Condutores Elétricos: Materiais, Formas e Isolamento

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CONDUTORES ELÉTRICOS
Condutores Elétricos
	
Condutores Elétricos
É todo material que possui a propriedade de conduzir ou transportar energia elétrica.
Os condutores devem ser analisados pelos seguintes aspectos:
 tipo de material condutor
 forma geométrica do condutor
 Isolação e isolamento
 seção nominal
Tipo de material condutor
Os materiais utilizados na fabricação de condutores de corrente elétrica são classificados em dois grandes grupos:
Materiais de alta resistividade
Materiais de alta condutividade
Materiais de alta resistividade
Transformação de energia elétrica em térmica: chuveiros elétricos, ferros elétricos, aquecedores, etc.
Transformação de energia elétrica em energia luminosa: filamentos para iluminação em geral (tungstênio).
Circuitos destinados a provocar quedas de tensão: resistores, reostatos.
Materiais de alta condutividade
Destinam-se a todas as aplicações em que a corrente elétrica deva circular com as menores perdas possíveis. Ex.: ligações de aparelhos, equipamentos e dispositivos.
Dentre os materiais condutores mais utilizados em eletricidade, estão o cobre e o alumínio.
Cobre x Alumínio
Quatro metais merecem destaque por sua condutividade elevada: a prata, o ouro, o cobre e o alumínio. Como a prata e o ouro são muito caros, o cobre e o alumínio são os mais utilizados comercialmente.
A principal razão para utilizar o cobre em sistemas elétricos é sua excelente condutividade elétrica. O cobre apresenta a resistência elétrica mais baixa entre todos os metais não-preciosos.
Cobre x Alumínio
A resistividade do alumínio é 65% mais alta que a do cobre e, por consequência, para conduzir a mesma corrente elétrica, um cabo com condutor de alumínio vai utilizar uma seção nominal maior do que a de um cabo de cobre. Por outro lado, o alumínio é cerca de três vezes mais leve que o cobre por unidade de massa.
Essas duas características somadas levam a uma clássica divisão, porém não definitiva, nas aplicações dos cabos: para os cabos aéreos, em que o peso do cabo é um fator decisivo, o alumínio geralmente é o mais utilizado; nas redes internas das edificações e nas redes subterrâneas, o cobre é mais apropriado por resultar em sistemas mais compactos em termos de dimensões, reduzindo, assim, os custos da instalação com todos os materiais das linhas elétricas.
Cobre x Alumínio
Os projetos de sistemas e equipamentos que utilizam o cobre geralmente resultam em soluções mais compactas quando comparadas àquelas que empregam alumínio. Como resultado, tais projetos em cobre podem acabar sendo até mais leves que seu equivalente em alumínio, apesar do maior peso do cobre.
Outra vantagem do cobre é sua alta resistência à corrosão, o que faz  em várias aplicações subterrâneas e em linhas aéreas em regiões costeiras ou de alta poluição serem utilizados condutores em cobre ao invés de alumínio.
Cobre x Alumínio
Existe outra razão pela preferência do cobre nas instalações, em geral, e nas edificações, em particular, que é a facilidade e a confiabilidade da realização de emendas e terminações com condutores de cobre. O mesmo não acontece com condutores de alumínio, que requerem mão-de-obra, técnicas e ferramentas específicas para a obtenção de resultados satisfatórios. Esse é o principal motivo, por exemplo, para as inúmeras restrições que a norma ABNT NBR 5410 vem fazendo há anos ao uso de condutores de alumínio nas instalações elétricas de baixa tensão. Tais restrições chegam ao ponto de a ABNT NBR 5410 e a ABNT NBR 13570 (Instalações elétricas em locais de afluência de público) proibirem o uso de condutores de alumínio nas instalações de locais de habitação (casas, apartamentos, etc.) e afluência de público (escolas, teatros, cinemas, hospitais, shopping centers, etc.).
Forma geométrica
Fio
	Um fio condutor é formado por um só fio, com uma secção muito pequena em relação ao comprimento que tem.
Devido à sua rigidez é mais fácil de partir se for dobrado algumas vezes por isso só são utilizados em situações em que não vão ser submetidos a dobragens.
Forma geométrica
Cabo
	Um cabo condutor é formado por vários fios condutores, entrelaçados uns nos outros.
São flexíveis e suportam muitas dobragens sem nunca se quebrarem. São por isso utilizados na ligação entre duas partes de um circuito que podem mudar de posição e que estão, por isso, submetidos a esforços de dobragem.
Isolação
Isolante: Material que dificulta a passagem da corrente elétrica. Trata-se de um conjunto de materiais aplicados sobre o condutor, cuja finalidade é isolá-lo eletricamente do ambiente que o circunda, como por exemplo, de outros condutores e contra contatos acidentais. 
Também serve para proteger o condutor contra ações mecânicas, como no caso de quando são enfiados em eletrodutos.
Isolação
Não se deve confundir isolação e isolamento:
Isolamento: Refere-se ao aspecto quantitativo da isolação. Ex: isolamento 750V.
 
Isolação: É o conjunto de materiais isolantes aplicados sobre o condutor para isolá-lo do meio que o circunda.
Tipos de isolação
Tipos (PVC, EPR, XLPE) e outras características (anti-chama, não propagação de fumaça e auto-extinção do fogo).
Cores:
azul-claro, verde, preto, vermelho, branco e amarelo.
Os materiais mais usados para a isolação dos cabos são o PVC, EPR e XLPE.
O PVC (cloreto de polivinila) é um material termoplástico, mistura de cloreto de polivinila puro com plastificante. São empregados até 6 kV. Possui boa característica de não propagação a chama, porém uma considerável quantidade de fumaça e gases tóxicos e corrosivos quando submetido ao fogo.
Sobrecorrentes
SOBRECORRENTE. É o valor de corrente que excede um valor definido como nominal.
As sobrecorrentes podem ocorrer devido:
a uma sobrecarga;
a um curto-circuito.
Tipos de isolação
A isolação determina a temperatura máxima a que os condutores poderão estar submetidos em regime contínuo, em sobrecarga ou em condições de curto-circuito, conforme a tabela:
Condutores Elétricos
 
EPR (borracha etileno-propileno) possui excelente resistência ao envelhecimento térmico, possui rigidez dielétrica elevada, com baixas perdas dielétricas. É um material termofixo empregado em alta tensão, usualmente até 138 kV. A borracha EPR possui 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.
XLPE (polietileno reticulado) é um material termofixo usado nos cabos, que através da via químico tem mudança interna equiparável à da borracha vulcanizada. Possui resistência a deformação térmica muito boa até a temperatura de 250ºC. É usado em cabos de média e alta tensão, usualmente até 15 kV.
É a área da seção transversal do fio ou a soma das áreas dos fios componentes do cabo.
A seção nominal é dada em mm2.
Seção Nominal
O dimensionamento de um condutor é um procedimento para verificar a seção mais adequada que seja capaz de permitir a passagem de corrente elétrica, sem aquecimento acessivo e a queda de tensão seja mantida dentro de valores normalizados.
Os condutores devem ser dimensionados pelos seguintes critérios:
Seção mínima
Capacidade de condução de corrente
Limite de queda de tensão
Dimensionamento de condutores elétricos
Seção mínima dos condutores fase:
Seções mínimas dos condutores elétricos
Seção mínima do condutor neutro:
Seções mínimas dos condutores elétricos
Critério da Capacidade de Condução de corrente 
Métodos de instalação
Métodos de instalação
Métodos de instalação
Métodos de instalação
Métodos de instalação
Corrente Nominal ou Corrente de Projeto
É a corrente que os condutores de um circuito de distribuição ou circuito terminal devem suportar, levando-se em consideração as suas características nominais.
