Questão de Engenharia Elétrica · FGV TJ-SE Servidor 2023 (nº 51)

A queda de tensão é a diminuição da voltagem em um circuito elétrico, causada pela resistência dos fios. É importante dimensionar corretamente os condutores para que essa queda não seja excessiva, garantindo que os equipamentos recebam a tensão adequada e funcionem bem, evitando perdas de energia e superaquecimento.

Para calcular a seção do condutor, seguimos estes passos:

1. Calcular a potência total (P): São 3 projetores de 1000 W cada, então $P_{total} = 3 \times 1000 \text{ W} = 3000 \text{ W}$.
2. Calcular a corrente total (I): Para um circuito bifásico com carga resistiva (iluminação), $I = P_{total} / V = 3000 \text{ W} / 220 \text{ V} \approx 13.64 \text{ A}$.
3. Calcular a queda de tensão máxima permitida ($\Delta V_{max}$): O limite é de 4% da tensão, então $\Delta V_{max} = 0.04 \times 220 \text{ V} = 8.8 \text{ V}$.
4. Aplicar a fórmula da queda de tensão: Para um circuito bifásico (dois condutores), a fórmula é $A = \frac{2 \cdot \rho \cdot L \cdot I}{\Delta V_{max}}$, onde:
   • $A$ é a seção do condutor em $\text{mm}^2$.
   • $\rho$ (resistividade do cobre) é 0.0225 \text{ \Omega mm^2/m} (valor comum para cabos de cobre com isolamento PVC a $70^\circ \text{C}$).
   • $L$ (comprimento do circuito) é $50 \text{ m}$.
   • $I$ (corrente) é $13.64 \text{ A}$.
   • $\Delta V_{max}$ (queda de tensão máxima) é $8.8 \text{ V}$.
     Substituindo os valores: A = \frac{2 \cdot 0.0225 \text{ \Omega mm^2/m} \cdot 50 \text{ m} \cdot 13.64 \text{ A}}{8.8 \text{ V}} \approx 3.48 \text{ mm}^2.
5. Escolher a seção comercial padronizada: A seção comercial imediatamente superior a $3.48 \text{ mm}^2$ é $4 \text{ mm}^2$.

(A) Incorreta: A seção de 1,5 $\text{mm}^2$ é muito pequena para a corrente e o comprimento do circuito, resultaria em uma queda de tensão muito acima do permitido.
(B) Incorreta: A seção de 2,5 $\text{mm}^2$ seria insuficiente, pois o cálculo resultou em aproximadamente 3,48 $\text{mm}^2$. É um distrator comum, pois é uma seção comercial logo acima de 1,5 $\text{mm}^2$, mas ainda abaixo do necessário.
(C) Correta: A seção de 4 $\text{mm}^2$ é a menor seção comercial padronizada que atende ao critério da máxima queda de tensão admissível de 4%, conforme o cálculo de $3.48 \text{ mm}^2$.
(D) Incorreta: A seção de 6 $\text{mm}^2$ atenderá ao critério, mas é maior do que o estritamente necessário e, portanto, não é a opção mais econômica que satisfaz a condição.
(E) Incorreta: A seção de 10 $\text{mm}^2$ é excessivamente grande para a necessidade do circuito, resultando em um custo desnecessário.