NDICEMANUAL DE CABOS ELCTRICOS DE BAIXA TENSO 07 07 07 07 13 21 21 25 26 26 26 27 29 29 30 31 32 33 35 35 35 38 38 38 39 47 48 50 52 52 52 53 54 55 56 57 59 59 65 65 69 1. CONSTITUIO DOS CABOS ELCTRICOS 1.1 INTRODUO 1.2 PARTES CONSTITUINTES 1.2.1 Condutores 1.2.2 Materiais de isolao e de revestimento exterior (bainhas) 1.2.3 Condutores concntricos 1.2.4 Blindagens 1.2.5 Armaduras 1.2.6 Bainhas 1.2.7 Enfitagens 1.2.8 Agrupamento dos condutores 2. NORMALIZAO 3. IDENTIFICAO DOS CABOS 3.1 SISTEMA DE DESIGNAES 3.1.1 Cabos harmonizados 3.1.2 Cabos no harmonizados 3.2 SISTEMA DE IDENTIFICAO DOS CONDUTORES ISOLADOS 3.3 MARCAO 4. CRITRIOS PARA A SELECO DE UM CABO DE BAIXA TENSO 4.1 TENSO ESTIPULADA 4.2 SELECO DO TIPO CONSTRUTIVO NA GAMA CABELTE 4.3 CRITRIOS PARA A SELECO DA SECO NOMINAL DO CONDUTOR 4.3.1 Determinao da seco mnima que permite escoar a corrente de servio 4.3.1.1 Clculo da Corrente de servio 4.3.1.2 Corrente mxima admissvel do cabo 4.3.2 Corrente mxima admissvel em regime de curto circuito 4.3.3 Queda de tenso 4.3.4 Seco econmica 5. CLCULO DAS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS ELCTRICAS DOS CABOS DE BAIXA TENSO 5.1 RESISTNCIA HMICA 5.2 INDUTNCIA 5.3 REACTNCIA 6. COMPORTAMENTO DOS CABOS AO FOGO 6.1 CABOS IGNFUGOS 6.2 SELECO DE CABOS 6.3 NORMALIZAO 7. INSTALAO 7.1 ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE 8. ANEXO 8.1 CORRENTES ADMISSVEIS NOS CONDUTORES ISOLADOS E CABOS 8.2 CARACTERSTICAS ELCTRICAS PARA AS CONSTRUES STANDARD DOS CABOS DE BAIXA TENSO INDUSTRIAIS

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1. CONSTITUIO DOS CABOS ELCTRICOS 1.1 INTRODUO Numa caracterizao genrica, um cabo elctrico de energia de baixa tenso constitudo por um ou por vrios condutores de baixa resistncia elctrica que possibilitam a transmisso de uma corrente elctrica com perdas reduzidas, por uma camada isolante aplicada em torno dos condutores que se destina a separ-los electricamente entre si, de forma a suportarem a tenso de servio, e a isol-los relativamente ao exterior. As condies de instalao e as influncias externas podem tambm obrigar incluso de outros componentes, tais como: blindagens, que conferem proteco elctrica, armaduras que conferem proteco mecnica e bainhas para assegurar a proteco contra os agentes exteriores.

1.2 PARTES CONSTITUINTES 1.2.1 CONDUTORES Os condutores constituem o ncleo de transmisso de energia dos cabos elctricos. Os materiais condutores mais comuns nos cabos isolados de energia de baixa tenso so o cobre macio e o alumnio macio ou duro. Tal se deve excelente condutividade elctrica de ambos, ao seu custo e s suas caractersticas mecnicas de excepo, que se traduzem na facilidade de serem transformados at forma de fio. TABELA 1.1 - CARACTERSTICAS DO COBRE E DO ALUMNIO Caractersticas Grau de pureza (%) Densidade a 20C (gr/cm3) Resistividade a 20C (.mm2/m) Coeficiente de variao da resistncia hmica, temp. de referncia = 20C (C-1) Coeficiente de dilatao linear (C-1) Condutividade trmica (W/cm.C) Calor especfico (Cal/C.g) Ponto de fuso (C) Tenso de rotura (N/mm2) * Alongamento rotura (%) ** Valores indicativos

Cobre (recozido) 99,9 8,89 0,017241 0,00393 17x10 3,85 0,093 1080 200 a 250 15 a 35-6

Alumnio 99,5 2,70 0,028264 0,00403 23x10-6 2,17 0,214 660 125 a 205; 60 a 105 (macio) 1 a 4; 15 a 25 (macio)

A caracterizao de um condutor de um cabo elctrico no fica completa com a definio do tipo de material. Existe um conjunto de caractersticas, igualmente importantes, que necessrio especificar, particularmente: A A A A seco normalizada resistncia hmica forma composio

Os condutores utilizados nos cabos de energia de baixa tenso so constitudos por um nico fio (circular ou sectorial), ou por vrios fios cableados (torcidos entre si), e podem ser rgidos ou flexveis. Os condutores rgidos podem ser divididos em macios (unifilares, normalmente circulares de cobre, ou circulares ou sectoriais de alumnio) e cableados (multifilares, de cobre ou alumnio, redondos, compactados ou no, ou sectoriais). FIG. 1.1 - SECO RECTA TRANSVERSAL DE VRIOS TIPOS DE CONDUTORES

Condutor circular, cableado, no compactado

Condutor circular, cableado, compactado

Condutor sectorial macio

Condutor sectorial cableado, compactado

Os condutores sectoriais podem ser divididos em vrias categorias consoante a sua forma. Os mais usuais correspondem aos sectores a 180, 120 e 90 utilizados nos cabos de 2, 3 e 4 condutores, respectivamente.

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FIG. 1.2 CONDUTORES SECTORIAIS

180

120

90

A construo sectorial permite reduzir a dimenso dos cabos, tirando-se da vantagens em termos de reduo do seu custo e da sua instalao. Para condutores sectoriais macios a ligao dos cabos feita com terminais prprios, mas nos multifilares corrente utilizarem-se os terminais usados para cravao dos condutores circulares. Normalmente, os condutores rgidos multifilares so compactados nas seces a partir de 6 mm2. A compactao consiste em pressionar os fios elementares do condutor para o interior do mesmo, de forma a reduzir os espaos vazios e regularizar a superfcie exterior do condutor. Com esta operao consegue-se reduzir a dimenso dos condutores e, ao mesmo tempo, produzir uma superfcie exterior mais uniforme e lisa, o que se torna vantajoso pela diminuio do consumo do material isolante, que de outra maneira penetraria nos interstcios do condutor. Por outro lado, permite regularizar o campo elctrico superfcie do condutor, aspecto importante sobretudo nos cabos de mdia tenso e alta tenso. A classificao rgido e flexvel est ligada aplicao dos cabos, relacionando-se sobretudo com as caractersticas construtivas dos condutores. Com efeito a flexibilidade de um cabo, desde que no armado, depende muito da flexibilidade dos seus condutores. O aumento da flexibilidade de um condutor obtido atravs da diminuio do dimetro dos fios elementares que o constituem, o que implica um aumento do nmero dos fios, e atravs da reduo do passo de toro dos mesmos. Para instalaes fixas so usados condutores rgidos. Os condutores de cobre at seco de 6 mm2, inclusiv, so normalmente macios e a partir daquela seco cableados. Os condutores de alumnio podem ser macios ou cableados, estando disponveis para seces a partir de 10 mm2. Em cabos de 2, 3 e 4 condutores, todos com a mesma seco, ou nos cabos de 4 condutores, um dos quais com uma seco reduzida, os condutores (de maior seco) so habitualmente sectoriais a partir das seces de 35 mm2, inclusiv.

TABELA 1.2 CONFIGURAO DOS CONDUTORES RGIDOS DOS CABOS DE BAIXA TENSO Seco nominal (mm2) 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 280 300 380 400 500 630 800 Macio (classe 1) Alumnio n.a. n.a. n.a. n.a. (C) C S S S S S S S S S S* S S* S S S S Cobre C C C C (C) (C) n.a. n.a. Cableado (classe 2) Aluminio n.a. n.a. n.a. n.a. (C) C C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C n.a. C ou (S) n.a. C C C C Cobre (C) (C) (C) (C) C C C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C S ou C n.a. C ou (S) n.a. C C C C

S Forma sectorial; C Forma circular; () Pode ser usada, mas no standard; n.a. No aplicvel * Existem no mercado nacional duas seces no normalizadas ao nvel da IEC/EN 60228. So os condutores nas seces de 280 mm2 e 380 mm2 formados por 4 sectores a 90, macios. Estes condutores so utilizados no fabrico de cabos LSVV para a EDP.

Os condutores flexveis so usados nas instalaes fixas nos casos em que seja necessrio facilitar as operaes de instalao. Para as instalaes mveis, onde os cabos alimentam aparelhos mveis, so utilizados apenas condutores flexveis. Os condutores flexveis so normalizados apenas para o cobre, so sempre circulares e esto disponveis em todas as seces at 630 mm2.

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NORMA EN 60228 Os condutores dos cabos que constam deste catlogo seguem o especificado na norma EN 60228, cujo texto foi adoptado da norma IEC 60228 Conductors of insulated cables. Este documento constitui a norma base da generalidade dos condutores utilizados nos cabos isolados, tanto em Portugal, como a nvel europeu. Esta norma define as seces normalizadas e as respectivas resistncias hmicas para vrios nveis de flexibilidade e algumas caractersticas mecnicas. Os condutores so agrupados em vrias classes consoante a sua composio: classe 1 Condutores unifilares ou macios, classe 2 Condutores cableados, classe 5 Condutores flexveis, classe 6 Condutores com grau de flexibilidade superior aos da classe 5 e, por isso, correntemente designados de extra-flexveis.

