O fio de doze AWG e circuitos de vinte amperes combinam tão bem que as perguntas geralmente surgem de uma fonte diferente. Pode ser que o instalador tenha um pedaço de 12/3 sobrando de um projeto de fiação anterior ou talvez o fornecedor só tenha cabos 12/3 em estoque. A questão surge sobre se a presença de um condutor extra tem alguma consequência para a fiação doméstica. A resposta parece simples, mas levanta algumas questões de código que afetam o uso de fios, incluindo as limitações de condutores pequenos no Código Elétrico Nacional, a forma como o fio de doze AWG pode suportar vinte amperes antes que problemas de queda de tensão surjam, quais vantagens podem ser oferecidas por um condutor adicional e o que pode acontecer se um condutor for considerado subdimensionado. O guia a seguir discute todos esses aspectos, bem como os requisitos de instalação para receptáculos.
Resposta curta: De fato, o fio de cobre 12/3 é adequado para um circuito de receptáculo de 20 A e corresponde ao tamanho mínimo de fio exigido no Código Elétrico Nacional (NEC) mencionado no Artigo 240.4(D). O “3” indica que o cabo possui três fios isolados, ou seja, preto, vermelho e branco, além de um fio de aterramento nu. Assim, você só precisa de um fio preto e um fio branco em um circuito regular de 20 A, com o fio vermelho sendo deixado sem uso ou utilizado em um circuito derivado. Espera-se que um fio 12/3 seja 15-30% mais caro que 12/2, e o outro fio afeta os cálculos de preenchimento da caixa. Quanto à queda de tensão, 12 AWG funciona bem a 20 A até cerca de 40-50 pés. Após aproximadamente 75 pés, a queda de tensão excederá 3% especificado pelo NEC para circuitos, e 10 AWG deve ser usado.
O método de nomeação de cabos elétricos é simples, pois leva apenas dois dígitos, que são ambos significativos.
O primeiro dígito indica o calibre do fio usando o Sistema Americano de Calibre de Fio. Por exemplo; um fio de calibre 12 AWG é um fio de cobre de 2,05 mm de largura. O segundo dígito significa quantos condutores existem no fio. No exemplo do nome do fio 12/3, significa que há três condutores isolados no total. No caso do cabo 12/3 NM-B, os três condutores são preto, vermelho e branco isolados. Há também o quarto fio, que é o fio nu.
Assim, 12/3 não é um produto único; em vez disso, representa um simples fio de doze gauge. Portanto, o tipo de fio de 12/2 em seu significado e qualidades. Na América, as cores dos fios determinam seu papel; fios pretos e vermelhos são os fios sob pressão elétrica, o fio branco é o fio que não passa corrente, enquanto o fio nu é usado para conectar todos os dispositivos em um circuito necessário. As convenções que se aplicam aos dispositivos que esses condutores alimentam são abordadas em nossa visão geral de os diferentes tipos de interruptores usados em instalações elétricas, e a mesma lógica se aplica à fiação de tomadas.
Na situação de criar o circuito para um dispositivo elétrico padrão de 20 A, deve haver um fio quente, um fio neutro e o aterramento efetivo nu. Portanto, pode-se aplicar um fio 12/2 e o quarto não é necessário; no entanto, surge a questão se o fio excedente pode afetar o funcionamento do cabo.
As diretrizes são concisas e claras.
Limitações de sobrecorrente para condutores pequenos. O Artigo 240.4(D) do Código Elétrico Nacional (NEC) limita a proteção contra sobrecorrente para condutores pequenos, restringindo o uso de 14 AWG a 15 amperes, 12 AWG a 20 amperes e 10 AWG a 30 amperes. Assim, devido à capacidade limitada de eliminar calor durante suas operações, 12 AWG torna-se o fio recomendado para circuitos de 20 A, enquanto 14 AWG não pode cumprir esse papel, embora seja praticamente capaz de fazê-lo.
Ampacidade. Ao considerar a ampacidade, é crucial levar em conta o tipo de condutor, bem como a classificação de temperatura do isolamento e as condições de instalação. No que diz respeito ao cobre 12 AWG, pode-se confiar no valor de 20 A especificado em associação com 60°C e no valor de 25 A associado a 75°C. O cabo NM-B é mais comumente considerado em referência à classificação de 60°C, o que significa que 20 A é exatamente o valor necessário, sem nenhuma margem extra de segurança. No entanto, se a temperatura ambiente for muito alta ou se os condutores estiverem agrupados, a desclassificação começará a afetar a ampacidade prática.
