A escala americana normatizada (American Wire Gauge, ou AWG) é uma unidade de medida padrão dos Estados Unidos – e consequentemente em vários outros cantos do mundo – muito utilizada para determinar a seção de fios elétricos, esmaltados ou nus. Usualmente, os fios de cobre a alumínio utilizados na alta tensão dos transformadores adotam esta escala padronizada que até pouco tempo atrás geravam muitas dúvidas quando houvesse a necessidade de conversão de um material para outro na área de projetos. Com o advento de softwares de cálculo cada vez mais precisos, hoje não é mais preciso ficar calculando manualmente uma conversão, ou até mesmo simplifica-la como em muitos casos, pois todo o trabalho é feito com apenas alguns cliques.
Antes de termos softwares especializados para conversão do fio de cobre pelo alumínio em um projeto de equipamento elétrico, era necessário fazer a conversão da capacidade de corrente e da temperatura.
Uma regra prática (ainda) usada para converter os dois metais condutores é ter dois tamanhos de AWG de alumínio maiores do que o de cobre para equivalência. Mas em uma época em que os custos de produção são preponderantes em fabricantes e reformadores, este método não alcança a precisão que deveria.
Exemplo
Um exemplo em que esta regra de conversão cobre-alumínio não deve ser costumeira é para um circuito de 90 amperes com condutores calculados a 75 °C no enrolamento do transformador.
Utilizando a tabela americana NEC 310-16 (lembre-se que a medida AWG também é norte-americana, sendo assim temos que considerar a norma do mesmo país), a seleção pode ser um condutor de alumínio AWG N° 2, desde que a queda de tensão não seja um fator. Além disso, com tamanhos de condutor de 250 kcmil* ou maiores, não estamos mais no sistema AWG, portanto, a regra de conversão do tamanho AWG cobre-alumínio não pode mais se aplicar.
A (antiga) maneira técnica correta de fazer essas conversões é selecionar uma classificação de corrente equivalente ou superior, mantendo a mesma classificação de temperatura do condutor. Por exemplo, substitua um condutor AWG n° 6 de cobre tipo TW por um condutor de alumínio similar.
A Tabela 310-16 (abaixo) lista a capacidade de corrente deste condutor de cobre de 55 amperes na coluna de 60° C. Agora selecione um condutor de alumínio da coluna de 60 ° C que tenha uma corrente de 55 amperes ou superior. Um fio de alumínio n° 4 seria usado para substituir o condutor de cobre AWG n° 6. Este condutor de alumínio não precisa ser do mesmo tipo do cobre, pode ter uma elevação de temperatura mais alta em alguns casos específicos, mas ainda assim a capacidade de corrente deve ser baseada em um condutor a 60 ° C.
Observe que um condutor AWG de alumínio THHN n° 6 possui uma capacidade de corrente de 60 amperes maior que a capacidade nominal de 55 amperes para o Cobre AWG nº 6.
Pode parecer lógico que o THHN de alumínio nº 6 possa substituir o cobre TW n° 6, baseado apenas na classificação de corrente; no entanto esta avaliação não seria correta. A diferença na queda de tensão é um dos fatores que se opõe a uma substituição igual de tamanho, mas a principal razão reside na classificação dos equipamentos.
Equipamentos com capacidade nominal de 100 amperes ou menos são testados e listados para uso com condutores com classificação de 60 ° C, salvo indicação em contrário e para utilizarmos um condutor para uma capacidade de 90 ° C por exemplo, os cálculos também devem ser outros. Também é complicado com tantos projetos especiais que temos hoje fazer estas conversões de maneira simples.
Sem software de apoio
Em caso de não dispor de um software, sempre faça conversões de alumínio para cobre ou cobre para alumínio selecionando uma capacidade de corrente equivalente ou maior, mantendo a classificação de temperatura do condutor para que seu transformador não sofra com sobreaquecimentos quando entrar em operação.
Para evitar elevação de temperatura acima do projetado, diminuição da vida útil e formação de gases combustíveis (para transformadores imersos em líquido isolante), a recomendação é que todo projeto seja gerado por software, para diminuição de custos e precisão na construção dos equipamentos. Na falta de um software especializado, as análises e os cálculos manuais dispendem um tempo precioso, mas necessário para evitar contratempos futuros.
*250 kcmil (quilomilhas circulares) representam aproximadamente 126,68 mm², convertendo do padrão americano (Sistema Imperial) para o Sistema Internacional de unidades (SI).
Referências
- Tabela 310.16 da norma NEC 2008