Elétrica

Como dimensionar condutores pela corrente de curto circuito

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 29/04/2022
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Você sabe fazer o dimensionamento pela corrente de circuito?

No artigo anterior nós explicamos sobre o dimensionamento pela seção mínima, pela capacidade de condução de corrente, e também sobre o dimensionamento pela queda de tensão.

Por isso, neste artigo vamos descobrir como fazer o dimensionamento pela corrente de curto circuito.

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

E se você gostou do que vem por aí, então não deixe de compartilhar este artigo com seus amigos nas redes sociais, para que eles possam aprender como fazer o dimensionamento pela corrente de curto circuito.

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O que é dimensionamento pela corrente de curto circuito

O critério de curto-circuito consiste no dimensionamento do cabo de acordo com o valor de curto circuito do sistema

Neste caso, o cabo ou o condutor é dimensionado para suportar os esforços térmicos e dinâmicos causados pela corrente de curto.

E considerando também os limites de temperatura do cabo e os tempos de atuação da proteção.

Porque dimensionar pela corrente de curto circuito

Segundo a norma NBR 5410, o dimensionamento do condutor pela corrente de curto circuito é muito importante.

Neste caso, ela 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.

Após seguir os critérios estabelecidos, deve ser considerada a maior seção mínima calculada entre os critérios acima.

Como dimensionar condutores pela corrente de curto circuito

Se você ainda não sabe, a NBR 5410 é a norma para instalações elétricas de baixa tensão.

E neste caso é importante destacar que esse artigo faz parte de uma série de artigos sobre os critérios de dimensionamento usados pela norma NBR 5410.

Neste caso nós também estamos publicamos mais de 80 tabelas de cabos usadas para dimensionamento de condutores.

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

Agora vamos aprender como fazer o dimensionamento pela corrente de curto circuito, confira abaixo.

Como fazer o dimensionamento pela corrente de curto circuito

Para fazer o dimensionamento pela corrente de curto circuito, nós podemos usar a fórmula abaixo.

S = (I*√t ) / k

Onde:

  • S é a seção do condutor em mm²;
  • I é o valor eficaz da corrente de falta presumida em ampères, considerando falta direta;
  • t é o tempo de atuação do seccionamento ou abertura da proteção, sendo no máximo de 5s;
  • k é o valor do fator que explicaremos mais adiante;

Mas a fórmula acima também pode ser usada para a seção do condutor, a corrente de curto circuito e o tempo máximo que o cabo pode funcionar, confira abaixo.

3 formas de dimensionar através da corrente de curto circuito

Neste caso, usando a fórmula acima, é possível determinar a seção do condutor que é necessária para suportar uma condição particular de curto circuito.

Ou também pode ser usada para calcular a máxima corrente de curto circuito que é permitida em um cabo, num certo tempo.

Além disso, ela também pode ser usada para calcular o tempo máximo que um cabo pode funcionar com uma corrente particular de curto circuito, sem que seja danificada a isolação.

Mas para usar a fórmula acima, é importante destacar as seguintes orientações abaixo, confira.

Sobre a fórmula de corrente de curto circuito

É importante destacar que a fórmula simplificada acima é baseada na energia térmica armazenada no condutor.

E também é baseada no limite máximo de temperatura admitido pela isolação.

Neste caso, também estaremos supondo que o intervalo de tempo da passagem da corrente de curto circuito será relativamente pequeno ou no máximo de 5 segundos.

Ou seja, dessa maneira podemos concluir que o calor desenvolvido no condutor fica todo ele contido no mesmo.

Mas, geralmente, a temperatura no condutor no instante inicial de um curto circuito não é precisamente conhecida.

Isso acontece porque depende da carga do cabo e também das condições ambientais.

Porém, por questões de segurança, é aconselhável usar a máxima temperatura 

admissível no condutor em regime permanente.

Neste caso, devemos usar a temperatura máxima admissível no condutor como a temperatura no instante inicial do curto-circuito.

E depois de destacar todas as orientações importantes sobre o uso da fórmula acima para determinar o dimensionamento pela corrente de curto circuito.

Então vamos descobrir o que é o fator k que é citado na fórmula acima da corrente de curto circuito, confira.

Como usar o fator k para dimensionar a corrente de curto circuito

No início desse artigo, nós citamos a seguinte fórmula abaixo para fazer o dimensionamento de condutores através da corrente de curto circuito.

S = (I*√t ) / k

Segundo a NBR 5410, o fator k é o um fator que depende do material do condutor de proteção que será usado.

