimento). Se víssemos eficiência
e fator de potência
, a corrente de linha real seria maior, calculada por
. Como esses fatores não foram informados, usamos a estimativa direta — lembrando que isso tende a subestimar ligeiramente a corrente real de entrada do motor.
Passo 4
Interpretação prática para escolha do disjuntor: um disjuntor não deve ficar desarmando no arranque do motor. Motores têm corrente de partida (inrush) que frequentemente é várias vezes a corrente de regime; por isso na prática escolhe-se um disjuntor com corrente nominal maior que a corrente de regime, mas sem exceder a capacidade do cabo. Como opções disponíveis são
,
,
,
e
, o disjuntor de
tem valor praticamente igual à corrente de regime calculada (
) e provavelmente desarmaria no arranque. Portanto o próximo valor que evita desarme por partida é o de
.
Justificativa didática: ao dimensionar proteção para motores costuma-se tomar um disjuntor com corrente nominal maior que a corrente de regime para suportar picos de partida. Sem usar curvas detalhadas do fabricante do disjuntor, a prática usual é escolher o próximo valor comercial disponível que dê folga ao arranque — aqui
.
Passo 5
Escolha do condutor a partir da Tabela 1: o condutor deve ter corrente nominal (ampacidade) maior ou igual à corrente do disjuntor selecionado, porque o disjuntor protege o condutor e não pode ter corrente nominal maior que a ampacidade do cabo (caso contrário o cabo poderia aquecer antes do disjuntor atuar). Temos escolhido o disjuntor de
. Consultando a tabela:
- seção
⇒ (insuficiente); - seção
⇒ (ainda insuficiente para ); - seção
⇒ (suficiente).
Portanto o condutor de menor diâmetro (menor seção) que suporta com segurança o disjuntor de
é o de
, cuja corrente nominal é
.
Observação didática: mesmo que a corrente de regime seja só
, o cabo deve suportar o valor do disjuntor (ou seja, pelo menos
neste projeto). Por isso não podemos aproveitar cabos de
que suportam só
.
Passo 6
Verificação final e comentários práticos:
- Selecionamos disjuntor de
porque é o menor valor comercial disponível que evita desarme no momento de partida do motor, mantendo proteção adequada ao longo do funcionamento. - Selecionamos cabo de
porque tem ampacidade , superior ao do disjuntor. Isso atende a condição de segurança básica: ampacidade do condutor corrente nominal do disjuntor.
Comentário extra (importante para prova/obra): se você tiver dados do fabricante do motor (corrente nominal de placa, rendimento
,
e curva de partida), é preferível basear a escolha do disjuntor e do cabo nesses dados e nas regras da NBR5410 (por exemplo limites percentuais entre corrente nominal do motor e ajustes do dispositivo); aqui seguimos uma regra prática compatível com o enunciado e a Tabela fornecida.
Resposta
Disjuntor:
Condutor de menor seção seguro: (ampacidade
).
Condutor de menor seção seguro: