Fabio_Tiago_Fios condutores

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Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica
Laboratório de Materiais Elétricos – EEL 7051 
Professor Clóvis Antônio Petry
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Experiência 03
Ensaio de Fios Condutores
Fábio P. Bauer
Tiago Natan A Veiga
Florianópolis, junho de 2006.
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Sumário
1. Objetivos ........................................................................................................ 3
2. Introdução ...................................................................................................... 3
3. Fios e Cabos .................................................................................................. 5
4. Ensaio de Laboratório .................................................................................... 7
4.1 Materiais Utilizados................................................................................... 7
4.2 Determinação da Resistência do fio ......................................................... 7
4.3 Determinação da Resistência do Isolamento............................................ 8
4.4 Medição do diâmetro externo do fio.......................................................... 9
4.5 Medição do diâmetro do fio sem isolamento............................................. 9
4.6 Medição da espessura da isolação......................................................... 10
4.7 Cálculo da Área da Seção Transversal do fio......................................... 10
4.8 Medição da Massa Específica do Condutor (μ) ...................................... 11
5. Conclusões .................................................................................................. 12
6. Referências Bibliográficas............................................................................ 13
7. Anexos ......................................................................................................... 13
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1. Objetivos
► Verificar se um fio condutor CORFIO®, 2,5 mm2 450/750V se 
encontra dentro das normas técnicas exigidas pela NBR. 
► Avaliar a interferência dos métodos utilizados nos valores obtidos 
para o experimento.
2. Introdução
Fios condutores são elementos primordiais para o correto funcionamento 
de qualquer rede elétrica. Em projetos de instalações, o correto isolamento dos 
fios pode determinar a ocorrência ou não de choques elétricos e curtos-
circuitos.
Todos os fabricantes que têm como objetivo a comercialização de seus 
produtos em mercados globais precisam atender a diferentes requisitos, 
simultaneamente. 
 Na América Latina, os padrões devem estar em conformidade com as 
Normas do IEC (International Electrotechnical Commission), observando 
as variações locais: A Marca S (na Argentina), as normas NBR do 
INMETRO (no Brasil) e as normas NOM (no México). 
 Na Europa os produtos devem estar em conformidade com os 
Documentos Harmonisados (HDs – Harmonized Documents) que se 
baseiam nas Normas Européias (ENs – European Norms) ou no Acordo 
HAR. 
 Na América do Norte, esses produtos devem estar em conformidade 
com as Normas UL (nos Estados Unidos) ou as Normas CSA (no 
Canadá). 
 Em vários outros países, como o Japão e a Austrália, os produtos 
devem estar em conformidade com as Normas IEC e variações locais. 
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Normalmente, os fabricantes produzem diferentes versões do mesmo 
cabo para diferentes mercados, o que acarreta sensível aumento dos custos do 
projeto e da produção. Antes de ser oferecidos ao mercado, esses cabos 
devem ser submetidos a vários ensaios e certificações, freqüentemente por 
laboratórios e órgãos certificadores de diferentes partes do mundo.
Neste ensaio será diagnosticada a adequação de um fio condutor rígido 
às normas técnicas em vigor. Para tal, serão realizadas verificações de âmbito 
dimensional bem como das características elétricas e físico-químicas.
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3. Fios e Cabos
Os cabos elétricos de potência em baixa tensão são os responsáveis 
pela transmissão de energia em circuitos de até 1000 volts.
Os principais componentes de um cabo de potência em baixa tensão 
são o condutor, a isolação e a cobertura, conforme indicado na figura 2.1.
Figura 2.1: Cabo elétrico de potência em baixa tensão típico
Alguns cabos elétricos podem ser dotados apenas de condutor e 
isolação, sendo chamados então de condutores isolados, enquanto que 
outros podem possuir adicionalmente a cobertura (aplicada sobre a isolação), 
sendo chamados de cabos unipolares ou multipolares, dependendo do 
número de condutores (veias) que possuem. A figura 2.2 mostra exemplos 
desses três tipos de condutores elétricos.
Figura 2.2.: Tipos de cabos elétricos de potência em baixa tensão
Em função de suas propriedades elétricas, térmicas, mecânicas e 
custos, o cobre e o alumínio são os metais mais utilizados desde os primórdios 
da indústria de fabricação de fios e cabos elétricos. As três principais 
diferenças entre o cobre e o alumínio são: condutividade elétrica, peso e 
conexões.
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Quando utilizados em projetos de instalação elétrica, os fios condutores 
devem ser isolados. A função básica da isolação é confinar o campo elétrico 
gerado pela tensão aplicada ao condutor no seu interior. Com isso, são
reduzidos ou eliminados o risco de choques elétricos e curtos-circuitos. 