Além de depender também da isolação e outras partes, e das temperaturas inicial e final do condutor.

Tabela com valores de fator k para condutores Prysmian

Na tabela abaixo é possível visualizar os valores do fator k para os condutores da fabricante Prysmian, confira.

Tabela com valores de K para condutores Prysmian de baixa tensão

Na imagem acima é importante destacar que na marcação em (*) com referência a condutor de cobre e conexões (emendas e terminais) soldadas com liga de estanho/chumbo.

Neste caso, a temperatura ficará limitada a cerca de 160°C para preservar a solda e a recomendação será usar o valor do fator k igual a 100.

Em seguida, observe que na imagem acima é possível visualizar o valor do fator k dos condutores Superastic Superastic Flex, Sintenax e Sintenax Flex.

Além disso, também é possível visualizar na tabela o valor de k para os condutores Afumex Green, GSette Easy, Voltalene, Voltenax e Afumex.

Tabela de condutores Prysmian

É importante destacar que os cabos e condutores citados na tabela acima são da fabricante Prysmian.

E essas informações também estão disponíveis no catálogo ou manual da fabricante.

Agora vamos entender como encontrar o fator k para o condutor de proteção, confira.

Como encontrar o fator k para condutor de proteção

É importante destacar que a seção do condutor de proteção deve ser dimensionada para suportar a corrente de falta presumida.

Neste caso, se o valor resultante desse dimensionamento for menor que o valor dado como mínimo, então a seção mínima deve ser utilizada.

E também para este caso, o dimensionamento desse condutor é feito conforme a mesma expressão indicada acima.

E para este tipo de condutor de proteção, os valores de k são fornecidos nas seguintes tabelas conforme as várias formas possíveis e usuais de condutor de proteção.

Fator k para o condutor de proteção isolado

Na primeira tabela abaixo é possível visualizar os valores do fator k para o condutor de proteção isolado não incorporado a cabo multipolar.

E também não enfeixado com outros cabos, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

É importante destacar que na tabela acima está sendo considerada a temperatura inicial de 30ºC.

E para a marcação em asterisco (*) na tabela, considerar o valor do fator de k sendo igual a 143 para conexão soldada.

Outro detalhe importante é que a temperatura final em PVC até 300 mm² será de 160ºC e para PVC maior que 300 mm² será de 140ºC.

Além disso, para EPR e XLPE a temperatura final é de 250ºC, e para LSHF/A será de 160ºC.

Agora vamos conferir a tabela com fator k para condutor de proteção nu em contato com a cobertura do cabo, confira abaixo.

Fator k para o condutor de proteção nu

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela com fator k para o condutor de proteção nu em contato com a cobertura de cabo, mas não enfeixado com outros cabos.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

É importante destacar que na tabela acima está sendo considerada a temperatura inicial de 30ºC.

E para a marcação em asterisco (*) na tabela, considerar o valor do fator de k sendo igual a 143 para conexão soldada.

Outro detalhe importante é que a temperatura final considerada é de 200°C para o PVC e 150°C para o polietileno e 180°C para SHF1.

Agora vamos conferir a tabela com fator k para condutor de proteção nu em contato com a cobertura do cabo, confira abaixo.

Fator k para condutor de proteção constituído 

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela com os valores do fator k para condutor de proteção constituído por veia de cabo multipolar.

Ou enfeixado com outros cabos, ou condutores isolados, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

É importante destacar que na tabela acima está sendo considerada a temperatura inicial de 70ºC para o PVC e LSHF/A.

E também está sendo considerada a temperatura inicial de 90ºC para o EPR e XLPE.

Outro detalhe importante é que a temperatura final para PVC de até 300 mm² será de 160ºC e para PVC maior que 300 mm² será de 140ºC.

E para EPR e XLPE a temperatura final será de 250ºC e para LSHF/A será de 160ºC.

Além disso, para a marcação em asterisco (*) na tabela, considerar o valor do fator de k sendo igual a 100 para conexão soldada.

Agora vamos conferir a tabela com fator k para condutor de proteção constituído pela armação, confira abaixo.

Fator k para condutor de proteção constituído pela armação

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela com fator k para condutor de proteção constituído pela armação.

Sendo com capa metálica ou condutor concêntrico de um cabo, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

Na tabela acima, está sendo considerada a temperatura inicial de 60ºC para o PVC e 80ºC para o EPR e XLPE.

