I N F O R M A Ç Ã O T É C N I C A S O B R E C A B O S E L É C T R I C O S INFORMAÇÃO TÉCNICA CABOS ELÉCTRICOS
Editado pela Direcção de Marketing da General Cable Coordenação: Ángela Moneo Redacção: Antonio López Versão Portuguesa: Francisco Pedroso Concepção: SCACS Impressão: Gràfiques L’empordà, S.L. GENERAL CABLE CELCAT, ENERGIA E TELECOMUNICAÇÕES S. A. Av. Marquês de Pombal, 38 2715-055 PÊRO PINHEIRO Depósito Legal: B-16769-2001 Edição: Maio 2007
• 5 • A publicação deste Manual Prático está especialmente concebida para ajudar todos os utilizadores cujas funções profissionais lhes exijam complementar a informação sobre os cabos eléctricos como produto e a sua aplicação tanto ao nível do Projecto como da Instalação. Pretendeu-se editar um livro o mais simples e didáctico possível, que permita uma interpretação fácil a todos os interessados, mesmo sem uma formação técnica específica. Se com ele conseguirmos colaborar no aumento do nível dos profissionais, ficaremos plenamente satisfeitos e o cabo deixará de ser um produto tão pouco conhecido. Se por razões de espaço e da brevidade com que se estruturou esta obra o leitor sentir falta de mais informações do seu interesse deverá solicitá-la directamente à General Cable. Em reconhecimento a todas as pessoas da General Cable que me permitiram elevar a minha própria formação técnica ao longo de várias décadas. General Cable CelCat Dir. Serviços Técnico-Comerciais Av. Marquês de Pombal, 38 Morelena 2715-055 PÊRO PINHEIRO Tel.: 21 967 85 00 Fax: 21 927 19 42 ESTAMOS AO SEU SERVIÇO Antonio López Responsável Técnico-Comercial da General Cable Sistemas, S. A.
ÍNDICE Simbologia 1. MARCAS COMERCIAIS E DESIGNAÇÕES TÉCNICAS 2. QUADROS DE DESIGNAÇÕES TÉCNICAS 3. CONDUTORES ELÉCTRICOS Condutores eléctricos – metais mais usados Características dos condutores 4. TABELAS SOBRE CONDUTORES Características dos metais mais usados em cabos eléctricos Resistência máxima do condutor, em Ohm/km a 20 ºC, em c.c. Resistência máxima do condutor em Ohm/km a 90 ºC, em c.a. 5 . 1 5.2 5.3 5.4 5.5 5. REVESTIMENTOS 16 • 7 • 20 20 21 21 23 23 23 24 26 26 27 30 30 31 32 33 34 36 37 38 3 . 1 . 1 3.1.2 • Cobre • Alumínio 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 • Padrão de resistividade • Tipos de Cobre para condutores eléctricos • Correspondência eléctrica entre Cobre e Alumínio • Como se determina o valor da resistência eléctrica de um condutor? 2 . 1 3 . 1 3.2 4 . 1 4.2 4.3 Revestimentos Isolantes Resistência a produtos químicos Principais características dos materiais poliméricos Semi-condutores 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 • Termoplásticos • Principais materiais poliméricos termoplásticos • Termoestáveis • Principais materiais poliméricos termoestáveis
5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 6. FLEXIBILIDADE 7 . 1 7. 2 7. 3 7.4 7.5 7.6 7. CABOS ELÉCTRICOS DE ALTA SEGURANÇA 8. TABELA DE INTENSIDADES MÁXIMAS ADMISSÍVEIS EM SERVIÇO PERMANENTE 8 . 1 8.2 8.3 8.4 8.5 • 8 • 39 40 40 42 43 45 42 6 . 1 52 53 54 55 57 57 57 57 58 62 64 68 72 74 48 48 49 49 Blindagens metálicas Enchimentos Bainhas de cama de armadura Armaduras Bainhas Cableagem 5.9.1 5.9.2 5.9.3 • Armadura de fitas • Armadura de fios • Armadura corrugada Flexibilidade 6.1 .1 6.1.2 6.1.3 • Aplicações móveis • Aplicações fixas • A designação técnica da flexibilidade O fogo e a sua problemática Os cabos e o fogo Os novos materiais A solução “Exzhellent” (AS) “Segurfoc-331 (AS+)” – cabos resistentes ao fogo Regulamentos eléctricos de Baixa Tensão 7.5.1 7.5.2 7.5.3 • Circuito primário • Circuito secundário • A solução “Segurfoc-331 (AS+)” Condições de instalação Intensidades máximas admissíveis em serviço permanente Cabos instalados ao ar – factores de correcção Cabos enterrados – factores de correcção Curtos-circuitos 41 41
10. RECOMENDAÇÕES GERAIS Recomendações gerais de manuseamento, lançamento e instalação de cabos de Baixa e Média Tensão em canalizações fixas 9. DIELÉCTRICOS 9 . 1 9.2 • 9 • 82 82 82 83 84 84 85 85 86 88 89 89 91 91 96 96 96 97 97 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 Dieléctricos Constantes dieléctricas de várias substâncias 9. 2 .1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 9.2.7 9.2.8 9.2.9 9. 1 . 1 9.1.2 9.1.3 • O que são dieléctricos? • Rigidez dieléctrica • Constante dieléctrica • Resistividade (Isolantes) • Resistência superficial • Absorção dieléctrica • Perdas dieléctricas • Factor de perdas • Efeito de corona • Resistência de isolamento • Capacidades • Quedas de tensão 10.1.1 10.1.2 10.1.3 10.1.4 10.1.5 10.1.6 10.1.7 10.1.8 10.1.9 10.1.10 • Descarga de bobinas de camiões • Armazenamento de bobinas • Mudança e transporte de bobinas • Local para lançamento do cabo • Lançamento do cabo • Esforços de tracção • Valas e atravessamento de ruas • Lançamento de cabos em galerias • Lançamento em tubagens • Instalação de cabos Outras recomendações importantes 10.1 10.2 • Disposição de cabos e ligação de blindagens • Ligação de cabos em paralelo • Circuitos vizinhos com cabos monopolares 10.2.1 10.2.2 10.2.3
12. POUPANÇA DE ENERGIA Poupança de energia Lei de Joule 13. ANEXO Determinação da potência e da intensidade de corrente em motores assíncronos 11. CONDIÇÕES DE INSTALAÇÃO Condições de instalação em fábricas e locais potencialmente explosivos ou inflamáveis Classificação de locais quanto ao risco de incêndio ou explosão • 10 • 110 110 112 112 113 122 116 117 1 1 .1 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 • Escolha do cabo • Instalações antideflagrantes • Modos de protecção 12.1 12.2 13.1
1 MARCAS COMERCIAIS E DESIGNAÇÕES TÉCNICAS
1. MARCAS COMERCIAIS E DESIGNAÇÕES TÉCNICAS • 12 • Os cabos eléctricos designam-se pela sua MARCA COMERCIAL, se existente (HERSATENE®, ENERGY®, EXZHELLENT®, etc), seguida pela designação técnica, constituída por símbolos (letras e números) que correspondem aos diferentes componentes do cabo (XV, RV-K, etc.). Aparecem em seguida a secção em mm2 e o número de condutores e a tensão nominal do cabo se necessário. EXEMPLO GENERAL CABLE GENLIS H 07 V – K 450/750 V 1 X 2,5 mm2 CONDUTOR FLEXÍVEL CLASSE 5 PARA INSTALAÇÕES FIXAS ISOLAMENTO DE PVC TENSÃO NOMINAL 450/750 V CABO HARMONIZADO H 0 7 V - K DESIGNAÇÃO TÉCNICA 450/750 V 1 X 2,5 mm2 TENSÃO NOMINAL Nº DE CONDUTORES X SECÇÃO NOMINAL mm2 GENERAL CABLE FABRICANTE GENLIS MARCA COMERCIAL REGISTADA
2 QUADROS DE DESIGNAÇÕES TÉCNICAS
B.T. = BAIXA TENSÃO • 14 • MARCA COMERCIAL GENLIS BIGGFLEX BIGGRIG MOVILFLEX (Blindado) (Não blindado) PLASTIGRON PLASTIGRON (Multicondutor) ENERGY RV FLEXIGRON 500V FLEXIGRON 500V FLEXIGRON 750V FLEXIGRON 1000V SOLDANOF EXZHELLENT XXI (AS) DESIGNAÇÃO TÉCNICA H07V – U H07V – R H07V – K H05V V – F 05VV - U VC4 V –K V V-500 – F LSVV V V – K 0,6/1 kV RV 0,6/1 kV XV 0,6/1 kV LXV H05RR – F H05RN - F H07RN – F DN – F 0,6/1 kV H01N2 - D ES-07Z1-K INTERPRETAÇÃO DA SIMBOLOGIA (H) SEGUNDO HD CENELEC (07) TENSÃO 750 V (V) ISOLAMENTO PVC (U) MONOFILAR (CLASSE1) (R) MULTIFILAR (CLASSE 2) (K) FLEXÍVEL (CLASSE 5) (05) TENSÃO 500 V (V) ISOLAMENTO PVC (V) BAINHA PVC (F) FLEXÍVEL (CLASSE 5) (05) TENSÃO 500 V (C4) BLINDAGEM EM TRANÇA DE COBRE (LS) CONDUTOR DE ALUMÍNIO MACIÇO CLASSE 1 (K) FLEXÍVEL (CLASSE 5) (R)(X) POLIETILENO RETICULADO (L) CONDUTOR DE ALUMÍNIO CLASSE 2 (R) BORRACHA SINTÉTICA (N) POLICLOROPRENO (D) BORRACHA DE ETILENO-PROPILENO (01) TENSÃO NOMINAL 100 V (N2) POLICLOROPRENO ESPECIAL (D) USOS MÓVEIS (soldadura) (Z1) ISOLAMENTO TERMOPLÁSTICO ZH CARACTERÍSTICAS FIO DOMÉSTICO. NÃO PROPAGADOR DA CHAMA E DO INCÊNDIO. MÁXIMO DESLIZAMENTO, EXTRUSÃO PELO SISTEMA “SPEEDY SKIN”. TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO 70 ºC. PRODUTO CERTIFICADO SEG. SISTEMA <HAR>. UTILIZAÇÃO: INSTALAÇÕES FIXAS EM TUBOS OU CALHAS, ETC.. CABO FLEXÍVEL, PARA INSTALAÇÕES MÓVEIS INTERIORES (F), TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO 70 ºC. NÃO PROPAGADOR DA CHAMA. CABO RÍGIDO PARA INSTALAÇÕES INTERIORES. NÃO PROPAGADOR DA CHAMA APLICAÇÃO EM ZONAS COM INTERFERÊNCIAS ELECTROSTÁTICAS OU ELECTROMAGNÉTICAS. INSTALAÇÕES MÓVEIS INTERIORES (MÁQUINAS FERRAMENTAS PORTÁTEIS, ETC.). NÃO PROPAGADOR DA CHAMA. TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO 70 ºC NÃO PROPAGADOR DA CHAMA. TEMPERATURA DE SERVIÇO 70 ºC. CONDUTORES NUMERADOS EM CABOS DE CONTROLE.INSTALAÇÕES FIXAS (K) EM INTERIOR OU EXTERIOR. CONDUTORES RÍGIDOS (CLASSE 1 E 2) DE COBRE E ALUMÍNIO. NÃO PROPAGADOR DA CHAMA. APLICAÇÃO: DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA EM B.T. EM INTERIOR OU EXTERIOR. APLICAÇÃO: INSTALAÇÕES MÓVEIS EM INTERIOR, ALIMENTAÇÃO DE MÁQUINAS FERRAMENTAS E APARELHOS DE CONDICIONAMENTO DE AR APLICAÇÃO: INSTALAÇÕES MÓVEIS EM INTERIOR OU EXTERIOR, ALIMENTAÇÃO DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS MÓVEIS CONDUTOR DE COBRE EXTRA FLEXÍVEL (CLASSE 6). NÃO PROPAGADOR DA CHAMA. APLICAÇÃO: ALIMENTAÇÃO DE PINÇAS DE SOLDADURA NÃO PROPAGADOR DO INCÊNDIO. ZERO HALOGÉNEOS, BAIXA CORROSIVIDADE. SEM LIBERTAÇÃO DE FUMOS OPACOS. TEMPERATURA MÁXIMA 70 ºC. TENSÃO NOMINAL 750 V.
• 15 • SEGURFOC - 331 (AS+) ENERGY RV – K FOC ARMIGRON –F ARMIGRON – M AEROPREX VULCAN VULCAN MAR VULCAN MINA HERSATENE RV – K 0,6/1 kV RVhMAVh/X1RVh 0,6/1 kV RVhMVh/XRVh 0,6/1 kV RZ 0,6/1 kV XS LXS DN 0,6/1 kV DN 0,6/1 kV DNC4V 0,6/1 kV DNZ5V 0,6/1 kV V VMV 0,6/1 kV DM2N 0,6/1 kV DS1N 0,6/1 kV RHZ1 6/10 kV18/36 kV LXHIOV 6/10-18/30 ALTA TENSÃO 26/45 – 36/66 kV 110 kV / 132 kV 220 kV / 400 kV (FA) (1 A) ARMADURA DE FITAS DE ALUMÍNIO (F) (A) ARMADURA DE FITAS DE AÇO (Vh) PVC RESISTENTE AOS HIDROCARBONETOS (MA) (1R) ARMADURA DE FIOS DE ALUMÍNIO (M) (R) ARMADURA DE FIOS DE AÇO GALVANIZADO (Z) CABLEADO SEM BAINHA (S) AUTO-SUPORTADO (D) BORRACHA DE ETILENO-PROPILENO (N) POLICLOROPRENO (C4) BLINDAGEM EM TRANÇA DE COBRE (Z5) ARMADURA DE TRANÇA DE FIOS DE AÇO GALVANIZADO (M2) CABINHOS DE AÇO (S1) BLINDAGEM DE SEGURANÇA (Z1) POLIETILENO (H) CABO DE CAMPO RADIAL (HIO) BLINDAGEM DE FIOS DE COBRE CONDUTORES CLASSE 5. CABO RESISTENTE AO FOGO, SEM HALOGÉNEOS. BAIXA CORROSIVIDADE, SEM LIBERTAÇÃO DE FUMOS OPACOS. MANTÉM A INTEGRIDADE DE SERVIÇO EM CASO DE INCÊNDIO. CONDUTORES FLEXÍVEIS CLASSE 5. INSTALAÇÕES FIXAS. CABO PARA DISTRIBUIÇÃO EM B.T. EM INTERIOR OU EXTERIOR. TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO 90 ºC. CONDUTORES DE COBRE OU ALUMÍNIO, RÍGIDOS CLASSE 1 OU 2. CABO COM ALTA PROTECÇÃO MECÂNICA E ANTI-ROEDORES. COMO ANTERIOR. UTILIZAÇÃO EM REFINARIAS, INDÚSTRIAS PETROQUÍMICAS, PARQUES DE COMBUSTÍVEIS, LOCAIS COM RISCO DE EXPLOSÃO. NÃO PROPAGADOR DO INCÊNDIO. CABO DE DISTRIBUIÇÃO EM B.T.. CONDUTORES CLASSE 2 DE COBRE OU ALUMÍNIO. UTILIZAÇÃO: REDES AÉREAS EM POSTES OU APOIADAS EM FACHADAS. CABO DE DISTRIBUIÇÃO EM B.T. PARA INTERIOR OU EXTERIOR. INSTALAÇÕES FIXAS. TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO 90 ºC. CABOS RÍGIDOS PARA INSTALAÇÃO EM NAVIOS. COMO ANTERIOR MAS COM PROTECÇÃO ELÉCTRICA OU MECÂNICA CABOS RÍGIDOS ARMADOS PARA INSTALAÇÕES FIXAS. CABOS COM CONDUTORES FLEXÍVEIS PARA INSTALAÇÕES MÓVEIS. CABOS DE DISTRIBUIÇÃO DE MÉDIA E ALTA TENSÃO EM COBRE OU ALUMÍNIO. CABOS DE TRANSPORTE EM EXTRA ALTA TENSÃO B.T. = BAIXA TENSÃO EXZHELLENT – D (AS) EXZHELLENT – XXI (AS) H07Z - R RZ1-K 0,6/1 kV (Z) ISOLAMENTO RETICULADO ZH (R ) POLIETILENO RETICULADO COMO ANTERIOR, EXCEPTO TEMPERATURA MÁXIMA 90 ºC. COMO ANTERIOR, EXCEPTO TENSÃO NOMINAL 0,6/1 kV. UTILIZAÇÃO: LOCAIS DE ACESSO DE PÚBLICO, SALAS DE ESPECTÁCULO, HOSPITAIS, METROPOLITANOS, ESTÚDIOS DE RÁDIO E TV, ETC.. CARACTERÍSTICAS INTERPRETAÇÃO DA SIMBOLOGIA MARCA COMERCIAL DESIGNAÇÃO TÉCNICA RVFAV/X1AV 0,6/1 kV RVFV/XAV 0,6/1 kV LVAV 0,6/1 kV LV1AV 0,6/1 kV LXAV 0,6/1 kV LX1AV 0,6/1 kV LSVAV 0,6/1 kV LSXAV 0,6/1 kV
• 16 • (*) Simbolos não adoptados pelo CENELEC. 2.1 SIMBOLOGIA CORRESPONDÊNCIA COM NORMALIZAÇÃO CONFORME DOCUMENTOS DE HARMONIZAÇÃO DO CENELEC H H05V-K TENSÃO NOMINAL TENSÃO NOMINAL 300/300V TENSÃO NOMINAL 300/500V TENSÃO NOMINAL 450/750V 03 05 07 H03VVH2-F H05V-K H07V-K B.T. = BAIXA TENSÃO MARCA COMERCIAL VULPREN W.B. JETLAN 5e+ JETLAN 6+ JETLANOPTIC DESIGNAÇÃO TÉCNICA DHZ1 6/10KV A 132 KV CATEGORIA 5e CATEGORIA 6+ FIBRA ÓPTICA CARACTERÍSTICAS CABOS DE DISTRIBUIÇÃO DE MÉDIA E ALTA TENSÃO EM COBRE OU ALUMÍNIO. SISTEMA DE CABLEAGEM ESTRUTURADA (VERSÕES UTP E FTP) DE CATEGORIA 5e, COM FUNCIONAMENTO ATÉ 200 MHz. EXISTEM VERSÕES ZERO-HALOGÉNEOS. CERTIFICADOS PELA DELTA (EC VERIFIED) SISTEMADE CABLEAGEMESTRUTURADA (VERSÕES UTP E FTP) DE CATEGORIA 6, COMFUNCIONAMENTOATÉ 250MHz. EXISTEMVERSÕES ZERO- -HALOGÉNEOS E PARA FUNCIONAMENTOATÉ 500MHz. CERTIFICADOS PELA DELTA (EC VERIFIED). SISTEMA DE CABLEAGEM ESTRUTURADA DE FIBRA ÓPTICA QUE INCLUI TODA A GAMA DE CABOS PARA INTERIOR E EXTERIOR, BEM COMO PAINÉIS, “PATCH-CORDS”, CONECTORES, ETC.. TODOS OS CABOS SÃO ZERO HALOGÉNEOS. INTERPRETAÇÃO DA SIMBOLOGIA ISOLAMENTOS E REVESTIMENTOS NÃO-METÁLICOS *D E E 2 *I J BORRACHA DE ETILENO-PROPILENO POLIETILENO POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE HYPALON TRANÇA DE FIBRA DE VIDRO DHV EV V E2V V DI SJ
REVESTIMENTOS METÁLICOS C3 *F/*A *FA/*1A *F3/*2A *H L/*C C/*O C4 *M/*R *MA/*1R *O *01 *02 Z5 BLINDAGEM DE COBRE, CORRUGADA ARMADURA DE FITAS DE AÇO ARMADURA DE FITAS DE ALUMÍNIO ARMADURA DE FITA DE AÇO CORRUGADA BLINDAGEM DE CAMPO RADIAL BAINHA DE CHUMBO CONDUTOR CONCÊNTRICO EM COBRE BLINDAGEM POR TRANÇA DE COBRE ARMADURA DE FIOS DE AÇO ARMADURA DE FIOS DE ALUMÍNIO BLINDAGEM METÁLICA COLECTIVA BLINDAGEM INDIVIDUAL DE PARES, TERNOS... BLINDAGEM COLECTIVA DE PARES, TERNOS... TRANÇA DE FIOS DE AÇO VC3V RVFV VAV RFAV X1AV RVF3V X2AV DHV DLV PCV V VCV XOV VC4V V VMV XRV VMAV V1RV RVOV E01V E02V VZ5V OUTROS SÍMBOLOS SEM CONDUTOR AMARELO / VERDE COM CONDUTOR AMARELO / VERDE x G 3 x 2,5 mm2 3 G 2,5 mm2 ISOLAMENTOS E REVESTIMENTOS NÃO-METÁLICOS N P Q R S T V X/*R V5/*Vh Z Z1 POLICLOROPRENO PAPEL DE ISOLAMENTO POLIURETANO BORRACHA BORRACHA DE SILICONE TRANÇA TÊXTIL POLI(CLORETO DE VINILO) / PVC POLIETILENO RETICULADO PVC RESISTENTE AOS ÓLEOS N PCV DQ HO7RR-F SJ H03RT-K V V RV-K V V5 HO7Z-R 07Z1-K RZ1-K XG • 17 • (*) Símbolos não adoptados pelo CENELEC COMPOSTO RETICULADO, COM BAIXA EMISSÃO DE HALOGÉNEOS, SEM FUMOS OPACOS COMPOSTO TERMOPLÁSTICO COM BAIXA EMISSÃO DE HALOGÉNEOS, SEM FUMOS OPACOS
3 CONDUTORES ELÉCTRICOS
3.1 CONDUTORES ELÉCTRICOS METAIS MAIS USADOS EM CONDUTORES ELÉCTRICOS Os metais mais usados como condutores em cabos eléctricos são o Cobre e o Alumínio. O Cobre é obtido impuro por tratamento dos minerais sulfurosos que o contêm e posteriormente purificado por processos electrolíticos. A sua elevada ductilidade permite obter fios muito finos, embora o endurecimento causado neste processo limite a sua flexibilidade, obrigando ao recozimento dos fios. A operação de estiramento é chamada trefilagem e a reunião de vários fios ou grupos de fios forma um condutor para isolamento, que será tanto mais flexível quanto mais finos forem os fios e cuja secção corresponde à soma das secções dos fios individuais. O Cobre, apesar das suas múltiplas qual idades, tem inconvenientes como densidade alta e custo elevado, circunstância que por vezes leva à sua substituição por outro metal mais leve e económico que permita reduzir os custos. 3.1.1 COBRE • 20 •
3.1.2 ALUMÍNIO O Alumínio, em contacto com o ar, cobre-se de uma película de óxido (Alumina) que o protege de futuras oxidações, embora tenha o inconveniente de ser isoladora e dificultar a execução de junções. O Alumínio em contacto com metais mais nobres (Ferro, Cobre, etc.) e em presença de humidade constitui um par galvânico que o corrói lentamente até à desagregação. Apesar destes inconvenientes, que são controláveis, tem campos de aplicação em que é usado preferencialmente – linhas aéreas, cabos de grande secção para Alta e Baixa Tensão, etc. . Devido à sua baixa densidade (cerca de 1/3 da do Cobre) e considerando a relação entre as resistividades, o Cobre pode ser substituído por metade do seu peso em Alumínio, para a mesma resistência eléctrica. As propriedades mecânicas do Alumínio são bastante inferiores às do Cobre e, devido à baixa resistência à tracção, é usado na forma de ligas ou reforçado com fios de Aço no caso das linhas aéreas. A resistividade padrão do Alumínio é I n t e r n a c i on a l me n t e , a p ro d u ç ã o d e condutores para cabos isolados respeita os requisitos das Normas IEC 60228 e EN 60228. A formação de um condutor define-se pelo número de f ios que o compõem e pelo respectivo diâmetro nominal . O grau de rigidez ou flexibi l idade é definido pelas diferentes classes incluídas nas Normas mencionadas, correspondendo a Classe 1 aos condutores monofilares e a Classe 2 aos • 21 • 3.2 CARACTERÍSTICAS DOS CONDUTORES 1 35,38 = 0,028264 Ohm • mm2/m a 20ºC
multifilares cableados, definindo-se o número mínimo de fios para cada secção. As classes 5 e 6 correspondem aos condutores flexíveis para os quais a Norma define o diâmetro máximo dos fios, deixando o seu número ao critério do fabricante. A diferença entre as classes 5 e 6 consiste no facto de esta última ter fios mais finos para conseguir maior flexibilidade. Independentemente de outros parâmetros a satisfazer, “o fundamental é respeitar os valores da resistência eléctrica máxima” indicados nas Normas. O QUE É A SECÇÃO GEOMÉTRICA? Entende-se por secção geométrica de um condutor a secção recta de um fio ou a soma das secções rectas de cada fio, se se tratar dum multifilar, expressa em mm2. O QUE É A SECÇÃO NOMINAL? É o valor arredondado que se aproxima do geométrico e que se utiliza para designar o cabo, expresso em mm2. O QUE É A SECÇÃO ELÉCTRICA? É o valor máximo fixado em Norma, em Ohm/km a 20 ºC. É o parâmetro que garante um comportamento adequado do condutor no transporte de energia. O QUE É A RESISTÊNCIA ELÉCTRICA? Designa-se por resistência eléctrica a maior ou menor dificuldade oferecida por um condutor a ser percorrido pela corrente eléctrica. De acordo com a teoria a corrente eléctrica consiste na deslocação de electrões de um corpo para outro; estas partículas, no seu deslocamento, têm de evitar os núcleos dos átomos que constituem o material condutor porque ao interactuarem com eles vão ser travados no seu movimento. Este raciocínio explica por que razão os corpos têm resistências distintas, dadas as suas diferentes constituições atómicas. • 22 •
3.2.1 PADRÃO DE RESISTIVIDADE O fabrico de condutores eléctricos utiliza Cobre refinado electroliticamente, dado que as impurezas causam aumentos consideráveis da resistividade. A resistividade do Cobre 100% puro a 20 ºC é 1/58 = 0, 017241 Ohm. mm2 / m Este valor é considerado como o padrão internacional da medida da resistividade. Para cabos eléctricos o valor mínimo admissível em termos de condutividade será da ordem de 98%. 3.2.2 TIPOS DE COBRE PARA CONDUTORES ELÉCTRICOS Cobre duro: É empregado em linhas aéreas ou em casos que requeiram uma boa resistência mecânica. A carga de ruptura varia entre 35 e 50 kg/mm2 e o alongamento na ruptura entre 0,5 e 3%. Exige-se uma condutividade eléctrica mínima correspondente a 97% do padrão internacional. Cobre recozido: É usado sempre em condutores isolados. A carga de ruptura varia entre 20 e 30 kg/mm2 e o alongamento na ruptura entre 25 e 30%. Exige-se uma condutividade no mínimo equivalente a 98% do padrão internacional. • 23 • 3.2.3 EQUIVALÊNCIA ELÉCTRICA ENTRE COBRE E ALUMÍNIO 0,017241 Ohm•mm2/m a 20ºC 0,028264 Ohm•mm2/m a 20ºC = 0,61 Resistividade Cobre Resistividade Alumínio Exs.: Secção Al 95 mm2 => 95 x 0,61 = 57,95 mm2 Cu => Cabo de Cobre 70 mm2 Exs.: Secção Cu 95 mm2 => 95 / 0,61 = 155,74 mm2 Al => Cabo de Alumínio 185 mm2
3.2.4 COMO SE DETERMINA O VALOR DA RESISTÊNCIA ELÉCTRICA DE UM CONDUTOR? Para determinar o valor da resistência eléctrica de um condutor é necessário que o condutor permaneça um mínimo de 12 horas a uma temperatura ambiente entre 10 e 30 ºC. Utiliza-se uma ponte de Wheatstone ou uma ponte de Thompson. O valor da leitura na ponte, em Ohms, dividido pelo comprimento do condutor, em km, permite calcular a resistência em Ohm/km. Se a medida tiver sido efectuada a uma temperatura diferente de 20 ºC o valor terá de ser corrigido aplicando a fórmula EXEMPLO: Cabo ENERGY RV-K (FXV) 0,6/1 kV 2x1,5 mm2, comprimento L=2350 m Medida no condutor Preto (ponte de Wheatstone) – 32,17 Ohm Temperatura do cabo – 30 ºC 32,17 R30 = -------------- = 13,69 Ohm / km 2,35 RT 13,69 R20 =------------------------------------ = -------------= 13,17 Ohm / km a 20º C [ 1 + _20 (Z-20)] 1,0393 Valor máximo definido na Norma IEC 60228 = 13,3 Ohm/km a 20 ºC (*) RT = R20 = _20 = Res i s t ênc i a a uma dada tempera tura Resistência a 20ºC Coeficiente de variação da resistividade a 20 ºC _ Cobre = 0,00393 / K Alumínio = 0,00403 / K { • 24 • (*) RT = R20 [ 1 + _20 (T - 20)]
4 TABELAS SOBRE CONDUTORES
4.1 CARACTERÍSTICAS DOS METAIS MAIS USUAIS EM CABOS ELÉCTRICOS CARACTERÍSTICAS TABELA 1 UNIDADES COBRE RECOZIDO COBRE DURO ALUMÍNIO 3/4 DURO ALMELEC CHUMBO AÇO REF. NORMA SÍMBOLO QUÍMICO DENSIDADE RESISTIVIDADE A 20ºC TEMPERATURA DE FUSÃO CARGA DE RUPTURA ALONG. NA RUPTURA MÓDULO DE ELASTICIDADE CONDUTIV. ELÉC. CONDUTIV. TÉRMICA COEF. DIL. LINEAR CALOR ESPECÍFICO COEF. DE VARIAÇÃO COM A TEMPERATURA - kg/dm3 Ohm.km/mm2 ºC daN/mm2 % daN/mm2 % IACS W/ cm.K K-1 (x 10-6) Cal/ºC.g K-1 Cu-ETP Cu 8,89 17,241 1083 20-30 25-30 10500 100 3,893 17 0,093 0,00393 Cu 8,89 17,586 1083 35-50 0,5-3 12000 98 3,893 17 0,093 0,00393 Al 99,5 E Al 2,7 28,264 657 12-15 1,5-3 5600 61 2,218 23 0,214 0.00403 - 2,7 32,500 657 35-40 4-6 6000 53 1,84 23 0,214 0.0036 Pb 11,35 206 327 1,75 20-50 1700 8,4 0,35 29 0,030 0,0042 Fe 7,8 190 1400 40-150 2-6 18500 9 0,46 11,5 0,114 0,004 TABELA 2 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 0,727 0,524 0,387 0,268 0,193 0,153 0,124 0,0991 0,0754 0,0601 0,0470 0,0366 0,0283 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1,16 0,734 0,529 0,391 0,270 0,195 0,154 0,126 0,100 0,0762 0,0607 0,0475 0,0369 0,0286 - - - - - 1,91 1,20 0,868 0,641 0,443 0,320 0,253 0,206 0,164 0,125 0,100 0,0778 0,0605 0,0469 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0,0641 0,0486 0,0384 0,0287 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654 0,0495 0,0391 0,0292 SECÇÃO NOMINAL mm2 CLASSES 1 E 2 CLASSE 5 CONDUTORES DE COBRE FIOS NUS FIOS ESTANHADOS CONDUTORES DE ALUMÍNIO CONDUTORES DE COBRE FIOS NUS FIOS ESTANHADOS • 26 • 4.2 RESISTÊNCIA MÁXIMA DOS CONDUTORES EM OHM/kM A 20ºC, EM C.C.