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4. Ensaio de Laboratório
Neste ensaio as seguintes medidas foram extraídas ou calculadas: 
diâmetro externo do fio isolado, espessura da isolação, diâmetro do fio 
condutor, seção do fio condutor, massa específica, resistência do condutor, 
resistência do isolamento.
Abaixo seguem as descrições dos procedimentos usados para a 
realização dos ensaios.
4.1 Materiais Utilizados
►1 Megohmetro digital. MINIPA Modelo MI-2650. Fundos de escala: 
4000Ω/1000V;
► 9L de solução de água salgada;
► 1 balança de precisão digital BEL classe II;
► 50 cm de fio sem isolação para a balança;
► 1 micrômetro MITUTOYO. 0-25 mm/0,01mm;
► 1 microhmímetro digital MEGADRAS modelo MPK 200. Fundos de 
escala : 200Ω/1mA;
► 1 m de fio com isolação para o microhmímetro;
► 1 termômetro digital KITLER.
4.2 Determinação da Resistência do fio
O metro de fio com isolamento é conectado pelas extremidades aos 
terminais que dão acesso ao microhmímetro. A conexão é apenas mecânica, 
sendo que o isolamento só é retirado nas extremidades do fio. 
A escala do microhmímetro é ajustada para 200Ω e o valor medido se 
encontra na Tabela 4.2.1 com duas casas decimais. O fator de correção é 
aplicado à temperatura do condutor no momento da medição, lida no 
termômetro.
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Resistência do fio
Resistência [mΩ] Resistência Corrigida [mΩ] Temperatura ambiente [0C]
7,46 7,35 24,0 
Tabela 4.2.1 – Resistência do fio
O fator de correção (0,985) usado na Tabela 4.2.1 para obter a 
resistência corrigida foi obtido conforme a tabela 1 em anexo.
A seção nominal do fio em teste é 2,5 mm2. De acordo com a tabela 2 
em anexo, este fio deve ter uma resistência de 7,56 Ω/Km ou 7,56mΩ/m. O 
erro percentual da medição vale : %78,2100.
56,7
56,735,7
% 



  e é 
considerado muito pequeno. Conclui-se que o condutor se enquadra na norma.
4.3 Determinação da Resistência do Isolamento
Para medir a resistência do isolamento que protege o fio, utilizaram-se 
os 9L de solução de água salgada, na qual o fio isolado é mergulhado e 
mantido por no mínimo 9 h, tomando-se o cuidado para que a água não entre 
em contato com o cobre ou penetre a isolação.
Utilizou-se o megohmetro em 500V por 1 minuto para obter o valor da 
resistência. O instrumento acusou um valor maior que 4000MΩ, conforme a 
tabela 4.3.1.
Resistência do Isolamento
Resistência [MΩ] Temperatura ambiente [0C]
> 4000 24,0 
Tabela 4.3.1 – Resistência do isolamentoO fator de isolamento para a temperatura é análogo ao utilizado na 
tabela 4.2.1.
Com uma resistência maior que 4000MΩ e considerando aplicações 
residenciais nas quais a tensão nominal está em torno de 220V, o isolamento 
permitiria a passagem de corrente da ordem de 10 -9 A, muito longe de causar 
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qualquer dano em termos de choques ou curtos-circuitos. Portanto, conclui-se 
que o isolamento se enquadra nas normas.
4.4 Medição do diâmetro externo do fio
Uma série de 7 medições foi realizada com o micrômetro sob 11cm do 
fio com isolamento. Os pontos de medição são eqüidistantes das extremidades 
do fio e as medidas são obtidas em duas direções perpendiculares, conforme a 
tabela 4.4.1.
A ovalização de um fio condutor é um efeito que explica a irregularidade 
do diâmetro do fio ao longo do seu comprimento. Ela é dada pela diferença 
entre as medidas nas direções 1 e 2. Esse efeito explica então porque são 
obtidos valores distintos para os diâmetros na tabela 4.4.1.
Diâmetro externo (De) do fio isolado
Posição da medida Direção 1 [mm] Direção 2[mm] Ovalização[mm]
Posição 1 3,27 3,21 0,06
Posição 2 3,33 3,19 0,14
Posição 3 3,33 3,23 0,10
Posição 4 3,49 3,20 0,29
Posição 5 3,30 3,24 0,06
Posição 6 3,32 3,26 0,06
Meio do Fio 3,45 3,19 0,26
Média 3,35 3,22 0,13
Tabela 4.4.1-Medidas com o fio isolado
4.5 Medição do diâmetro do fio sem isolamento
Em analogia à seção 4.4, a tabela 4.5.1 mostra os resultados obtidos 
com o fio sem isolamento. 