E a temperatura final para PVC, EPR ou XLPE será 200ºC.

Além disso, para a marcação em asterisco (*) na tabela, considerar o valor do fator de k sendo igual a 122 para conexão soldada no caso de PVC.

Ou para o caso de EPR ou XLPE, então considerar o valor do fator k para 108.

Agora vamos conferir a tabela com fator k para condutor de proteção nu onde não houver risco de que as temperaturas indicadas possam danificar qualquer material adjacente.

Fator k para condutor de proteção nu onde não houver risco

Na imagem abaixo é possível visualizar a tabela com fator k para condutor de proteção nu onde não houver risco de que as temperaturas indicadas possam danificar qualquer material adjacente.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

É importante destacar que para a marcação em asterisco (*) na tabela, considerar o valor do fator de k sendo igual a 143 para conexões soldadas.

Mas depois de conferir todas as tabelas acima, vamos aprender na prática o dimensionamento da corrente de curto circuito.

Como dimensionar condutor pela corrente de curto circuito

Para aprender na prática como dimensionar o condutor pela corrente de curto circuito, vamos usar o exemplo abaixo.

Neste caso, estamos considerando uma corrente de curto circuito presumida do sistema 10kA.

E o tempo de atuação da proteção desse sistema será de 0,5 segundo.

Além disso, o condutor a ser usado será de cobre, e com conexões prensadas.

Resumindo, iremos usar um cabo GSette Easy multipolar da fabricante Prysmian que citamos ao longo deste artigo.

E analisando a tabela abaixo precisamos encontrar o valor do fator k desse tipo de cabo, confira.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

E conforme a tabela acima esse tipo de cabo possui o valor do fator k igual a 143.

Neste caso, o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

E por isso vamos usar a fórmula abaixo que aprendemos no início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 143, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 143
  • S = 7071,06 / 143
  • S = 49,44 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 49,44 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para o condutor de fase será de 50 mm² a ser usada para atendimento do critério de C.C.

Agora o nosso próximo passo é dimensionar o condutor de proteção PE, confira abaixo.

Como dimensionar condutor de proteção pela corrente de curto circuito

No exemplo acima nós calculamos a seção mínima para o condutor de fase pela corrente de curto circuito.

Agora nós precisamos dimensionar o condutor de proteção PE pela corrente de curto circuito conforme a situação acima.

Neste caso, o dimensionamento será feito considerando uma corrente de curto presumida do sistema 10kA.

E também consideramos que o tempo de atuação da proteção desse sistema será de 0,5 segundo.

Outro detalhe que deve ser relembrado é que será usado um condutor feito de cobre e com conexões prensadas.

E neste caso, escolhemos um cabo GSette Easy multipolar da fabricante Prysmian que citamos ao longo deste artigo.

E analisando a tabela abaixo precisamos encontrar o valor do fator k desse tipo de cabo, confira.

Mas para explicar todas as tabelas acima, vamos supor que a seção deste cabo de proteção deve atender a cada uma das situações abaixo.

Seção do condutor de proteção seja isolado não incorporado a cabo multipolar e não enfeixado com outros cabos

Neste caso, vamos fazer o cálculo de dimensionamento do condutor de proteção de cobre para a seguinte situação abaixo.

Onde o condutor é isolado, não incorporado a cabo multipolar e não enfeixado com outros cabos.

E neste caso, vamos recorrer à tabela específica desse condutor que citamos no meio desse artigo para encontrar o valor do fator k, confira abaixo.

E analisando a tabela acima podemos perceber que o valor do fator k a ser usado será de 176 para este tipo de cabo.

E como o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

Então vamos usar a fórmula abaixo que aprendemos no início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 176, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 176
  • S = 7071,06 / 176
  • S = 40,17 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 40,17 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para esse condutor de proteção será de 50 mm².

Agora o nosso próximo passo é dimensionar a seção do condutor de proteção nu em contato com a cobertura de cabo, mas não enfeixado com outros cabos, confira.

Seção do condutor de proteção nu em contato com a cobertura de cabo, mas não enfeixado com outros cabos

Neste outro caso, vamos fazer o cálculo de dimensionamento do condutor de proteção de cobre para a seguinte situação abaixo.

Onde temos o condutor de proteção nu em contato com a cobertura de cabo, mas não enfeixado com outros cabos.

Então vamos recorrer à tabela específica desse condutor que citamos no meio desse artigo para encontrar o valor do fator k, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

E analisando a tabela acima podemos perceber que o valor do fator k a ser usado será de 159 para este tipo de cabo.

