Tamanho do fio terra de 100 A: Cobre 8 AWG ou EGC de alumínio 6 AWG (NEC 250.122)

Tamanho do fio terra de 100A: a resposta curta

Para um circuito de 100 A, o condutor mínimo de aterramento do equipamento (EGC) é cobre 8 AWG ou alumínio 6 AWG. Esse valor vem da Tabela NEC 250.122 e se aplica da mesma forma a um disjuntor de 100 A em um painel, um alimentador de 100 A para um subpainel e uma desconexão de serviço de 100 A. Puxe quatro fios para um subpainel de 100 A e o quarto é de cobre 8 AWG, não o 10AWG que muitos instaladores buscam por hábito.

Duas condições estão além desse mínimo. A tabela define um piso, não um alvo, então nada impede você de instalar cobre 6 AWG em longo prazo ou em um local corrosivo. E se os condutores que transportam corrente forem aumentados para queda de tensão, o fio terra deverá ser aumentado com eles. Essas duas regras explicam a maior parte dos argumentos que surgem sobre esse assunto no canteiro de obras.

Por que a classificação do disjuntor, e não a carga, define o tamanho

Um condutor de aterramento de equipamento não transporta corrente durante a operação normal. Ele fica no potencial do solo sob a construção e não faz nada até que um condutor quente toque um invólucro de metal, uma pista ou uma carcaça do motor. Nesse momento ele se torna o caminho de retorno, e a corrente de falta que flui através dele é limitada apenas pela impedância do circuito.

O disjuntor então deve abrir antes que o condutor seja danificado. Um disjuntor em caixa moldada de 100 A em seu disparo instantâneo pode eliminar uma falta de 5.000 A em alguns ciclos. Um dispositivo termomagnético em um percurso longo e de alta impedância pode levar muito mais tempo, e a energia que o condutor absorve é proporcional à corrente ao quadrado multiplicada pelo tempo. O fator decisivo é a configuração do dispositivo de sobrecorrente, nunca o que o circuito realmente consome.

É por isso que um alimentador de 100 A transportando apenas 35 A de carga ainda precisa de um EGC de cobre 8 AWG. A correspondência do fio terra com a carga medida é um dos erros de campo mais comuns e aparece em um relatório de inspeção como uma violação do código e não como uma reclamação de desempenho.

Condutor de aterramento do equipamento ou condutor de eletrodo de aterramento

A frase “tamanho do fio terra de 100 A” esconde uma bifurcação na estrada. Dois condutores diferentes são chamados de fio terra em um sistema de 100 A e são dimensionados a partir de duas tabelas diferentes por dois motivos diferentes. Descobrir qual deles você está segurando evita muitas dúvidas.

Em um serviço de 100 A, as duas respostas geralmente chegam ao mesmo número, cobre 8 AWG, e é exatamente por isso que a confusão persiste. Eles chegam lá por rotas diferentes, e as rotas divergem no momento em que o serviço aumenta ou os condutores alimentadores aumentam de tamanho. Se você se lembra apenas de uma coisa, lembre-se que o EGC segue o disjuntor e o GEC segue os condutores de serviço.

A tabela por trás do número

A Tabela 250.122 lista os tamanhos mínimos de EGC em relação à classificação do dispositivo de sobrecorrente que protege o circuito. As linhas relevantes têm esta aparência.

A curva não é linear e isso é importante quando você está estimando o material. Passar de um circuito de 100 A para 200 A altera o EGC de cobre de 8 AWG para 6 AWG, um passo modesto. Passar de 100 A para 600 A muda de 8 AWG para 1 AWG, que é aproximadamente cinco vezes a seção transversal do cobre. O gráfico abaixo mostra a mesma progressão em mils circulares, unidade que o próprio código usa quando é necessário calcular um aumento proporcional.

Como o EGC mínimo de cobre cresce com o disjuntor

O comprimento da barra é proporcional à área da seção transversal do condutor, não ao diâmetro. Essa é a maneira correta de compará-los, porque a capacidade da corrente de falta rastreia a área metálica.

Quando o cobre 8 AWG não é suficiente

NEC 250.122(B) diz que onde os condutores não aterrados são aumentados em tamanho acima do mínimo exigido pela ampacidade, o EGC deve ser aumentado proporcionalmente. O aumento proporcional usa área mil circular, e é aqui que a aritmética pega as pessoas.

Pegue um alimentador de 100 A normalmente instalado com condutores não aterrados de cobre 3 AWG a 52.620 mils circulares e um EGC de cobre 8 AWG a 16.510 mils circulares. A execução é longa o suficiente para que você aumente para 1 cobre AWG a 83.690 mils circulares para manter a queda de tensão abaixo de 3%. A proporção de área é 83.690 dividido por 52.620, ou 1,59. Multiplique a área EGC original por essa proporção e você precisará de pelo menos 26.258 mils circulares.

Um 6 AWG condutor de cobre tem 26.240 mils circulares. Ele erra por 18 mils circulares, então 6 AWG falha e 4 AWG em 41.740 mils circulares é a resposta correta. Um inspetor com uma calculadora encontrará essa lacuna, e é o motivo mais comum pelo qual um alimentador de 100 A aumentado é registrado.

