Dimensionamento de relé térmico — calcule a corrente de ajuste (Ir) e escolha o relé de sobrecarga

Como dimensionar o relé de sobrecarga na mão

O relé de sobrecarga, também chamado de relé térmico, é a proteção que cuida do motor contra as sobrecargas que não chegam a ser curto-circuito mas aquecem os enrolamentos acima do limite ao longo do tempo. Ele não substitui o disjuntor (que cuida do curto) nem o fusível; ele cuida do aquecimento lento, aquele que estraga o motor sem disparar a proteção instantânea. Por isso o relé de sobrecarga vive ao lado do contator no conjunto de partida, e o número que você ajusta nele é o que decide se o motor vive ou queima. Esse número é a corrente de ajuste, o Ir, e a conta é a mais simples de toda a bancada:

Ir = In × SF

Onde In é a corrente nominal do motor na tensão de operação (lida na plaqueta ou tirada de um preset de catálogo) e SF é o fator de serviço. Para um motor padrão, com SF = 1,00, ajusta-se simplesmente Ir = In. Para um motor com fator de serviço declarado (1,15 ou 1,25), é possível subir a corrente de ajuste proporcionalmente, porque o próprio fabricante projetou o motor para suportar essa sobrecarga contínua sem dano. Depois de achar Ir, o trabalho é selecionar um relé cuja faixa de ajuste mecânico contenha esse valor, de preferência perto do centro da faixa, para sobrar margem de regulagem para os dois lados.

Faixa de ajuste e limiar de disparo: não são a mesma coisa

Esse é o ponto que mais confunde na bancada, e é o erro que a ferramenta foi feita para evitar. Existem dois conceitos distintos que vivem sendo misturados:

• Faixa de ajuste mecânico: é o intervalo que o dial (o ponteiro) do relé cobre. Um RW27 de faixa 9,0 a 14,0 A, por exemplo, deixa você girar o dial para qualquer corrente entre esses dois extremos. O técnico posiciona o Ir dentro dessa faixa.
• Limiar de disparo (tolerância de atuação): é o quanto acima do Ir ajustado o relé de fato atua, tipicamente entre 1,05 e 1,20 vez o Ir. Esse percentual descreve a tolerância do bimetálico, não os extremos do dial.

Na prática: você ajusta o dial em Ir = 13,1 A, e o relé vai disparar em algum ponto entre cerca de 13,8 A (1,05 x Ir) e 15,7 A (1,20 x Ir), conforme a curva da classe escolhida e o tempo de sobrecarga. Confundir a faixa de ajuste com o limiar de disparo leva a selecionar o relé errado e a esperar uma atuação que ele não entrega. A ferramenta mostra os dois separados, com rótulo explícito para cada um, justamente para não deixar a conta virar caixa-preta.

As classes de disparo 10, 20 e 30: qual usar em cada carga

A classe de disparo não tem nada a ver com o valor do Ir; ela define a velocidade com que o relé atua diante de uma sobrecarga forte, e por isso precisa casar com o tempo de partida da carga. Tecnicamente, a classe é o tempo máximo de atuação a 7,2 vezes o Ir, partindo do estado frio (com o bimetálico ainda na temperatura ambiente):

A lógica é direta: se a carga demora a acelerar (alta inércia), a corrente fica acima da nominal durante mais tempo na partida, e um relé de classe baixa demais vai entender isso como sobrecarga e desarmar numa partida totalmente normal. Por outro lado, uma classe alta demais para uma carga leve deixa o motor exposto por mais tempo a uma sobrecarga real. A regra prática é: bomba e ventilador pedem classe 10; compressor de parafuso e transportador costumam pedir classe 20; moinho, britador e qualquer carga de alta inércia pedem classe 30. Os relés bimetálicos da linha RW27 trazem classe 10 fixa; quando a classe precisa ser selecionável, entra a linha eletrônica RW_E, que permite escolher entre 10, 20 e 30 por DIP switch.

A norma de referência para os contatores e chaves de partida de motores, que define os requisitos de ensaio e as classes de disparo dos relés de sobrecarga, é a ABNT NBR IEC 60947-4-1. Antes de citar a edição específica num laudo, confirme a versão vigente no catálogo da ABNT — a ferramenta cita a norma pelo nome, sem cravar ano ou cláusula que não tenham sido conferidos.

Os dois modos da ferramenta

A calculadora cobre os dois caminhos do dia a dia de quem monta e mantém painel de motor:

• Preset WEG W22: você escolhe a potência em cv e a tensão de operação; a corrente nominal In, o fator de potência e o rendimento vêm preenchidos automaticamente da tabela embutida do catálogo WEG W22. É o caminho rápido para a troca de relé de um motor de catálogo, sem precisar abrir o PDF.
• Manual (plaqueta): você informa a corrente nominal In impressa na plaqueta do motor, qualquer que seja o fabricante, e a ferramenta segue a partir dali. É o caminho para motores que não estão na tabela ou quando você já tem o In medido em campo.

Em qualquer um dos modos, você escolhe o fator de serviço e a classe de disparo, e a ferramenta devolve o Ir, a faixa do relé a selecionar, o modelo RW27 que cobre essa faixa, a classe escolhida e a fórmula com os números. Os dados de catálogo (In do W22 e faixas dos modelos RW27) são de referência e devem ser conferidos na revisão vigente do catálogo antes da compra.

A diferença entre In a 220 V, 380 V e 440 V

Um detalhe que derruba muita gente: o mesmo motor tem corrente nominal diferente em cada tensão. Um motor de catálogo de uma dada potência lista um In para 220 V, outro para 380 V e outro para 440 V, porque a corrente de linha varia na razão inversa da tensão, mantida a potência. O erro clássico é cruzar o preset de uma tensão com a tensão real de outra: pegar o In de 380 V e usar o motor em 220 V, por exemplo. Isso joga o Ir para o valor errado e leva a um relé subdimensionado ou superdimensionado. Por isso, no modo preset, sempre selecione a tensão de operação real do motor antes de ler o In; a ferramenta já troca o In conforme a tensão escolhida. Se você tem dúvida sobre qual In é o certo, a forma mais segura é ler direto da plaqueta e usar o modo manual.

Estado frio e estado quente: o trip que pega de surpresa

O relé bimetálico tem o que se costuma chamar de memória térmica. Se o motor estava operando em regime, na corrente de ajuste, e é desligado, o bimetálico continua aquecido por algum tempo. Ao religar o motor logo em seguida, parte da capacidade térmica do bimetálico já foi consumida, e o tempo de disparo na nova partida fica menor do que seria a partir do estado frio. Resultado: o relé pode atuar durante uma partida absolutamente normal, e o técnico fica procurando um defeito que não existe. A solução é simples: aguardar o relé esfriar antes de repartir, ou usar um relé eletrônico com memória térmica configurável, que modela esse efeito de forma previsível. A ferramenta sinaliza esse risco quando a combinação de fator de serviço e classe favorece partidas frequentes em estado quente.

Temperatura ambiente e derating

Os relés bimetálicos são calibrados para uma temperatura ambiente de referência, em geral 40 graus C. Em ambientes mais quentes — cabine de pintura, casa de máquinas sem ventilação, região próxima de fornos — o bimetálico já parte de uma temperatura mais alta e aquece mais rápido, podendo atuar antes do esperado. Nesses casos é preciso aplicar o fator de derating do catálogo do fabricante, que pode levar a escolher o próximo tamanho de relé ou a migrar para a linha eletrônica, que compensa a temperatura. A ferramenta marca o aviso quando você indica ambiente acima de 40 graus C, mas os fatores exatos de derating devem ser lidos no catálogo — não se inventa valor de derating.

O relé de sobrecarga e a falta de fase

Uma das piores condições para um motor trifásico é a falta de fase: um dos três condutores se rompe ou perde contato, e o motor passa a operar com duas fases, puxando corrente muito acima da nominal nos polos que sobraram. A norma de contatores e chaves de partida exige que o relé de sobrecarga atue nessa condição, quando dois polos conduzem sobrecarga e o terceiro fica em corrente zero. Relés de qualidade atuam bem nesse cenário, alguns com mecanismo sensível a desequilíbrio que antecipa o disparo. Ainda assim, a proteção térmica não é instantânea como a de um fusível: para motores críticos, o correto é complementar com um relé de falta de fase dedicado, e não confiar apenas na atuação térmica do relé de sobrecarga.