4.3RESISTÊNCIAMÁXIMADOCONDUTOREM OHM/kM A 90ºC, EM C.A. SECÇÃO NOMINAL(mm2) CLASSE 2 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 TABELA 3 COBRE ALUMÍNIO 1,47 0,927 0,668 0,494 0,342 0,247 0,196 0,159 0,128 0,098 0,079 0,0631 0,0508 0,0416 2,45 1,54 1,11 0,822 0,568 0,411 0,325 0,265 0,211 0,161 0,130 0,102 0,0803 0,0638 • 27 • NOTA: A Norma EN 60228 define o valor da resistência óhmica dos condutores em c.c. a 20 ºC. Considerou-se conveniente incluir a Tabela anterior com valores da resistência eléctrica em c. a. a 90 ºC, que é a temperatura máxima admissível para cabos com isolamento reticulado (PEX, EPR, etc.). Em consequência para cálculos de intensidades máximas, quedas de tensão, reactâncias, etc. o valor aplicável de resistência é sempre a 90 ºC, em c. a.. Nos casos especiais em que se prevejam temperaturas inferiores a 90 ºC, os valores devem ser corrigidos para a temperatura pretendida.
5 REVESTIMENTOS
5.1 REVESTIMENTOS Os revestimentos são elementos de diferentes tipos e aplicações que conferem protecção eléctrica ou mecânica ao cabo. Cada um deles tem uma função específica na garantia de que o cabo tenha um bom comportamento na aplicação para a qual foi concebido. Entre os tipos de revestimentos distinguimos os seguintes: ISOLANTES SEMI-CONDUTORES BLINDAGENS METÁLICAS ENCHIMENTOS CAMAS DE ARMADURA ARMADURAS BAINHAS que adiante analisaremos. 5.2 ISOLANTES Constituem a camada contígua ao condutor metálico que o protege electricamente de tudo o que o rodeia. São normalmente os elementos mais delicados e a sua deterioração, mais ou menos rápida, é o que limita na maioria das vezes a vida útil do cabo. As condições ambientais e climáticas ou os contactos com agentes agressivos, a par da falta de cuidado na instalação, manuseamento e conservação, são os factores principais que limitam a vida de um cabo. Do ponto de vista científico o estudo dos isolantes tem um grande interesse dado que as suas propriedades eléctricas fundamentais devem ser equilibradas com outros parâmetros físicos bem como a sua composição química. Os isolantes utilizados não são dieléctricos perfeitos e há sempre a possibilidade de um electrão passar de um átomo para outro contíguo, umas vezes devido à sua própria estrutura atómica e outras devido a impurezas; isto origina uma corrente muito fraca mas mensurável, designada corrente de fuga. • 30 •
Os isolantes e outros revestimentos poliméricos usados no fabrico de cabos são muito variados. Assim apresentamos apenas os tipos genéricos mais usuais. Os grandes grupos em que norma lmente os c l ass i f i camos são os TERMOPLÁSTICOS e os TERMOESTÁVEIS. 5.2.1 TERMOPLÁSTICOS Designam-se assim os materiais poliméricos que por aumento da temperatura se deformam sob pressão por perda das suas propriedades mecânicas. Esta fluência a alta temperatura é aproveitada na sua aplicação em isolamentos ou outros tipos de revestimentos, geralmente por extrusão. Ao arrefecer recuperam as características mecânicas iniciais. Os mais usados no fabrico de cabos eléctricos são o Poli(Cloreto de Vinilo) (PVC), o Polietileno termoplástico (PE), as poliolefinas ignifugadas (Z1), o Poliuretano (PU), os materiais fluorados (Tefzel, Teflon), etc.. • 31 •
5.2.2 PRINCIPAIS MATERIAÍS POLIMÉRICOS TERMOPLÁSTICOS O Poli (Cloreto de Vinilo), (PVC), obtém-se a partir do Etileno e do Acetileno por reacção com Ácido Clorídrico ou Cloro, seguida de polimerização por diversos processos. Inicialmente é uma resina de cor clara, dura, rígida e com reduzida estabilidade, pelo que se têm de adicionar produtos estabilizantes. Também se adicionam outros produtos como os plastificantes, que lhe conferem dureza e flexibilidade adequadas, cargas minerais que modificam as suas propriedades físicas e reduzem o custo dos compostos, pigmentos, etc.. Com tudo isto, adaptando as devidas proporções, podem obter-se compostos com propriedades particulares para uso em isolamentos, camas de armadura e bainhas exter iores, os quai s têm de sat i sfazer as Normas e ensaios especificados bem como as condições particulares a que os cabos estão sujeitos dado o local de instalação, tipo de utilização, etc.(resistência aos óleos, altas ou baixas temperaturas, produtos químicos, reacção ao fogo, etc.). Actualmente, a sua utilização mais comum é em bainhas interiores e exteriores de cabos. Até ao aparecimento do Polietileno reticulado como isolante, o PVC foi também muito usado como isolamento de cabos de Baixa Tensão mas esta aplicação está a reduzir-se rapidamente. O Polietileno resulta da polimerização do Etileno, obtendo-se uma cadeia longa sem ligações duplas e por isso muito estável. A polimerização foi conseguida durante muito tempo a alta pressão (1500 bar) e temperaturas entre 100 e 250 ºC. Mais recentemente é feita a pressões normais e temperaturas entre 20 e 70 ºC. Nesta reacção obtêm-se diferentes tipos de material, diferenciados pelo seu Peso Molecular médio e pela viscosidade. As propriedades eléctricas do Polietileno são realmente excepcionais, o que o torna insubstituível como isolamento de certos tipos de cabo como nas gamas • 32 •
de telecomunicações. Até ao aparecimento das técnicas para a sua reticulação o Polietileno termoplástico foi também usado no isolamento de cabos de Média Tensão. Tal como o PVC é usado como isolante e também como bainha exterior de cabos, tanto pela resistência aos impactos e à abrasão como pela baixa a b so r ç ão d e hum i d a d e , a p l i cando - s e a c t ua l men t e em ca bos d e telecomunicações e de Média e Alta Tensão. Quando se uti l iza em cabos para instalação à intempérie e dado que o Polietileno apresenta uma certa degradação das características mecânicas por acção dos raios UV, é necessário adicionar uma percentagem baixa de Negro de Fumo, que absorve a radiação. 5.2.3 TERMOESTÁVEIS Designam-se assim os materiais poliméricos aos quais se adicionam peróxidos orgânicos a pressões e temperaturas adequadas no processo de extrusão, conseguindo-se ass im a vulcanização ou ret iculação por criação de ligações transversais entre as moléculas do polímero, de tal forma que o material resultante não funde nem se deforma com o aumento de temperatura. Os mais usuais são a Borracha de Etileno-Propileno (EPR), o Polietileno reticulado (PEX), o Hypalon (CSP), o Neopreno (PCP), a Borracha sintética (SBR), o Etileno – - Acetato de Vinilo (EVA), a Borracha de Silicone (SI), etc.. • 33 •