Condutores que não estão em uso. Nada proíbe a utilização de condutores não utilizados. A única exigência é que tais condutores sejam terminados de forma segura, evitando curtos-circuitos.
Preenchimento da caixa. Em termos de preenchimento da caixa, é aqui que a necessidade de um condutor extra pode realmente incorrer em alguns custos. De acordo com o Artigo 314.16 do Código Elétrico Nacional (NEC), a soma de todos os condutores deve ser considerada. Ao incorporar um quarto condutor isolado em um percurso de cabo, é necessário verificar se a caixa acomodaria isso.
Um condutor que não está em uso pode ser utilizado de forma eficaz se planejado cuidadosamente, como explicado abaixo.
| Opção | Como funciona | Requisitos e advertências |
|---|---|---|
| Capte e deixe | Termine o condutor vermelho com um conector em ambas as extremidades e marque-o como não utilizado | Totalmente compatível; conte-o para preenchimento da caixa; deixe-o longo o suficiente para identificar mais tarde |
| Circuito de ramificação multi-fios | Preto e vermelho fornecem dois circuitos separados que compartilham o único neutro branco | Requer os dois condutores não aterrados em fases opostas e desconexão simultânea de todos os condutores no painel, tipicamente por um disjuntor de dois polos ou um laço de manuseio aprovado; arranjos de GFCI e AFCI precisam de cuidado |
| Dois receptáculos, um cabo | Alimente o primeiro receptáculo no preto, encadeie para uma segunda posição no vermelho, ou divida um receptáculo duplex | Permitido onde a caixa e a classificação do dispositivo permitem; um duplex dividido requer uma aba de quebra e, em algumas configurações, um disjuntor de dois polos |
| Comutação de três vias ou multi-localização | Use preto e vermelho como condutores viajantes entre os interruptores | Um uso legítimo de 12/3, embora o circuito seja um circuito de iluminação em vez de um circuito de receptáculo |
| Circuito de 240 V | Preto e vermelho como os dois condutores não aterrados, aterramento para segurança, branco tampado | Não pode servir um receptáculo padrão de 120 V; precisa de um dispositivo de 240 V ou uma carga de 240 V |
Vamos olhar de perto o circuito de ramificação multi-fios porque é a razão por trás da compra do fio 12/3. É um erro muito típico cometido, portanto vale a pena uma consideração cuidadosa. Quando dois circuitos compartilham o mesmo fio neutro, a corrente através desse fio equaliza os dois circuitos em vez de somá-los, o que só funciona quando os fios são de duas fases diferentes. É importante acertar isso porque, caso contrário, o fio neutro terá que carregar a corrente total de ambos os circuitos, portanto a lei exige que, em tais casos, o circuito seja desconectado da fonte imediatamente, e o uso de um interruptor de dois polos é a prática comum nesses casos. Caso o circuito multi-fios forneça energia a equipamentos que devem depender de disjuntores GFCI, torna-se muito mais complexo e, de fato, muitos eletricistas optam por não usar esse tipo de circuito em cozinhas e banheiros.
Ampacidade indica se o fio irá superaquecer, enquanto a queda de tensão determina se o equipamento na outra extremidade funciona corretamente.
De acordo com o NEC, a queda de tensão em um circuito de ramificação não deve exceder 3%, enquanto a queda de tensão total do ponto de serviço até o ponto de uso não deve exceder 5%. Portanto, o NEC permite alguma variação desses valores no código residencial, mas eles ainda existem.
A razão para os valores acima é que os equipamentos se comportam mal devido a tensões baixas. Em tensões baixas, motores funcionam quentes, eletrônicos reiniciam e cargas resistivas não desempenham da maneira esperada.
O fio de cobre de calibre doze tem uma resistência de cerca de 1,93 ohms por 1.000 pés na temperatura de operação. Em um circuito de 120 volts, a queda total de tensão ao transportar 20 amps é calculada conforme apresentado abaixo.
| Distância de ida | Queda de tensão aproximada a 20 A | Percentagem de 120 V | Avaliação |
|---|---|---|---|
| 25 pés | 1,9 V | 1.6% | Confortável |
| 40 pés | 3,1 V | 2.6% | Dentro da recomendação 3% |
| 50 pés | 3,9 V | 3.2% | Marginalmente acima da recomendação |
| 75 pés | 5,8 V | 4.8% | Demais; aumente para 10 AWG |
| 100 pés | 7,7 V | 6.4% | Claramente inadequado |
Em uma nota prática, cabos de 12 AWG podem suportar até aproximadamente 40-50 pés e 10 AWG é adequado para comprimentos de cerca de 75 pés ou mais. Como os circuitos residenciais têm muitas tomadas que se enquadram nessa distância, a combinação é considerada padrão. Distâncias em casos de circuitos conectados à garagem separada ou a algum outro anexo devem ser calculadas.