REDONDOS, UNIFILARES, DA CLASSE 1, DE COBRE E DE ALUMNIO MACIOS SECTORIAIS DE ALUMNIO RGIDOS REDONDOS DE COBRE E DE ALUMNIO CABLEADOS, MULTIFILARES, DA CLASSE 2 SECTORIAIS DE COBRE E DE ALUMNIO CONDUTORES FLEXVEIS, MULTIFILARES, DA CLASSE 5, DE COBRE

EXTRA - FLEXVEIS, MULTIFILARES, DA CLASSE 6, DE COBRE

Os valores de resistncia hmica so apresentados para o cobre n recozido, para o cobre revestido, habitualmente estanhado (utilizado em determinadas instalaes quando, por exemplo, h um risco elevado de corroso), para o alumnio e para as ligas de alumnio (estas tm pouca utilizao na baixa tenso). A EN 60228 especifica ainda os valores de tenso de ruptura para os condutores de alumnio, e que se apresentam na TABELA 1.3.

TABELA 1.3 CARACTERSTICAS MECNICAS DOS CONDUTORES DE ALUMNIO Condutores slidos Seco nominal dos condutores (mm2) Tenso de ruptura (N/mm2) 110 a165 110 a165 60 a 130 60 a 110 60 a 90 Condutores circulares ou sectoriais cableados Tenso de ruptura dos fios constituintes antes de cablear (N/mm2) at 200 125 a 205 125 a 205 125 a 205 125 a 205

10 16 25 e 35 50 70 e maior

A introduo destes valores foi apenas realizada na ltima reviso da norma, ou seja, em 2004. Anteriormente, no se especificavam valores de tenso de ruptura pelo que se utilizavam os valores definidos na NP 1108 Fios e perfis de alumnio para condutores de cabos elctricos isolados, associados s nomenclaturas macio, 3/4 duro e duro. Na verso actual da NP 1108 excluiu-se esta notao e seguiram-se os critrios estabelecidos na EN 60228. As caractersticas mecnicas do cobre no so especificadas na EN 60228. O cobre nu ou revestido, a que correntemente se d o nome de macio, utilizado recozido. Para determinadas aplicaes particulares pode ser utilizado o cobre duro, no recozido. Os valores tpicos de tenso de ruptura e alongamento para o cobre macio so os indicados na TABELA 1.1 (para o cobre duro: 340 a 460 N/mm2 e 1 a 4%, respectivamente). As caractersticas trmicas so iguais, havendo, no entanto, uma pequena diferena nas caractersticas elctricas, sendo o valor da resistividade de 0,01793 .mm2/m para o cobre duro.

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RESISTNCIA HMICA DO CONDUTOR A resistncia hmica ou resistncia elctrica de um condutor de um cabo, medida em corrente contnua, e temperatura de 20C dada pela seguinte expresso:

(1.1)

R(/km) =

x fcabl.fio x fcabl.cond S

Em que: Resistividade do material a 20C (.mm2/km) S Seco recta transversal do condutor (mm2). Se o condutor for multifilar, esta obtida atravs do somatrio das seces de cada fio unifilar que o constitui. fcabl.fio (aplicvel a condutores multifilares) Factor que tem em conta o acrscimo de comprimento de cada fio em relao ao comprimento do condutor e que resulta da respectiva toro. fcabl.cond (aplicvel a cabos multicondutores) - Factor que tem em conta o acrscimo de comprimento de cada condutor em relao ao comprimento do cabo, resultante do cableamento dos condutores. Esta expresso , no entanto, pouco usada, j que se torna complexo determinar o valor correcto de cada um dos factores, e como facilmente se verifica, o seu clculo dependeria muito do fabrico de cada cabo ou condutor. Para ultrapassar esta dificuldade, a seco dos condutores, para cada seco nominal, no caracterizada pela sua seco geomtrica, mas pela resistncia elctrica que lhe est associada pelas normas de construo. Assim, a EN 60228 especifica os valores de resistncia hmica para os condutores, j em cabo, medidos em corrente contnua, a 20C, para um conjunto de seces padronizadas (de 0,5 mm2 at 2500 mm2). So estes os valores seguidos pela indstria dos cabos. Nestas tabelas indicam-se os requisitos relativos ao nmero mnimo de fios que compom aquelas seces e que, como se referiu, est relacionado com a maior ou menor flexibilidade que se pretende para os condutores e cabos que os integram.

TABELA 1.4 CONDUTORES RGIDOS, MACIOS, DA CLASSE 1 Resistncia mxima, em c.c, a 20C Seco nominal (mm2) 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 36,0 24,5 18,1 12,1 7,41 4,61 3,08 1,83 1,15 0,727 0,524 0,387 0,268 0,193 0,153 0,124 0,101 0,0775 0,0620 Condutores de cobre recozido Nu (/km) Revestido (/km) 36,7 24,8 18,2 12,2 7,56 4,70 3,11 1,84 1,16 n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. Condutores de alumnio ou liga de alumnio, circulares ou sectoriais (/km) n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. 3,08 1,91 1,20 0,868 0,641 0,443 0,320 0,253 0,206 0,164 0,125 0,100

Nota: Os condutores de cobre a partir da seco de 25 mm2, inclusiv, so aplicados apenas em cabos particulares, por exemplo, os cabos de isolao mineral. Embora a EN 60228 preveja apenas condutores circulares para as seces de alumnio de 10 mm2 a 35 mm2 no mercado portugus utilizam-se condutores sectoriais para as seces de 25 mm2 e 35 mm2. Nos cabos monocondutores de alumnio, os condutores a partir da seco de 95 mm2 inclusiv, podem ser constitudos por 4 sectores slidos a 90C. A resistncia mxima do conjunto igual a 25% da resistncia do sector individual.

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TABELA 1.5 CONDUTORES RGIDOS, CABLEADOS, DA CLASSE 2 Seco nominal (mm2) N. mnimo de fios do condutor Circular Cu Al Circular compactado Cu Al Cu Sectorial Al Resistncia mxima, em c.c, a 20C Condutor de cobre recozido Nu (/km)Revestido (/km) Condutor de alumnio ou liga de alumnio, (/km)

TABELA 1.6 CONDUTORES FLEXVEIS DE COBRE, DA CLASSE 5 Seco nominal (mm2) 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 Dimetro mximo dos fios do condutor (mm) 0,21 0,21 0,21 0,26 0,26 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 0,61 0,61 Resistncia mxima, em c.c, a 20C Nu (/km) 39,0 26,0 19,5 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0,0641 0,0486 0,0384 0,0287 Revestido (/km) 40,1 26,7 20,0 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654 0,0495 0,0391 0,0292

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TABELA 1.7 CONDUTORES EXTRA-FLEXVEIS DE COBRE, DA CLASSE 6 Seco nominal (mm2) 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 Dimetro mximo dos fios do condutor (mm) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,21 0,21 0,21 0,21 0,21 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 0,41 0,41 0,41 Resistncia mxima, em c.c, a 20C Nu (/km) 39,0 26,0 19,5 13,3 7,98 4,95 3,30 1,91 1,21 0,780 0,554 0,386 0,272 0,206 0,161 0,129 0,106 0,0801 0,0641 Revestido (/km) 40,1 26,7 20,0 13,7 8,21 5,09 3,39 1,95 1,24 0,795 0,565 0,393 0,277 0,210 0,164 0,132 0,108 0,0817 0,0654

REQUISITOS DIMENSIONAIS Em termos dimensionais a EN 60228 especifica, apenas para o cobre, os dimetros mximos para os condutores macios (classe 1), cableados (classe 2) e flexveis (classes 5 e 6), e os dimetros mnimos para os condutores cableados compactados; para o alumnio e ligas, os dimetros mximos e mnimos para os condutores cableados e compactados (classe 2). No estabelece limites dimensionais para os condutores sectoriais de cobre ou alumnio. Para os condutores de alumnio macios sectoriais segue-se o especificado na norma portuguesa NP 1108. EQUIVALNCIA ENTRE O COBRE E O ALUMNIO O emprego do alumnio nos cabos em geral e na baixa tenso tem vindo a aumentar, tal se devendo sobretudo a razes econmicas. A ponderao no uso do cobre ou alumnio deve ser feita tendo em ateno, no apenas o custo unitrio da matria prima, mas tambm outros factores como: a seco elctrica equivalente, a intensidade mxima admissvel e o peso de cada um dos condutores. i) SECO ELCTRICA EQUIVALENTE Comparando dois condutores, um de cobre e um de alumnio, do mesmo comprimento e com o mesmo valor de resistncia hmica podem estabelecer-se as relaes de seco e de massa: (1.2)

Ralumnio = Rcobre (1.3)

alumnio cobre Salumnio = = 1,63 Salumnio Scobre Scobre

malumnio = Salumnio x dalumnio = 0,5 mcobre Scobre x dcobreOu seja, para a mesma resistncia hmica a seco de um condutor de alumnio cerca de 63% superior do cobre e pesa cerca de metade. ii) INTENSIDADES ADMISSVEIS PARA A MESMA SECO Em regime permanente No possvel traduzir numa expresso simples, que abranja a generalidade das canalizaes, a relao de intensidades entre condutores de cobre e de alumnio da mesma seco. Consoante o tipo de cabo e as condies de instalao, a intensidade de corrente de um condutor de alumnio poder variar, para a generalidade das situaes e em cabos de baixa tenso no armados e no blindados, entre 70 a 80% da intensidade de corrente para o condutor de cobre da mesma seco. (1.4)

Ialumnio = Icobre

Rcobre = Ralumnio

cobre alumnio = 0,78

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Em curto-circuito Considerando o clculo da corrente de curto-circuito no condutor no regime adiabtico (sem dissipao de calor) e relacionando as correntes de curto-circuito, obtem-se: (1.5)

ICCalumnio = ICCcobre

K2alumnio x S2alumnio x ln Tf + alumnio Ti + alumnio K cobre x S cobre x ln Tf + cobre Ti + cobre2 2

= 0,66

K e so constantes que dependem do material (K = 226; = 234,5 para o cobre e K = 148; = 228 para o alumnio). - Valorestabelados na CEI 949 "Calculation of thermally permissible short-circuit currents, taking into account non-abiabatic heating effects". Ti e Tf - Temperaturas inicial e final de curto circuito, por exemplo: 90C e 250C para isolao de XLPE.

