Fios e cabos eléctricos

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Conceitos de Fios e Cabos

Fio: É todo condutor com seção transversal inferior a 4.11mm. Formado por um unico condutor ou um conjunto de filamentos sem isolação, entre os mesmos.

Cabo: É todo condutor com diâmetro superior a 4.11mm. Formado por um unico condutor ou um conjunto de condutores com islolação, e atá mesmo blindados.

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Os condutores utilizados nas instalações eléctricas são geralmente de cobre, ou de alumínio.

O condutor eléctrico pode ser divididos em:

Condutor nu: é um condutor que não possui qualquer isolamento eléctrico contínuo.

Condutor isolado: é o conjunto constituído pela alma condutora (*) revestida de uma ou mais camadas de material isolante, que garantem o seu isolamento eléctrico.

(*) A alma condutora pode ser constituída por um único fio (unifilar) ou por um conjunto de fios (multifilar).

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Cabo isolado é o condutor isolado que tem uma bainha, ou o conjunto de condutores isolados devidamente agrupados, providos de uma bainha, trança ou outra envolvente comum.

Alma multissectorial multifilar de alumínio

Alma multissectorial maciça de alumínio

Isolamento de PVC

Baínha interior de PVC

Baínha exterior de PVC

Armadura de fita de aço

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Cabo de Aluminio

Pela combinação de elevada condutividade e baixa densidade, tem extensa aplicação em circuitos aéreos, reduzindo sobremaneira as estruturas de sustentação (particularmente em linhas de transmissão).

A pequena resistência à tração é contornada, quando necessário, pela adoção do condutor de alumínio com alma de aço (CAA ou ACSR), ou de ligas de alumínio.

Os condutores de alumínio (CA) encontram ainda aplicações como substitutos do cobre em cabos de potência, nas situações em que o peso do cabo seja relevante, em que o diâmetro externo não seja fator determinante, ou ainda quando o ambiente externo (em geral, pela presença de agentes químicos) impeça o uso do cobre.

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As instalações eléctricas de corrente alternada (AC) podem ser monofásicas ou trifásicas. As cores normalizadas do isolamento para identificação dos condutores são as seguintes:

Azul claro para o neutroCastanho, preto ou cinzento para a faseVerde e amarelo para o condutor de protecção (PE)

Nas instalações de corrente contínua (DC), as cores mais utilizadas são o vermelho, associado ao condutor positivo, e o preto, ao condutor negativo.

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Secções mínimas dos condutores dos circuitos em locais de habitação

Natureza dos circuitos Secção (mm2)

Iluminação 1,5

Tomadas 2,5

Termoacumuladores 2,5

Máquina de lavar e de secar roupa ou lavar loiça 2,5

Fogões 4

Climatização ambiente 2,5

Segundo as R.T.I.E.B.T as secções dos condutores dos circuitos das instalações de locais de habitação devem ser determinadas em função das potências previsíveis, com os valores mínimos indicados no quadro seguinte:

A secção que se utiliza nos condutores para ligação de aparelhos móveis ou portáteis de baixa potência poderá ser de 0,75 mm2 ou mesmo de 0,5 mm2 no caso de condutores extraflexíveis (as pontas de prova dos multímetros utilizam condutores extraflexíveis).

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Secção do condutor (mm2)

Intensidade da corrente (A)

1,5 17,5

2,5 24

4 32

6 41

10 57

16 76

25 101

35 125

50 151

70 192

95 232

120 269

Correntes admissíveis, em amperes para dois condutores carregados isolados a policloreto de vinilo (PVC).

Condutores isolados em condutas circulares(tubos) embebidas nos elementos daconstrução, em alvenaria.

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07 - U 1 X 1,5

Designação simbólica de condutores e cabos isolados até 450/750 V, segundo o HD 361.

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H05V-KCondutor flexível (multifilar) de cobre

Isolamento de PVC

H07V-U Condutor unifilar (rígido) de cobre

Isolamento de PVC

H07V-RIsolamento de PVC

Condutor de cobre rígido cableado

Condutor flexível para transporte de energia e alimentação, para instalações fixas e semimóveis de edifícios e unidades industriais e no interior de equipamentos.

Instalações fixas protegidas, estabelecidas no interior de aparelhos de utilização. Apropriados para canalizações embebidas, protegidos por tubos para circuitos de sinalização, controlo e potência.

H05VV-FCondutor flexível de cobre

Isolamento de PVCBaínha de PVC

Cabo flexível para aparelhos de tensão nominal até 500V, usado em locais domésticos, cozinhas, escritórios, etc.

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Designação simbólica de condutores e cabos isolados, para tensões acima de 0,6/1 KV.

