Duas coisas definem a bitola
Um cabo precisa ser grosso o bastante para conduzir a corrente sem esquentar, e grosso o bastante para que a tensão ainda chegue na outra ponta. Em trechos curtos quem manda é a corrente; em trechos longos, quase sempre a queda de tensão.
Passo 1: achar a corrente
Se você sabe a carga em watts, divida pela tensão. Para um aquecedor de 3 kW em 220 V são 3000 ÷ 220 = 13,6 A. Em trifásico, divida por √3 × tensão × fator de potência.
Passo 2: conferir a capacidade de corrente
Cada bitola tem uma capacidade de condução de corrente, e ela não é um número só. O mesmo condutor de cobre admite menos quando fica embutido em isolamento térmico, agrupado com outros cabos ou trabalhando num forro quente. Valores típicos de cobre em instalações residenciais:
- 1,5 mm² (cerca de 15 AWG): circuitos de iluminação, mais ou menos 14 a 20 A conforme a instalação.
- 2,5 mm² (cerca de 13 AWG): circuitos de tomadas, mais ou menos 18 a 27 A.
- 6 mm² (cerca de 9 AWG): chuveiros e fornos, mais ou menos 34 a 47 A.
É por causa dessa faixa que as normas publicam tabelas por método de instalação em vez de um valor por bitola. Pegue o valor do jeito que o seu cabo vai ser realmente instalado e depois aplique os fatores de correção de temperatura ambiente e de agrupamento.
Passo 3: conferir a queda de tensão
A resistência cresce com o comprimento, então um trecho longo perde volts no caminho:
queda = 2 × comprimento × corrente × ρ ÷ seção
ρ é a resistividade do condutor, cerca de 0,0175 Ω·mm²/m para o cobre e 0,028 para o alumínio. O 2 cobre a ida e a volta da corrente; num trecho trifásico equilibrado use √3.
Uma carga de 20 A a 30 m em cobre de 2,5 mm² cai 2 × 30 × 20 × 0,0175 ÷ 2,5 = 8,4 V, ou 3,8% de 220 V. Subir para 4 mm² deixa a queda em 5,25 V, ou 2,4%.
Quanta queda é permitida
As normas impõem um limite, em geral entre 3% e 5% da tensão nominal, e a iluminação costuma ser mais restrita que a força. O valor exato e como ele se divide entre a entrada e o circuito terminal dependem da norma que você segue, então consulte a que vale onde você está.
Por que isso importa além da norma
Tensão baixa na ponta faz motor esquentar e puxar mais corrente, deixa a luz fraca e transforma os volts que faltam em calor dentro do cabo. Num trecho longo até um galpão ou uma bomba, a bitola seguinte costuma custar pouco e resolve de vez.
O que faz um cabo valer menos do que parece
- Isolamento térmico: cabo coberto por manta no forro não dissipa calor e perde muita capacidade.
- Agrupamento: vários cabos no mesmo conduíte ou bandeja conduzem menos cada um.
- Temperatura ambiente: as tabelas supõem cerca de 30 °C; casa de máquinas ou telhado quente exigem um fator.
- Tipo de isolação: um cabo de 90 °C conduz mais que um de 70 °C, mas só se todos os bornes em que ele chega também forem para essa temperatura.
Ferramentas
A Calculadora de bitola de cabo acha a bitola a partir da carga, do comprimento e da queda admitida, e a Calculadora de queda de tensão confere uma bitola que você já tem. A Tabela de bitolas AWG converte entre AWG e mm², e a Calculadora de kW para amperes transforma uma carga em quilowatts na corrente que você precisa dimensionar.