Como calcular queda de tensão do jeito certo

Você sabe como calcular queda de tensão nos condutores do jeito certo?

Nesse artigo, você vai descobrir como calcular a queda de tensão na instalação de um chuveiro elétrico.

Além disso, você também vai descobrir qual será a seção mínima dos condutores desse circuito.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.

Como calcular a queda de tensão passo a passo

Neste exemplo, vamos considerar uma instalação de um chuveiro com uma distância de 40 metros entre a fonte de tensão e a carga.

Em seguida, nós iremos descobrir como calcular queda de tensão e a seção mínima recomendada do condutor para este circuito 

Mas antes de calcular a queda de tensão no chuveiro, nós precisamos descobrir quais as  características básicas de funcionamento desse chuveiro, confira abaixo.

Passo 1: Como escolher o chuveiro

Nosso primeiro passo para começar a calcular a queda de tensão nesse circuito, vamos escolher qual o chuveiro que será instalado..

Na imagem abaixo é possível visualizar o chuveiro Maxi Banho Ultra 4600W de 127V da marca Lorenzetti.

Este modelo foi escolhido porque é um modelo de chuveiro popular e fácil de ser encontrado.

Além disso, ele pode ser encontrado em várias lojas de materiais elétricos ou na internet.

E também está disponível por um preço acessível em sites como o Magazine Luiza por apenas R$ 69,90.

Mas é importante destacar que o preço pode variar conforme o modelo escolhido.

Agora nós vamos descobrir quais são as características básicas de funcionamento desse equipamento, confira agora.

Passo 2: Qual a potência elétrica do chuveiro

Neste caso, por se tratar de equipamento elétrico, devem ser fornecidos a potência elétrica, tensão de funcionamento para o funcionamento.

Mas é importante ficar atento, porque essa linha de chuveiro Maxi Banho Ultra da Lorenzetti está disponível em quatro modelos diferentes sendo eles:

• Maxi Banho Ultra 4600W com tensão de 127V
• Maxi Banho Ultra 4600W com tensão de 220V
• Maxi Banho Ultra 5500W com tensão de 127V
• Maxi Banho Ultra 5500W com tensão de 220V

Por isso, na imagem abaixo é possível visualizar o selo Procel do chuveiro Maxi Banho Ultra 4600W de 127V da marca Lorenzetti que será utilizado, confira.

Isso acontece porque segundo as leis brasileiras, todos os fabricantes devem fornecer na embalagem aos clientes as informações básicas de funcionamento do produto.

Neste caso, como é possível visualizar no selo Procel, a potência elétrica do chuveiro é de 4600W.

Mas como estamos falando de um chuveiro elétrico, a potência elétrica pode estar disponível no corpo do chuveiro, no selo do Procel ou no manual do fabricante.

Agora o nosso próximo passo é confirmar a tensão elétrica do chuveiro e da instalação, confira abaixo.

Passo 3: Qual a tensão elétrica do chuveiro

Neste terceiro passo para calcular a queda de tensão no circuito do chuveiro, precisamos entender qual será a tensão elétrica desse circuito.

Observe que estamos falando de um chuveiro elétrico que será instalado em uma residência.

Por isso, vamos considerar um circuito monofásico com tensão elétrica de 127V.

E como podemos confirmar acima no selo Procel, essa informação está disponível no corpo do chuveiro, no selo Procel ou na embalagem do produto.

Agora o nosso próximo passo será calcular a corrente elétrica para o funcionamento desse chuveiro, confira abaixo.

Passo 4: Qual a corrente elétrica do chuveiro

Neste caso, estamos falando do modelo Maxi Banho Ultra 4600W de 127V da marca Lorenzetti.

E para calcular a corrente elétrica do chuveiro, vamos usar a fórmula abaixo Lei de Ohm através da fórmula abaixo:

P = V*I

Onde:

• P é a potência elétrica de 4600W;
• V é a tensão elétrica de 127V;
• I é a corrente elétrica.

Na imagem abaixo é possível visualizar o cálculo da corrente elétrica do chuveiro, confira.

Conforme a imagem acima, fizemos a substituição dos valores na fórmula acima da Lei de Ohm.

E realizando essa simples operação matemática, o valor da corrente elétrica do chuveiro será de 36,2 ampères ou 36,2A.

Essa corrente elétrica do chuveiro será usada mais adiante como a nossa corrente de projeto.

Passo 5: Qual o tipo de condutor e o comprimento do cabo

No exemplo da instalação acima, estamos considerando a instalação de um chuveiro elétrico em uma residência.

