Dimensionamento dos Condutores e Cabos Eléctricos. C apítulo - PDF
Download "Dimensionamento dos Condutores e Cabos Eléctricos. C apítulo"
Carmem Medina Camelo
1 Dimensionamento dos Condutores e Cabos Eléctricos C apítulo II
3 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Escolha da Tensão As indicações que se seguem precisam a maneira de definir a tensão, para a qual a camada isolante dos cabos deve ser dimensionada, em função das características da instalação considerada. Entre os principais termos usados para caracterizar a tensão, distinguem-se: Os termos que se referem à instalação ou à rede: tensão nominal: é a tensão pela qual a instalação (ou parte da mesma) é designada e à qual estão referidas determinadas características de funcionamento; tensão de serviço ou de regime: é a diferença de potencial que existe, em regime normal, entre dois condutores, quer ao nível do utilizador quer na origem da instalação. Considera-se, na prática, o valor médio desta tensão, tendo em conta particularmente, as variações da tensão de alimentação. Desde que se trate de uma rede em tensão alternada, as tensões referidas são representadas pelos seus valores eficazes. Numa rede trifásica distinguem-se: tensão simples: é a tensão entre uma fase e o potencial de referência, écran metálico ou terra; tensão composta: é a tensão entre duas fases. Em regime equilibrado, a razão entre a tensão composta e a tensão simples é igual a 3. Tensão simples U 0 Tensão composta U = U o 3 Os termos que se referem aos condutores ou cabos que equipam a instalação: Trata-se, essencialmente da tensão estipulada, que é o valor em função do qual são definidas as condições dos ensaios dieléctricos do condutor ou cabo e, por conseguinte, da espessura do isolamento. Os ensaios dieléctricos do condutor ou cabo acima referidos, são principalmente: ensaio de tensão à frequência industrial; eventualmente, ensaio de comportamento à onda de choque. GUIA TÉCNICO 61
4 CAPÍTULO II Instalações de Baixa Tensão Os condutores e cabos que equipam estas instalações são caracterizados pela sua tensão nominal. O termo «tensão estipulada» é raramente empregue. Em tensão alternada, a tensão nominal do cabo deve ser pelo menos igual à tensão nominal da instalação. Além disso, é de notar que se considera, geralmente, que a tensão de serviço de uma instalação pode exceder em permanência a sua tensão nominal em 10%. Por outro lado, em tensão contínua, admite-se que a tensão nominal da instalação possa atingir 1,5 vezes a tensão nominal do cabo. As tensões nominais dos cabos, mais usadas, são: 250 V ou 300 V (valor reservado a certas gamas de cabos flexíveis), 500 V, 750 V, V. Precisa-se, ainda, a este respeito que: os condutores e cabos de tensão nominal 1000 V podem ser usados em todas as instalações eléctricas de baixa tensão; os condutores e cabos de tensão nominal 500 ou 750 V só podem ser utilizados em instalações em que a tensão nominal é, no máximo, igual a 500 ou 750 V, respectivamente; os cabos flexíveis de tensão nominal 250 ou 300 V não podem ser utilizados, a não ser nas partes da instalação onde a tensão nominal não ultrapasse os 250 V, seja ela alternada ou contínua. Por outro lado, se numa instalação de neutro isolado (ver capítulo IV), o condutor de neutro estiver distribuído, os cabos ligados entre uma fase e o neutro devem ser isolados para a tensão entre fases Instalações de Média e Alta Tensão A tensão estipulada, para a qual um cabo é concebido, exprime-se por um conjunto de três valores, em kilovolt, sob a forma Uo/U (Um), com: Uo = tensão entre um condutor e um potencial de referência (écran ou terra); U = tensão entre dois condutores de fase; Um = tensão máxima que pode aparecer entre fases da rede, em condições normais de exploração. Este valor, essencialmente, considerado no âmbito da compatibilidade com a aparelhagem e os transformadores. A escolha da tensão estipulada dos cabos, que devem equipar uma instalação, é função das considerações seguintes. 62 GUIA TÉCNICO
5 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS 1- Tipo de Cabo Escolhido A expressão da tensão estipulada difere, conforme o cabo é de campo radial (secção 1.2.4) ou não. Num cabo de campo radial, Uo é diferente de U, sendo a razão entre ambos geralmente igual a 3. Pelo contrário, devido à sua constituição, um cabo de cintura apresenta um nível de isolamento equivalente entre duas fases e entre uma fase e o écran. Daí resulta que Uo e U têm valores idênticos. 2 - Tensão Nominal da Instalação O valor de U será, em princípio, superior ou igual à tensão nominal da instalação para a qual o cabo se destina. O quadro 32 indica as tensões nominais mais usuais para as redes trifásicas, em Portugal e no estrangeiro, segundo a publicação 38 da CEI. Nele figuram as tensões estipuladas, normalizadas, nas quais são empregues os cabos correspondentes, desde que os outros critérios de escolha, estudados a seguir, o permitam. Para uma instalação alimentada com uma tensão de valor intermédio, será escolhida a tensão estipulada, correspondente à tensão normalizada imediatamente superior. 3 - Condições de Eliminação dos Defeitos à Terra A tensão estipulada, escolhida, deve igualmente satisfazer a distribuição das tensões na rede, em caso de funcionamento anormal. Em particular, a tensão à qual o isolante é submetido durante um defeito, entre uma fase e a terra (defeito monofásico ou homopolar), depende do modo de ligação à terra do ponto neutro da rede: Rede com neutro directamente ligado à terra: o potencial do ponto neutro permanece próximo do potencial da terra. Por outro lado, a corrente de curtocircuito é suficientemente elevada, para provocar a actuação automática e rápida dos dispositivos de protecção da instalação. A diferença de potencial aplicada à camada isolante não é, por isso, susceptível de tomar valores proibitivos, durante um tempo prolongado, e a tensão estipulada pode ser escolhida em conformidade com o quadro 32. Rede com neutro isolado: se o isolamento em qualquer ponto da rede, fora do local do defeito, estiver em boas condições e se o defeito atingir uma só fase, o valor da corrente de defeito não justifica, geralmente, uma actuação instantânea. Por outro lado, para assegurar a continuidade do equilíbrio do GUIA TÉCNICO 63
6 CAPÍTULO II sistema trifásico, o potencial do ponto neutro, em relação à terra, torna-se igual (numa primeira aproximação) à tensão simples da rede; a tensão entre fases sãs e a terra torna-se igual à tensão composta. O isolamento dos condutores sãos é, portanto, submetido a uma tensão 3 vezes mais forte que em regime normal, durante um período que poderá ter uma duração importante. Rede com neutro impedante: o funcionamento, em caso de um defeito homopolar, depende do valor da impedância da ligação à terra do neutro. Neste caso, o valor da tensão entre fases sãs e a terra estará compreendido entre a tensão simples e a tensão composta da rede. Para os cabos de campo radial, segundo a especificação técnica EDF HN 33-S 23 e para alta tensão, a correspondência estabelecida no quadro 32, entre a tensão nominal da rede e a tensão estipulada dos cabos, supõe que, na rede considerada, a eliminação dos defeitos à terra se efectua de forma automática, num tempo inferior a uma hora e que a duração total do tempo de funcionamento, com uma fase à terra, não ultrapassa as 12 horas por ano. Se estas condições não são satisfeitas, escolhe-se, para a tensão especificada, um valor superior ao figurado no quadro 32, em função das condições particulares de eliminação dos defeitos. 4 - Sobretensões A escolha da tensão estipulada dos cabos deve, por fim, ter em conta as sobretensões susceptíveis de afectar a instalação estudada e cuja origem pode ser devida a: um fenómeno atmosférico, transmitido por intermédio das linhas aéreas; um defeito de isolamento, relativamente às instalações de tensão nominal superior; manobras de aparelhagem; fenómenos de ressonância. Não é possível, no entanto, estabelecer uma regra geral para a escolha. Em todos os casos de sobretensão eventual, particularmente importante nas canalizações de alta tensão, a tensão estipulada apropriada é determinada em função do valor e da forma da sobretensão, da sua duração, da sua probabilidade de ocorrência, dos dispositivos de protecção e do coeficiente de segurança desejado. 64 GUIA TÉCNICO