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LXS

Cabos próprios para electrificação rural. Utilizados em redes aéreas ou em redes montadas sobre as paredes de edifícios.

Condutor multifilar de alumínio

Isolamento de PEX (Polietileno reticulado)

LSVAV LVAV

Alma multissectorial multifilar de alumínio

Alma multissectorial maciça de alumínio

Isolamento de PVC

Baínha interior de PVC

Baínha exterior de PVC

Armadura de fita de aço

Alma multissectorial multifilar de alumínio

Alma multissectorial maciça de alumínio

Isolamento de PVC

Baínha interior de PVC

Baínha exterior de PVC

Armadura de fita de aço

Transporte e distribuição de energia, próprio para rede subterrânea.

Cabos mais utilizados na ligação à rede pública de distribuição.

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Na transmissão de informação, através de uma rede de telecomunicações os cabos são elementos essenciais.

A informação circula nesses cabos sob a forma de sinais eléctricos.

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Cabo de pares de cobre (UTP)

Vários equipamentos requerem baixa potência e baixas frequências para executarem as operações de transferência de dados e sinais.É o caso dos telefones, sistemas de segurança, intercomunicadores, autómatos industriais, etc.

Os condutores isolados são torcidos em pares (conjunto de dois condutores) para permitir a anulação mútua dos campos magnéticos por eles criados.

Cabo UTP de 4 pares de cobre

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Cabo coaxial

Os sistemas que usam cabos coaxiais para comunicar são especialmente utilizados para o envio de sinais de fraca potencia e alta velocidade, em altas frequências e a longas distâncias.

A malha protectora de cobre é ligada à terra, pelo que isola o fio condutor (interior) das interferências electromagnéticas exteriores.

Este tipo de cabo é utilizado par transmitir sinais de áudio e vídeo ou dados a alta velocidade.

Existem fundamentalmente dois tipos de cabos coaxiais: o RG-59 e o RG-6 (este último apresenta menos perda de sinal em altas frequências).

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Dimensionamento técnico de condutores elétricos

Para que se considere um circuito completa e corretamente dimensionado, são necessários seis cálculos:

• Seção mínima;• Capacidade de condução de corrente;• Queda de tensão;• Proteção contra sobrecargas;• Proteção contra curtos-circuitos;• Proteção contra contatos indiretos;

Em principio cada um deles pode resultar numa seção diferente. E a seção a ser finalmente adotada é a maior dentre todas as seções obtidas.

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Dimensionamento econômico de condutores elétricos

Quanto menor a seção de um condutor, maior sua resistência, e consequentemente maior a perda de energia ao longo do circuito.

Pode-se observar que, quanto menor a seção do cabo, menor seu custo inicial de aquisição e instalação e maior seu custo operacional. Este último é calculado considerando-se a resistência elétrica do condutor, a corrente do circuito e o tempo que ela circula

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Dimensionamento técnico de condutores elétricos

•Para a determinação da seção econômica de um condutor para um dado circuito, seja ele em baixa ou média tensão, deve-se utilizar as recomendações da IEC 287-3-2 (ainda não há norma NBR sobre o assunto).

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• (Seção de 70mm2)• custo inicial de aquisição e instalação = R$ 3.687,00;• custo anual de perda de energia =C = R$ 4.940,70;• período de análise considerado = N = 10 anos• taxa de juros ao ano = i = 6%.

Exemplo comparativo entre os dois métodos

Custo total do cabo de 70mm² = R$ 3.687,00 + R$ 36.264,67 = R$ 39.951,67

Cabo dimensionado pelo critério técnico

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• (Seção de185mm2)• Custo inicial de aquisição e instalação = R$ 9.339,00;• Custo anual de perda de energia = C = R$ 1.656,85;• Período de análise considerado = N = 10 anos;• Taxa de juros ao ano = i = 6%.

Exemplo comparativo entre os dois métodos

Cabo dimensionado pelo critério econômico

Custo total do cabo de 185mm² = R$ 9.939,00 + R$ 12.161,27 = R$ 21.500,28

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Exemplo comparativo entre os dois métodos

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Periodo de retorno do investimento

O período de retorno em que os dois investimentos se igualam, no caso do exemplo, pode ser determinadocomo segue:

• diferença entre os custos iniciais pelos critérios técnico e econômico = R$ 9.339,00 - R$ 3.687,00 = R$ 5.652,00;

• diferença entre os custos de perda de energia dos dois cri térios (VP) = R$ 36.264,67 - R$ 12.161,27 = R$ 24.103,40 em 10 anos R$ 2.410,34 por ano.

• período de retorno do investimento = R$ 5.652,00 / R$ 2.410,34 = 2,3 anos.