E neste caso, temos que a distância entre o medidor (saída) e o quadro (alimentação) foi de 29 metros.

E do quadro geral de distribuição (saída) até o chuveiro (alimentação) foi de 11 metros.

Neste caso, foi totalizado uma distância de 40 metros.

Além disso, iremos utilizar condutores elétricos de cobre que normalmente são instalados em residências, conforme indicado pela norma NBR 5410.

Agora o nosso próximo passo é entender qual a queda de tensão máxima que podemos considerar nessa instalação.

Passo 6: Qual a queda de tensão máxima admitida

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela de limites de queda de tensão da norma NBR 5410, confira abaixo

A tabela acima com limite de queda de tensão foi retirada do item 6.2.7 da NBR 5410.

Neste caso é importante observar que a queda de tensão não deve ser superior aos seguintes valores expressos em relação à tensão nominal da instalação.

Na imagem abaixo é possível visualizar um esquema com os limites de queda de tensão conforme a tabela acima.

Observe que na imagem acima temos a queda de tensão sendo calculada a partir do ponto de entrega.

E nos casos de ponto de entrega com fornecimento em tensão secundária de distribuição.

Além disso, de acordo com a norma NBR 5410, esse tipo de instalação deve trabalhar com um valor máximo de 5% de queda de tensão.

E conforme a imagem acima a queda de tensão em circuitos terminais não pode ultrapassar 4%.

Então vamos aprender agora como calcular a queda de tensão do jeito certo, confira.

Fórmulas para calcular queda de tensão

Existem várias fórmulas usadas que ensinam como calcular queda de tensão nos condutores.

Mas neste caso vamos usar algumas fórmulas específicas para determinar a resistência elétrica, a queda de tensão e a seção recomendada para esse condutor.

Vamos descobrir agora como calcular a seção do condutor em função da queda de tensão.

Como calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos monofásicos

Para calcular a seção do condutor levando em consideração a queda de tensão para circuitos monofásicos.

Então nós podemos usar a seguinte fórmula abaixo:

S = ρ*L*I*2 / V%*V

Onde:

• S é a seção do condutor em mm²;
• ρ é a resistividade do cobre que é 0,0172 Ω x mm²/m;
• L é o comprimento do circuito em metros;
• I é a corrente de projeto em ampères;
• V% é a queda de tensão máxima admitida;
• V é a tensão elétrica do circuito em volts;

Mas então qual seria a fórmula usada para calcular a seção do condutor para circuitos bifásicos, é o que vamos entender agora.

Como calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos bifásicos

Para calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos bifásicos, também iremos usar a mesma fórmula abaixo.

S = ρ*L*I*2 / V%*V

Onde:

• S é a seção do condutor em mm²;
• ρ é a resistividade do cobre que é 0,0172 Ω x mm²/m;
• L é o comprimento do circuito em metros;
• I é a corrente de projeto em ampères;
• V% é a queda de tensão máxima admitida;
• V é a tensão elétrica do circuito em volts;

Observe que a fórmula acima é idêntica a fórmula que será usada para circuitos monofásicos.

Mas se o circuito for trifásico, como descobrir a seção do condutor em função da queda de tensão, basta conferir a fórmula abaixo.

Como calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos trifásicos

Para calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos trifásicos, basta usar a fórmula abaixo:

S = ρ*L*I*√ 3 / V%*V

Onde:

• S é a seção do condutor em mm²;
• ρ é a resistividade do cobre que é 0,0172 Ω x mm²/m;
• L é o comprimento do circuito em metros;
• I é a corrente de projeto em ampères;
• V% é a queda de tensão máxima admitida;
• V é a tensão elétrica do circuito em volts;

Observe que diferente da fórmula usada para os circuitos monofásicos e bifásicos.

Nós fizemos uma alteração na fórmula e substituímos o número 2 por √3 e V pela tensão fase-fase.

Então vamos aprender agora como calcular a queda de tensão do chuveiro, confira abaixo.

Como calcular a seção do condutor em função da queda de tensão

Para calcular a seção do condutor em função da queda de tensão para circuitos monofásico do chuveiro elétrico, basta usar a fórmula abaixo:

• S = ρ*L*I*2  / V%*V
• S = 0,0172*40*36,2*2  / 0,04*127
• S = 49,8112 / 5,08
• S = 9,80 mm²

No cálculo acima podemos verificar que fizemos a substituição de ρ pelo valor de 0,0172 que é o valor do material de cobre do condutor.

E também substituímos o valor de L pelo comprimento do cabo que será de 40 metros.

