Calculadora de Bitola de Fio Elétrico - Ferramenta de Tamanho AWG

Calculadora de bitola de fio elétrico

Uma calculadora de bitola de fio elétrico recomenda uma seção de fio segura, medida em AWG (American Wire Gauge), para um circuito elétrico residencial. Ela usa três dados: a carga em amperes ou watts, o comprimento do trecho de fio, só de ida, em pés, e a tensão do sistema. Com eles, escolhe o menor fio capaz de conduzir a corrente sem superaquecer e sem perder tensão demais ao longo do caminho.

Um fio fino demais para a carga pode superaquecer, derreter o isolamento ou provocar incêndio. Um fio fino demais para um trecho longo também pode causar uma grande queda de tensão, o que faz as luzes enfraquecerem e os motores esquentarem. Esta ferramenta verifica os dois problemas ao mesmo tempo e retorna a menor bitola que passa nos dois testes.

Como usar esta calculadora de bitola de fio

1. Escolha um tipo de projeto (opcional). Predefinições para uma bomba de lago de jardim, a fiação de um galpão, um circuito de casa pequena ou uma oficina preenchem valores típicos.
2. Informe a carga. Digite os amperes diretamente ou mude para watts e deixe a calculadora dividir pela tensão para obter os amperes.
3. Informe a distância de ida do quadro de disjuntores até o aparelho, em pés. A calculadora dobra esse valor internamente para considerar o condutor de ida e o de retorno.
4. Escolha 120 V ou 240 V, as duas tensões residenciais padrão.
5. Marque "carga contínua" se o circuito funcionar por 3 horas ou mais sem pausa, como um carregador de veículo elétrico ou um aquecedor de ambiente. A regra 210,19(A)(1) do NEC exige que o fio seja dimensionado para 125% desse tipo de carga.
6. Leia o resultado. Ele mostra a bitola recomendada, a corrente nominal dessa bitola, a porcentagem de queda de tensão e uma indicação de segurança: segura, atenção ou insegura.

Como calcular a bitola do fio

A calculadora faz duas verificações para cada bitola, começando em 14 AWG e passando a fios mais grossos até que ambas sejam satisfeitas.

1. Converter watts em amperes

Se a carga é dada em watts, ela é convertida primeiro em amperes:

$I = \frac{P}{V}$

em que I é a corrente em amperes, P é a potência em watts e V é a tensão do sistema. Uma bomba de 200 watts num circuito de 120 V consome 200 ÷ 120 = 1,67 amperes.

2. Acrescentar a margem de carga contínua

Para uma carga contínua, a corrente exigida é multiplicada por 1,25 antes da verificação da capacidade de corrente (a verificação da queda de tensão continua usando a corrente real):

$I_{required} = I \times 1.25$

3. Verificar a capacidade de corrente

A capacidade de corrente (ampacidade) é a corrente máxima que uma bitola pode conduzir. A calculadora usa os valores a seguir, que são os da coluna de 60 °C da Tabela 310,16 do NEC para cobre sem revestimento. Essa é a coluna que se aplica ao cabo NM-B ("Romex") e ao UF, os tipos usados nas predefinições da calculadora, embora os condutores individuais dentro desse cabo sejam dimensionados para 90 °C. Um cabo mais grosso em eletroduto metálico, com terminações para 75 °C, pode legalmente conduzir mais corrente em algumas dessas bitolas, mas esta calculadora não presume essa configuração.

Uma bitola passa nesta etapa se sua corrente nominal for igual ou superior à corrente exigida na etapa 2.

4. Verificar a queda de tensão

Mesmo uma bitola com capacidade de corrente suficiente pode perder tensão demais num trecho longo. A calculadora usa os valores de resistência acima, que são para cobre a 75 °C. De 14 a 8 AWG, eles coincidem com a tabela de fios de cobre do NIST a 75 °C, por exemplo 3,07 Ω por 1000 pés (300 m) para 14 AWG. Os valores de 6 a 2 AWG são cerca de 2% maiores que os do NIST para fio sólido, como esperado para fio multifilar.

$V_{drop} = \frac{2 \times R \times I \times L}{1000}$

$V_{drop\%} = \frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100$

Aqui, R é a resistência do fio em ohms por 1000 pés (300 m), I é a corrente real em amperes (e não o valor ajustado para carga contínua), L é a distância de ida em pés e o 2 representa a corrente que vai por um condutor e volta pelo outro.

A calculadora classifica o resultado assim:

• Segura: queda de tensão abaixo de 3%
• Atenção: queda de tensão de 3% até 5%
• Rejeitada: queda de tensão acima de 5%; a calculadora tenta a próxima bitola mais grossa

Se nenhuma bitola até 2 AWG satisfaz as duas verificações, a calculadora retorna "2 AWG ou maior", com a indicação de insegura, e recomenda um eletricista habilitado.

Exemplo resolvido

Considere uma carga de 15 amperes num trecho de ida de 100 pés a 120 V, não contínua (a predefinição de fiação de galpão da calculadora).