5.2.4 PRINCIPAIS MATERIAIS POLIMÉRICOS TERMOESTÁVEIS O Polietileno reticulado (PEX) começou a usar-se nos anos 60 no isolamento de cabos de Baixa Tensão, estendendo-se posteriormente a sua aplicação aos cabos de Média e Alta Tensão. O seu consumo tem tido um aumento constante, inclusive em cabos de Muito Alta Tensão. Em Espanha a General Cable produz e instala cabos de 66 até 220 kV, existindo referências de outros países de aplicações até 525 kV. O Polietileno Reticulado é um material duro, com elevada resistência à ruptura (superior à borracha e ao Polietileno termoplástico). A sua termoestabilidade permite temperaturas de utilização de 90 ºC. Esta propriedade, junto com a sua baixa resistividade térmica (350 ºC.cm/W) permite-lhe suportar situações de emergência, com curtos-circuitos até 250 ºC. A resistência a baixas temperaturas é também muito boa, chegando a –70 ºC. O Pol ieti leno é reticulado pela adição de peróxidos orgânicos, como o dicumilperóxido, o qual quando a temperatura atinge 140 ºC se decompõe, capturando átomos de Hidrogénio das cadeias poliméricas ( criando ali radicais). Estas espécies vão formar ligações Carbono-Carbono unindo as moléculas do pol ímero numa rede tridi - mensional. No fabrico de cabos com este tipo de isolamento a extrusão e a reticulação podem ser combinadas num só processo – após a extrusão o cabo entra no tubo de vulcanização onde se aumenta a temperatura por subida da pressão do vapor de água que enche o tubo ou por equipamentos de Infravermelhos em atmosfera de Azoto no procedimento conhecido como “Dry Curing”. A Borracha de Etileno-Propileno (EPR) é um copolímero de Etileno e Propileno. Com a incorporação de outros elementos, tais como plastificantes, antioxidantes, lubrificantes, pigmentos e outros componentes, consegue-se uma mistura crua • 34 •
que terá de ser vulcanizada por incorporação de peróxidos. Esta vulcanização consegue-se após extrusão, em condições determinadas de pressão e temperatura, seguindo um processo análogo ao descrito para o Polietileno reticulado. As propriedades dieléctricas são muito boas, o que o torna um isolante adequado para Média Tensão. No campo da Alta Tensão a sua aplicação é limitada por ter uma resistência térmica considerável (500 ºC.cm/W) e pelos valores dieléctricos (tg b) mais elevados que o PEX. A sua alta flexibilidade aconselha o seu uso em instalações móveis de Baixa ou Média Tensão – equipamentos de movimentação, cabos para navios, cabos de minas, etc.. • 35 •
PRODUTOS (+) = BOA (-) = FRACA (0) = NULA POLICLOROPRENO PVC / NBR PEX PVC Ácidos ACÉTICO 50% CLORÍDRICO 10% NÍTRICO 10% SULFÚRICO 10% Bases AMONÍACO SODA C. 10% SODA C. 70% Sais CLORETO DE ALUMÍNIO CLORETO FÉRRICO CLORETO DE BÁRIO DICROMATO DE POTÁSSIO DICROMATO DE SÓDIO SULFATO DE COBRE CLORETO DE MERCÚRIO Solventes ÁLCOOL ETÍLICO ÁLCOOL METÍLICO ÁGUA A 100 ºC ETILENO GLICOL ÓLEO DE LINHO FENOL CICLOHEXANONA BENZENO TOLUENO CICLOHEXANOL BUTANOL TETRACLORETO DE CARBONO TRICLOROETILENO TETRACLOROETANO DICLOROETANO SULFURETO DE CARBONO “WHITE SPIRIT” ESSÊNCIA DE TEREBENTINA ÓLEO GORDO A 70 ºC PETRÓLEO ACETONA ACETATO DE ETILO ACETATO DE BUTILO CLOROFÓRMIO ÓLEO DE TRANSFORMADOR PIRALENO - + - + + + - + + + + - + + + + - + + 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 - 0 - - - 0 0 0 - 0 - - - + + + - + + + + + + + - - - + + 0 0 0 0 - - 0 0 0 0 0 + 0 + + 0 0 0 0 - 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - 0 0 - + 0 0 - - 0 - 0 0 - - - - 0 0 0 + + + + + + + + + + + + + + - - + + + 0 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 - 0 - - 0 0 0 0 - 0 5.3 RESISTÊNCIA A PRODUTOS QUÍMICOS • 36 •
5.4 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS TABELA 5 CARACTERÍSTICAS PVC PE PEX EPR BORRACHA SINTÉTICA POLICLOROPRENO HYPALON PVC / NBR MECÂNICAS RESISTIVIDADE ELÉCTRICA PERDAS DIELÉCTRICAS RESISTÊNCIA À INTEMPÉRIE RESISTÊNCIA À PROPAGAÇÃO DA CHAMA RESISTÊNCIA AO OZONO RESISTÊNCIA AO ENVELHECIMENTO E AO CALOR TEMPERATURA MÁXIMA DE SERVIÇO PERMANENTE RESISTÊNCIA AOS ÓLEOS MINERAIS FRAGILIDADE A BAIXA TEMPERATURA MB B A B B EX B 70 B A B EX EX R-B N EX B 65 A EX B EX MB MB R EX MB 90 A MB A MB B B N EX MB 90 R EX A-MB B B R N N A 60 R MB B-MB R R B B B B 75 MB MB MB A R MB B EX MB 85 MB B B R R B B EX B 75 EX B EX: MB: B: A: R: N: • 37 • EXCELENTE MUITO BOA BOA ACEITÁVEL REGULAR NULA
5.5 SEMI-CONDUTORES Consistem em camadas extrudidas de resistência eléctrica reduzida de materiais compatíveis com os isolamentos. São usados principalmente em cabos de Média e Alta Tensão, em duas camadas: A primeira é aplicada directamente sobre o condutor e tem por função conter o campo eléctrico dentro de uma superfície cilíndrica e o mais equipotencial possível, com uma espessura adequada à eliminação das irregularidades dos fios que formam o condutor. Sem esta blindagem, o isolamento ficaria sujeito a gradientes de potencial variáveis. Estes materiais são desenvolvidos de modo a garantir a sua compatibilidade com o isolamento. A segunda camada semi-condutora tem uma função análoga à anterior, entre o isolamento e a blindagem. Na GENERAL CABLE o fabrico dos cabos de Média e Alta Tensão, no que se refere à aplicação das camadas semi-condutoras e de isolamento, é feito pelo processo de “Tripla Extrusão Simultânea”, que consiste em fazer confluir os três materiais fundidos por canais distintos numa única cabeça, em simultâneo e sem presença de atmosfera contaminante, como poderia suceder nos processos convencionais de extrusão. As blindagens semi-condutoras também têm aplicação em cabos de Baixa Tensão para a indústria mineira e para a utilização de equipamentos móveis. Esta camada permite captar qualquer corrente de defeito radial entre o condutor e o isolamento e transferi-la para um condutor auxiliar de drenagem ligado a um detector de defeitos, que permite desligar de imediato o circuito em causa. • 38 •
Assim, ao mesmo tempo que se evita a possibilidade de um curto-circuito importante que destrua o cabo, elimina-se a possibilidade de a energia libertada na falha ser causa de incêndio ou deflagração. 5.6 BLINDAGENS METÁLICAS São elementos condutores, geralmente de Cobre ou Alumínio, que podem ter várias funções: Protecção da influência de induções exteriores Escoamento de correntes de defeito Regularização do campo eléctrico Blindagem de sinais externos ou internos Etc. Nos cabos de Média e Alta Tensão empregam-se basicamente 3 tipos: Fitas de Cobre aplicadas em hélice com sobreposição sobre a camada semi-condutora extrudida (H1) Fios de Cobre aplicados em hélice sobre a camada semi-condutora (H16, H28, H35, etc.). Bainha de Chumbo (Pb) usada em cabos de isolamento de papel (são instalados cada vez menos). Utilizam-se outros tipos de blindagem para cabos de controle, instrumentação, telecomunicações, etc., cuja função é apenas evitar que as correntes muito fracas que circulam nos condutores sejam afectadas por sinais nos condutores contíguos ou efeitos electrostáticos exteriores. É usual em cabos de instrumentação a aplicação de blindagens individuais em cada par além de uma colectiva sobre o conjunto de pares cableados. Estas • 39 •
