importancia sobre isolação de condutores

importancia sobre isolação de condutores

A importância da isolação nos condutores elétricos Por Hilton Moreno

A escolha correta do material isolante que recobre um condutor elétrico é um item da maior importância para a segurança, a qualidade e o desempenho de uma instalação elétrica. Neste artigo, você ficará conhecendo os principais aspectos envolvidos nessa questão.

Histórico

Os primeiros cabos isolados de que se tem notícia datam de 1795, utilizados em uma linha telegráfica na Espanha e eram isolados em papel. Seguiram-se os condutores cobertos por guta percha (uma planta nativa da Índia), os cabos em papel impregnado em óleo, os cabos em borracha natural (início do século X), em borracha sintética (EPR) e PVC (ambos logo após a Segunda Guerra Mundial).

Embora possuíssem excelentes características isolantes, os cabos isolados em papel foram perdendo aplicações ao longo do tempo, principalmente devido à dificuldade de manuseio durante a sua instalação, sobretudo na realização de emendas e terminações. Isso propiciou a popularização dos cabos com isolações sólidas, tais como o PVC e o EPR.

Para que serve a isolação?

A função básica da isolação é confinar o campo elétrico gerado pela tensão aplicada ao condutor no seu interior. Com isso, é reduzido ou eliminado o risco de choques elétricos e curtos-circuitos.

Podemos comparar a camada isolante de um cabo com a parede de um tubo de água. No caso do tubo, a parede impede que a água saia de seu interior e molhe a área ao seu redor. Da mesma forma, a camada isolante mantém as linhas de campo elétrico (geradas pela tensão aplicada) “presas” sob ela, impedindo que as mesmas estejam presentes no ambiente ao redor do cabo.

No caso do tubo, não pode haver nenhum dano à sua parede, tais como furos e trincas, sob pena de haver vazamento de água. Da mesma forma, não podem existir furos, trincas, rachaduras ou qualquer outro dano à isolação, uma vez que isso poderia significar um “vazamento” de linhas de campo elétrico, com subsequente aumento na corrente de fuga do cabo, o que provocaria aumento no risco de choques, curtos-circuitos e até incêndios.

Principais características das isolações sólidas

De um modo geral, as isolações sólidas possuem uma boa resistência ao envelhecimento em serviço, uma reduzida sensibilidade à umidade e, desde que necessário, podem apresentar um bom comportamento em relação ao fogo. Vejamos a seguir as principais características específicas dos dois compostos isolantes mais utilizados atualmente: o PVC e o EPR.

Cloreto de polivinila (PVC)

• é, na realidade, uma mistura de cloreto de polivinila puro (resina sintética), plastificante, cargas e estabilizantes; • sua rigidez dielétrica é relativamente elevada, porém suas perdas dielétricas são elevadas, principalmente acima de 10 kV. Com isso, o emprego de cabos isolados em PVC está limitada a, no máximo, a tensão de 6 kV; • sua resistência a agentes químicos em geral e a água é consideravelmente boa;

• possui boa característica de não propagação de chama, gerando, no entanto, uma considerável quantidade de fumaça e gases tóxicos e corrosivos quando submetido ao fogo;

Borracha etileno-propileno (EPR)

• por se tratar de uma mistura reticulada quimicamente, possui excelente resistência ao envelhecimento térmico; • possui uma ótima flexibilidade, mesmo em baixas temperaturas;

• sua rigidez dielétrica é elevada e apresenta baixas perdas dielétricas, o que possibilita seu emprego em altas tensões, usualmente até 138 kV; • quando formulada adequadamente, possui uma boa resistência à água e aos agentes químicos em geral; • seu bom desempenho em relação ao envelhecimento térmico, permite a aplicação de altas densidades de corrente;

O dimensionamento dos cabos em função da isolação

As duas principais solicitações a que a camada da isolação está sujeita são o campo elétrico (tensão) e a temperatura (corrente).

A tensão elétrica

Em relação à tensão elétrica, como vimos anteriormente, o PVC está limitado a 6 kV, o que o torna recomendado para emprego em cabos de baixa tensão, seja de potência, de controle, de sinal ou para ligação de equipamentos. Por sua vez, o EPR pode ser utilizado tanto em cabos de baixa, média ou alta tensão (até 138 kV). A principal característica construtiva dos cabos associada com a tensão elétrica é a espessura da isolação. Ela varia de acordo com a classe de tensão do cabo e da qualidade do material utilizado e é fixada pelas respectivas normas técnicas aplicáveis. Em geral, quanto maior a tensão elétrica de operação do cabo, maior a espessura da isolação.

A corrente elétrica

É sabido que todo condutor elétrico percorrido por uma corrente aquece. E também é sabido que todos os materiais suportam, no máximo, determinados valores de temperatura, acima dos quais eles começam a perder suas propriedades físicas, químicas, mecânicas, elétricas etc.

Desse modo, a cada tipo de material de isolação correspondem três temperaturas características que são:

• Temperatura em regime permanente

É a maior temperatura que a isolação pode atingir continuamente em serviço normal. É a principal característica na determinação da capacidade de condução de corrente de um cabo.

• Temperatura em regime de sobrecarga

É a temperatura máxima que a isolação pode atingir em regime de sobrecarga. Segundo as normas de fabricação, a duração desse regime não deve superar 100 horas durante doze meses consecutivos, nem superar 500 horas durante a vida do cabo.

• Temperatura em regime de curto-circuito

É a temperatura máxima que a isolação pode atingir em regime de curtocircuito. Segundo as normas de fabricação, a duração desse regime não deve superar 5 segundos durante a vida do cabo.

A tabela 1 indica as temperaturas características das isolações em PVC e EPR.

Temperatura em regime (ºC)

Temperatura em sobrecarga (ºC)

Temperatura em curto-circuito (ºC)

Isolação Temperatura em regime (ºC) Temperatura em sobrecarga (ºC) Temperatura em curto-circuito (ºC) PVC 70 100 160 EPR 90 130 250

Conforme podemos verificar na tabela 1, os cabos em EPR suportam temperaturas mais elevadas que o PVC. Na prática, isto significa que, para a mesma seção de cobre, um cabo isolado em EPR pode ser percorrido por uma corrente elétrica maior do que um cabo isolado em PVC, conforme indicado na Figura 1.

Figura 1

Desta forma, na prática, há duas tabelas de capacidade de condução de corrente nos catálogos de fios e cabos: uma relativa aos cabos isolados em PVC e outra para os cabos isolados em EPR. É importante destacar que sempre a capacidade de condução de corrente dos cabos em EPR é maior do que a dos cabos em PVC, independente da maneira de instalar os condutores.

No que diz respeito aos regimes de sobrecarga e curto-circuito, os cabos em EPR também suportam, para a mesma seção de condutor, solicitações maiores.

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