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Apresentação do Prysmian Group Company

Version 1.8 26 June 2018

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos

Condutor Isolação Cobertura

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Condutor

• O condutor é o meio físico, metálico, que se utiliza para transmitir os sinais elétricos de telecomunicações, controle e instrumentação entre dois pontos e, nos cabos de potência, permite a transmissão e distribuição da energia elétrica. Os metais mais utilizados são o cobre e o alumínio.

• Existem varias restrições ao uso do alumínio em condutores para a construção civil.

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Condutor

USO DE CONDUTORES DE ALUMÍNIO

Instalações industriais - Seção nominal do condutor igual ou superior a 16 mm2 - Instalação alimentada diretamente por subestação de transformação

ou transformador, a partir de rede de alta tensão, ou fonte própria - Instalação e manutenção realizadas por pessoal qualificado

Instalações comerciais - Seção nominal do condutor igual ou superior a 50 mm2 - Locais com baixa densidade de ocupação e percurso de fuga breve

(exemplo: edificações com altura inferior a 28 m) - Instalação e manutenção realizadas por pessoal qualificado

Instalações residenciais Não é permitido o uso de condutores de alumínio

COBRE x ALUMÍNIO

- A resistividade do cobre é menor que a do alumínio (seção de alumínio > seção de cobre para a mesma corrente)

- A densidade do cobre é quase o triplo da densidade do alumínio (uma seção de cobre tem o triplo do peso da mesma seção de alumínio)

- O custo do alumínio, por kg, tem sido cerca de 3 vezes menor que o custo do cobre

Com isto, o custo de um condutor de alumínio que transmita a mesma potência que um condutor de cobre é de 4 a 8 vezes menor.

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Condutor

Porque: - quando exposta ao ar, a superfície do alumínio fica recoberta por

uma camada invisível de óxido, de características altamente isolantes e de difícil remoção.

- o alumínio escoa com pequenas pressões, afrouxando as conexões. Além disso, com esse afrouxamento, há a possibilidade da formação de óxido.

- a maioria dos circuitos é constituída por condutores e conexões de cobre. Como o alumínio e o cobre estão separados eletroquimicamente por 2V, existe uma predisposição da conexão cobre-alumínio à corrosão galvânica.

- ainda não existe condutor flexível de alumínio no Brasil, e a maioria dos instaladores prefere este tipo de condutor, atualmente.

Então, por que não usar alumínio?

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Condutor

Estas são as classes mais utilizadas (IEC, ABNT & Mercosul). Existem outras para aplicações específicas e para cabos não isolados e não cobertos. As normas NEMA são dos EUA.

No passado, utilizavam-se condutores classes 1 e 2 nas instalações. Atualmente, utilizam-se condutores classe 5, quase que exclusivamente (ou classe 4, fabricados por algumas empresas nacionais).

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Condutor

• É a camada que protege eletricamente o condutor, utilizada também para fornecer algumas características elétricas ao conjunto.

• As condições ambientais e climáticas, o contato com agentes agressivos e a incorreta manipulação e instalação são as principais causas que limitam a vida útil do cabo.

• Os materiais de isolação podem ser:

• Termoplásticos (resina que amolece ao ser • aquecida e enrijece ao ser resfriada • (p.ex., o polietileno, o vinil, o estireno etc...)

• Termofixos (resinas cuja rigidez não se altera com a temperatura,

diferente dos termoplásticos que amolecem e fundem-se)

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Isolação

A cobertura tem a função de proteger os elementos interiores do cabo contra danos causados por forças mecânicas, hidrocarbonetos, óleos, solventes, água ou umidade, radiação, luz solar, raios UV, etc. durante a vida do cabo.

As coberturas dos cabos podem ser:

• Termoplásticas

• Termofixas

Em alguns produtos, uma camada extrudada tem a função de isolação e cobertura, ao mesmo tempo (Exemplo: Foreplast).

Conceitos Básicos de Cabos Elétricos Cobertura ou capa externa

Cabos para geração fotovoltaica

Norma

NORMA ABNT NBR BRASILEIRA 16612 Primeira edição 10.08.2017

Cabos de potência para sistemas fotovoltaicos, não halogenados, isolados, com cobertura, para tensão de até 1,8 kV C.C. entre condutores ― Requisitos de desempenho

Diferenças entre normas ABNT

4.2 Condições em regime permanente A temperatura no condutor, em regime permanente, não pode ultrapassar 90 °C para cabos com tensão de isolamento inferior a 3,6/6KV.

4.2.3 Condições de operação A temperatura do condutor em regime permanente não pode ultrapassar 90 °C. Por um período máximo de 20.000 h, é permitida uma temperatura máxima de operação no condutor de 120 °C em uma temperatura ambiente máxima de 90 °C.