O enchimento é o material que tem por função ocupar os espaços vazios resultantes da cableagem dos condutores isolados, de modo a resultar uma envolvente cilíndrica e lisa. Os enchimentos podem ser têxteis ou de material plástico. As condições fundamentais a exigir aos materiais de enchimento são: NÃO HIGROSCÓPICOS (não absorvem ou libertam humidade) COMPATIBILIDADE COM OS MATERIAIS ADJACENTES blindagens são normalmente constituídas por uma fita-complexo de Alumínio (poucos micra de espessura) e poliester - Polietilenotereftalato (PETP), que lhe confere resistência mecânica. A fita é aplicada em hélice sobre o cabo a proteger, sendo a continuidade assegurada pela inclusão de um condutor de baixa secção (fio de continuidade ou drenagem). 5.7 ENCHIMENTOS Os cabos concebidos com armaduras metálicas possuem uma camada extrudida que, aplicada sobre os enchimentos referidos, serve de cama à armadura e como tal protege os isolamentos de possíveis acções das massas metál icas. 5.8 BAINHAS DE CAMA DE ARMADURA • 40 •
São elementos metálicos para protecção mecânica do cabo. Geralmente são de Aço, simples ou com oxidação azul. Nalgumas aplicações especiais aplicam-se fitas de Aço galvanizado. Para evitar perdas por indução nos cabos monopolares as armaduras respectivas são constituídas por metais não magnéticos (Alumínio, Cobre, Bronze, etc). Os tipos de armadura mais utilizados são a ARMADURA DE FITAS, a ARMADURA DE FIOS e a ARMADURA DE FITA CORRUGADA. 5.9 ARMADURA 5.9.1 ARMADURA DE FITAS Constituída por 2 fitas aplicadas em hélice, de modo que a exterior cobre os espaços livres deixados pela interior, permitindo que o conjunto evidencie um certo grau de flexibilidade durante a instalação, bem como o deslizamento das próprias espiras da armadura. A bainha de cama será, regra geral, de PVC nos cabos com bainha exterior deste material. Em certos países se a composição da bainha se reflecte na designação do cabo (ex.: VVRV) a qualidade e características do composto usado devem ser as mesmas da bainha exterior. Nos casos em que a designação não refere o material da bainha de cama (ex.: VRV) isso significa que o material desta camada não corresponde à exigência da Norma de suporte. Nos cabos armados com bainha exterior elastomérica (Policloropreno, Hypalon, etc. ) a bainha de cama da armadura será em mater ial elastomér ico. As Normas podem exigir para as bainhas de cama: ESPESSURAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS ESTANQUIDADE NÃO HIGROSCOPICIDADE COMPATIBILIDADE COM OS MATERIAIS ADJACENTES. • 41 •
Constituída por fios de Aço galvanizado ou fios de Alumínio no caso de cabos monopolares, aplicados por cableagem em hélice sobre a cama da armadura, cobrindo a totalidade da periferia do cabo. Os fios de Aço têm uma carga de ruptura mínima de 35 kg/mm2 e os de Alumínio de 16 kg/mm2. As armaduras de fios são particularmente adequadas para suportar esforços de tracção durante a instalação do cabo ou suportar o seu peso em condutas muito inclinadas ou mesmo em instalação vertical (ex.: minas). É frequente nos cabos de minas incorporar na armadura fios de Cobre do mesmo diâmetro dos de Aço, com o objectivo de aumentar a condutância da armadura e poder utilizá-la como condutor de protecção. Os cabos com armaduras de fios de Aço são utilizados nos sectores industriais e petroquímico, em minas e também em instalações em locais com risco de incêndio e/ou explosão. Correspondem na gama da General Cable aos tipos RVhMVh 0,6/1 kV. Uma variante da armadura de fios é a trança metálica. Constituída por fios de Aço galvanizado ou Bronze, de diâmetro reduzido (0,2 a 0,5 mm), forma uma cobertura que pode atingir até 100% da superfície a proteger. A sua utilização restringe-se a cabos flexíveis para equipamentos móveis, cabos para navios, cabos de minas ou simplesmente como protecção anti-roedores em diferentes tipos de cabos. • 42 • 5.9.2 ARMADURA DE FIOS 5.9.3 ARMADURA DE FITA CORRUGADA É constituída por uma fita longitudinal envolvente, com sobreposição, com as marcas da corrugação transversais ao eixo do cabo, permitindo um certo grau de flexibilidade em simultâneo com uma boa protecção mecânica e anti-roedores.
5.10 BAINHAS EXTERIORES São as camadas ou revestimentos exteriores que actuam como protecção dos cabos eléctricos, estando a sua aplicação justificada por muitas razões, sendo a mais comum suportar durante a instalação e ao longo da vida úti l do cabo os efeitos mecânicos de choques, escorregamentos e apertos. Dependendo da localização, condições ambiente, tipo de instalação e serviço, bem como por razões de segurança, as bainhas devem também ser adequadas a cada uma das solicitações que se prevejam. É comum que para cabos a instalar dentro de refinarias e instalações petroquímicas a bainha de PVC deva suportar a acção de contactos acidentais com hidrocarbonetos e solventes, existindo para a sua avaliação normas que especificam os ensaios a satisfazer e os limites de aceitação. Para centrais nucleares as bainhas devem responder, entre outros requisitos, a uma particular resistência aos efeitos das radiações por se destinarem a funcionar num meio onde existe a possibi l idade de fugas radioactivas. Para as instalações eléctricas em locais com acesso de público, e dada a possibilidade de ocorrerem incêndios apesar das medidas de segurança, os cabos e em particular as bainhas devem ter um certo tipo de comportamento em caso de incêndio: exigem se cabos NÃO PROPAGADORES DO INCÊNDIO, sem componentes halogenados que possam gerar gases tóxicos, e que não emitam fumos densos em presença de fogo. • 43 •
• 44 • Podem definir-se muitas situações particulares que, pela experiência da General Cable, já foram estudadas e encontrada para cada caso a solução mais adequada que corresponda às condições definidas. A bainha dos cabos eléctricos comporta-se como uma protecção global do cabo, não devendo esquecer-se que a vida útil do cabo diminui rapidamente com bainhas deterioradas por pancadas, perfurações, etc.. Esta circunstância faz que em certos tipos de cabos como os de Média e Alta Tensão seja extremamente importante a utilização de meios de adequados no lançamento dos cabos em condutas subterrâneas com o objectivo de não os danificar. Um pequeno orifício, por imperceptível que seja, é suficiente para a entrada de água ou pelo menos de humidade, que se propagará ao longo do cabo, produzindo-se fenómenos electroquímicos que provocam o aparecimento e crescimento de arborescências, o que significa uma degradação constante dos materiais isolantes até ocorrer a perfuração do dieléctrico. Tal como os isolamentos que referimos anteriormente, as bainhas podem ser classificadas em dois grandes grupos: TERMOPLÁSTICAS, como o PVC, Polietileno e Poliuretano nas suas diferentes variedades, e TERMOESTÁVEIS, como o Policloropreno, Hypalon, Borracha sintética, Borracha de Silicone, NBR, etc..