E como o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

Então vamos usar novamente a fórmula abaixo que aprendemos no início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 159, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 159
  • S = 7071,06 / 159
  • S = 44,47 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 44,47 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para esse condutor de proteção será de 50 mm².

Agora o nosso próximo passo é dimensionar o condutor de proteção constituído por veia de cabo multipolar ou enfeixado com outros cabos, ou condutores isolados, confira.

Seção do condutor de proteção constituído por veia de cabo multipolar ou enfeixado com outros cabos, ou condutores isolados

Neste terceiro exemplo, vamos fazer o cálculo de dimensionamento do condutor de proteção de cobre para a seguinte situação abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

Para o condutor de proteção constituído por veia de cabo multipolar ou enfeixado com outros cabos, ou condutores isolados.

Então vamos recorrer à tabela específica desse condutor de proteção que citamos no meio desse artigo para encontrar o valor do fator k, confira abaixo.

E analisando a tabela acima podemos perceber que o valor do fator k a ser usado será de 143 para este tipo de cabo.

E como o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

Então vamos usar novamente a fórmula abaixo que aprendemos no início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 143, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 143
  • S = 7071,06 / 143
  • S = 49,44 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 49,44 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para esse condutor de proteção será de 50 mm².

Agora o nosso próximo passo é dimensionar o condutor de proteção constituído por veia de cabo multipolar ou enfeixado com outros cabos, ou condutores isolados, confira.

Seção do condutor de proteção constituído pela armação, capa metálica ou condutor concêntrico de um cabo

Neste quarto exemplo, vamos fazer o cálculo de dimensionamento do condutor de proteção de cobre para a seguinte situação abaixo.

Onde temos o condutor de proteção constituído pela armação, capa metálica ou condutor concêntrico de um cabo

Então vamos recorrer novamente à tabela específica desse condutor de proteção que citamos no meio desse artigo para encontrar o valor do fator k, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

E analisando a tabela acima podemos perceber que o valor do fator k a ser usado será de 128 para este tipo de cabo.

E como o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

Então vamos usar novamente a fórmula abaixo que aprendemos no início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 128, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 128
  • S = 7071,06 / 128
  • S = 55,24 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 55,24 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para esse condutor de proteção será de 70 mm².

Agora o nosso próximo passo é dimensionar o condutor de proteção nu onde não houver risco de que as temperaturas indicadas possam danificar qualquer material adjacente.

Seção do condutor de proteção nu onde não houver risco de que as temperaturas indicadas possam danificar qualquer material adjacente

Neste último exemplo, vamos fazer o cálculo de dimensionamento do condutor de proteção de cobre para a seguinte situação abaixo.

Onde temos o condutor de proteção nu onde não houver risco de que as temperaturas indicadas possam danificar qualquer material adjacente.

Então vamos recorrer à tabela específica desse condutor de proteção que citamos no meio desse artigo para encontrar o valor do fator k, confira abaixo.

Tabela de cabos com fator K para condutor de proteção

E analisando a tabela acima podemos perceber que o valor do fator k a ser usado será de 228 para este tipo de cabo.

E como o nosso objetivo é descobrir qual será a seção do condutor ideal.

Então vamos usar novamente a fórmula abaixo que aprendemos desde o início desse artigo, confira.

S = (I*√t ) / k

Onde I é igual a 10.000A e t é igual a 0,5, e o valor do fator k é igual a 228, confira abaixo o resultado.

  • S = (I*√t ) / k
  • S = (10.000*√0,5) / 228
  • S = 7071,06 / 228
  • S = 31,01 mm²

Neste caso, o resultado encontrado foi uma seção mínima de 31,01 mm², mas como não temos essa seção específica de condutor disponível no mercado.

Então a seção do condutor mais próxima para esse condutor de proteção será de 35 mm².

Antes de finalizar este artigo, confira algumas orientações importantes.

Orientações sobre dimensionamento pela corrente de curto circuito

Como dissemos no início deste artigo, o nosso objetivo é mostrar os 80 tipos de tabelas usadas para o dimensionamento de cabos e condutores conforme a norma NBR 5410.

Neste caso é importante destacar que esse artigo foi baseado no guia de dimensionamento de cabos elétricos de baixa tensão publicado pela Prysmian.

E se você tiver alguma dúvida ou quiser baixar este guia, acesse o site da Prysmian para saber mais.