Existem dois fatores envolvidos na diminuição do número. O primeiro é que em um circuito que raramente consome os 20 amps completos, há menos queda. No entanto, projetar com essa suposição não lhe dá margem para erros. O outro fator envolve a desclassificação dos condutores e a queda que é causada devido à temperatura de fundo do fio ou se o envelope tem muitos fios dentro.
Falhando de uma maneira conhecida, condutores subdimensionados em um circuito de 20 A ajudam a trazer a insistência rigorosa do código sobre o fio de 14 AWG.
O erro popular é instalar um fusível maior para evitar desarmes indesejados. No entanto, isso pode ser perigoso porque, no caso de usar fio de 12 SWG com circuito de 20 A conectado a um circuito com fusível de 30 A, o fio poderá aquecer, e isso acontecerá sem ativar o disjuntor.
| Cabo | Usá-lo para um circuito de tomada de 20 A? | Quando escolhê-lo |
|---|---|---|
| 14/2 | Não | Circuitos de 15 A apenas; proibido em um circuito de 20 A pelo NEC 240.4(D) |
| 12/2 | Sim — a escolha padrão | Circuitos de tomadas de 20 A comuns; mais baratos, mais fáceis de puxar, menos preenchimento de caixa |
| 12/3 | Sim | Quando você precisa de um segundo condutor não aterrado: circuitos de ramificação de múltiplos fios, cargas de 240 V ou condutores viajantes |
| 10/2 | Sim, — sobredimensionado | Corridas longas onde a queda de tensão excede 3%, ou desclassificação de alta temperatura |
| 10/3 | Sim, — sobredimensionado | Circuitos de 240 V a longa distância, ou circuitos de 30 A |
Um circuito básico de receptáculo de 20 A provavelmente requer um tamanho de fio 12/2. Embora você possa usar 12/3, isso é realmente desnecessário, uma vez que normalmente não há uso do terceiro condutor. Se você tiver algum 12/3 sobrando, usá-lo não aumenta os custos em princípio, além de um preenchimento adicional da caixa e um trabalho extra para passá-lo pela estrutura.
Quando se trata de trabalhar com fio 12 AWG, note que o fio é geralmente mais rígido do que o 14 AWG, além de se dobrar de forma mais rígida, levando à complicação da instalação.
A sequência abaixo assume um circuito de receptáculo em cadeia convencional com o cabo usado de forma 12/2. A isolação segura e a verificação vêm antes de qualquer outra coisa, e a técnica geral — incluindo como identificar condutores quando as cores são não convencionais — é abordada em nosso guia para substituir um interruptor de luz, que segue a mesma disciplina.
O circuito é considerado conforme apenas se o dispositivo e a proteção coincidirem com o condutor.
Capacidade do Receptáculo. Um circuito de 20 A pode ter um receptáculo de 15 A em uso. Isso pode surpreender algumas pessoas, mas o receptáculo de 15 A é adequado para transferir 20 A para dispositivos que dependem dele, tornando-o admissível para um circuito de 20 A. Por outro lado, um receptáculo de 20 A não deve ser instalado em um circuito de 15 A, pois este último não consegue fornecer a potência do dispositivo. Quanto à maioria das residências, a diferença será vista no estilo da face, que é a aparência do receptáculo e em uma certa qualidade do dispositivo, que é melhor na maioria dos casos.
Quando os receptáculos estão sendo especificados para um projeto em vez de serem substituídos um a um, os critérios de seleção se estendem ao material de contato, design do terminal e certificação — a mesma disciplina estabelecida em nosso guia para escolher um fabricante de interruptores e tomadas elétricas.
A capacidade é a outra metade dessa decisão. Os circuitos de receptáculos modernos suportam cada vez mais do que lâmpadas e aspiradores de pó, e o perfil de carga dos dispositivos conectados a eles está mudando, conforme discutido em nosso artigo sobre tomadas de parede USB e carregamento rápido. Planejar o circuito para essa realidade não custa nada na fase de fiação e muito mais tarde.