5.11 CABLEAGEM • 45 • Consiste no enrolamento de dois ou mais condutores entre si , sobre um eixo imaginário, formando uma hélice visível. A distância mais curta entre dois pontos do mesmo condutor na mesma geratriz, depois de dar uma volta completa ao eixo de cableagem, designa-se por PASSO DE CABLEAGEM. Os cabos utilizados em instalações móveis (gruas, enroladores, minas, etc.) têm passos de cableagem mais curtos que os cabos convencionais.
6 FLEXIBILIDADE
6.1 FLEXIBILIDADE A f lexibi l idade nos cabos eléctricos é determinada por dois aspectos: A.- A sua função e comportamento exigido em serviço B.- Facilitar a instalação dos cabos 6.1.1 INSTALAÇÕES MÓVEIS A.- Neste primeiro caso devem utilizar-se CABOS FLEXÍVEIS PARA INSTALAÇÕES MÓVEIS, ou seja cabos que no seu funcionamento normal al imentam equipamentos móveis, pelo que o seu comportamento não deve reduzir-lhes a funcionalidade, a vida útil em serviço e, principalmente, deve assegurar um nível elevado de segurança para as pessoas e equipamentos adjacentes. As Normas definem as características que devem ter estes cabos, os materiais constituintes, regras de concepção, métodos de ensaio e resultados a obter, bem como a correcta interpretação dos guias de uso e normas de apl icação. Muitas vezes avalia-se a flexibilidade de um cabo por meios subjectivos, que apenas podem trazer uma aval iação particular e momentânea. O cabo flexível para instalações móveis deve garantir para além disso uma vida útil longa, o que se avalia por ensaios que comprovam a sua resistência a mi lhares de ciclos de f lexão. • 48 •
CABOS PARA INSTALAÇÕES MÓVEIS INTERIORES A tensão mínima será de 500 V (300/500) Podem utilizar-se cabos de PVC ou de BORRACHA Os cabos mais usados são: MOVILFLEX VV-F 300/500 V BIGGFLEX H05VV-F FLEXIGRON H05RR-F FLEXIGRON H05RN-F CABOS PARA INSTALAÇÕES MÓVEIS EXTERIORES A tensão mínima será de 750 V (450/750) Só devem usar-se cabos de borracha (*) Os cabos mais utilizados são: FLEXIGRON H07RN-F (450/750 V) FLEXIGRON DN-F 0,6/1 kV (*) A utilização de cabos isolados a PVC ou PEX para instalações móveis exteriores está proibida em vários países. A letra F no final da designação dum cabo significa sempre flexível para instalações móveis. Outros cabos flexíveis incorporam a letra K na sua designação, o que significa flexível para instalações fixas. 6.1.2 INSTALAÇÕES FIXAS B.- Neste caso, por razões práticas, tem-se verificado em muitos países a substituição dos condutores rígidos das Classes 1 ou 2 por condutores flexíveis da Classe 5. Isto vai facilitar as tarefas de instalação do cabo em quaisquer condições, particularmente em locais apertados ou de difícil acesso. Podemos referir como exemplo a utilização crescente de cabos: ENERGY RV – K 0,6/1 kV. • 49 • 6.1.3 DESIGNAÇÕES TÉCNICAS
EXZHELLENT (AS) ALTA SEGURANÇA SEGURFOC-331 (AS+) ALTA SEGURANÇA AUMENTADA 7 CABOS ELÉCTRICOS DE ALTA SEGURANÇA EM CASO DE INCÊNDIO
• 52 • O fogo é um dos fenómenos mais importantes e apreciados de todos os descobertos pelo homem, talvez o que mais ajudou a sua vida e o desenvolvimento desde os tempos mais remotos. Simultaneamente, é um dos mais temidos quando por qualquer razão se escapa ao controlo, já que tem consequências irreversíveis. O p r o b l ema d o f o g o t em s emp r e preocupado muito os construtores de edifícios e de outros locais de acesso de púb l i co, ass im como os fabr i cantes de equ i pamen t os que , pe l a s s ua s características, podem apresentar um perigo tanto para as pessoas como para os locais em que se encontram. Os me i os de comun i cação re fe rem frequentemente incêndios ocorridos em edifícios, salas de espectáculos, hotéis, clínicas, fábricas, etc.. São notícias que comovem todo o mundo, seja qual for o local atingido. Todos se recordam de diferentes episódios deste tipo – em quase todos se registam efeitos comuns: fumos opacos, tóxicos e corrosivos e, consequentemente, muitas mortes por asfixia. As estatísticas demonstram a grande frequência de incêndios com causas muito diversas. As exigências de segurança cada vez mais apertadas fizeram aparecer Normas e Especificações que regulam a utilização de determinados materiais, proibindo alguns e exigindo a utilização de cabos especiais em determinadas instalações. 7.1 A PROBLEMÁTICA DO FOGO
7.2 OS CABOS E O FOGO Os cabos, como componentes importantes de todas as instalações, estão abrangidos por estas exigências dado que: São elementos que cruzam a totalidade das instalações, passando de umas áreas para as outras, e podem ser considerados potenciais agentes de propagação dos incêndios. Boa parte do seu volume é constituído por isolamentos e bainhas em materiais orgânicos e como tal combustíveis susceptíveis de ser afectados pelo fogo, produzindo gases e fumos inflamáveis que cooperam na combustão, sendo quase sempre mui to tóxicos e corros ivos e associados a fumos densos. A sua integridade eléctrica, ao ser afectada pelo fogo, pode ser danificada originando curtos-circuitos e, por consequência, facilitando o aparecimento de novos focos de incêndio. É conhecido que, uma vez declarado o incêndio, o elemento mais nocivo que aparece é o fumo gerado pela combustão dos materiais submetidos à acção do fogo. Com efeito, a maioria desses materiais, em geral de origem orgânica, emitem ao arder grande quantidade de fumos de alta opacidade com conteúdos elevados de gases tóxicos e corrosivos que os tornam irrespiráveis e causam a perda total de visibilidade num ambiente altamente nocivo para as pessoas, dificultando as acções de extinção e evacuação, que são vitais nestas situações. Como consequência menor mas não desprezável devem também referir-se as perdas elevadas por inutilização de equipamentos (informáticos, de comunicações, etc.) afectados pelas corrosividade dos fumos e gases libertados. • 53 •
7.3 OS NOVOS MATERIAIS • 54 • Quando os plásticos apareceram na década de cinquenta deu-se um grande avanço no mundo industrial. Os cabos perderam os seus antigos materiais de isolamento e protecção, substituídos por estes novos produtos. Os resultados foram excelentes, não só do ponto de vista dieléctrico mas também das melhorias conseguidas em temperaturas de serviço, maneabilidade, durabilidade, estabi l idade térmica e resistência a ambientes especiais (altas e baixas temperaturas, exposição a solventes, a óleos e a hidrocarbonetos). Os avanços da tecno l og i a e da i nves t i gação nas ú l t imas décadas l evaram ao desenvolvimento de soluções para cada caso específico de utilização – mas se por um lado os plásticos resolveram muitos problemas de utilização dos cabos, tem de se reconhecer que alguns deles, como o poli (cloreto de vinilo), se expostos ao fogo, libertam fumos intensos totalmente opacos com teores elevados de gases tóxicos e corrosivos, devido à libertação de grande quantidade de Cloro sob a forma de gás clorídrico (HCl). Estes problemas levaram ao aparecimento de novos materiais que, quando usados como isolamentos e bainhas em substituição do PVC ou outros polímeros como o Policloropreno, constituem a base de novos tipos de cabos destinados a instalações em locais com acesso de público. EMISSÃO DE HALOGÉNEOS (%HCl) 40% 30% 20% 10% 0% PVC PVC Modificado Livre de Halogéneos (EXZHELLENT)
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