Fios e cabos elétricos

Fios e cabos elétricos – dimensionamento, queda de tensão, emendas, solda e isolamento

Nas instalações elétricas em geral os fios (tecnicamente chamados de condutores) são insubstituíveis na função de transportar a energia elétrica necessária ao funcionamento de todos os equipamentos que necessitamos

Por isso os fios devem ser de excelente qualidade e utilizados corretamente de acordo com a finalidade a que se destinam. A norma NBR 5410/97 Instalações elétricas de baixa tensão, fornece as medidas necessárias.

Os projetistas e instaladores devem seguir rigorosamente a norma, uma vez que de acordo com o Código de Defesa do Consumidor, são legalmente responsáveis por eventuais acidentes que venham a acontecer numa instalação, devido às falhas de projeto ou execução.

Tipos e aplicações dos fios elétricos

Devido à grande diversidade de utilização, os condutores elétricos são fabricados em diversos tipos, cuja finalidade é atender com eficiência as mais variadas aplicações. Dependendo da tensão e de sua espessura, o fio serve para:

• Baixa tensão;
• Média tensão;
• Alta tensão.

Só falaremos dos fios para baixa tensão pois são os que usamos normalmente nas atividades da refrigeração.

Fio para baixa tensão

A maioria dos fios utilizados em instalações elétricas é fabricada para este tipo de tensão e podem ser divididos em:

• fio para uso geral: são os que possuem maior diversidade de aplicação em instalações elétricas. São utilizados em circuito de alimentação e distribuição de energia elétrica;
• fio para uso específico: são aqueles cujas características são totalmente diversas, necessárias para atribuir a eles condições de uso em controle e sinalização, navios, solda, informática, etc.

Seções mínimas dos fios elétricos

A NBR 5410/ 97 estabelece os seguintes critérios com relação às seções mínimas para os fios fase, neutro e terra:

• fio fase: conforme a corrente (“amperagem”) que passa por ele;
• fio neutro: o condutor neutro, se existir, deve possuir a mesma seção que os condutores fase;
• fio terra: a mesma do condutor fase.

Dimensionamento dos fios elétricos

O dimensionamento do fio é um procedimento para verificar qual a seção (“diâmetro” ou “espessura”) mais adequada, capaz de permitir a passagem de corrente elétrica sem aquecimento excessivo e que a queda de tensão seja mantida dentro dos valores (limites) normalizados.

O objetivo sempre é determinar quais as seções dos fios fase visto que o neutro e o terra serão determinados em função deles.

Como é um procedimento complexo que envolve a consulta a cerca de 10 tabelas diferentes, toda vez que for necessário determinar qual o condutor consulte uma pessoa especializada, que lhe dará essa resposta após fazer alguns cálculos.

Limite de queda de tensão em um fio

O valor da tensão não o mesmo, desde o ponto da entrada da energia até o ponto mais afastado onde é utilizada. O que ocorre é uma queda de tensão provocada pela passagem da corrente elétrica em todos os elementos do circuito (interruptores, disjuntores, condutores, etc..). Essa queda de tensão não deve ser superior aos limites máximos estabelecidos pela norma NBR 5410/ 97 a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos.

Deve-se medir a tensão na entrada da energia (local onde a concessionária pública entrega) e no ponto onde ela efetivamente vai ser utilizada. A diferença não pode ser maior do que a da tabela abaixo:

A queda de tensão nos circuitos de uma instalação elétrica produz efeitos que poderão ocasionar nos equipamentos desde a redução da vida útil até a queima. A queda faz com que eles recebem em seus terminais uma tensão inferior aos valores nominais, prejudicando seu desempenho.

Através do limite da queda de tensão pode-se também determinar qual o fio fase adequado. No entanto, por também envolver certa complexidadeé melhor consultar uma pessoa especializada para obter essa resposta.

Emendas ou conexões em instalações elétricas

Em geral as emendas ou conexões são, na maioria das vezes, inevitáveis. A sua execução pode trazer tanto problemas elétricos como mecânicos.

Para evitar esses problemas é necessário executá-las obedecendo a certos critérios que permitem a passagem da corrente elétrica sem perda de energia.

As recomendações básicas são:

• Remover a isolação do fio, de tal forma que seja o suficiente para no ato de emendá-los, não ocorrer falta e nem sobra;
• Após remover a isolação o fio deve estar completamente limpo, isto é, isento de pó, partículas de massa de reboco, tintas, substâncias oleosas, etc.
• As emendas devem ser feitas de modo que a firmeza delas independa do material isolante; devem ser bem apertadas, proporcionando ótima resistência mecânica e ótimo contato elétrico;
• As emendas devem ser soldadas visando ao aumento da resistência mecânica, da área de contato e evitando a oxidação.

Emenda de fios em prolongamento:

Esta operação consiste em unir fios para prolongar linhas, sendo ele rígidos, flexíveis ou uma mistura de ambos.

• Fios rígidos;
• Fios rígidos com flexíveis;
• Fios flexíveis.

Processo de execução em fios rígidos:

Remova o isolante, aproximadamente 50x o diâmetro do condutor;

Cruze as pontas formando um ângulo de 90o a 120o aproximadamente;

Segure os fios com alicate e inicie as primeiras voltas com os dedos. Quando ficar difícil girar um condutor no outro com os dedos utiliza um alicate para isso.

Dê o aperto final com o auxílio de dois alicates.

Processo de emenda entre fio rígido e flexível

1. 1. Remova a isolação de ambos os fios conforme mostra a figura abaixo:

1. 1. Cruze os fios, fazendo com que formem um ângulo de 90o entre si e que o flexível fique afastado cerca de 20 cm da isolação do rígido;

3. 3. Inicie a emenda pelo condutor flexível fazendo as espirais até completá-las;

3. 3. Com o auxílio de um alicate universal, dobre o condutor rígido sobre o flexível, como mostra a figura abaixo:

3. 3. Segure o condutor rígido pelo olhal, com o auxílio de um alicate, fazendo as espirais conforme indicado na figura abaixo, até a conclusão da emenda:

emenda em fios rígidos e flexíveis – passo 5

3. 3. 6. O aspecto final da emenda deve ser o abaixo:

Emenda entre fios flexíveis

Basta seguir as figuras abaixo:

Emenda de fios em derivação

Este tipo de emenda tem como objetivo unir o extremo de um fio (ramal) numa região intermediária (rede), para tomar uma alimentação elétrica.

• Fios rígidos;
• Fio rígido com flexível;
• Fio flexível com rígido.

Processo de emenda entre fios rígidos:

Emenda entre um fio rígido e um flexível

Processo de emenda entre um fio flexível com um rígido

Olhal

Quando se deseja conectar fios rígidos e flexíveis diretamente aos bornes de elementos, tais como interruptores, tomadas, receptáculos, dispositivos de proteção e controle, barramentos de quadro, etc.., executa-se essa operação por meio do olhal.

A figura abaixo mostra como ele deve ser feito:

Observação: o olhal deve ser sempre colocado como mostra a figura abaixo, com o objetivo de que não se abra ao apertar o parafuso:

Solda e soldagem

Solda

uma liga de dois materiais, o estanho e o chumbo. Conforme a proporção de cada um desses dois elementos pode ser usado para a realização de diversos trabalhos. É utilizada, por exemplo, para unir condutores (fios) elétricos dando às emendas as seguintes propriedades:

• Boas condições de condutibilidade elétrica (bom contato elétrico);
• Impedir o processo de oxidação;
• Resistir melhor aos esforços mecânicos.

As ligas (misturas) de materiais usadas nos trabalhos de eletricidade para soldagem de emenda, terminais, etc.., apresentam baixo ponto de fusão na prorpoção de

67% de estanho e 33% de chumbo

Com esta proporção a solda se funde a uma temperatura aproximada de 170o. C.