7 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Quadro 32 - Determinação da Tensão Estipulada dos Cabos MT e AT Tensão estipulada Uo/U(Um) Tensão nominal (2) composta da rede (1) Uo/U Um kv kv kv 3 1,8/3 e 3/3 3,6 6 3,6/6 e 6/6 7,2 10 6/ ,7/15 17, /20 ou 12,2/ /30 ou 19/ / * /60 ou 36/63* 72,5 70* 40,5/70* 82,5 90* 52/90* /110 ou 66/ /132 ou 80/ / * /220 ou 130/225* / / (1) Segundo publicação CEI 38 (Tensões normais da CEI) (2) Segundo publicação CEI 183 (Guia para a escolha dos cabos de alta tensão) (*) Estes valores não figuram nas publicações CEI de referência. Correspondem, no entanto, a redes normalmente encontradas em Portugal e no Estrangeiro Escolha da Secção da Alma Condutora A escolha da secção da alma condutora dos cabos e condutores isolados, para transmissão de energia, é um dos problemas essenciais que o projecto de uma canalização eléctrica apresenta. Trata-se, com efeito, em estabelecer o melhor compromisso possível, entre numerosas considerações, sendo as principais: de ordem técnica: imperativos de funcionamento da canalização, no plano eléctrico, térmico e, por vezes, mecânico; de ordem económica: minimização do custo global da canalização, tendo em conta o custo de instalação e os encargos de exploração; relativas às condições de instalação: espaço disponível, ao longo do percurso e nas extremidades, limitações eventuais, relativas às dimensões e peso do cabo, comprimentos possíveis para entrega, etc.; relativas ao tempo de execução da canalização: disponibilidade do cabo em «stock» ou tempo de fabricação do mesmo. GUIA TÉCNICO 65
8 CAPÍTULO II As páginas seguintes tratam da escolha da secção, do ponto de vista eléctrico e térmico. O caminho a seguir inclui as três etapas seguintes: 1 - Determinar a Intensidade a Transmitir, em Função das Características dos Receptores a Alimentar (Ver 2.2.1) 2 - Determinar as Secções Mínimas que Permitam Respeitar as Condições Seguintes o aquecimento da alma condutora deve ser compatível com o permitido pelo isolante escolhido: em serviço normal: o cálculo é, geralmente, baseado num serviço permanente ou contínuo (ver 2.2.2). Fornecemos, igualmente, algumas indicações relativas aos regimes de carga variável (ver 2.2.3). em caso de curto-circuito (ver 2.2.4). a queda de tensão, verificada na canalização eléctrica, deve permitir um correcto funcionamento do equipamento alimentado: ver Escolher a Maior Secção das Diversas Secções assim Obtida. Um exemplo de cálculo da secção da alma, destinado a facilitar a compreensão deste capítulo, é apresentado na secção Além disso, várias indicações destinadas a abordar o problema da optimização económica da secção, de modo a permitir a sua resolução nos casos simples, figuram na secção deste capítulo Determinação da Intensidade a Transmitir em Regime Normal Em corrente contínua: I = P A (ampere) U P = Potência absorvida pelos receptores, W (watt) U = Tensão de serviço entre os condutores positivo e negativo, vista do lado do receptor, V (volt) Em corrente alternada: monofásica I = S A (ampere) U 66 GUIA TÉCNICO
9 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS trifásica I = S A (ampere) U 3 S = Potência aparente absorvida pelos receptores, VA (voltampere). U = Tensão de serviço vista do lado do receptor, V (volt)*: monofásica: entre os dois condutores de alimentação, trifásica: entre dois condutores de fase (tensão composta). I e S são expressos no seu valor eficaz. A este propósito, ver os gráficos 1 e 2. As indicações seguintes precisam como determinar a potência absorvida, que será a potência aparente, no caso de corrente alternada, em função das potências dos receptores alimentados, cuja expressão pode apresentar-se sob várias formas. 1 - Potência Absorvida Teremos em conta, na presente situação, os seguintes elementos: crescimento previsível das necessidades em energia, da instalação e extensões futuras; coeficientes máximos de utilização do receptor e de simultaneidade são de considerar, respectivamente, logo que se possa pôr como hipótese que: alguns receptores nunca serão utilizados à plena carga, todos os receptores nunca funcionam simultaneamente. Temos então: Potência absorvida total = Potência instalada x coefic. de utilização x coefic. de simultaneidade. Os valores destes coeficientes são calculados, em cada caso particular, em função das hipóteses de exploração pretendidas ou por comparação com uma instalação, similar já existente; rendimento dos receptores. Se um receptor é caracterizado pela sua potência útil, isto é, a potência que fornece *Se a tensão puder tomar vários valores, por exemplo, devido à regulação no secundário dos transformadores, considera-se o valor mínimo susceptível de se atingir ao longo de um tempo prolongado. GUIA TÉCNICO 67
10 CAPÍTULO II geralmente após transformação de energia eléctrica (por exemplo, potência mecânica disponível no veio de um motor), temos: potência útil Potência absorvida = rendimento O rendimento é usualmente fornecido pelo fabricante do receptor. Em caso da ausência de informações, consideram-se, em primeira aproximação, para o rendimento dos motores, os valores indicados no quadro 33. Quadro 33 - Rendimento dos motores 2 - Potência Aparente (caso de corrente alternada) Desde que um receptor comporte elementos indutivos ou capacitivos e é alimentado em corrente alternada, é introduzido um esfasamento, entre os valores instantâneos da tensão e da corrente, nos terminais do receptor. Distinguem-se, então, as seguintes potências: potência activa ou real = potência aparente x cos ϕ, expressa em W (watt) ou em CV (cavalos) ( 1 CV = 736 W ). É a potência directamente explorada pelo receptor, isto é, transformada, por exemplo, em potência mecânica ou térmica; potência reactiva = potência aparente x sin ϕ, expressa em VAr (voltampere reactivo). Esta potência não é transformável, mas é necessária ao funcionamento do receptor, nomeadamente, para assegurar a excitação magnética dos transformadores ou dos motores. Devido à sua natureza, é geralmente a potência activa que é conhecida. Obteremos, então, a potência aparente dividindo aquela por cos ϕ, chamado factor de potência do receptor. para os receptores puramente resistivos ( resistências de aquecimento, lâmpadas de incandescência,...) cos ϕ = 1; para os outros tipos de receptores, o cos ϕ é, geralmente, fornecido pelo fabricante. Convém ter em conta o uso eventual de baterias de condensadores, destinadas a melhorar o factor de potência. Os valores normalmente encontrados para cos ϕ são: iluminação fluorescente com compensação: cos ϕ = 0,85 sem compensação: cos ϕ = 0,30 a 0,60 motores eléctricos em funcionamento normal: cos ϕ= 0,75 a 0,92 em vazio : cos ϕ = 0,30 a 0,50 Na ausência de indicações, é usual considerar : cos ϕ = 0, GUIA TÉCNICO
11 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Gráfico 1 - Potência aparente transportada em Baixa Tensão GUIA TÉCNICO 69
12 CAPÍTULO II Gráfico 2 - Potência aparente transportada em Média Tensão 70 GUIA TÉCNICO
13 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Secção Necessária para o Aquecimento em Regime Permanente 1 - Introdução A intensidade máxima admissível ou capacidade de transporte, em regime permanente, de uma canalização, é o valor da intensidade que provoca, no estado de equilíbro térmico, o aquecimento da alma dos condutores até ao valor máximo permitido. Depende, essencialmente, das condições de instalação e do local no qual se encontra instalada a canalização, já que estas determinam directamente a dissipação das perdas térmicas (ver capítulo III). As temperaturas máximas, admissíveis em regime normal, para os isolantes que usamos correntemente, estão indicadas no quadro 17. As capacidades de transporte, dos condutores e cabos de potência que fabricamos, estão indicadas nos quadros de características correspondentes. Salvo indicação em contrário, elas são estabelecidas nas condições seguintes, que são as geralmente tomadas como referência pelos documentos de normalização portugueses: canalização única, sem aquecimento mútuo com outras canalizações colocadas nas proximidades; canalização alimentada em permanência: em corrente contínua ou monofásica: cabos com dois condutores, em corrente trifásica: cabos com três, quatro ou cinco condutores, ou sistema de três cabos unipolares juntos (terno); colocação da canalização: no solo a uma profundidade de 0,80 m, a temperatura e a resistividade térmica, consideradas para o solo, são normalmente de 20 C e 1 K.m/W respectivamente, (é de notar que a resistividade térmica se exprime também em C.cm/W e a sua equivalência é: 1 K.m/W = 100 C.cm/W), em tabuleiros ao ar livre, ao abrigo das radiações solares, numa temperatura ambiente de 30 C. Os quadros do capítulo V indicam as intensidades admissíveis nos condutores e cabos de baixa tensão de emprego comum. 2 - Método de Cálculo Na prática, é normal que as condições de instalação e do local difiram das consideradas como referência, para as intensidades admissíveis indicadas nas tabelas de características. Daí o caminho a seguir é o seguinte: definir, de maneira precisa, as condições de instalação e do local previsto, não omitindo nenhum factor susceptível de ter uma influência determinante; calcular a intensidade fictícia se essas condições são diferentes das de referência. GUIA TÉCNICO 71
14 CAPÍTULO II A intensidade fictícia é aquela que causaria o mesmo aquecimento da alma condutora que a intensidade a transmitir, se a canalização estivesse instalada, nas condições consideradas nos quadros de características. Obtém-se, dividindo a intensidade a transmitir pelos coeficientes de correcção sucessivos, que traduzem a influência das diferenças relativas às condições de instalação e do local *. As páginas seguintes precisam a influência destes factores e indicam os coeficientes de correcção a considerar, na grande parte dos casos encontrados. Se as condições não divergirem das de referência, a intensidade fictícia é igual à intensidade a transmitir: retirar, do quadro de características do condutor ou cabo escolhido, a menor secção que permite transportar a intensidade fictícia. Isto é considerado apenas para os condutores realmente percorridos pela corrente, em regime normal, portanto excluindo o condutor neutro, em regime trifásico equilibrado, e o de condutor de protecção. 3 - Coeficientes de Correcção Cabos Colocados no Solo As capacidades de transporte indicadas nos quadros de características dos cabos, entendem-se geralmente, para um cabo multipolar ou um terno de cabos unipolares, dispostos em triângulo juntivo (cabos encostados), colocados, quer directamente no solo, quer numa caleira de betão cheia de areia, a 0,80m de profundidade, com uma temperatura do solo igual a 20 C e resistividade térmica 0,85 ou 1 K.m/W (ver página 69), sem aquecimento mútuo com outras canalizações de potência colocadas nas proximidades. Portanto, os principais coeficientes de correcção traduzem: quer uma temperatura ou uma resistividade térmica do solo diferentes das de referência; quer proximidade térmica com outras ligações. A - Temperatura do Solo A temperatura do solo, à profundidade de colocação deve ser estimada com uma precisão suficiente, tendo particularmente em conta as variações sazonais, assim como a presença eventual no solo, de fontes de calor que não sejam as canalizações eléctricas (por exemplo, condutas de água quente). Desde que isso seja * Inversamente, a intensidade que uma dada secção pode transmitir, em condições diferentes das de referência obtém-se multiplicando a capacidade de transporte, indicada nos quadros de características, pelos coeficientes de correcção apropriados. 72 GUIA TÉCNICO
15 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS possível, é desejável que essa estimativa esteja baseada em resultados de medidas efectuadas durante um período suficientemente longo. Desde que a temperatura do solo tenha um valor diferente de 20 C haverá lugar à aplicação de um coeficiente dado por: k = θ p θ o θ p 20 Com θ p = temperatura máxima admissível, em regime permanente, para o isolante escolhido C. θ ο = temperatura do solo, C. O valor deste coeficiente está indicado, no quadro 34, para diferentes valores de θ p e θ o. Quadro 34 - Valores para o coeficiente κ B - Profundidade de Colocação A determinação da influência da profundidade de colocação, sobre a intensidade admissível, é delicada. Por outro lado, a resistência térmica exterior, teórica, do cabo cresce com a profundidade, o que corresponde a uma diminuição da capacidade de transporte. Por outro lado, desde que a profundidade aumente, a temperatura do solo diminui e está menos sujeita às variações sazonais. Além disso, a humidade e a compacticidade do solo aumentam, o que se traduz por uma diminuição na resistividade térmica. Podemos considerar que, a influência da profundidade de colocação é desprezável, no domínio de 70 a 120 cm, que é, geralmente, o usado. Para os cabos enterrados, perto da superfície do solo, a influência da temperatura torna-se importante. Devemos muitas vezes considerar, uma temperatura do solo superior a 20 C, e então corrigir a intensidade a transportar em conformidade com o quadro acima. GUIA TÉCNICO 73
16 CAPÍTULO II C - Resistividade Térmica do Solo É um elemento importante, na capacidade de transporte dos cabos enterrados, mas cujo valor é, por vezes, difícil de avaliar com precisão. Com efeito, depende de numerosos factores, em particular da resistividade própria dos materiais que constituem o solo, e principalmente, da sua humidade. Esta é função: da constituição do terreno: natureza dos materiais, granulometria, compactagem; do nível do lençol freático; da estação e das condições locais de precipitação; do tipo e da densidade de vegetação; das características da superfície do solo (por exemplo, revestimento de asfalto ou de cimento). A humidade é, além disso, susceptível de variar ao longo do tempo, em função da progressiva secagem do solo, devida ao calor libertado pela canalização eléctrica, principalmente, se estiver permanentemente em carga. A migração da humidade é tanto mais rápida e importante quanto mais fina for a granulometria do solo (areia por exemplo). Em função destes diferentes factores, a resistividade térmica do solo pode variar, tal como o provam os valores indicados a seguir: terreno muito húmido : 0,4 a 0,5 K.m/W, areia húmida : 0,5 a 0,7 K.m/W, calcário argila: terreno normal seco : 0,7 a 1,0 K.m/W, terreno muito seco : 1,5 K.m/W, areia seca : 2,0 a 2,5 K.m/W, cinzas, escória : 3,0 K.m/W. Durante o cálculo de canalizações que irão transportar potências importantes e, além disso, se é previsível a proximidade com outras fontes térmicas, é aconselhável efectuar uma medição, da resistividade térmica do solo, por um organismo especializado. Esta medição pode efectuar-se, no local ou em laboratório, com amostras nas quais é possível fazer variar a taxa de humidade. Em certos casos, em que a resistividade térmica do solo é muito desfavorável, poderemos ser levados a substituir o terreno original, por materiais de características térmicas controladas e mais vantajosas. Em função das várias situações, esta medida é necessária durante a cobertura da zona, na proximidade imediata dos cabos, onde a influência do solo é preponderante. O coeficiente de correcção a aplicar no cálculo da intensidade fictícia, depende, em particular, da dimensão exterior do cabo. Podemos, entretanto, considerar, com uma boa aproximação, os valores médios dados pelo gráfico GUIA TÉCNICO
17 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Gráfico 3 - Coeficiente de Correcção para uma Resistividade Térmica do Solo Diferente de 1 K.m/W GUIA TÉCNICO 75
18 CAPÍTULO II D - Proximidade Térmica com outras Canalizações de Potência A consideração deste fenómeno, quando existe, é primordial para assegurar uma escolha apropriada da secção. Depende: das características das canalizações colocadas na proximidade da canalização em estudo, incluindo, eventualmente, o número de cabos colocados em paralelo, tipos, secções e dimensões dos mesmos, bem como intensidades transmitidas; da disposição relativa das canalizações nos locais onde mais se aproximam; das características térmicas do solo. Podemos desprezar o aquecimento mútuo entre várias canalizações, colocadas lado a lado, se o intervalo entre elas for pelo menos igual a um metro. É prática corrente dispor as canalizações que estão colocadas num mesmo percurso, em esteira horizontal, com uma distância de 20 cm entre os bordos mais próximos de duas canalizações vizinhas (cabo multipolar ou terno de cabos unipolares). Esta distância constitui um compromisso que permite limitar: a largura da vala e portanto o custo das obras de engenharia civil; o aquecimento mútuo; os riscos de deterioração, das canalizações vizinhas, durante a colocação ou em caso de acidente. Por razões económicas, não podemos, geralmente, espaçar os cabos mais de 30 a 50 cm, sobretudo quando se trata de uma esteira importante, já que obteríamos larguras das valas proibitivas. No entanto, em certos casos, é necessário um estudo económico, tendo em conta o melhoramento do coeficiente de proximidade com o afastamento dos cabos. Indicamos, no quadro seguinte, o valor do coeficiente de correcção correspondente à colocação, em uma só esteira*, de vários cabos tripolares ou ternos de cabos monopolares idênticos, dispostos em triângulo juntivo, em função do intervalo livre deixado entre os bordos mais próximos de duas canalizações vizinhas. Considera-se um funcionamento em simultâneo e à plena carga, para todas as canalizações da esteira, o que dá uma certa margem de garantia. Os coeficientes são valores médios que podem, todavia, ser usados com uma boa aproximação na maior parte dos casos, geralmente, encontrados. Desde que seja necessário um cálculo mais preciso, por exemplo, no caso de canalizações com especificações diversas ou com cargas de diferentes valores ou quando existem diferentes espaçamentos entre elas, o método descrito na publicação da CEI deverá ser utilizado. *É desaconselhável a colocação dos cabos em várias camadas sobrepostas. Esta disposição é sempre desfavorável do ponto de vista térmico. Torna, além disso, delicada toda a intervenção posterior sobre os cabos. 76 GUIA TÉCNICO
19 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Gráfico 4 - Coeficiente de Correcção para a colocação em Esteiras de Canalizações Trifásicas (Cabos Tripolares ou Ternos de Cabos Unipolares) Os números que figuram no fim de cada curva designam o número de canalizações colocadas em esteira. GUIA TÉCNICO 77
20 CAPÍTULO II Cabos Colocados ao Ar Livre As capacidades de transporte, indicadas nos quadros de características de cabos, entendem-se, salvo indicação contrária, para: um cabo multipolar ou terno de cabos unipolares juntivos, colocados na superfície do solo, ou em suportes (tabuleiros, caminhos de cabos...), ou fixos nas paredes, ao abrigo da radiação solar e sem aquecimento mútuo com outras canalizações situadas nas proximidades; uma temperatura máxima do ar livre de 30 C. A noção de «ar livre» significa, além disso, que as perdas térmicas são dissipadas, por convecção natural e irradiação, sem provocar aquecimento do ar ambiente. Isto supõe naturalmente: que o volume de ar e a ventilação natural são suficientes; que a circulação à volta dos cabos não é dificultada (prever, de preferência, o uso de tabuleiros perfurados, e deixar um intervalo de pelo menos 2 cm, em relação às paredes); Os principais coeficientes de correcção a calcular traduzem, portanto: uma temperatura do ar ambiente diferente de 30 C; exposição à radiação solar; proximidade térmica entre canalizações, ou entre espiras de uma mesma canalização enrolada num tambor; o confinamento do ar na vizinhança dos cabos (galeria de pequenas dimensões, caleira de betão). A - Temperatura do Ar Ambiente Deve ser calculada, tendo em conta quer as variações diárias quer as sazonais, assim como a presença eventual de fontes de calor no local da instalação. O coeficiente de correcção, a aplicar desde que a temperatura do ar seja diferente de 30 C, é dado por: k = θ p θ o θ p 30 Com θ = temperatura máxima admissível em regime permanente para o isolante escolhido, C θ o = temperatura do ar, C. O valor deste coeficiente está indicado no quadro seguinte, para diferentes valores de θ p e θ o. 78 GUIA TÉCNICO
21 DIMENSIONAMENTO DOS CONDUTORES E CABOS ELÉCTRICOS Quadro 35 - Valores para o coeficiente κ B - Exposição à Radiação Solar O coeficiente de correcção correspondente depende da intensidade da radiação solar, da carga do cabo, da sua superfície de exposição, da reflexão eventual, etc. Pode considerar-se, em primeira aproximação, um coeficiente médio de K = 0,85. Desde que seja necessário um cálculo preciso, podemos aplicar o método descrito na publicação da CEI, que permite definir a intensidade admissível num cabo instalado ao ar livre e sujeito directamente à radiação solar. Muitas vezes, é possível proteger os cabos da acção dos raios solares, pela interposição, por exemplo, de coberturas judiciosamente inclinadas, tendo o cuidado de que isso não provoque o confinamento do ar à volta dos cabos. C - Proximidade Térmica com outras Canalizações de Potência É aconselhável, do ponto de vista térmico, prever um intervalo livre entre canalizações adjacentes, a fim de permitir a circulação do ar. Além de assegurar aos cabos a possibilidade de efectuar movimentos de dilatação ou de contracção sucessivos, durante os ciclos de carga, favorece em larga medida a manipulação dos cabos durante a colocação ou em intervenções posteriores. Considera-se que o aquecimento mútuo é desprezável, se o intervalo livre deixado entre canalizações adjacentes é superior a duas vezes o diâmetro exterior de um cabo multipolar, ou duas vezes a largura de um sistema de cabos unipolares. GUIA TÉCNICO 79