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Diâmetro externo (Df) do fio sem isolação
Posição da medida Direção 1 [mm] Direção 2[mm] Ovalização[mm]
Posição 1 1,73 1,73 0,00
Posição 2 1,74 1,72 0,02
Posição 3 1,72 1,73 0,01
Posição 4 1,72 1,71 0,01
Posição 5 1,73 1,72 0,01
Posição 6 1,73 1,74 0,01
Meio do Fio 1,73 1,72 0,01
Média 1,73 1,72 0,01
Tabela 4.5.1-Medidas com o fio sem isolação
De acordo com a norma NBR 6880 para fios condutores e conforme 
citado em [3], os valores obtidos para a ovalização estão dentro dos limites 
permitidos. Portanto as medidas se enquadram nas normas.
4.6 Medição da espessura da isolação
A espessura média da isolação é dada pela diferença das médias das 
medidas do fio com e sem isolação. Assim, temos que:
►Direção 1: espessura = (3,35-1,73)/2 = 0,81mm
►Direção 2: espessura = (3,35-1,73)/2 = 0,75mm
A média dessas medidas vale: (0,81+0,75)/2 = 0,78mm. Como a seção 
nominal do condutor é 2,5 mm2, a tabela 4 em anexo informa que o fio se 
encontra dentro das normas.
4.7 Cálculo da Área da Seção Transversal do fio
O diâmetro médio do fio sem isolamento vale, conforme a tabela 4.5.1 : 
(1,73+1,72)/2 = 1,725 mm
De acordo com [4], a seção do condutor pode ser obtida por:
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S = 0,7854. D2 [mm2], onde D é o diâmetro médio do fio. Substituindo D= 
1,725 mm, temos que S = 2,34 mm2. O valor nominal fornecido pelo fabricante 
é de S fabricante = 2,50 mm
2. Então S =0,93 S fabricante.
4.8 Medição da Massa Específica do Condutor (μ)
A massa dos 50cm de fio sem isolamento é obtida na balança de 
precisão. O valor da medição é m = 10,471 g = 10,471. 10-3 kg . O volume do 
fio é V = l.S, onde k = 50 cm e S foi calculado na seção anterior. Então V = 
(0,5m).(2,34. 10-6m2) = 1,17 .10-6 m3.
Portanto μ = m/V = 10,471.10-3/(1,17.10-6) = 8.949,57 kg/m3. Como a 
NBR 5111:1997 prevê que a massa específica do cobre deve ser igual a 8890 
kg/m3 a 20 0C, conclui-se que o μ obtido representa um bom valor para o cobre.
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5. Conclusões
Os ensaios para verificação do fio condutor foram de grande valia para o 
aprendizado das especificações que definem um fio comercial.
Naturalmente, os métodos de medição interferem nos resultados 
obtidos, uma vez que a interferência humana acarreta erros nos processos de 
medição. Entretanto, a finalidade do ensaio de diagnosticar as condições do fio 
sob teste foi satisfeita e com isso percebeu-se que o condutor atende as 
normas da ABNT, estando adequado para consumo.
Cabe salientar que os instrumentos digitais utilizados no experimento 
inserem erros nas medições. Esses erros são de diversas naturezas, como erro 
de inserção e erros associados à exatidão dos instrumentos digitais. A 
ovalização do fio condutor também deve ser considerada, pois esta é uma
medida que contribui para a não-idealidade do fio de cobre. Embora os limites 
de ovalização estejam previstos nas normas da ABNT, ela deve ser vista como 
uma característica a ser minimizada, visto que quanto maior o seu valor, 
maiores serão as diferenças entres os diâmetros dos fios com e sem 
isolamento e conseqüentemente, maiores as chances de danificação da 
estrutura dos fios.
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6. Referências Bibliográficas
[1] IPCE. “Introdução aos fios e cabos”. Disponível em.< 
http://www.ipce.com.br/>. Acesso em 15 jun. 2006. 
[2] UNDERWRITERS LABOARTORIES INC. “Certificação de Produtos” 
Disponível em.< http://www.ul-brasil.com/industry/br_ulla_industry_wire.aspx>. 
Acesso em 15 jun. 2006. 
[3] NORMA PARA CERTIFICAÇÃO E HOMOLOGAÇÃO DE CABOS
COAXIAIS FLEXÍVEIS DE 75 OHMS COM MALHA DE FIOS DE ALUMÍNIO.
“Requisitos e Métodos de Ensaio”. Disponível em.<
http://www.anatel.gov.br/biblioteca/resolucao/2004/anexo_res_381_2004.pdf>. 
Acesso em 15 jun. 2006
[4] PETRY, C. A “Ensaio de Fios condutores”. Disponível em.< 
http://www.inep.ufsc.br/~petry>. Acesso em 15 jun. 2006.
7. Anexos
Abaixo seguem algumas tabelas referenciadas no relatório. Elas têm a 
finalidade de correção ou comparação. Todas são elaboradas com base nas 
normas técnicas da NBR.
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