Um exemplo representativo de como um dispositivo moderno dessa família é documentado é nossa especificação do dimmer FS328-V, que é o nível de detalhe que um especificador deve esperar antes de comprometer um circuito a um dispositivo.
Uma última observação para pessoas que instalam um circuito de 20 A: circuitos de 20 A estão sendo usados com mais frequência para escritórios em casa, oficinas, cozinhas ou qualquer outro local que tenha muitos aparelhos potentes. O custo de usar fio de 14 AWG ou 12 AWG não é muito diferente ao considerar o custo de abrir uma parede mais tarde, portanto, pode ser melhor usar fio de doze.
Absolutamente. O cobre de doze é um fio universal para qualquer circuito típico de 20 A devido a ele (Comitê Secretário (texto errôneo: “devido ao seu”), Código Elétrico Nacional ou NEC) ser o menor tamanho aceitável pelo NEC sob as regras para pequenos condutores fornecidas no Artigo 240.4(D). A montagem padrão de fio para uma empresa de 20 A é um receptáculo de 20 A usando fio de 12 AWG e protegido com um disjuntor de 20 A. O único requisito é que a proteção do circuito deve seguir a convenção e deve ser calibrada em 20 A. Isso significa que não se pode instalar fio de 12 AWG e substituir um disjuntor de 30 A por uma operação padrão da empresa, pois tais ações desabilitariam a proteção fornecida ao fio.
Na prática, o cobre de doze bitolas é a solução de fiação geralmente aceita também. Uma solução alternativa para circuitos de 20 A seria o fio de dez bitolas; no entanto, isso é necessário apenas para trechos de fio mais longos que 75 pés, onde a queda de tensão é não negligenciável, ou se o fio estiver exposto a altas temperaturas ou fortemente agrupado com outros condutores. O fio de quatorze bitolas não pode ser usado em circuitos de 20 A, pois de acordo com o Artigo 240.4(D), o fio de quatorze AWG limita o desempenho a 15 A.
Quando se trata da capacidade de condução de corrente de 20 A (ampacidade), a resposta é sim – a corrente conduzida é principalmente limitada pela queda de tensão, em vez da distância. Com relação a 20 A de corrente conduzida, fios de cobre de 12 AWG têm quase 3,9 V de queda em um comprimento de 50 pés e quase 5,8 V de queda em 75 pés. Portanto, a razão da queda de tensão a 20 A de condução de corrente é aproximadamente 3,2% e 4,8%, respectivamente, o que permite uma distância de até 40-50 pés para a condução de corrente de 20 A ao longo de fios de 12 AWG sem queda de tensão significativa. No caso de trechos de fio mais longos, seria melhor usar fio de dez AWG.
Sim, é possível instalar fio 12/3 em uma tomada, pois não contradiz nenhuma regulamentação. É necessário apenas fechar o fio vermelho em ambas as extremidades para utilizá-lo exatamente da mesma forma que é feito com fios 12/2. Outra alternativa poderia ser uma instalação de circuito multi-fios alimentada por cabo 12/3.
A instalação será altamente insegura, além de não estar em conformidade com nenhuma regulamentação de fiação. O fato é que, em condições normais, ninguém pode usar fio de quatorze bitolas para conduzir mais de 15 A, pois o Artigo 240.4(D) do Código Elétrico Nacional diz que o fio de quatorze AWG é limitado a 15 A. É por isso que a carga de corrente irá superaquecer o fio, tornando-o inadequado para a instalação.
Para um circuito com um receptáculo de 20 A que é feito com fio de doze três, é permissível, assim como razoável, e não compromete de forma alguma. O 12 AWG é o mínimo que o código permite para uma tomada de 20 A e o fio extra isolado pode ou não ser usado, e a captação em conformidade pode ser feita em dois minutos. A parte importante para tornar o circuito seguro é tudo que envolve o cabo: um circuito de 20 A sendo protegido por um disjuntor de 20 A, tomada de parede que corresponde à classificação de saída, proteção GFCI ou AFCI que é exigida pela localização, terminações corretamente torqueadas e um trecho que seja curto o suficiente para que a impedância permaneça abaixo de três por cento. Se tudo o que foi mencionado estiver em conformidade, então a questão de usar 12/2 ou 12/3 depende da conveniência e do custo, em vez da conformidade.
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