Teste 14 AWG. Sua capacidade de corrente é 15 A, que atende por pouco à carga de 15 A. Sua queda de tensão é:

$V_{drop} = \frac{2 \times 3.07 \times 15 \times 100}{1000} = 9.21\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{9.21}{120} \times 100 = 7.68\%$

Isso está acima do limite de 5%, de modo que 14 AWG é rejeitado, ainda que tenha passado na verificação da capacidade de corrente.

Teste 12 AWG. Sua capacidade de corrente é 20 A, que cobre a carga de 15 A. Sua queda de tensão é:

$V_{drop} = \frac{2 \times 1.93 \times 15 \times 100}{1000} = 5.79\text{ V}$

$V_{drop\%} = \frac{5.79}{120} \times 100 = 4.83\%$

Isso está abaixo do limite de 5%, de modo que 12 AWG é aceito. Como 4,83% está acima de 3%, o resultado recebe a indicação "atenção" em vez de "segura". A calculadora recomenda o fio 12 AWG com um aviso de atenção para esse trecho.

Tipos de projeto comuns

• Bomba de lago de jardim: em geral algumas centenas de watts, muitas vezes a 50–200 pés da casa, num circuito externo de 120 V protegido por GFCI.
• Fiação de galpão: circuitos de 15–20 amperes, geralmente a 50–150 pés do quadro principal.
• Circuitos de casa pequena: uma mistura de circuitos de 120 V e 240 V em trechos internos curtos.
• Ferramentas elétricas de oficina: circuitos de 20 amperes ou mais, muitas vezes de 240 V para equipamentos pesados, em trechos de 20–100 pés.

Observações de segurança

Um eletricista habilitado deve cuidar do trabalho no quadro geral de distribuição, de qualquer serviço que exija licença e de qualquer instalação que o usuário não se sinta seguro para fazer. A bitola do fio deve sempre corresponder à corrente nominal do disjuntor, e a norma elétrica local deve ser consultada antes de iniciar um projeto. Esta calculadora é um auxílio de planejamento, e não substitui a verificação de conformidade com as normas.

Perguntas frequentes

Que bitola de fio preciso para 20 amperes?

O fio de cobre 12 AWG é o mínimo para um circuito de 20 amperes; sua capacidade de corrente é exatamente 20 A. Num trecho de 120 V, a queda de tensão fica abaixo de 3% (segura) até cerca de 47 pés (14,3 m) e abaixo de 5% até cerca de 78 pés (23,8 m). Acima de cerca de 78 pés (23,8 m), esta calculadora passa a recomendar 10 AWG.

Até que distância posso levar um fio 12 AWG com 20 amperes?

Com 20 amperes e 120 V, o 12 AWG permanece na faixa de queda de tensão "segura" (abaixo de 3%) por cerca de 47 pés (14,3 m). Entre aproximadamente 47 e 78 pés (23,8 m), ainda é utilizável, mas recebe o aviso "atenção" (queda de 3–5%). Além de cerca de 78 pés, a queda passa de 5% e a calculadora recomenda 10 AWG.

O que significa AWG?

AWG significa American Wire Gauge, o sistema padrão de diâmetro de fios usado na América do Norte. Um número AWG menor indica um fio mais grosso: o 10 AWG é mais grosso que o 14 AWG e pode conduzir mais corrente.

Qual é a diferença entre o fio 12 AWG e o 14 AWG?

O 12 AWG é mais grosso e dimensionado para até 20 amperes. O 14 AWG é mais fino e dimensionado para até 15 amperes. O 12 AWG é o padrão para circuitos de tomadas de cozinha e banheiro e outros circuitos de 20 amperes; o 14 AWG é o padrão para circuitos de iluminação e tomadas de 15 amperes.

O que acontece se eu usar um fio fino demais para a carga?

Um fio subdimensionado pode superaquecer, derreter o isolamento e criar risco de incêndio. Também pode causar queda de tensão excessiva, que enfraquece as luzes e pode danificar motores, além de poder desarmar o disjuntor repetidamente. Ele também é reprovado em inspeção segundo a maioria das normas elétricas.

O fio 10 AWG serve para 30 amperes?

Sim. O fio de cobre 10 AWG é dimensionado para 30 amperes na coluna de 60 °C usada pelos cabos NM-B e UF, e é a bitola padrão de muitos circuitos de 30 amperes, como os de aquecedores elétricos de água e aparelhos de ar-condicionado de janela. O disjuntor ainda deve corresponder à bitola do fio, e a queda de tensão deve ser verificada em trechos longos.

Sobre estes números

Esta calculadora usa a coluna de capacidade de corrente de 60 °C da Tabela 310,16 do NEC e os valores de resistência da Tabela 8 do Capítulo 9 do NEC para condutores de cobre sem revestimento, com um limite de atenção de 3% e um limite de rejeição de 5% para a queda de tensão em circuitos derivados. A norma local pode diferir do National Electrical Code, e somente um eletricista habilitado ou um inspetor local pode confirmar o que uma instalação específica exige.

Referências

1. National Bureau of Standards (hoje NIST). Copper Wire Tables, Handbook 100. NBS Handbook 100 — Tabela 6, resistência de fio de cobre recozido em ohms por 1.000 pés a 75 °C (14 AWG 3,07, 12 AWG 1,93, 10 AWG 1,215, 8 AWG 0,7639); condutores multifilares têm de 2 a 5 por cento mais que os sólidos.