• A regra só é acionada quando os condutores não aterrados são maiores do que a ampacidade requer, e não quando a carga é simplesmente pesada.
• Deixe os condutores em cobre 3 AWG e o EGC permanece em cobre 8 AWG, sem necessidade de cálculo.
• Em alimentadores paralelos, cada pista carrega seu próprio EGC de tamanho completo com base na classificação do dispositivo de sobrecorrente. Você não pode dividir um condutor 8 AWG em três conduítes.
• Pistas metálicas como EMT, IMC e conduítes metálicos rígidos são reconhecidas como caminhos de aterramento de equipamentos por si só, mas muitas especificações industriais ainda exigem um EGC do tipo fio, especialmente em áreas corrosivas ou de alta vibração.

Cobre ou Alumínio a 100 Amps

O alumínio precisa de um tamanho maior porque sua condutividade é aproximadamente 61% maior que a do cobre. Essa é a razão pela qual a tabela pede alumínio 6 AWG, enquanto o cobre é 8 AWG, e os dois condutores se comportam quase de forma idêntica em termos de resistência por pé.

Eles diferem nas terminações e no ambiente. O alumínio se expande e contrai mais com o ciclo de temperatura, portanto as terminações precisam de terminais com classificação AL/CU e, em tamanhos maiores, de um composto antioxidante. O alumínio não deve estar em contato direto com cobre, latão ou aço galvanizado em locais úmidos sem uma barreira adequada e nunca deve ser instalado em enterramento direto sem uma capa resistente à corrosão ou uma aplicação listada. O cobre custa mais, mas perdoa mais. Em um circuito de 100 A, que é um condutor pequeno em comparação com o trabalho de serviço, a maioria dos engenheiros simplesmente fica com o cobre e evita a conversa.

A identificação também é importante. O cobre puro é permitido como EGC, enquanto os condutores de aterramento de equipamentos isolados devem ser verdes ou verdes com uma ou mais listras amarelas. Não deixe que um condutor verde seja reaproveitado como neutro em um alimentador de subpainel e não confie em um condutor branco reidentificado como seu aterramento. Onde os condutores de aterramento enterrados enfrentam risco de roubo ou abuso mecânico, o fio trançado de aço revestido de cobre é uma alternativa prática ao cobre simples, pois oferece o mesmo caminho de baixa resistência com um núcleo de aço que resiste a cortes e puxões.

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Padrão fio de aterramento de cobre continua sendo o padrão para ligação painel a painel e gabinete, e é o material mais fácil de terminar corretamente com terminais e conectores comuns.

O que comprar e o que verificar antes de fazer o pedido

Depois de saber que o tamanho é cobre 8 AWG ou alumínio 6 AWG, as decisões restantes são sobre forma e acabamento, e não sobre ampacidade.

• Encalhe: o 8 AWG sólido é rígido e puxa facilmente através de pequenos trechos de conduíte, enquanto o 8 AWG trançado dobra melhor dentro de gabinetes e tolera vibrações. Em painéis industriais, o terminal trançado com terminal crimpado costuma ser a escolha mais segura.
• Isolamento: XLPE ou PVC verde para um EGC isolado, ou cobre nu onde a pista já fornece proteção e a especificação permite.
• Condutividade: o cobre trefilado normalmente é especificado em 100% IACS. Solicite o certificado da fábrica se o projeto contar com inspetor terceirizado.
• Corrosão: os fios de cobre estanhado valem mais a pena em plantas costeiras, químicas ou de alta umidade, onde o cobre puro desenvolve uma pátina verde e a resistência da conexão aumenta.
• Disciplina de estoque: mantenha cobre 8 AWG, cobre 6 AWG, alumínio 6 AWG e cobre 4 AWG em mãos. Esses quatro cobrem quase todas as chamadas de 100 A que você receberá, incluindo os casos maiores.

Os fornecedores que publicam a área mil circular, a contagem de fios e a qualidade do material fazem do cálculo 250.122(B) um trabalho de dois minutos em vez de um telefonema.

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Para trabalho em painel, o fio trançado de cobre dimensionado de acordo com a classificação do disjuntor é o item mais simples de especificar e termina de forma previsível com terminais de compressão padrão.

Juntando tudo no painel

O tamanho do condutor é apenas metade de um caminho de aterramento confiável de 100 A. A outra metade é a cadeia de terminação. Uma barra de aterramento separada no subpainel, solidamente ligada ao gabinete, com a barra neutra isolada e o parafuso de ligação removido, é o que mantém a corrente de falta no caminho pretendido, em vez de através de um encaixe de conduíte. Aperte cada terminal com o valor impresso na etiqueta, porque um condutor de cobre 8 AWG sob um terminal solto formará um arco muito antes de o disjuntor perceber a falha.

Dentro do equipamento, os conjuntos de barras e barramentos de cobre transportam a mesma corrente que o fio e precisam da mesma atenção às condições da superfície e à pressão de contato.

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Para resumir a resposta prática: um circuito de 100 A precisa de cobre 8 AWG ou alumínio 6 AWG como condutor de aterramento do equipamento, um serviço de 100 A normalmente precisa de cobre 8 AWG como condutor do eletrodo de aterramento, e ambos os números sobem à medida que os condutores do circuito crescem. Dimensione o aterramento do dispositivo de proteção, verifique-o novamente após qualquer aumento de queda de tensão e a inspeção ocorrerá sem intercorrências, que é exatamente o que você deseja de um fio terra.