NBR 16612 4.2.1 Instalação Estes cabos foram previstos para serem instalados entre a célula fotovoltaica e os terminais de corrente contínua do inversor fotovoltaico.

NBR 7286 1 Escopo Estes cabos são utilizados em circuitos como redes de distribuição e instalações industriais em tensões até 35 kV, conforme recomendações das ABNT NBR 5410 ou ABNT NBR 14039.

Problemas na instalação CABO INADEQUADO PARA SISTEMA

FOTOVOLTAICO

EFEITO DA ALTA TEMPERATURA

NBR 7286 • 4.9 Isolação • 4.9.1 A isolação deve ser

constituída por composto extrudado, termofixo à base de copolímero ou terpolímero de etileno propileno (EPR, HEPR ou EPR 105), conforme a ABNT NBR 6251.

• 4.17 Cobertura • 4.17.1 A cobertura dos cabos

deve ser constituída de material termoplástico (ST2 ou ST7) ou termofixo (SE1/A ou SE1/B), conforme a ABNT NBR 6251.

Diferenças entre normas ABNT NBR 16612 • 4.5 Isolação • 4.5.1 A isolação deve ser

constituída por uma ou mais camadas extrudadas de composto não halogenado termofixo, com requisitos conforme a Tabela 1.

• 4.7 Cobertura • 4.7.1 A cobertura deve ser

constituída por uma ou mais camadas extrudadas de composto não halogenado termofixo, com requisitos conforme a Tabela 3.

Cabos Não Halogenados

Halogênios: do grego - formadores de sal. Em caso de incêndio, estes elementos têm varios efeitos negativos no ser humano e nos equipamentos eletrônicos, com emissão de fumaça densa, tóxica e corrosiva.

O que são halogênios?

Halogênios

• São o grupo 17 (7A) da tabela periódica dos elementos, formado pelos seguintes elementos: Fluor, Cloro, Bromo, Iodo, Astato e Tenessino (este último, radioativo e pouco comum).

• São altamente oxidantes (decrescendo esta propriedade, no grupo, de cima para baixo), por isso reagem espontaneamente com os metais, não metais, substâncias redutoras e até com os gases nobres.

• Devido a esta alta reatividade, podem ser perigosos ou letais para organismos vivos se em quantidade suficiente.

• São tóxicos (exceto o iodo), voláteis em condições ambiente, podendo ocasionar queimaduras na pele e nas vias respiratórias.

Cabo convencional:

• Os halogênios são retardantes de chama por excelência. Entretanto, durante o proceso de combustão geram fumaça densa, tóxica e corrosiva.

• A isolação de PVC (policloreto de vinila) é um composto com conteúdo de cloro e, portanto, contendo halogênio.

O que é um cabo não halogenado? Cabo não halogenado

• Um cabo não halogenado é aquele no qual seus componentes plásticos (isolação e cobertura) são retardantes à chama e não emitem fumaça densa e nem gases tóxicos ou corrosivos. Utilizam-se materiais poliméricos sem halogênios, mas com aditivos baseados em óxidos metálicos*, que fornecem a retardância à chama.

* Um exemplo é o Trióxido de Antimônio - Sb2O3

Ensaios em laboratório

Os ensaios que testam o comportamento do cabo ou seus componentes sob condições de fogo são: • Grau de acidez • Presença de halogênio,

nitrogênio e enxofre • Quantidade de gás ácido • Índice de toxidez • Densidade de fumaça • Queima vertical e/ou

resistência à chama

Cabos resistentes ao fogo devem cumprir com o especificado em ensaio específico.

Grau de acidez Queimam-se amostras dos materiais de isolação, cobertura e eventuais capas ou enchimentos poliméricos e controla-se o pH e condutividade de cada material.

Presença de halogênio, nitrogênio e enxofre Verifica-se se existem halogênios, nitrogênio e enxofre na constituição dos elementos poliméricos do cabo, antes de se verificar sua quantidade (ensaios de quantidade de gás ácido e índice de toxidez.

Índice de toxidez

Verifica-se a quantidade de gás ácido halogenado liberado durante a combustão dos elementos poliméricos do cabo.

Quantidade de gás ácido

Após a queima dos materiais poliméricos, mede-se a concentração de vários gases e estabelece-se um índice com relação à concentração que seria fatal ao ser humano em um determinado tempo de cada gás, sendo que o valor medido deve ser menor que esse índice.

Ensaios em laboratório

Ensaio de queima vertical O ensaio é realizado em uma câmara com 3 metros de altura e as amostras de cabo têm 2,5 metros de comprimento, amarradas em uma escada de cabos, de forma a simular uma subida de prumada.

A quantidade de amostras depende da massa de material combustível do cabo e da categoria do ensaio, pois existem as categorias A (maior quantidade de amostras), B, C e D (menor quantidade de amostras). Também dependente da categoria é o tempo de ensaio (20 ou 40 min).

