Queda de tensão: por que calcular e como a NBR 5410 limita?
A queda de tensão é a redução da tensão ao longo de um condutor devido à sua resistência (e reatância, em cabos maiores). Em instalações elétricas, quedas excessivas causam:
- Mau funcionamento de equipamentos (motores com torque reduzido, lâmpadas com menor fluxo luminoso).
- Perda de energia no próprio cabo, que vira calor; em motores, que tendem a manter a potência, a corrente sobe e o motor aquece mais.
- Descumprimento da NBR 5410, que fixa limites máximos.
Limites da NBR 5410 (item 6.2.7)
A norma limita a queda de tensão entre a origem da instalação e qualquer ponto de utilização (6.2.7.1). O limite total depende de onde a instalação começa:
| Origem considerada | Queda total máxima |
|---|---|
| Terminais secundários do transformador MT/BT da própria unidade consumidora | 7% |
| Terminais secundários do transformador MT/BT da distribuidora, quando o ponto de entrega fica nele | 7% |
| Ponto de entrega, nos demais casos de fornecimento em baixa tensão (rede secundária da distribuidora, caso típico de casas e pequenos comércios) | 5% |
| Terminais de saída de grupo gerador próprio | 7% |
Além disso, em nenhum caso a queda nos circuitos terminais pode passar de 4% (6.2.7.2), contados a partir do quadro de distribuição de onde o circuito sai.
Na prática, os dois limites valem ao mesmo tempo: a queda no alimentador somada à do circuito terminal não pode passar do limite total (5% ou 7%), e o trecho terminal sozinho não pode passar de 4%. Por isso, as opções de 5% e 7% desta ferramenta são limites do total desde a origem: use-as só quando o trecho calculado for o caminho inteiro, ou compare com elas a soma das quedas do alimentador e do circuito terminal. A de 7% só vale quando a instalação parte de um transformador ou gerador; em uma casa ligada à rede de baixa tensão, o total desde o ponto de entrega é 5%.
A norma admite quedas maiores durante a partida de motores e outros equipamentos com corrente de partida elevada, desde que dentro dos limites das normas desses equipamentos.
Fórmula simplificada (utilizada nesta ferramenta)
A NBR 5410 fixa os limites, mas não prescreve uma fórmula de cálculo. Esta ferramenta usa a fórmula simplificada encontrada em manuais de fabricantes de cabos, que considera só a resistência do condutor:
Monofásico (fase-neutro ou fase-fase, 2 condutores): ΔU% = (200 * ρ * L * Ib) / (S * V)
Trifásico: ΔU% = (100 * √3 * ρ * L * Ib) / (S * V)
Onde:
L= comprimento do circuito, só ida (m)Ib= corrente de projeto (A)ρ= resistividade do condutor na temperatura máxima de operação, em Ω·mm²/m (tabela abaixo)S= seção (mm²)V= tensão do circuito (V): entre os 2 condutores no monofásico; entre fases no trifásico
| Condutor | PVC (70 °C) | XLPE (90 °C) |
|---|---|---|
| Cobre | 0,0239 | 0,0255 |
| Alumínio | 0,0386 | 0,0411 |
Os valores do cobre vêm da resistência máxima do cabo flexível classe 5 (NBR NM 280) corrigida para 70 °C e 90 °C, a mesma base das tabelas de queda dos fabricantes (por exemplo, 15,9 Ω/km a 70 °C no cabo flexível de 1,5 mm² da Prysmian). Eles ficam acima do valor de referência da IEC 60364-5-52 (0,0225 para o cobre), ou seja, do lado seguro. A antiga constante γ = 56 (ρ ≈ 0,0179) é a do cobre perto de 20 °C e dá uma queda cerca de 25% menor que a calculada com esses valores (cobre, PVC).
Como a reatância é ignorada, a fórmula é uma boa aproximação para seções pequenas e fator de potência próximo de 1. Para seções maiores (na prática, acima de 25 a 50 mm²) ou FP baixo, use o método com resistência e reatância (R·cos φ + X·sen φ) ou as tabelas de queda em V/(A·km) dos catálogos de fabricantes.
Exemplo prático
Chuveiro 5500 W, 220 V monofásico, 40 m do quadro, cabo 4 mm².
Ib = 5500 / 220 = 25 A
ΔU% = (200 * 0,0239 * 40 * 25) / (4 * 220) ≈ 5,43% – acima do limite de 4% para circuito terminal. Com 6 mm²: ΔU% = (200 * 0,0239 * 40 * 25) / (6 * 220) ≈ 3,62%.
Atenção para armadilhas comuns
- Resistividade do alumínio: cerca de 60% maior que a do cobre. Para a mesma corrente e seção, queda maior.
- Temperatura do condutor: a resistência do cobre a 70 °C é cerca de 20% maior que a 20 °C. Por isso a ferramenta usa ρ na temperatura máxima do condutor (70 °C no PVC, 90 °C no XLPE), e não a constante γ = 56, que corresponde ao cobre frio.
- Reatância: ignorada. Para cabos acima de 50 mm², use o método completo ou consulte um engenheiro.
- Limite total: um circuito terminal com 4% só é aceitável se a queda do alimentador até o quadro for pequena o bastante para o total ficar dentro de 5% ou 7%.
O que fazer se a queda exceder o limite?
- Aumentar a seção.
- Reduzir o comprimento (aproximar o quadro das cargas).
- Elevar a tensão (ex: 380 V em vez de 220 V).
- Corrigir o fator de potência (para a mesma potência ativa, a corrente cai).
Referências
- ABNT NBR 5410:2004 – item 6.2.7 – Quedas de tensão (6.2.7.1: limites totais desde a origem; 6.2.7.2: 4% nos circuitos terminais).
- ABNT NBR NM 280 (IEC 60228) – Condutores de cabos isolados: resistência máxima a 20 °C por classe de encordoamento.
- Prysmian, ficha técnica Superastic Flex 750 V – resistência a 70 °C e queda de tensão em V/(A·km).
- IEC 60364-5-52, anexo G – queda de tensão com resistividade em serviço normal (1,25 × ρ a 20 °C).