Erros comuns ao dimensionar o relé térmico

• Misturar faixa de ajuste com limiar de disparo. São conceitos diferentes; ajuste o dial em Ir e não confunda os extremos do dial com a tolerância de atuação de 1,05 a 1,20 vez o Ir.
• Cruzar o preset de uma tensão com outra. O In muda com a tensão; use sempre o In da tensão de operação real do motor.
• Inflar o SF para evitar desarme. Subir o fator de serviço sem respaldo da plaqueta reduz a proteção térmica do enrolamento. Use o SF declarado pelo fabricante.
• Errar a classe de disparo. Classe baixa demais desarma na partida de carga inercial; classe alta demais demora a proteger. Case a classe com o tempo de partida.
• Ignorar o estado quente. Repartidas rápidas em motor quente podem desarmar o relé numa partida normal. Aguarde o resfriamento ou use relé eletrônico.
• Esquecer a coordenação com disjuntor e contator. O relé protege contra sobrecarga, mas o conjunto de partida só está correto quando disjuntor, contator e relé estão coordenados entre si.

Quando o dimensionamento vira projeto: a Token monta o painel com ART

Achar a corrente de ajuste de um relé é uma conta de apoio — e para isso esta ferramenta existe e é gratuita. Mas quando o conjunto de partida precisa ser dimensionado, montado ou auditado, entra a engenharia: a coordenação entre disjuntor, contator e relé, a seleção definitiva dos componentes, a montagem do painel (CCM, QGBT), a partida dos motores e o laudo das instalações elétricas com responsável técnico e ART. A Token Engenharia atua em montagem industrial e eletromecânica em todo o Brasil — do projeto do circuito de comando e proteção ao comissionamento em campo, incluindo a parametrização das proteções e a partida dos motores.

Perguntas frequentes

Como dimensionar o relé de sobrecarga (relé térmico) de um motor?

O único parâmetro a definir é a corrente de ajuste: Ir = In × SF, onde In é a corrente nominal do motor na tensão de operação e SF é o fator de serviço. Para motor padrão (SF = 1,00), Ir = In. Depois selecione um relé cuja faixa de ajuste contenha Ir, de preferência perto do centro.

Qual a diferença entre faixa de ajuste do relé e limiar de disparo?

A faixa de ajuste mecânico é o intervalo que o dial do relé cobre; o limiar de disparo é a tolerância de atuação do bimetálico, tipicamente entre 1,05 e 1,20 vez o Ir. Você ajusta o dial em Ir; a atuação acontece dentro da janela de tolerância.

Como escolher a classe de disparo 10, 20 ou 30?

A classe é o tempo máximo de atuação a 7,2x Ir no estado frio. Classe 10 para bombas e ventiladores; classe 20 para compressores e transportadores; classe 30 para moinhos e cargas de alta inércia. Case a classe com o tempo de partida da carga.

O que é o fator de serviço (SF) e como ele muda o ajuste?

É um multiplicador da plaqueta que indica a sobrecarga contínua que o motor suporta. Padrão = 1,00 (Ir = In). Com SF = 1,15 ou 1,25 pode-se subir o Ir proporcionalmente. Use o SF impresso na plaqueta, sem inventar.

Por que o relé desarma na partida quando o motor acabou de funcionar?

É o estado quente: o bimetálico ainda está aquecido e atua mais rápido. Aguarde o resfriamento ou use um relé eletrônico com memória térmica configurável.

O relé térmico protege contra falta de fase?

A norma exige atuação quando dois polos conduzem sobrecarga e o terceiro fica em zero. Relés de qualidade atuam bem, mas não de forma instantânea; para motores críticos, use relé de falta de fase dedicado.

Quando o dimensionamento do relé vira projeto de engenharia?

Quando o conjunto de partida precisa ser dimensionado ou auditado: coordenação de disjuntor, contator e relé, montagem do painel e laudo com responsável técnico e ART. A Token Engenharia executa isso em todo o Brasil.