A chama não deve alcançar o topo das amostras.

A categoria do ensaio geralmente não é definida na maioria das normas brasileiras. Fios e cabos singelos para construção civil devem atender à categoria B. Cabos para uso naval devem atender à categoria A.

Ensaios em laboratório

Ensaio de resistência à chama Este ensaio é feito com 60 cm de cabo, no qual aplica-se a chama de um bico de Bunsen a cerca de 12 cm da base.

O fogo é aplicado durante 1 minuto a 8 minutos, dependendo do diâmetro do cabo.

A chama não deve propagar-se até cerca de 5 cm do topo.

Se houver falha, podem ser feitos mais dois ensaios e, para ser aprovada, a amostra precisa passar nesses dois ensaios.

Método de Ensaio: IEC 60332-1-2

Existe um outro método, quase igual a este, conforme IEC 60332-2-2, que é menos utilizado e não é especificado pelas normas brasileiras.

Ensaios em laboratório

Ensaio de densidade de fumaça

Dentro de uma câmara cúbica com faces de 3 x 3 metros, as amostras são queimadas (o número de amostras depende do diâmetro do cabo). O combustível praticamente não emite fumaça, mas é feita uma avaliação prévia da transmitância luminosa somente da queima do combustível.

Uma fonte de luz é colocada em uma face e um detector é colocado na face oposta, medindo a densidade da fumaça.

Um resultado aceitável é uma transmitância luminosa de 60%.

Ensaios em laboratório

Marcação

A marcação na cobertura dos cabos que são adequados para instalações em arranjos solares fotovoltaicos, deve conter no mínimo as seguintes informações: • a) marca de origem (nome, marca ou logotipo do fabricante); • b) seção nominal do condutor, expressa em milímetros quadrados (mm2); • c) inscrição: “USO EM SISTEMA FOTOVOLTAICO”; • d) ano de fabricação; • e) número da norma: ABNT NBR 16612

Cabos que contenham a marcação ABNT NBR 7286 não podem ser considerados em uma instalação solar fotovoltaica entre as células fotovoltaicas e o inversor.

Cabos utilizados em arranjos fotovoltaicos expostos à radiação UV e a temperaturas elevadas, próximos aos módulos fotovoltaicos ou os cabos das séries fotovoltaicas devem atender adicionalmente aos requisitos da ABNT NBR 16612.

PROJETO ABNT 003:064.001-010

(Adendo à norma NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão)

CUSTO DE CABO PARA UM SISTEMA FV DE 1MW

Sistema Solar 1MW

Cabo A $30.000

Cabo B $25.000

Vantagem de custo do cabo B ao invés do cabo A

$5.000

Mão de Obra ($ 20.000)

Energia não gerada ($ 10.000)

Custo do novo cabo ($ 30.000)

$ 60.000

CUSTO DE UM SISTEMA FV DE 1MW COM FALHA

CUSTO DE UM SISTEMA FV DE 1MW COM FALHA

$ 5.000 Vantagem em comprar o cabo B ao

invés do cabo A

Custo total causado no sistema devido a

falha no cabo $60.000

A falha custa 12 vezes mais do que a economia feita no cabo! ESSE RISCO VALE A PENA?

exZHellent Solar

1. Condutor: Cobre estanhado flexível, encordoamento de classe 5. 2. Isolação: Elastômero termofixo livre de halogênios. 3. Cobertura: Elastômero termofixo livre de halogênios. Cores disponíveis: vermelho, preto e verde/amarelo.

Um elastômero é um termofixo que apresenta propriedades elásticas obtidas depois da reticulação. Ele suporta grandes deformações antes da ruptura.

Características: • Condutor em cobre estanhado;

• Encordoamento extraflexível classe 5;

• Isolação em composto termofixo 90 ⁰C;

• Resistente até 20.000 horas à 120⁰C;

• Cobertura em composto termofixo;

• Resistente ao U.V e ao intemperismo;

• Baixa emissão de fumaça e gases tóxicos em caso de incêndio e livre de halogênio;

• Disponível nas seções de 2,5mm² a 400mm²;

Normas: NBR 16612 Certificação: TUV

Solar Características: • Condutor em cobre estanhado;

• Encordoamento extraflexível classe 5;

• Isolação em composto termofixo 90 ⁰C;

• Resistente até 20.000 horas à 120⁰C;

• Cobertura em composto termofixo;

• Resistente ao U.V e ao intemperismo;

• Baixa emissão de fumaça e gases tóxicos em caso de incêndio e livre de halogênio;

• Disponível nas seções de 2,5mm² a 240mm²;

AFUMEX SOLAR

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Normas: NBR 16612 ou EN 50618 Certificação: TUV

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