Além disso, também substituímos o valor de I por 36,2A que é a corrente elétrica do chuveiro que calculamos no início deste artigo.

Em seguida também substituímos o valor de V% que a queda de tensão máxima de 4% ou 0,04 e o valor de V que é a tensão elétrica de 127V.

Observe que o resultado encontrado foi a seção do condutor de 9,80 mm², mas não temos essa seção de condutor específica no mercado.

E por isso, devemos procurar a seção do condutor mais próxima e disponível pelas fabricantes de cabos no mercado.

É importante destacar que nós já fizemos um artigo completo explicando como dimensionar o disjuntor para chuveiro.

Além disso, nós também já explicamos como calcular a bitola de fio ou seção mínima do condutor para chuveiro elétrico.

E se você tiver interesse, acesse os artigos acima para saber mais.

Neste caso, pelo critério da queda de tensão, podemos considerar que o condutor do chuveiro de 4600W com tensão de 127 será de 10 mm².

Mas você pode estar se perguntando porque a seção mínima desse condutor é diferente da seção mínima que é mostrada no corpo do chuveiro e na tabela do fabricante abaixo.

Então para entender porque esse resultado está diferente, confira abaixo.

Tabela de cabos elétricos do chuveiro Lorenzetti

É muito importante destacar que a própria fabricante também pode disponibilizar uma tabela com o disjuntor e a seção adequada para os condutores elétricos de cada um dos modelos de chuveiro.

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela de cabos elétricos para a linha Maxi Banho Ultra da Lorenzetti, confira.

Na tabela acima é possível visualizar que a fabricante já disponibilizou a seção dos condutores e o disjuntor adequado para cada um dos tipos de chuveiros.

Mas neste caso, a fabricante Lorenzetti está considerando nessa tabela acima, uma queda de tensão com uma distância máxima de apenas 30 metros.

E o nosso chuveiro possui está localizado a uma distância de 40 metros.

Neste caso, a própria fabricante explica que se o chuveiro estiver a uma distância maior do que 30 metros.

Então será necessário recalcular a seção mínima dos condutores para usar condutores de maior seção devido a queda de tensão.

Por isso, o nosso chuveiro elétrico de 4600W com tensão de 127 localizado a 40 metros de distância deve ter uma seção mínima do condutor de 10 mm².

Como calcular queda de tensão em função da resistência

De modo simplificado, desconsiderando o efeito magnético, é possível entender como calcular queda de tensão.

Neste caso, estaremos usando o valor da resistência do condutor conforme a fórmula abaixo:

R = ρ*L*2  / S

Onde:

• R é a resistência elétrica em ohm;
• ρ é a resistividade do cobre que é 0,0172 Ω x mm²/m;
• L é o comprimento do circuito em metros;
• S é a seção do condutor em mm²;

Vamos fazer o cálculo abaixo considerando um condutor de 10 mm², confira

Calculando a resistência ôhmica para o condutor de 10 mm²

Confira o cálculo abaixo para entender como calcular a resistência:

• R = ρ*L*2  / S
• R = 0,0172*40*2 / 10
• R = 1,376 / 10
• R = 0,14 Ω

No cálculo acima podemos verificar que fizemos a substituição de ρ pelo valor de 0,0172 que é o valor do material de cobre do condutor.

E também substituímos o valor de L pelo comprimento do cabo que será de 40 metros.

Além disso, vamos supor que o condutor que será instalado será um condutor com seção mínima de 10 mm².

Neste caso, pelo critério da queda de tensão, podemos considerar que esse condutor de 40 metros com seção de 10 mm² terá uma resistência ôhmica de apenas 0,15 Ω.

Mas se fosse para um condutor de 6 mm² então qual seria a resistência ôhmica?, confira abaixo.

Calculando a resistência ôhmica para o condutor de 6 mm²

Confira o cálculo abaixo para entender como calcular a resistência:

• R = ρ*L*2  / S
• R = 0,0172*40*2 / 6
• R = 1,376 / 10
• R = 0,23 Ω

Então com base no cálculo acima podemos verificar que esse condutor de 40 metros com seção de 6 mm² terá uma resistência ôhmica de 0,23 Ω.

E finalmente você conseguirá descobrir abaixo porque essa seção do condutor de 6 mm² para o chuveiro seria reprovado para esse circuito.

Como calcular queda de tensão máxima do chuveiro

Como dissemos no início deste artigo, a norma NBR 5410 diz que a queda de tensão não deve ser superior a 4% nos circuitos terminais, como o chuveiro.