A solda pode ser encontrada em formato de barras ou fios. A encontrada em forma de fios tem diâmetros que variam entre 0,8 a 1,5 mm, sendo que a mais usada em eletrônica, apresenta uma proporção de 60% de estanho e 40% de chumbo. Possui no seu interior núcleo de resina que tem por finalidade facilitar a aderência da solda nos locais em que deve ser aplicada.

Cuidados ao se efetuar uma soldagem

• Mantenha o ferro de solda encostado na emenda ou conexão pelo tempo estritamente necessário. Caso ultrapasse esse tempo poder haver o comprometimento da soldagem;
• O aquecimento muito prolongado de uma emenda ou conexão aquecerá também o(s) fio(s) e poderá danificar sua isolação;
• Use apenas a quantidade necessária de solda para se efetuar uma boa soldagem.

Condições de aplicação da solda

1. Verifique as condições do ferro de solda, se está com a ponta perfeitamente limpa e estanhada;
2. Ligue o ferro de solda, deixando-o aquecer-se por um tempo de 5 minutos aproximadamente, que é o tempo para que adquira a temperatura ideal de soldagem. Fazer limpeza na ponta do ferro se estiver com excesso de solda utilizando canivete ou escova de aço;

3. Faça uma limpeza minuciosa das partes que vão ser unidas, com auxílio de uma lixa, lima, etc. É importante que sejam eliminados todos os vestígios de graxa, óleos, crostas ou ácidos dos elementos a unir;
4. As partes a serem soldadas devem ficar firmes e imóveis, para se obter um bom contato elétrico. A solda fraca é quebradiça enquanto está esfriando ou solidificando. Caso haja algum movimento entre as partes no momento da soldagem, pode provocar o que é comumente chamado de solda fria;
5. Ela apresenta cor prateada brilhante e deve “escorrer” sobre a superfície das partes que estão sendo soldadas.

Soldagem de emendas ou conexões

1. Após o ferro de solda ter atingido a sua temperatura normal, com sua ponta devidamente limpa e estanhada, apoie-o na parte inferior da emenda ou conexão;
2. Apoie o fio de solda na parte superior da emenda até que a solda derretida preencha todos os espaços entre as espiras e cubra totalmente a emenda.

Observação: de modo a aumentar a velocidade da soldagem quando se trata de unir fios grosso (acima de 2,5 mm) deve se usar a pistola de solda, que atinge a temperatura ideal muito mais rapidamente e dissipa mais calor (100 W) do que os ferros de solda normalmente usados (30 e 40 W).

Material isolante

Os materiais isolantes podem apresentar em vários formatos: em forma de fita, de tubo termo-contrátil ou em forma líquida.

O isolante mais utilizado é a fita, que pode ser de borracha (auto fusão) ou plástica.

A fita isolante de borracha é uma tira elástica fabricada com diversos compostos de borracha e não possui adesivos. Possui como característica a auto fusão, isto é, ela se funde quando sobreposta, formando uma massa lisa e uniforme. Aplicada para reposição da camada isolante de cabos elétricos em emendas e terminações até 69 kV.

A fita isolante plástica é uma tira de material plástico, possuindo em um dos lados uma substância adesiva. É à base de borracha sensível à pressão. É fabricada em diversas cores: branca, amarela, azul, verde, vermelha e preta. aplicada para recomposição da camada isolante ou cobertura de cabos elétricos em emendas e acabamentos nas instalações em geral, sendo a P44 para 750 V e a P42 para 600 V.

Isolar emendas ou conexões

Esta operação consiste em cobrir superfícies de emenda ou conexões expostas, utilizando-se dos materiais isolantes vistos anteriormente. É executada para restabelecer as condições de isolação dos condutores elétricos.

1. 1. Prenda a ponta da fita isolante à isolação do condutor:

1. 1. Inicie a primeira camada enrolando a fita isolante sobre a emenda de modo que cada volta cubra metade da volta anterior:

1. 1. Sem cortar a fita, retorne até completar a segunda camada:

1. Aspecto final da isolação, com fita isolante: