Cabos e Condutores (2)

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Faculdade Metropolitana de Blumenau 
Uniasselvi 
Curso Engenharia Elétrica 
Disciplina: Medidas e Materiais Elétricos 
Professora: Aloizio Carlos Eble 
 
 
 
 
 
 
 
Vanderlei da Rosa (1308470) 
 
 
 
 
 
Cabos e Condutores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Blumenau 
2020 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
A presente trabalho tem o objetivo de apresentar os cabos e condutores de energia em 
seu âmbito geral. Com ele, tenta-se compreender de que forma é constituído os componentes 
interno obrigatório de cabos nus e isolados de Baixa, Média, Alta e Muito Alta Tensão, e o que 
pode influenciar o bom desempenho do cabo, no seu período de vida útil. 
O processo de fabricação dos cabos especialmente para os cabos isolados de média e 
alta tensão chamados de tripla extrusão (do semicondutor interior, isolamento e semicondutor 
exterior) é um processo de extrema importância na fabricação de cabos, sendo essencial 
minimizar a possibilidade de aparecimento de impurezas ou vacúolos, ficando as três camadas 
perfeitamente aderentes. 
2. Cabos de Média e Alta Tensão: 
2.1 Características Construtivas 
O transporte da energia elétrica desde a geração, seja em alta tensão compreendendo 
tensões acima de 36kV, geralmente transportada por cabos aéreos e Media e Baixa tensão, 
compreendendo tensões abaixo de 36kV, geralmente transportada com cabos isolados, este 
processo não seria possível se não existissem os equipamentos elétricos responsáveis pela 
condução da energia elétrica - Cabos de Energia - quer sejam utilizados em redes aéreas (cabos 
nus de alumínio ou ligas de alumínio), quer em redes subterrâneas (cabos isolados). É, portanto, 
evidente o papel fundamental desempenhado pelos cabos, no funcionamento normal dos 
sistemas de energia. 
A nível construtivo, um cabo de MT é muito semelhante a um cabo de AT, embora 
mostram diferenças a nível das espessuras do isolamento, por exemplo. É também importante 
referir que os materiais utilizados na construção de cabos de MT e AT são significativamente 
de qualidade diferente, isto é, um cabo de AT devido à elevada tensão a que irá operar é 
requerido que os materiais utilizados (materiais dielétricos) sejam de qualidade superior, sendo 
que o nível de pureza é bastante superior não podendo conter vacúolos ou impurezas acima de 
um determinado limite imposto por norma. Portanto a qualidade tem de ser garantida para que 
o cabo possa funcionar corretamente durante o seu período de vida útil. Já num cabo de MT 
existem parâmetros de contaminação da isolação, não tão severos uma vez que a tensão de 
funcionamento é muito inferior. 
 
 
 
Na figura abaixo mostra as etapas e camadas do cabo de média tensão típico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.2 Condutor 
O Condutor é o elemento constituinte responsável pela condução da energia elétrica. Os 
condutores são fabricados principalmente em alumínio ou cobre sendo que o cobre apresenta 
características elétricas e mecânicas superiores em relação ao alumínio, porém o cobre também 
apresenta um custo mais elevado, para a escolha entre um material e o outro deve ter uma 
análise técnico-económica detalhada. O cobre também permite reduzir as secções dos cabos 
sendo uma vantagem nas canalizações entubadas e/ou embebidas. 
Para a condução da mesma corrente considerando perdas iguais para cada material, o 
alumínio permite uma redução, de cerca de 50%, no peso dos condutores, este é um dos 
principais motivos para a utilização de cabos de alumínio nas linhas de transmissão aéreas 
apesar das características mecânicas piores relativamente ao cobre. 
Porém para a condução da mesma corrente, o alumínio exige cerca de 28% mais material 
que o cobre. 
Na figura abaixo podemos analisar o comparativo na densidade e na resistividade dos 
1. Condutor 
2. Blindagem do Condutor 
(semicondutora) 
3. Material Isolante 
4. Blindagem da isolação 
(semicondutora) 
5. Blindagem metálica 
6. Cobertura 
dois materiais. 
Material Densidade (g/cm³) Resistividade 
(Ohm.mm²/km) 
Cobre 8,890 17,241 
Alumínio 2,703 28,264 
 
No que diz respeito à composição do condutor este pode ser: 
• Maciço ou Sólido: constituída por um único condutor sólido (solução adotada para 
secções inferiores, ou seja, níveis de tensão mais baixos). 
• Multifilar: constituída por vários fios cableados entre si. Nesta opção os fios das várias 
camadas são encordas concentricamente, caso exista mais do que uma camada são cableados 
em hélice em sentidos alternados para aumentar a resistência mecânica do cabo. 
A construção do condutor segue determinadas especificações normatizadas, porém, os 
encordoamentos mais utilizados para fabricação de condutores são, concêntricos, compostos e 
compactos; 
Condutores Redondos com encordoamento concêntricos: 
 
 
 
 
Este encordoamento é amplamente utilizado em cabos de energia singelos ou múltiplos, 
com qualquer tipo de isolamento. Este formato oferece uma melhor flexibilidade para o cabo, 
permitindo aplicação em locais com algum obstáculo. 
Condutores Redondos com encordoamento compostos: 
O encordoamento Composto é formado por fios previamente encordoados Cochas. 
Aplicação geralmente para cabos de baixa tensão ou cabos com uso móvel, devido sua 
resistência mecânica a fadiga; 
 
 
 
 
 
Condutores Redondos com encordoamento compactos 
O encordoamento compacto, confere aos cabos uma redução no seu diâmetro, também, 
oferece uma redução nos matérias de fabricação, e ganhos no acondicionamento em bobinas e 
lançamento; 
 
 
 
 
 
 
Condutores setoriais Compactos 
 
 
 
 
 
 
Condutor segmentado (Milliken): 
Geralmente aplicado em cabos com uma seção acima de 1000mm², os mesmos são 
constituídos em quadros de seis segmentos com um núcleo circular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Condutor Conci: 
Geralmente aplicado em cabos isolados a óleo OF (óleo fluído), com núcleo oco com 
canal para circulação do óleo impregante 
 
 
 
 
 
2.3 Condutor de Cobre 
As ligas de cobre geralmente aplicados na fabricação de condutores de energia elétrica, 
são classificadas em; 
Têmpera mole – Oferece uma menor resistividade, com isso menores perdas dielétricas, 
porém, por ser um material mole no seu âmbito ele oferece uma menor capacidade de tração, 
exigindo controles mais precisos no seu manuseio e instalação, geralmente aplicados em 
condutores isolados. 
Têmpera meio duro e duro – oferece uma maior resistividade, porém tem uma alta 
capacidade de tração, permitindo lançamentos mais longos. Esta liga geralmente é utilizada em 
cabos para malha de terra, aterramento de equipamentos e SPDA. 
2.4 Condutor de Alumínio 
É importante referir que as ligas de alumínio permitem obter cabos nus com uma 
resistência mecânica bastante superior à que o alumínio oferece, sendo a percentagem de Ferro, 
Magnésio e Silício, criteriosamente controlada através da análise espectrométrica efetuada, pois 
essa percentagem é específica de cada fabricante. No que diz respeito à composição do condutor 
também como os condutores de cobre, as ligas mais utilizadas são as classificadas como 
Têmpera H19, H16, H14 e O: 
Têmpera H19 – Oferece uma maior resistência a tração, geralmente aplicada em redes 
aéreas. 
Têmpera H14 e H16 – Aplicado em cabos isolados, devido encordoamento com 
resistência superior a 105MPa. 
Têmpera O – Oferece uma maior flexibilidade, porém muito empregado em cabos 
isolados. 
No quadro abaixo é possível analisar os valores mínimos máximos de resistência 
mecânica para as diferentes ligas. 
Têmpera Valor mínimo Valor máximo 
MPa Kgf/mm² MPa Kgf/mm² 
H16 115 11,7 150 15,3 
H14 105 10,7 140 14,3 
O 60 6,12 95 9,69 
 
2.5 Blindagem do condutor 
Existem dois tipos de blindagem que podem ser empregadas em cabos isolados de MT 
e AT, a blindagem metálica ou ecrã metálico e a blindagem não metálica. A blindagem não 
metálica é constituída por duas camadas semicondutoras, uma no interior colocado apóso 
condutor e outro exterior colocada sobre o isolamento. 
Os semicondutores são empregues em cabos a partir de 6 kV, sendo que no processo 
industrial de fabricação, o semicondutor interior, o isolamento e o semicondutor exterior são 
colocados por tripla extrusão simultânea. 
A função do semicondutor interior é fundamentalmente, a obtenção de uma camada lisa 
sobre o condutor, este fato revela-se de maior interesse em cabos com condutor multifilares, 
dessa forma, evita que o campo elétrico existente se concentre de forma perigosa e possa gerar 
descargas parciais que possam danificar a isolação do cabo. 
2.6 Material Isolante 
A camada isolante, também denominada por vários autores como "isolação", é 
constituída por compostos dielétricos sólidos. De forma a garantir uma maior aderência entre 
àquela e as camadas semicondutoras, as três camadas são aplicadas no processo de fabricação 
por tripla extrusão simultânea. 
 Atualmente os materiais usados são, principalmente, isolantes sintéticos, ou secos, 
sendo que, no passado, os cabos de energia eram isolados com recurso a papel impregnado a 
óleo para níveis de tensão mais elevados. Contudo o isolamento a papel impregnado a óleo foi 
substituído pelos isolantes sintéticos. 
Os materiais mais empregados para isolação de cabos podem ser agrupados em duas 
classes; 
Materiais Termoplásticos - materiais em que se verifica uma variação reversível da 
plasticidade desencadeada por um aumento da temperatura. Os materiais termoplásticos mais 
usuais são o Policloreto de Vinilo (PVC) e o Polietileno (PE); 
Materiais Termofixos (Elastómeros e Polímeros Reticuláveis) - estes tipos de materiais 
apresentam um importante comportamento elástico bem como uma elevada aptidão para a 
deformação. Após a extrusão carecem de um processo de vulcanização ou reticulação para que 
se estabeleçam, de forma irreversível, ligações transversais entre as cadeias moleculares. São 
exemplos destes tipos de materiais isolantes o Polietileno Reticulado (PEX ou XLPE), 
Copolímeros de Etileno-Propílico (EPM e EPDM), Borracha de Silicone, entre outros. 
Polietileno Reticulado Qimicamente (TR XLPE). 
Polietileno reticulado quimicamente retardante à arborescência (tree retardant); HEPR 
– Borracha etilenopropileno de alto módulo ou EPR de maior dureza. 
Apesar de não alcançar as boas características do PE, as características elétricas do TR 
XLPE são boas em termos gerais, apresentando uma elevada resistência de isolamento, 
elevada rigidez dielétrica, valores baixos de tangente delta e permitividade dielétrica. 
Polietileno de baixa densidade (PE - LDPE) e polietileno de alta densidade (HDPE) 
PE tem qualidades elétricas excecionais, nomeadamente valores baixos de tangente 
delta e permitividade dielétrica e independentes da temperatura e apresenta valores bastante 
elevados de resistência de isolamento e rigidez dielétrica. 
Porém desde 1995 NBR 6251 não permite mais aplicação destes materiais em cabos 
de média tensão (cima 3,6/6kV), permitindo somente a aplicação em isolação de 750V e 1kV. 
Este material apresenta baixa performance perante ao fenômeno “Water Treeing”, também 
apresenta limitações térmica da isolação. 
Fenômeno “Treeing”: 
O fenômeno da arborescência ou “treeing” se dá quando, por ruptura elétrica parcial 
do dielétrico, inicia-se um processo de deterioração da rigidez dielétrica, com direções tais 
que a porção ou porções do dielétrico afetadas apresentam caminhos que se assemelham a 
árvores. 
A experiência prática operacional e simulações de laboratório em cabos modelos, tem 
demonstrado que a água tem um efeito prejudicial as isolações poliméricas, principalmente 
para os materiais LDPE e XLPE; 
O treeing se origina em falhas microscópicas do sistema dielétrico e segue a direção 
do campo elétrico; 
Muitos autores dividem o “treeing” em duas categorias: electrical treeing e "water 
trees". 
Electrical treeing – a arborescência elétrica (electrical treeing) é um fenómeno elétrico 
que antecede a ruptura dielétrica de uma material isolante, quando este é sujeito a um stress 
elétrico elevado, durante um longo período de tempo, o fenómeno desenvolve-se a partir das 
impurezas, vacúolos ou até mesmo de defeitos que ocorram dentro do isolamento ou das 
camadas semicondutoras como saliências falha do sistema dielétrico sob campo elétrico 
intenso e são acompanhados de ionização e descargas parciais; 
Na figura podemos observar o fenômeno arborescência elétrica acontecendo; 
 
 
Water trees - são um tipo particular de electrical treeing, que surgem devido à presença 
de humidade, desenvolvendo-se na direção do campo elétrico e parecendo-se com um arbusto 
ou leque. Está demonstrado que a quantidade de água presente nas water trees é muito maior 
do que no resto do isolamento não afetado; 
Na figura podemos observar o fenômeno Water trees acontecendo; 
 
 
2.7 Blindagem da Isolação e Blindagem metálica 
Este componente está, usualmente, presente nos cabos de energia de MT e AT. A 
blindagem tem as seguintes funções fundamentais. 
o Controle do campo elétrico, limitando-o; 
o Condução, à terra, das correntes capacitivas e de curto-circuito; 
o Proteção contra contatos diretos e indiretos. 
Se um cabo de energia, desprovido de blindagem, entra em contato com a terra ou com 
qualquer objeto que esteja em contato com a terra, o campo elétrico em torno do condutor 
concentrar-se-á no ponto de contato, resultando num efeito de coroa (descarga parcial) e 
poderá conduzir à perfuração do isolamento. Por forma a evitar esse problema, o recurso à 
blindagem permite uniformizar o campo elétrico em torno do condutor conduzindo qualquer 
corrente (quer capacitiva quer de curto-circuito) à terra. 
A blindagem metálica pode ser constituída por: 
Uma ou várias fitas, enroladas em hélice de forma a evitar que fiquem visíveis 
espaços livres do exterior. 
Uma malha, em fios de cobre ou alumínio, enrolada em hélice, eventualmente com os 
 
fios curto-circuitados por uma fita da mesma natureza disposta igualmente em hélice, 
permitindo majorar a secção do ecrã (isto porque se não fosse aplicada a fita, como existe um 
espaço livre entre os fios de cobre, a secção efetiva do ecrã seria inferior à secção desejada, 
nesse sentido curto-circuitando os fios a secção do ecrã corresponde à secção dimensionada). 
Na figura podemos observar os tipos de blindagem metálicas; 
 
 
2.8 Fita hidroexpansiva de bloqueio longitudinal 
A entrada de água no cabo não pode ocorrer uma vez que, em contato com a camada 
isolante, poderá acelerar o seu envelhecimento e conduzir à falha precoce do cabo, por isso 
torna-se fundamental o emprego de uma fita hidroexpansiva colocada imediatamente sobre a 
blindagem e/ou imediatamente sobre o condutor, como bloqueio longitudinal. 
Esta camada é composta por materiais higroscópicos que absorvem a água, isto é, a 
fita em contato com a água expande e bloqueia dessa forma a passagem de água ao longo do 
comprimento do cabo. Uma outra forma de impedir a penetração de água no cabo, consiste no 
emprego de fitas de alumínio de bloqueio transversal e longitudinal, colocadas imediatamente 
sob a cobertura exterior. 
Na figura podemos observar a disposição da fita hidroexpansiva; 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.9 Cobertura 
A cobertura externa do cabo tem a função de proteger o cabo quimicamente e 
mecanicamente, existem no mercado diversos materiais que são aplicados para a fabricação 
desta proteção para o cabo, porém os que oferecem um melhor desempenho tanto quanto a 
resistência a abrasão, impermeabilidade, inflamabilidade e estabilidade térmica são os: 
Policloreto de Vinila (PVC) : 
Aplicação em cabos de potência em geral (1kV), protege o núcleo quanto a danos 
mecânicos, razoavelmente impermeável, boa estabilidade a agentes químicos, boa 
flexibilidade e não propaga fogo. Limitado de aplicação em locais de grande concentração depúblico. 
Coberturas não halogenadas (SHF): 
Substituto do PVC em aplicações com grande concentração de público. 
Inclusive em aplicação onde há necessidade de trabalhar em condições de incêndio. 
Polietileno (ST7): 
Devido a sua alta impermeabilidade tem aplicação larga em cabos de média tensão 
com construção bloqueada com operação em contato com a água; 
Policloropreno – PCP (Neoprene): 
Devido a ótima propriedades mecânicas aplicação em cabos alimentadores de 
equipamentos de minas subterrâneas; 
Clorosulfonado – CSP (Hypalon): 
Substitui o PCP quando necessário aplicação de pigmentação, mas com menor 
propriedade mecânica; 
 3. CONCLUSÃO 
Os cabos condutores em seu âmbito geral são constituídos por um condutor metálico 
sendo cobre ou alumínio. Os cabos de MT e AT isolados são constituídos por seis camadas de 
materiais que conferem a ele seu propósito. 
A primeira camada sobre o condutor é a semicondutora que tem a função de preencher 
espaços vazios entre o condutor e o isolamento, mantendo o campo elétrico estável evitando 
descargas parciais que poderiam danificar o cabo e diminuir sua vida útil. 
A segunda camada é o isolamento, geralmente em XLPE, com alta rigidez dielétrica 
que garante a isolação dielétrica para a tensão aplicada. 
A terceira camada é a blindagem do isolamento, também constituída por um material 
semicondutor, tem a função de proteger a isolação, mantendo o campo elétrico estável e 
auxiliar na blindagem metálica. 
A quarta camada é a blindagem metálica, ela pode ser constituída de fitas ou malha de 
fios metálicos, é de extrema importância a ligação da blindagem a malha de terra para 
minimizar as correntes de fugas que podem circular pela blindagem e assim minimizar uma 
das parcelas de perdas totais no cabo aumentando a capacidade efetiva de transporte de 
energia e para proteger pessoas e bens. 
A quinta é a proteção contra entrada de umidade, geralmente aplicada a fita 
higroscópica ou hidroexpansiva, este material tem a função de na presença de umidade 
bloquear a dissipação da água longitudinal ao cabo, isolando o dano aquele ponto específico. 
 A ultima camada que compõem os cabos isolados é a capa externa, este item confere 
ao cabo resistência mecânica, a impermeabilidade de água, agentes químicos e biológicos. 
A fabricação de cabos elétricos, especialmente os cabos de MAT, AT e MT, é um 
processo que envolve tecnologia de ponta e que requer cuidados excecionais. Esta condição 
revela a importância na qualidade dos materiais e do processo na fabricação dos cabos 
isolados, já que este componente estará sujeito a níveis de tensão elevadas e a excecionais 
solicitações dielétricas, sendo fundamental evitar, a todo o custo, a formação de bolhas no 
interior do cabo, bem como a intrusão de humidade e de poeiras, pois qualquer um destes 
problemas poderá levar, quando em funcionamento, à perfuração do isolamento e 
consequentemente levar à falha precoce do cabo. 
O fenômeno da arborescência ou “treeing” tem sido estudado nos últimos 30 anos, 
entretanto não existe ainda um domínio do assunto em relação suas causas específicas, oque 
tem-se aprendido que a qualidade do material e do processo de fabricação dos cabos reduz 
significativamente este fenômeno. 
 
 
 
4. REFERÊNCIAS DO NOSSO TRABALHO 
 
1) http://jicable.org/Other_Events/cabos09/content/Cabos'09%20P1.3.P.pdf 
 
2) https://core.ac.uk/download/pdf/143395824.pdf 
 
3) https://www.ipen.br/biblioteca/cd/cbpol/2005/PDF/1035.pdf 
 
4) International Electrotechnical Commission, IEC 62067 – Power cables with extruded 
insulation and their accessories for rated voltages above 150 kV (Um = 170 kV) up to 
500 kV (Um = 550 kV) – Test methods and requirements, edition 1.1, 2006; IEC – 3, 
rue de Varembé, P.O. Box 131, CH- 1211 Geneva 20, Switzerland, 
https://www.iec.ch 
http://jicable.org/Other_Events/cabos09/content/Cabos'09%20P1.3.P.pdf
http://jicable.org/Other_Events/cabos09/content/Cabos'09%20P1.3.P.pdf
https://core.ac.uk/download/pdf/143395824.pdf
https://core.ac.uk/download/pdf/143395824.pdf
https://www.ipen.br/biblioteca/cd/cbpol/2005/PDF/1035.pdf
https://www.ipen.br/biblioteca/cd/cbpol/2005/PDF/1035.pdf