Neste caso fazendo uma simples operação matemática abaixo, observe:

127V x 4% = 5V

Por isso a queda de tensão máxima admitida para este circuito do chuveiro não deve ser superior a 4%, ou seja cerca de 5V no máximo

Mas então qual seria o valor ou como calcular queda de tensão do nosso chuveiro elétrico, é o que vamos conferir agora.

Como calcular queda de tensão do condutor de 10 mm²

No cálculo abaixo é possível verificar o valor da queda de tensão para o condutor de 10 mm², confira.

• ΔE = R*I
• ΔE = 0,14 Ω*36,2A
• ΔE = 5V

Isso significa que o condutor de 10 mm² possui uma queda de tensão de 5V.

E isso seria o ideal e não iria ultrapassar a queda de tensão de 4% ou de 5V de acordo com a norma NBR 5410.

Mas não é o que acontece se o condutor escolhido fosse o condutor de 6 mm², confira abaixo.

Como calcular queda de tensão do condutor de 6 mm²

No cálculo abaixo é possível verificar o valor da queda de tensão para o condutor de 6 mm², confira.

• ΔE = R*I
• ΔE = 0,23Ω*36,2A
• ΔE = 8,3V

Isso significa que o condutor de 6 mm² teria uma queda de tensão 8,3V.

Neste caso, a queda de tensão de 8,3V seria maior do que a queda de tensão limite que deveria ser de 5V.

E neste caso, ele iria ultrapassar a queda de tensão de 4% ou de 5V de acordo com a norma NBR 5410.

Por isso, deveria ser feito o dimensionamento desse condutor para obter uma maior seção ou bitola do fio para um condutor de 10 mm².

Mas antes de finalizar este artigo é importante destacar um detalhe que foi pouco discutido, mas é muito importante.

Calcular queda de tensão conforme a corrente máxima suportada pelo condutor

No exemplo acima nós citamos o uso de dois condutores sendo eles com seção de 10 mm² e em alguns casos citamos o condutor de 6 mm²

Na tabela abaixo é possível conferir a tabela 36 da norma NBR 5410 com a seção dos condutores e a corrente máxima suportada pelo cabo, confira.

Os dados da tabela acima foram baseados na bitola de fio ou seção mínima para condutores em eletrodutos embutidos na alvenaria.

E também são baseados em uma instalação elétrica residencial monofásica, com dois condutores, sendo o fase e neutro para o chuveiro.

Neste caso, é importante lembrar que além da norma NBR 5410, cada fabricante de cabos elétricos tem o seu manual específico para condutores e tabelas de queda de tensão

Como calcular queda de tensão através das tabela de queda de tensao

Neste caso, é importante destacar que para obter mais produtividade no dia a dia, os técnicos e engenheiros usam tabelas de Excel para realizar cálculos de dimensionamento.

Assim não é necessário fazer todos esses cálculos repetitivos.

Mas os fabricantes de cabos e condutores também podem disponibilizar tabela de queda de tensão dos modelos de cabos e condutores, como é o caso da Prysmian.

Por isso, nós fizemos um artigo completo explicando como usar a tabela de queda de tensão.

Se você tiver interesse, então acesse este artigo para saber mais.

Resultado de como calcular queda de tensão do chuveiro

E finalizando o nosso artigo sobre como calcular a queda de tensão, podemos observar que o condutor de 6 mm² irá suportar uma capacidade de corrente de até 41A e o condutor de 10 mm² irá suportar até 57A.

Ou seja, ambos também suportariam a corrente elétrica do chuveiro que é de 36,2A.

Mas é importante destacar que para realizar o dimensionamento de cabos e condutores, é importante seguir os critérios da norma NBR 5410, confira.

Calcular queda de tensão e dimensionamento de condutores na NBR 5410

Isso acontece porque a norma NBR 5410 diz que a seção dos condutores deve ser determinada de forma que sejam atendidos, no mínimo, todos os seguintes critérios abaixo:

• seção mínima conforme 6.2.6;
• capacidade de condução de corrente de acordo com 6.2.5;
• queda de tensão conforme 6.2.7;
• curto-circuito de acordo com 5.3.5;
• sobrecarga conforme 5.3.4;
• proteção contra choques elétricos de acordo com 5.1.2.2.4.

Mas conforme o critério de tensão para uma distância de 40 metros, o condutor calculado de 10 mm² possui uma capacidade de condução de corrente de até 57A.

Apesar da norma solicitar diversos cálculos acima, podemos concluir que o nosso condutor irá atender aos critérios estabelecidos pela norma NBR 5410.