Corrente Nominal ou Corrente de Projeto
É a corrente que os condutores de um circuito de distribuição ou circuito terminal devem suportar, levando-se em consideração as suas característicasnominais.
Número de Condutores Carregados
Entende-se por condutor carregado aquele que efetivamente é percorrido pela corrente elétrica no funcionamento normal do circuito;
Os condutores fase e neutro são, neste caso considerados condutores carregados.
Seção de um Condutor na Temperatura Ambiente
Sendo conhecidos os itens anteriores, ou seja:
Tipo de isolação dos condutores;
Maneira de instalar o circuito;
Corrente de projeto do circuito, em (A);
Número de condutores carregados do circuito.
Podemos consultar a tabela a seguir e, na coluna correspondente aos dados obtidos anteriormente, encontraremos a seção do condutor, que deve ser aquela que, por excesso, atenda ao valor da corrente, em função das características da instalação do circuito;
Seção de um Condutor na Temperatura Ambiente
Seções nominais (mm2)
Métodos de instalação
B1
B2
2 condutores carregados
3 condutores carregados
2 condutores carregados
3 condutores carregados
1,5
17,5
15,5
16,5
15
2,5
24
21
23
20
4
32
28
30
27
6
41
36
38
34
10
57
50
52
46
16
76
68
69
62
25
101
89
90
80
35
125
110
111
99
50
151
134
133
118
Ib= corrente de projeto
Iz= capacidade de condução do condutor
FCA= fator de correção por agrupamento
FCT= fator de correção por temperatura
Fatores de Correção para Dimensionamento de Condutores
Para o dimensionamento de condutores, também será necessário efetuar eventuais correções, cuja finalidade é adequar cada caso específico às condições de instalação desses condutores, em função das tabelas de capacidade de condução de corrente para as quais foram elaboradas;
 fator de Correção de Temperatura (FCT):
Caso a temperatura ambiente seja diferente de 30°C para condutores não enterrados, aplicam-se os fatores da tabela a seguir:
Fatores de Correção para Dimensionamento de Condutores
Fatores de Correção para Dimensionamento de Condutores
Fator de Correção de Temperatura (FCA):
O fator de correção de agrupamento é aplicável a vários circuitos, quando instalados num mesmo eletroduto, calha, bandeja, etc.
Fatores de Correção para Dimensionamento de Condutores
Para o dimensionamento de condutores, também será necessário efetuar eventuais correções, cuja finalidade é adequar cada caso específico às condições de instalação desses condutores, em função das tabelas de capacidade de condução de corrente para as quais foram elaboradas;
 fator de Correção de Temperatura (FCT):
Caso a temperatura ambiente seja diferente de 30°C para condutores não enterrados, aplicam-se os fatores da tabela a seguir:
Critério do Limite da Queda de Tensão
Na prática, ocorre uma queda de tensão provocada pela passagem da corrente em todos os elementos do circuito (interruptores, condutores, etc.)
Essa queda de tensão não deve ser superior aos limites estabelecidos pela norma NBR 5410, a fim de não prejudicar o funcionamento dos equipamentos conectados aos circuitos terminais;
A queda de tensão nos circuitos terminais (pontos de utilização) de uma instalação elétrica produz efeitos que podem levar os equipamentos à redução da vida útil até a sua queima, pois faz com que eles recebam em seus terminais uma tensão inferior aos seus valores nominais, prejudicando o seu desempenho. 
Critério do Limite da Queda de Tensão
Critério do Limite da Queda de Tensão
Critério do Limite da Queda de Tensão
Exercícios
Exercícios
Considere que o circuito terminal de um chuveiro elétrico esteja instalado em um eletroduto, no qual, em certo trecho, também contenha mais três circuitos monofásicos. Determine qual será a nova bitola do condutor que alimenta o chuveiro, através do critério de capacidade de condução de corrente.