1.2.2 MATERIAIS DE ISOLAO E DE REVESTIMENTO EXTERIOR A isolao dos condutores tem uma importncia fundamental em matria de segurana da instalao e condies de explorao. Para a qualidade da isolao concorrem, em simultneo; a qualidade e propriedades do material isolante, a sua espessura e a qualidade do seu processamento (extruso do material sobre o condutor). As bainhas exteriores tm a funo de assegurar a proteco do cabo das influncias externas. Em particular, devem garantir a estanquidade em relao gua e melhorar a resistncia a agentes nocivos, tais como, substncias corrosivas, agentes atmosfricos, etc. Neste captulo faz-se uma descrio dos principais materiais plsticos utilizados como isolao e bainhas dos cabos de baixa tenso, com particular incidncia nos mais comuns. Importa referir que as caractersticas intrnsecas dos materiais se mantm, quer sejam utilizados como isolao, quer sejam utilizados como bainhas, razo pela qual se agrupam neste captulo estes dois conjuntos. Na isolao e na bainha exterior da generalidade dos cabos de baixa tenso so empregues materiais sintticos, plsticos, do tipo polimrico. Estes materiais so por vezes referenciados como isolantes secos, designao adoptada por oposio isolao de papel e leo. Os polmeros so macromolculas que resultam da unio de molculas elementares a que se d o nome de monmeros. De acordo com o tipo de estrutura do polmero podem ser divididos em trs grandes grupos: termoplsticos, termoendurecveis e elastmeros. Os materiais termoplsticos so aqueles que alteram a sua plasticidade por aumento da temperatura, sendo esta alterao reversvel. Uma das caractersticas principais que distinguem um termoplstico de um termoendurecido que o primeiro pode ser reprocessado, ou seja, fundido ou amolecido novamente aps o seu estado slido, e o termoendurecido no. Os termoplsticos so polmeros de elevado peso molecular, constitudos por cadeias lineares ou ligeiramente ramificadas. Quando aquecidos transformam-se num lquido viscoso que pode ser moldado ou extrudido com equipamento apropriado. Podem ser rgidos ou flexveis, so solveis ou incham em vrios solventes. As propriedades dos termoplsticos so determinadas pela sua estrutura e arranjos moleculares. Os termoendurecidos so plsticos rgidos com ligaes qumicas covalentes (reticulaes) entre as cadeias polimricas. Apresentam dificuldade em deformarem-se, no fundem ou amolecem, tm boa resistncia trmica, so insolveis e dificilmente incham. Os elastmeros ou borrachas so constitudos por cadeias moleculares longas e com grande capacidade de deformao. No amolecem nem se dissolvem, podem inchar se colocados em solventes. Possuem um grau de elasticidade elevado e as suas propriedades dependem do grau de reticulao.

POLMEROS

NATURAIS

SINTTICOS

ELASTMEROS

TERMOPLSTICOS PVC PE TPE Poliamida Poliuretano

TERMOENDURECIDOS XLPE

ELASTMEROS Copolmeros de etileno propileno Borracha de silicone

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O POLICLORETO DE VINILO, habitualmente referenciado como PVC, constituido por uma resina base obtida por polimerizao do cloreto de vinilo. O monmero de base obtido por aco do cloro sobre o etileno. FIG. 1.3 TIPO DE ESTRUTURA DO PVC CH2 CH Cl Esta resina no utilizada de forma directa na isolao dos cabos devido sua fragilidade mecnica e trmica, sendo necessrio incorporar aditivos que lhe do as propriedades necessrias. Do conjunto de aditivos destacam-se: Os estabilizantes que reduzem a tendncia de decomposio do PVC. A resina termicamente instvel podendo-se decompor com facilidade para temperaturas acima de 70C. A degradao do PVC ocorre por perda de HCl, o que provoca uma alterao na sua cor. Os estabilizantes ultra violeta tambm so adicionados para protegerem o material das radiaes UV que tambm podem causar a perda de HCl; Os plastificantes, solventes no volteis, que actuam para tornar o material mais malevel, separando as cadeias polmericas e proporcionando assim maior flexibilidade; Os lubrificantes que ajudam a processar o material nas extrusoras, reduzem a viscosidade, diminuindo o esforo da mquina; Os aditivos anti-envelhecimento que so adicionados para dar resistncia formulao contra o ataque do oxignio, ozono e degradao UV; Os antioxidantes que actuam fazendo parar as reaces entre radicais livres que ocorrem durante o processo de oxidao; As cargas que so adicionadas para reduzir o custo do composto. No entanto, estes aditivos podem fazer aumentar a dureza, pelo que tm que ser doseados convenientemente; Aditivos para melhorar as propriedades de no propagao da chama. O PVC um polmero que se autoextingue e esta sua propriedade decorre da libertao do HCl da cadeia sob a forma de gs, na presena do fogo. O gs HCl mais denso que o ar e impede o mesmo de chegar chama. No entanto, e em casos especiais, podem ser adicionados outros componentes para melhorar este comportamento. Pigmentos que permitem colorir o material de forma a possibilitar a identificao,por exemplo, dos diversos condutores de um cabo por colorao da isolao. Esta possibilidade de utilizar vrios aditivos e de combin-los de diferente maneira permite obter vrios compostos de PVC, com caractersticas diferenciadas que respondem a diferentes condies de utilizao e explorao. Nomeando as mais usadas: Compostos de PVC para temperaturas de servico at 90C Compostos de PVC para temperaturas de servio at 105C Compostos de PVC para temperaturas negativas at -30C, para instalaes fixas Compostos de PVC com resistncia acrescida aos leos Compostos de PVC com resistncia aos hidrocarbonetos Compostos de PVC no propagadores do incndio e com baixo teor de halgeneos ( 5% , quando as formulaes normais chegam aos 30%) Compostos de PVC isentos de chumbo este tipo de compostos tem vindo a ganhar mercado sendo mesmo uma exigncia ao nvel da regulamentao de alguns pases como, por exemplo, a Sucia que, por razes ambientais, tm imposto a no utilizao de chumbo, j que este material txico. Em Portugal para cabos instalados no interior de equipamentos tambm so obrigatrios. Nestas formulaes usam-se estabilizantes base de clcio e zinco. Compostos de PVC com resistncia ao ataque de trmitas, micro-organismos, etc...

Das propriedades dos compostos de PVC destacam-se as perdas dielctricas baixas e o bom comportamento elctrico temperatura ambiente; a boa resistncia mecnica (tenso de ruptura versus alongamento), a resistncia ao desgaste e compresso, a resistncia ao fluimento a temperaturas elevadas, o baixo envelhecimento trmico, a boa resistncia qumica desde que possua formulaes adequadas, a boa resistncia ao leo, o bom comportamento ao fogo no que diz respeito no propagao da chama e a sua autoextino. Estas propriedades fazem dele o material mais utilizado como revestimento externo dos cabos de baixa tenso e como isolante dos cabos para aplicaes domsticas. Como caractersticas limitadoras do seu uso generalizado destacam-se: a fragilidade a baixas temperaturas que impossibilita a sua utilizao em instalaes movis a temperaturas inferiores a -5C; a libertao de fumos opacos e corrosivos quando em combusto, o que impossibilita a sua utilizao em instalaes onde seja obrigatrio a utilizao de materiais zero halogneos. A reduo das suas propriedades elctricas para temperaturas elevadas condiciona a sua utilizao como isolante para temperaturas do condutor, em regime permanente, acima de 70C. De notar ainda que os compostos de PVC perdem propriedades mecnicas acima de 140C. POLIETILENO o termoplstico de estrutura mais simples, baseado numa macromolcula de um hidrocarboneto. um polmero semi-cristalino obtido por polimerizao do etileno. FIG. 1.4 TIPO DE ESTRUTURA DO POLIETILENO H H C H C H

Quando produzido a baixa presso apresenta pequenas cadeias laterais, que dependendo do nmero, resultam nos polietilenos de alta densidade, mdia densidade ou linear de baixa densidade. Se produzido a alta presso obtem-se o polietileno de baixa densidade, caracterizado por longas cadeias laterais. este o tipo de polietileno utilizado na isolao dos cabos de energia de baixa tenso.

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O politileno um material isolante de excelncia, resultado do seu grau de pureza e das suas propriedades intrnsecas. Nas composies industriais so tambm usados aditivos, tais como antioxidantes, que limitam o envelhecimento por oxidao, agentes de expanso ou pigmentos para colorao da massa. Existem vrios graus de polietileno usados nas bainhas dos cabos de energia; polietileno de alta densidade, polietileno de mdia densidade, polietileno linear de baixa densidade e polietileno de baixa densidade. A estrutura qumica do polmero define as propriedades do material, sendo a densidade um dos parmetros mais importantes do ponto de vista de comportamento. Com o aumento da densidade melhora-se a resistncia qumica, a resistncia mecnica (tenso de ruptura), a resistncia abraso; melhora-se a estanquidade aos gases, reduz-se a deformao a temperaturas elevadas, mas aumenta-se a dureza e contraco do material e reduz-se a resistncia ao impacto e fissurao.

Tipo

Estrutura molecular

Densidade - valores tpicos (gr/cm3)

Linear baixa densidade

0,920

Baixa densidade Mdia densidade Alta Densidade

0,918 0,936 0,948

O polietileno um material que responde muito bem a baixas temperaturas e tem baixa absoro de gua, pelo que muito usado em instalaes em que os cabos podem estar submersos permanente ou temporriamente, sendo neste ltimo caso mais adequado o de alta densidade. susceptvel de se degradar com radiao ultra-violeta do Sol e de alguma luz artificial. Nos casos em que os cabos ficam sujeitos a estes tipos de radiaes adiciona-se ao polietileno da bainha cerca de 2 a 2,5% de negro de fumo se a bainha for preta, se tiver que possuir outras cores, utilizam-se outros aditivos que conferem um melhor comportamento quelas radiaes.Tambm se utilizam aditivos para conferir resistncia fissurao. O polietileno sobretudo utilizado como bainha dos cabos de mdia e alta tenso. Na baixa tenso pouco utilizado j que inflamvel (propagador da chama) e confere maior dureza e rigidez ao cabo. No entanto, nos casos em que estas propriedades no sejam determinantes, e seja sobretudo importante a estanquidade da bainha e a resistncia abraso, o polietileno prefervel ao PVC. Como isolante nos cabos de baixa tenso destacam-se as seguintes propriedades: perdas dielctricas muito baixas, elevada rigidez dielctrica sem vario significativa com a temperatura, baixa absoro de gua, baixa permeabilidade ao gs, bom comportamento mecnico a baixas temperaturas, razovel resistncia qumica. O baixo ponto de fuso, situado entre os 105C e 115C, limita a sua performance como material isolante em determinadas aplicaes, sobretudo em casos em que possam ocorrer curto-circuitos. POLIETILENO RETICULADO (XLPE) Apesar das excelentes propriedades elctricas do polietileno, a sua baixa temperatura de fuso limita a temperatura do cabo em servio permanente a 70C. No caso de sobreaquecimentos resultantes de sobrecargas ou curto-circuitos o polietileno pode fundir deixando o condutor exposto. A adio de determinados agentes (perxidos, silanos) ao polietileno de baixa densidade ou a aplicao de radiaes ionizantes permitem, em determinadas condies reticular o material, resultando na criao de uma estrutura tridimensional com novas ligaes entre as longas cadeias moleculares. Com a reticulao melhora-se substancialmente a estabilidade das caractersticas mecnicas variao da temperatura. As temperaturas mximas em regime permanente passam para 90C e em curto circuito para 250C, aumenta a resistncia abraso, ao impacto, fissurao, e aumenta a resistncia qumica. A reticulao tambm faz melhorar o comportamento a baixas temperaturas, reduzindo a contraco do material. Pelo facto das propriedades elctricas do polietileno reticulado no diferirem significativamente das do polietileno, mantm-se as excelentes caractersticas enquanto isolante, o que permite reduzir as espessuras da isolao relativamente s usadas com o PVC. Este aspecto, aliado ao facto do polietileno possuir baixo teor de halogneos, baixa opacidade e corrosividade dos fumos libertados na sua combusto, faz do polietileno reticulado o material de isolao mais usual nos cabos ignfugos de energia de baixa tenso. Como propriedades destacam-se ainda a boa resistncia ao calor e ao envelhecimento, boa flexibilidade, boa resistncia ao ozono e mau comportamento aos leos. BORRACHAS As borrachas so cosntituidas por macromolculas produzidas por polimerizao e apresentam um comportamento elstico temperatura de utilizao. No nicio do fabrico de cabos de baixa tenso isolados a borracha, utilizava-se a borracha natural, obtida do latx retirado de certas rvores. Aps fabricao a borracha era tratada por vulcanizao.

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Este material foi entretanto substitudo por elastmeros sintticos, sendo os mais utilizados como isolantes de cabos de baixa tenso: o EPM (etileno-propileno) e o EPDM (etileno propileno dieno) incluidos na famlia dos EPR. Estes materiais so reticulveis atravs, por exemplo, da utilizao de perxidos orgnicos, que lhes conferem melhores caractersticas mecnicas e elctricas. Para certas aplicaes especiais utilizada a borracha de silicone, material que apresenta uma constituio molecular e caractersticas muito diferentes. BORRACHAS DE ETILENO PROPILENO (EPR) EPM E EPDM So copolmeros* de baixa densidade, obtidos por polimerizao do etileno e do propileno em presena de um catalizador que promove a reticulao, estabelecendo ligaes duplas. Possuem um excelente comportamento no que diz respeito ao envelhecimento trmico e oxidao. So utilizados sobretudo como materiais de isolao pelas boas propriedades dielctricas que apresentam. Como isolantes, j em estado reticulado, podem ser usados para temperaturas mximas nos condutores e em permanncia de 80C a 90C. Tm propriedades semelhantes caracterizando-se por grande flexibilidade mesmo a baixas temperaturas, boa resistncia fluidez, pelo que podem ser utilizados at 250C em caso de curto-circuito dos condutores, resistncia excepcional s descargas e radiaes ionizantes, baixa absoro de gua, boa resistncia ao envelhecimento trmico, ao ar e luz, e elevada resistncia abraso. Apresentam fraca resistncia ao leo e propriedades mecnicas mdias (tenso de ruptura versus alongamento).*Designao atribuida macromolcula quando existe mais do que uma unidade bsica na sua constituio.

BORRACHA DE SILICONE A borracha de silicone distingue-se das restantes acima descritas, pois no baseada em cadeias de carbono como a generalidade dos polmeros. As suas macromolculas so constituidas por uma sucesso de tomos de slicio e de oxignio, o que lhe d um excelente comportamento ao calor. As ligaes laterais da cadeia so orgnicas base de carbono, razo da flexibilidade do composto. Esta borracha tem tido grande aplicabilidade como material de isolao nos cabos resistentes ao fogo. Quando em contacto com a chama, arde, mas o dixido de silcio que se forma durante a combusto mantem-se agarrado ao condutor, criando uma manga isolante que assegura a continuidade da ligao elctrica. Por outro lado, a sua combusto liberta poucos fumos e no txica. No seu processamento so incluidos aditivos juntamente com perxidos orgnicos para promover a reticulao (vulcanizao). Como propriedades podem-se destacar: excelente comportamento a temperaturas elevadas, razoveis propriedades elctricas e independentes da temperatura de utilizao (-80C a +250C), boa resistncia ao efeito de coroa e bom comportamento elctrico em ambiente hmido, excelente resistncia a radiaes ionizantes, baixa absoro de gua, a flexibilidade praticamente inlteravel numa gama de temperaturas dos -50C aos 180C. Os fios isolados com silicone podem ser usados continuamente a temperaturas de 180C, e para curtos perodos de tempo at 250C. POLICLOROPRENO (PCP) um polmero de clorobutadieno, tambm conhecido pela designao de neopreno, obtido por polimerizao do cloropreno proveniente da aco do cloro. Tem muito bom comportamento ao frio, com tratamento adequado resiste bem ao ozono, radiao UV e no propaga a chama. Possu fracas propriedades como dielctrico, pelo que usado apenas como material de bainhas. Se vulcanizado, apresenta excelententes propriedades mecnicas. utilizado em bainhas de cabos flexveis para aplicaes mveis em minas e na siderurgia. POLIETILENO CLOROSULFUNADO (CSM) (HYPALON MARCA REGISTADA DA DUPONT) um material com o mesmo tipo de aplicao e propriedades do policloropreno, tendo melhor resistncia ao calor e bom comportamento aos leos. BORRACHA NITRILO ACRLICA VULCANIZADA um copolmero de butadieno e de nitrilo-acrlico e habitualmente misturado com PVC. Apresenta uma elevada flexibilidade juntamente com boa resistncia abraso, ao esmagamento e ao impacto pelo que muito usada como bainha de cabos flexveis em aplicaes mveis. Apresenta muito boa resistncia aos leos sendo por isso usada como bainha de cabos que tenham que estar imersos em leo. Tem boa resistncia ao envelhecimento e s intempries, ao calor e s baixas temperaturas e no propaga a chama. PVC ACRLICO um composto resultante da mistura de PVC com borracha nitrlica. As suas propriedades so muito prximas das do policloropreno com um melhor comportamento aos hidrocarbonetos. Apresenta boas propriedades mecnicas, bom comportamento s intempries, bom comportamento ao ozono, muito boa resistncia aos leos, e no propaga a chama. Tem contudo ms propriedades elctricas, pelo que s usado como material de bainha. ISOLAMENTO MINERAL O isolamento mineral tem aplicao em cabos especiais resistentes ao fogo, habitualmente utilizados em locais com risco de exploso, em locais com elevado risco de incndio e onde as temperaturas podem subir at valores de 1000C. Desde que seja mantido seco, um material mineral como, por exemplo, o xido de magnsio tem excelentes propriedades elctricas. Como absorve gua do ar, o isolamento tem que ser envolvido por uma bainha de cobre completamente hermtica. O cabo assim formado apresenta grande resistncia ao fogo e opera at temperaturas que podem chegar a algumas centenas de graus centgrados. Como inorgnico no envelhece. Os cabos de isolamento mineral apresentam um baixo dimetro quando comparados com os convencionais, tm muito boa resistncia mecnica, so resistentes radiao e penetrao de gua. Nos casos em que haja perigo de corroso da bainha de cobre esta pode ser revestida por uma bainha plstica que, no entanto, faz reduzir a temperatura mxima de servio do cabo. POLIAMIDA E POLIURETANOS Estes materiais so usados como revestimento externo (bainhas) em aplicaes onde se exige elevada resistncia mecnica, aliada a boa resistncia qumica, nomeadamente, resistncia ao benzeno, hidrocarbonetos aromticos, leos, esters, acetonas e hidrocarbonetos clorados.

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As poliamidas, com determinadas formulaes, so usadas como proteco anti-trmitas e antiroedores. Habitualmente so aplicadas numa camada de baixa espessura, sobre uma bainha de um outro material. As bainhas de poliamida encontram grande aplicao nos cabos flexveis usados nas instalaes de extraco de petrleo e na indstria aeronutica. O poliuretano um material termoplstico muito utilizado em aplicaes onde se exige grande resistncia mecnica, nomeadamente abraso e ao impacto, e elevada flexibilidade. Tambm tem bom comportamento a baixas temperaturas. MATERIAIS IGNFUGOS Tm tido grande aplicao na baixa tenso, sendo cada vez mais utilizados medida que as exigncias em matria de segurana das instalaes e pessoas tm aumentado. O termo ignfugo correntemente empregue para designar, neste caso, compostos com baixo teor de halogneos, cujos fumos apresentam baixa opacidade, baixa toxicidade e baixa corrosividade, e que no propagam a chama. Embora existam materiais com este tipo de comportamento para a isolao dos condutores, eles so habitualmente usados em bainhas, optando-se por manter, na generalidade dos casos, a isolao em polietileno reticulado, j que se trata de um material isento de halogneos, apresentando superior desempenho elctrico enquanto isolante e preo bastante inferior. Estes materiais so habitualmente compostos constitudos por um copolmero de etileno vinilo acetato (EVA), polietileno e cargas (trixido de chumbo e dixido de magnsio, por exemplo) que permitem melhorar as suas caractersticas ignfugas. O EVA um copolmero que pode ser usado como termoplstico, neste caso produzido por copolimerizao com o acetato de vinilo numa percentagem inferior ou igual a 30%. Tambm pode ser reticulado atravs da adio de perxidos orgnicos e por radiao elevada de energia, adquirindo neste caso as propriedades de um elastmero. As propriedades de um copolmero EVA so sobretudo determinadas pela percentagem de vinilo e de acetato. Os elastmeros EVA so caracterizados por um bom comportamento trmico permitindo temperaturas no condutor at 120C, possuem excelente resistncia ao envelhecimento em ar quente ou vapor quente e boa resistncia qumica. Como propriedades principais dos compostos EVA podem-se destacar: resistncia temperatura, ao ozono, ao oxignio e intemprie. Apresentam propriedades elctricas relativamente pobres, condicionando apenas o seu uso em baixa tenso. PROCESSO DE COMBUSTO A combusto de um polmero pode ser analisada em vrias fases: aquecimento, decomposio, ignio, combusto e propagao. AQUECIMENTO A subida da temperatura depende de algumas caractersticas fsicas do polmero, tais como: calor especfico, condutividade trmica, temperatura de fuso e vaporizao. DECOMPOSIO A temperatura de decomposio e os produtos envolvidos nesta fase tm uma importncia fundamental no desenrolar do fogo. Podem aparecer os seguintes produtos: gases combustveis como o monxido de carbono, metano, etileno, hidrognio; gases no combustveis como o dixido de carbono, cido clordrico, cido brmico; slidos como as partculas de fumo. IGNIO A combusto d-se quando os produtos combustveis inflamam na presena de oxignio ou de um agente oxidante. As caractersticas do produto que afectam esta fase so: a temperatura de inflamao, ou seja, a temperatura a partir da qual os gases podem ser inflamados por uma pequena fasca ou chama, a temperatura de auto-inflamao, aquela a partir da qual os gases se podem inflamar expontaneamente; a concentrao limite de oxignio; a quantidade mnima de xignio que necessria para inflamar os gases e manter a combusto. Este parmetro muito usado na caracterizao de materiais ignfugos, juntamente com a ndice de temperatura. (1) COMBUSTO A libertao de calor faz aumentar a temperatura dos gases que se vo libertando. PROPAGAO Ocorre quando a temperatura da zona do foco da queima decresce, fruto do calor libertado, que contudo suficiente para iniciar a combusto na zona imediatamente adjacente.(1) ndice de oxignio (definio segundo a ASTM) concentrao mnima de xignio, expressa em percentagem de volume numa mistura de oxignio/nitrognio que suporta a combusto de um material inicialmente temperatura ambiente nas condies definidas pelo mtodo de teste definido na ASTM D 2863-77. Atendendo a que o ar contem cerca de 21% de xignio, significa pois que quanto mais retardante ao fogo for o material, maior ser o seu ndice de oxignio. Habitualmente considerase que um material autoextinguivel se possuir um ndice de oxignio superior a 26%.

Os aditivos que se incorporam no polmero para lhe conferir a boa resistncia chama podem ser divididos em reactivos e no reactivos. Os reactivos so introduzidos quimicamente na estrutura do polmero, sendo adicionados durante o processo de polimerizao e so mais usados nos materiais reticulados. Os no reactivos so apenas misturados, no reagem quimicamente, podem contudo afectar algumas caractersticas do composto, nomeadamente as caractersticas mecnicas, que habitualmente se degradam, verificando-se a reduo da tenso de ruptura e do alongamento. Os no reactivos so usados com os termoplsticos e constituem uma soluo mais econmica do que a anterior, razo pela qual fazem parte da grande maioria de compostos ignifugos usados na baixa tenso. Considerando as vrias fases do processo de combusto de um polmero, estabelece-se um conjunto de requisitos para os aditivos incorporados; manterem-se estveis durante o processamento do polmero (extruso), manterem-se activos para alm das temperaturas de decomposio do polmero, no degradarem, tanto quanto possvel, as propriedes do polmero, no promoverem a formao de fumos e produtos txicos durante a combusto do polmero, no produzirem eles prprios produtos txicos, serem econmicos e amigveis.

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MECANISMO DE NO PROPAGAO DA CHAMA NOS MATERIAIS TERMOPLSTICOS Para a generalidade dos materiais disponves, baseados em compostos EVA, os aditivos mais comuns so inorgnicos: dixido de magnsio e hidrxido de alumnio (alumina tri-hidratada). Estes aditivos actuam na primeira fase da combusto do polmero, ou seja, fazem subir a temperatura de decomposio do material. A combusto destes materiais desencadeia uma reaco altamente endotrmica e inibe a produo de gases, reduzindo a taxa de pirolse. Por outro lado, a decomposio destes aditivos faz libertar uma percentagem grande de vapor de gua (30% e 20% do seu peso), o que faz arrefecer o polmero e diminuir o processo de queima. Por outro lado, a alumina e o oxido de magnsio libertados ficam depositados nas zonas de queima formando uma camada protectora resistente chama. 2Al (OH)3 Mg(OH)2 T T 200C 340C Al2O3 + 3H2O MgO + H2O

Nos casos em que adicionalmente se exija muito boa resistncia qumica da bainha so habitualmente utilizados os materiais ignfugos reticulveis. Nas TABELAS 1.8 e 1.9 apresentam-se algumas caractersticas mecnicas e fsicas dos materiais mais comuns utilizados nos cabos de baixa tenso.

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TABELA 1.8 PROPRIEDADES DE ALGUNS DOS MATERIAIS DE ISOLAO MAIS COMUNS PVC TI2 HD 21 EPM-EPDM CEI 60502-1 PVC TI1 HD 21 Z1 T17 EN 50363 EPR E14 HD 22 PVC A CEI 60502-1 XLPE CEI 60502-1 Silicone

Tipo

Aplicao

Isolao dos cabos flexveis para tenses at 450/750 V Isolao dos cabos: rgidos ou isolados sem bainha para tenses at 450/750 V Isolao dos cabos isolados sem bainha, ignfugos at 450/750 V Isolao dos cabos para tenses at 0,6/1 kV Isolao dos cabos para tenses at 0,6/1 kV 05VV-R, H07V-K 70 160 (1,3 a 1,6) 12,5 125 80C/168h 12,5 20 125 20 20 25 125 200 20 25 25 150 25 4-80,037 1010

Isolao dos cabos flexveis para tenses at 450/750 V

Isolao dos cabos para tenses at 0,6/1 kV

Isolao dos cabos para tenses at 0,6/1 kV

Exemplos de aplicaes 70 160 (1,3 a 1,6) 10 150 80C/168h 10 20 150 20 4-8 10 4,2 12,5 25 25 2,5-4,53,67 1012

H05VV-F 70 (160) (1,3 a 1,5) 10 125 80C/168h 100C/168h 100C/168h 200 150 5,0 12,5 1,3 a 1,6 0,923 12,5 200 135C/168h (200) 140-160* 250 60 70 905s) (C)

H07Z1-U

H07RN-F

VV, LSVAV

XV, XAV

FBB 90 250 1,3 a 1,5 4,2 200 135C/168h 30 30 2,7-3,53,67 1012

SZ1(frs,zh)

Mxima temperatura no condutor em regime permanente (C)

Mxima temperatura no condutor em regime de curto circuito (t

Densidade 20C (gr/cm3)

1,27 a 1,37 5,5 a 8,5 300 a 350

Tenso mnima de ruptura (N/mm2)

Alongamento mnimo ruptura (%)

Envelhecimento acelerado em estufa

Tenso mnima de ruptura (N/mm2)

Variao mxima

Alongamento mnimo ruptura (%)

Variao mxima

Permitividade relativa

Constante de resistncia de isolao temperatura mxima de

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funcionamento em regime permanente (M .km)

3,10 1015

Resistividade volumtrica temperatura mxima de funcionamento

em regime permanente ( .cm)

() Valores no normalizados, mas correntes * 140 se S 300mm2

TABELA 1.9 PROPRIEDADES DE ALGUNS DOS MATERIAIS DE BAINHA MAIS COMUNS PVC TM2 HD 21 PVC TM1 HD 21 PCP EM2 HD 22 TMPU EN 50363 PVC ST1 CEI 60502-1 PVC ST2(1) CEI 60502-1 Z1 ST8 CEI 60502-1 PE ST3 CEI 60502-1 PP, CSM SE1 CEI 60502-1

Tipo

Aplicao

Bainha dos Bainha dos Bainha dos Bainha dos Bainha dos Bainha dos Bainha dos cabos flexveis cabos rgidos cabos flexveis cabos isolados cabos isolados cabos isolados cabos para tenses para tenses para tenses flexveis * a PVC para a XLPE para ignifugos para at 450/750 V at 450/750 V at 450/750 V 450/750 V tenses at tenses at tenses 0,6/1 kV 0,6/1 kV at 0,6/1kV

Bainha dos cabos para tenses at 0,6/1kV

Bainha dos cabos para tenses at 0,6/1kV

Exemplos de aplicaes H05VV-F 70 (1,3 a 1,6) 10 150 80C/168h 10,0 20 150 20 20 -25% 30 25 25 125 250 100 150 150 20 -15% 30 25 25 12,5 12,5 12,5 80C/168h 70C/240h 110C/168h 100C/168h 100C/168h 125 300 300 150 150 12,5 10 25 12,5 12,5 9 125 100C/168h 9 40 100 40 (1,3 a 1,6) (1,0 a 1,2) (1,3 a 1,6) 1,3 a 1,5 1,4- 1,6 70 80 80 90 90 05VV-R, H07V-K H07RN-F H07BQ-F VV; LSVAV XV, XAV XZ1(frt, zh)

Mxima temperatura no condutor em regime

permanente (C)

80 0,9 10 300 100C/240h

85

Densidade 20C (gr/cm)

Tenso mnima de ruptura (N/mm2)

10 300 100C/168h 30 300 250 40

Alongamento mnimo ruptura (%)

Envelhecimento acelerado em estufa

Tenso mnima de ruptura (N/mm2)

Variao mxima (%)

Alongamento mnimo ruptura (%)

Variao mxima (%)

*Para utilizao exterior a baixa temperatura (1) - O PVC tipo ST2 tem relativamente ao tipo ST1 requisitos adicionais em termos de perda de massa, e o ensaio de presso a temperatura elevada realizado a 90C ao contrrio do ST1 realizado a 80C.

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1.2.3 CONDUTORES CONCNTRICOS Os condutores concntricos so habitualmente compostos por fios de cobre colocados em torno do conjunto dos condutores isolados, directamente ou sobre um revestimento interno. So usados como condutor de proteco, tanto em sistemas TN e TT , e ao mesmo tempo garantem a proteco contra os contactos indirectos. Este tipo de soluo construtiva no usual nos cabos utilizados em Portugal. As seces devem cumprir com os valores mnimos especificados nas R.T.I.E.B.T (Regras Tcnicas das Instalaes Elctricas de Baixa Tenso Decreto Lei n 226/2005 e Portaria n 949-A/2006).

1.2.4 BLINDAGENS Estes constituintes dos cabos elctricos, por vezes referidos como ecrans metlicos, so colocados individualmente sobre os condutores ou sobre o seu conjunto, tendo em vista: O escoamento de correntes de defeito, A proteco contra contactos indirectos, A reduo das interferncias. A utilizao da blindagem para escoar as correntes de defeito tem sobretudo aplicao nos cabos para tenses superiores a 0,6/1kV, uma vez que para tenses inferiores elas no tm grande significado. A proteco contra os contactos indirectos resolvida pela ligao da blindagem terra, num ou nos dois extremos da ligao. A reduo das interferncias na baixa tenso tem interesse prtico para os circuitos de controlo, comando e sinalizao. Como sabido as interferncias electromagnticas (EMI) so responsveis por muitas falhas e pelo mau funcionamento de inmeros equipamentos electrnicos. As interferncias electromagnticas podem ter vrias causas, sendo as mais comuns: descargas atmosfricas, controladores tiristors ou triac, motores, transmissores de radio e TV, telemveis, linhas monofsicas de mdia tenso, linhas de alta tenso, etc.... TIPOS DE BLINDAGEM A blindagem de cabos em baixa tenso habitualmente utilizada nos cabos multicondutores para circuitos de controlo e sinalizao, e aplicada sobre o conjunto dos condutores, pelo que se designa de colectiva. Em cabos de pares, ternos ou quadras possvel encontrar blindagens aplicadas individualmente sobre cada um destes agrupamentos, e simultaneamente sobre o conjunto. Isto acontece quando se pretende reduzir a influncia entre condutores do mesmo cabo. As blindagens so constituidas habitualmente por materiais condutores no magnticos, como o alumnio e o cobre, nu ou revestido por uma camada metlica, habitualmente estanho. Em casos particulares podem tambm ser usados materiais magnticos, sendo o ao o mais comum. A utilizao destes materiais realizada por aplicao de uma ou vrias fitas: em hlice, com sobreposio, ao longo com sobreposio ou sob a forma de fios dispostos helicoidalmente, ou ainda por aplicao de um grupo de fios sob a forma de trana. A eliminao das interferncias resultantes de acoplamentos capacitivos e de baixa frequncia faz-se, habitualmente, com o uso de uma blindagem metlica fina constituida por fitas de alumnio ou cobre, com espessuras inferiores a 0,1 mm. Nestes casos, frequente aplicar um ou mais fios condutores, ao longo, por baixo da fita, de modo a garantir a continuidade elctrica da mesma, aspecto que se torna importante assegurar quando as fitas so finas e podem sofrer algum dano mecnico durante o processo de fabrico ou j na instalao. A reduo das interferncias que resultam de acoplamentos indutivos depende muito do material da blindagem, especialmente da sua condutividade e da sua espessura, e requer um dimensionamento rigoroso. possvel avaliar a eficincia da blindagem nesta situao, por recurso a dois parmetros: impedncia de transferncia e factor redutor. IMPEDNCIA DE TRANSFERNCIA Este parmetro caracteriza as correntes parasitas, essencialmente de alta frequncia, que podem circular nas terras e passar para as blindagens dos cabos de comunicao, aquando das comutaes, ligaes ou defeitos na rede de energia. Define-se impedncia de transferncia Zt como o quociente entre a tenso U0 que aparece por unidade de comprimento entre o condutor ou o conjunto dos condutores e a blindagem, e a corrente que circula na blindagem.

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FIG. 1.5 ESQUEMA ILUSTRATIVO DA IMPEDNCIA DE TRANSFERNCIA l

Zt = U0 lI U0 = Zt l I E I

O clculo da impedncia de transferncia relativamente complexo. No entanto, para um blindagem constituda por uma fita colocada ao longo, situao prxima de um cilindro oco, o valor pode ser determinado por aproximao pela expresso: (1.6)

Zt = x R0 chx - cos x

com

x = 2e

Em que: Zt (/km) Impedncia de transferncia R0 (/km) Resistncia da blindagem medida em corrente contnua, a 20C e (mm) Espessura da blindagem

(mm) Profundidade de penetrao

=

2

(S/m) - Condutividade da blindagem (5,8x107 S/m para o cobre) = 2 f - Frequncia angular (Hz) = Permeabilidade (0 = 4 x 10-7 H/m)Se considerarmos a expresso para o clculo da profundidade de penetrao verificamos que ela vai diminiundo com o aumento da frequncia. Calculando o seu valor, por exemplo, para o cobre, temos:

(1.7)

9 mm para f = 50 Hz = 0,066 = 2 mm para f = 1 kHz f 0,2 mm para f = 100 kHz

Assim, para proteger um cabo de um sinal de uma determinada frequncia, necessrio dimensionar a blindagem com uma espessura superior profundidade de penetrao frequncia em jogo. Verifica-se que para frequncias elevadas uma camada condutora suficiente para proteger convenientemente os condutores do cabo, ao contrrio do que acontece para frequncias mais baixas que originam profundidades de penetrao muito maiores e que inviabilizam a construo da blindagem apenas com uma camada condutora relativamente fina. O circuito formado pela blindagem comporta-se como um filtro passa baixo atenuando a amplitude dos sinais de alta frequncia. Como se ilustra na figura, para um determinado tipo de blindagem a impedncia de transferncia e mdulo de Zt/Ro decrescem para menos de metade para uma frequncia de 100MHz (ponto B), relativamente a uma frequncia de 100kHz (ponto A). FIG. 1.6 Curva tpica da impedncia de transferncia de um cabo.Zt R0 1 A8 7 6 5 4 3 2

B

0,10

8 7 6 5 4 3 2

0,01

X

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

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As blindagens mais usuais nestes casos so de cobre, sob a forma de uma fita aplicada ao longo e corrugada, para no comprometer a manuseabilidade do cabo, ou vrias fitas aplicadas helicoidalmente, como o caso dos cabos do tipo VHV (blindagem realizada com fitas de cobre aplicadas helicoidalmente) instalados em subestaes da rede de produo e transporte da EDP, nas instalaes fixas de sinalizao, comando e medida, e para as instalaes fixas de alimentao de servios auxiliares. Para estes cabos a impedncia de transferncia (Zt) medida numa amostra de cabo de 10 m, entre 1 kHz e 1 MHz, tem de ser inferior a 4 . FACTOR REDUTOR O factor redutor caracteriza a eficincia da blindagem em cabos de telecomunicaes, controlo ou sinalizao, quando estes so instalados nas proximidades de linhas de energia, sobretudo de alta tenso e quando h comprimentos considerveis de paralelismo com as mesmas, situao onde as perturbaes se tornam significativas. Um dos casos tpicos o dos cabos de sinalizao utilizados nas linhas frreas, onde o traado dos cabos corre ao longo da linha, pelo que sofrem forte influncia da catenria (linha de mdia tenso que alimenta o comboio). FIG. 1.7 ILUSTRAO DA INFLUNCIA DA LINHA DE ENERGIA SOBRE O CONDUTOR E BLINDAGEM Linha perturbadora Blindagem Condutor

l1 E2 l2

E3

O princpio de funcionamento da blindagem pode ser explicado pela FIG. 1.7 que mostra uma linha a influenciar um cabo colocado na sua vizinhana. Sobre o condutor do cabo actua uma f.e.m. E3 decorrente da influncia da linha de energia, resultante do fluxo gerado pela corrente I1 que nela circula. A blindagem ligada terra cria um circuito fechado que sendo atravessado pelo fluxo gerado pela linha de energia, gera por sua vez um fluxo de sentido contrrio ao que lhe deu origem. Assim, o condutor v-se influenciado por dois fluxos de sentidos contrrios, pelo que a f.e.m. resultante no condutor ento inferior que existiria no condutor dum cabo sem blindagem. A blindagem vem assim atenuar o efeito das interferncias. Quando a corrente

I1 circula, uma f.e.m. induzida na blindagem, e outra no condutor, E2 e E3 respectivamente, dadas por:

(1.8)

E2 = j M12 I1 l(1.9)

E3 = j M13 I1 lFechando o circuito 2 (blindagem), a corrente (1.10)

I2 circula, sendo a f.e.m. resultante no condutor E3 dada por:

E3 = j M13 I1 l - j M23 I2 l(1.11) com:

I2 =

E2 j M12 I1 l = Z2 l Z2 l

Em que: M12 - Coeficiente de induo mtua linha/blindagem M13 - Coeficiente de induo mtua linha/condutor M23 - Coeficiente de induo mtua blindagem/condutor Z2 - Impedncia do circuito blindagem/terra l - Comprimento da instalao

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O factor redutor Kr definido por: (1.12)

Kr =

E3 f.e.m. longitudinal induzida sobre um condutor protegido = E3 f.e.m. longitudinal induzida sobre um condutor no protegido

Substituindo 1.11 (I2) em 1.10 (E3) e depois 1.10 e 1.9 em 1.12 vem: (1.13)

Kr = 1 - j

M23 M12 M13 Z2

Admitindo que a proximidade dos circuitos 2 e 3 tal que esto submetidos ao mesmo fluxo, considera-se que:

M12 = M13 e M23 = L2 = L3, sendo L2 e L3 as indutncias prprias dos circuitos 2 e 3 respectivamente, e R2 a resistncia do circuito 2Substituindo em 1.13, tem-se: (1.14)

Kr =

R2 R2 + j L 2

Ao contrrio do caso anterior (da impedncia de transferncia), onde a blindagem constituida para atenuar as altas frequncias, aqui a blindagem constituida para reduzir a tenso induzida pela linha de energia para a frequncia da rede (habitualmente 50 Hz). Se analisarmos o valor da profundidade de penetrao para uma blindagem em cobre e para uma frequncia de 50 Hz verificamos que o seu valor elevado (9 mm), significando que teriamos que ter uma blindagem com uma seco transversal bastante alta, ou um material de muito baixa resistividade, o que por um lado se torna impraticvel por questes de produo, e proibitivo em termos de custo. Por esta razo, camada condutora adicionada uma camada ferromagntica. Se considerarmos uma blindagem composta por uma camada condutora e camada ferromagntica, podemos represent-la atravs do seguinte esquema:

R2

Rf

Lf

Lg

E3 E3O factor redutor determina-se atrav da seguinte expresso: (1.15)

Kr =

R2 (R2 + Rf)2 + 2 (Lg + Lf)2

Em que: R2 (/km) - Resistncia hmica do circuito blindagem terra Rf (/km) - Resistncia responsvel pelas perdas magnticas Lg (mH/km) - Indutncia do circuito blindagem terra (O valor prtico habitualmente considerado para Lg de 2 mH/km). Lf (mH/km) - Indutncia prpria da camada ferromagntica; depende das caractersticas do circuito magntico (permeabilidade do material e seco recta transversal) FIG. 1.8 CURVA DO FACTOR REDUTOR PARA UM TIPO DE CABO

1

Kr

0,1

Krmin

0,01

0

Tenso induzida (V/Km)

Em

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Para um determinado cabo possvel determinar o valor do factor redutor para um conjunto de tenses induzidas. Na FIG. 1.8 apresenta-se a curva do factor redutor para um cabo de sinalizao das linhas frreas. No caso de uma blindagem apenas resistiva a curva torna-se uma recta. A introduo da camada ferromagntica faz variar o factor redutor em funo da f.e.m. induzida na blindagem e tem o seu valor mnimo no ponto de permeabilidade magntica mxima da camada ferromagntica. O dimensionamento da blindagem deve ser realizado tendo em conta a gama de tenses induzidas em presena, escolhendo-se uma armadura e um tipo de ao que possua uma curva de permeabilidade magntica com o mximo nessa gama de tenses. A instalao tem um papel preponderante no desempenho das blindagens e deve ser cuidada de modo a optimizar o funcionamento destes cabos. Assim, h alguns factores a ter em conta durante a instalao, nomeadamente: Resistncias de contacto nas ligaes da blindagem Ligao da blindagem terra, colocao de um condutor terra de seco elevada Resistividade do solo Em muitos casos a utilizao de cabos, mesmo com blindagens adequadas, pode no ser suficiente para se reduzir as interferncias para valores inferiores aos mximos estipulados. Nestes casos outros mtodos podem ser usados adicionalmente, nomeadamente atravs da introduo de condutores de compensao.

1.2.5 ARMADURAS As armaduras tm por finalidade assegurar a proteco mecnica do cabo aos esforos transversais e longitudinais, tais como: esmagamento, impacto, traco e aco de roedores. So constitudas habitualmente em ao macio, galvanizado ou no, sob a forma de fitas ou fios, aplicados helicoidalmente, ou barrinhas de ao, embora menos comuns. As armaduras podero operar tambm como blindagens desde que obedeam a requisitos especficos de natureza elctrica, como foi referido na seco anterior. Quando se torna necessrio melhorar o comportamento elctrico podero ser incorporados fios de cobre juntamente com os fios de ao. Para cabos unipolares em circuitos de corrente alternada aconselhvel a utilizao de armaduras no magnticas, de cobre ou alumnio, de modo a minimizar as perdas magnticas. Em Portugal, a armadura de fitas de ao a mais utilizada em cabos multicondutores e a de fitas de alumnio no caso dos monocondutores. constituda por duas fitas em hlice aberta de forma que a segunda fita aplicada sobre a primeira, havendo uma rea de sobreposio de 50% da largura da fita. FIG. 1.9 TIPOS DE ARMADURA (a) - Armadura de fios

(b) - Armadura de barrinhas

(c) - Armadura de fitas

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CARACTERSTICAS DIMENSIONAIS DE ALGUMAS ARMADURAS MAIS COMUNS NA BAIXA TENSO

TABELA 1.10 ARMADURA DE FITAS Dimetro aproximado sob a armadura At 30 mm De 30 a 70 mm A partir de 70 mm Espessura de cada fita (mm) Ao Alumnio 0,2 0,5 0,8 0,5 0,5 0,8

TABELA 1.11 ARMADURA DE FIOS Dimetro aproximado sob a armadura At 10 mm De 10 a 15 mm De 15 a 25 mm De 25 a 35 mm De 35 a 60 mm A partir de 60 mm Dimetro de cada fio (mm) Ao ou Alumnio 0,8 1,25 1,6 2,0 2,5 3,15

1.2.6 BAINHAS Nesta seco far-se- referncia aos vrios tipos de bainhas, ou seja, revestimentos extrudidos no metlicos empregues na generalidade das construes dos cabos de baixa tenso. BAINHAS EXTERIORES As bainhas exteriores protegem o cabo das influncias externas, pelo que a sua natureza essencialmente determinada pelas condies da instalao onde o cabo vai ser aplicado. Tem que ser compatvel com os restantes materiais, em particular com o material da isolao, devendo ser adequada s temperaturas de funcionamento do condutor. Os materiais mais comuns e a que j se fez referncia na seco 1.2.2 so: o policloreto de vinilo, o polietileno, o policloropreno e os compostos ignfugos. Para aplicaes especficas, utilizam-se tambm a poliamida, o poliuretano e o polietileno clorosulfunado. BAINHAS INTERIORES E DE REGULARIZAO (E ENCHIMENTOS) Alm das bainhas exteriores, os cabos podem possuir outro tipo de bainhas, das quais se destacam as bainhas de regularizao e enchimento cuja principal funo a de promover a regularizao geomtrica dos cabos, e as bainhas interiores, designao atribuda quando a bainha serve de cama a uma armadura, ou quando usada como separao nos cabos em que exista uma blindagem e uma armadura de diferentes materiais. A bainha interior pode tambm servir de bainha de regularizao. Em alternativa bainha de regularizao, ou adicionalmente, e com o propsito de tornar o cabo circular, tanto quanto possvel, so utilizados elementos de enchimento, em material extrudido ou em fibras (tipo rfia), que so cableados com os condutores isolados, dispostos de forma a ocuparem os espaos vazios entre os condutores. Na generalidade dos casos no h requisitos mecnicos associados a estas bainhas. Devem contudo ser compatveis com os restantes materiais e suportarem as temperaturas de operao dos cabos. Este requisito tambm aplicvel aos elementos de enchimento.

1.2.7 ENFITAGENS Alm dos elementos tratados nos pontos anteriores, na construo dos cabos so muitas vezes utilizadas fitas com propsitos diferentes dos que j se abordaram (nas armaduras e nas blindagens). Elas podem ter vrias funes: aperto dos condutores isolados, caso onde normalmente se utilizam fitas de polietileno, polipropileno ou poliester; fitas de mica aplicadas sobre os condutores para conferir resistncia ao fogo, fitas de fibra de vidro aplicadas na construo de cabos especiais para melhorar resistncia aos roedores ou para aumentar a resistncia no propagao do fogo, etc....

1.2.8 AGRUPAMENTO DOS CONDUTORES Nos cabos multicondutores, os condutores isolados so agrupados por toro. Esta toro, a que correntemente se d o nome de cableamento, realizada de forma concntrica, helicoidal, caso em que os condutores so torcidos todos para o mesmo lado, ou em SZ, caso em que o sentido de toro alterna (sentido direito - Z e sentido esquerdo - S) e se repete num determinado comprimento. Em alguns cabos de controlo e medida os condutores so agrupados: em forma de par, caso em que so torcidos dois a dois, em terno, caso em que so torcidos trs a trs, ou em quadra, normalmente em pares combinados (toro de dois pares). Para um nmero de condutores, ou agrupamentos (pares, ternos ou quadras) superior a 6, o cableamento faz-se em vrias camadas concntricas.

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2. NORMALIZAO A construo e desempenho dos cabos de baixa tenso segue um conjunto de normas e regras tcnicas que tm como objectivos principais; promover a segurana e qualidade deste tipo de equipamento, uniformizar critrios de modo a permitir o seu uso generalizado, e eliminar entraves tcnicos sua comercializao num mercado mais alargado. No mbito dos cabos de baixa tenso destacam-se as seguintes normas ou decretos: Directiva de Baixa Tenso n. 73/23/CEE, documento onde se definem as exigncias essenciais de segurana a observar em todo o material elctrico destinado a ser utilizado sob uma tenso nominal compreendida entre 50 V e 1000 V para corrente alternada, e entre 75 V e 1500 V para corrente contnua e no qual deve ser aposta a marcao CE em conformidade com a Directiva 93/68/CEE. Assim, um fabricante que ape a marcao CE num cabo, ou na embalagem quando a anterior prtica no for possvel, dever respeitar as condies gerais impostas, ou seja, se existirem caractersticas essenciais que o utilizador precise conhecer, relativas ao uso seguro, estas devero acompanhar obrigatoriamente o produto, afixadas nele prprio, quando possvel, ou em documento que o acompanhe. O produto deve possuir a marca de fabrico ou comercial que deve ser aposta directamente nele de forma visvel ou, no sendo exequvel, na embalagem. O projecto e fabrico dos cabos devero garantir, desde que se verifiquem as boas prticas de instalao e manuteno apropriada, uma utilizao segura e um comportamento adequado aos fins a que se destinam. NORMAS DE CONSTRUO E ENSAIO DOS CABOS Estas normas definem os requisitos tcnicos que os cabos devem respeitar; especificam os tipos de materiais, as dimenses e os testes para avaliao do cumprimento dos requisitos estabelecidos. Dentro do vasto conjunto de normas existentes, destacam-se, pela sua importncia, e hierarquicamente, as: Normas Europeias (EN) - Estas normas so elaboradas pelo CENELEC Comit Europeu para a Normalizao Electrotcnica de que Portugal membro, juntamente com mais 19 pases. Estas normas unificam os critrios dos pases membros e no admitem outro tipo de normalizao nacional que esteja em desacordo com as regras por elas estabelecidas. Normas harmonizadas (HD) - Estas normas so elaboradas pelo CENELEC e diferem das anteriores, pois resultam da compilao de critrios diferenciados dos vrios pases, quando no possvel estabelecer um consenso. , por exemplo, o caso do compndio HD 603 Distribution cables of rated voltage 0,6/1kV onde so compilados os vrios tipos de cabos para distribuio de baixa tenso, utilizados em cada pas membro. Este tipo de norma constituido por uma parte geral onde so estabelecidos os critrios comuns, os requisitos essenciais, seguida pelas partes correspondentes a cada pas, que pormenorizam a constituio do cabo bem como os ensaios aplicveis. Toda a poltica do CENELEC tem sido estabelecida no sentido da uniformizao de critrios e da harmonizao global, pretendendo-se, tanto quanto possvel, transformar as HD em EN, o que significa, uniformizar as construes dos cabos, os requisitos e procedimentos de ensaio. Chamam-se cabos harmonizados aqueles que respeitam os critrios harmonizados das normas do CENELEC - HD. Na construo da designao destes cabos utiliza-se a sigla H de modo a identific-los. Normas portuguesas (NP) - So normas elaboradas em regra pelas comisses tcnicas de normalizao nacionais, sendo a CTE20 a comisso electrotcnica responsvel pela normalizao dos cabos de energia. De um modo geral, estas normas correspondem a tradues das normas HD, EN ou, ento, normalizam a construo de cabos e ou ensaios que no esto descritos nas normas anteriormente referidas. Podem tambm normalizar procedimentos de instalao e utilizao. Normas do Comit Electrotcnico Internacional (CEI) - Estas normas so habitualmente mais genricas do que os HD e EN. O CENELEC tem adoptado muitas normas CEI, prtica que tem vindo a ser cada vez mais usada e tem como vantagens, a uniformizao e racionalizao de critrios, simplificao das actividades de normalizao, economia de recursos.

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3. IDENTIFICAO DOS CABOS 3.1 SISTEMA DE DESIGNAES A designao dos cabos harmonizados de isolao de PVC ou borracha, at tenso de 450/750 V, segue o estipulado na norma NP 2361 (que adoptou, no essencial, o texto do HD 361), e que segue as regras estabelecidas pelo CENELEC nesta matria. Para os outros tipos de cabos, no existe normalizao europeia aplicvel, pelo que em Portugal se segue a norma NP 665. Esta norma especifica a designao dos cabos, sempre que ela no esteja definida na respectiva norma de construo. De uma forma geral a designao comporta trs partes: um conjunto de smbolos que ilustram a construo do cabo, a identificao da tenso estipulada e a composio do cabo (nmero e seco dos condutores). Nas TABELAS 3.1 e 3.2 faz-se um resumo das respectivas normas indicando para cada caso a simbologia mais utilizada na baixa tenso.

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3.1.1 CABOS HARMONIZADOS TABELA 3.1. SISTEMA DE DESIGNAO PARA CABOS HARMONIZADOSSmbolo Parte 1 Correspondncia dos cabos com a normalizao Tenso estipulada U0/U (V) Cabo conforme as normas harmonizadas Cabo de tipo nacional reconhecido includo nos complementos correspondentes das normas harmonizadas Cabo nacional 100/100 300/300 300/500 450/750 Parte 2 Materiais de isolao e de bainhas no metlicas Policloreto de vinilo (PVC) corrente Composio de policloreto de vinilo para a temperatura de funcionamento em regime permanente de 90C Composio de policloreto de vinilo para cabos instalados a baixas temperaturas Policloreto de vinilo reticulado Composio especial de policloreto de vinilo, resistente ao leo Composio reticulada base de poliolefina, com baixo nvel de emisso de gases corrosivos e adequada aplicao em cabos que, quando em combusto, tem baixa emisso de fumos Composio termoplstica base de poliolefina, com baixo nvel de emisso de gases corrosivos e adequada aplicao em cabos que, quando em combusto, tm baixa emisso de fumos Borracha de etileno-propileno para uma temperatura de servio em regime permanente de 90C Etileno-vinil-acetato (EVA) Mineral Policloropreno (ou equivalente) Composto especial de policloropreno destinado a revestir cabos para soldadura em conformidade com HD 22.6 Polietileno clorossulfunado ou polietileno clorado Composto especial de policloropreno clorado Borracha de etileno-propileno ordinria ou elastmero sinttico equivalente para uma temperatura de servio em regime permanente de 60C Borracha de silicone Trana txtil, impregnada ou no, sobre condutores cableados Trana txtil, impregnada ou no, sobre condutores constituintes de um cabo multipolar Condutores concntricos e ecrns (blindagens) Elementos especiais constituintes de um cabo Constituies especiais Condutor concntrico de cobre Ecr de cobre sob a forma de trana, sobre o conjunto de condutores cableados Elemento tensor constitudo por um ou mais componentes colocados no centro de um cabo redondo ou repartido(s) no interior de um cabo plano Enchimento central (elemento tensor, somente para cabos para elevadores) Cabo redondo Cabo achatado, com ou sem bainha, cujos condutores isolados se podem separar Cabo achatado, cujos condutores isolados no se podem separar Cabo plano compreendendo 3 ou mais condutores, segundo o HD 359 ou a EN 50214 Cabo com dupla camada de isolao aplicada por extruso Cordo extensvel Materiais dos condutores Forma e construo dos condutores Cobre Alumnio Condutor flexvel para uso nos cabos destinados soldadura por arco, de acordo com o HD 22.6 (flexibilidade no correspondente classe 5 do EN 60228) Condutor extraflexvel para uso nos cabos destinados soldadura por arco, de acordo com o HD 22.6 (flexibilidade no correspondente classe 6 do EN 60228) Condutor flexvel de um cabo flexvel (correspondente classe 5 do EN 60228) Condutor extraflexvel de um cabo flexvel (correspondente classe 6 do EN 60228) Condutor flexvel de um cabo flexvel para instalaes fixas (salvo especificao em contrrio, trata-se da classe 5 do EN 60228) Condutor rgido cableado, de seco circular Condutor rgido macio, de seco circular Condutor helicoidal Parte 3 Nmero e seco nominal dos condutores n condutores de seco nominal s mm2 n condutores de seco nominal s mm2, um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo n1 condutores de seco nominal s1 mm2 e n2 condutores de seco nominal s2 mm2 n1 condutores de seco nominal s1 mm2 e n2 condutores de seco nominal s2 mm2 um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo Para os condutores helicoidais para os quais no especificada a seco nominal Y -R -U -Y nxs nGs n1 x s1 + n2 x s2 n1 x s1 + n2 G s2 -F -H -K -E D5 Nenhum smbolo H H2 H6 H7 H8 Nenhum smbolo -A -D S T T6 C C4 D3 N4 N8 R B G M N N2 Z1 V3 V4 V5 Z H A Nenhum smbolo 01 03 05 07 V V2

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Exemplos: H07V-R 1x70 Cabo harmonizado, de tenso estipulada 450/750 V, constitudo por um condutor de cobre rgido cableado, isolado a PVC. Composto por um condutor de 70 mm2 de seco nominal. 05VV-U 3G2,5 Cabo nacional, de tenso estipulada 300/500 V, constitudo por condutores rgidos, macios de cobre, isolados a PVC e com bainha de exterior de PVC. Composto por 3 condutores de 2,5 mm2 de seco nominal, um dos quais o condutor de proteco (verde/amarelo).

3.1.2 CABOS NO HARMONIZADOS TABELA 3.2 SISTEMA DE DESIGNAO PARA CABOS NO HARMONIZADOSSmbolo Parte 1 Material dos condutores Cobre macio Alumnio multifilar Alumnio macio Grau de flexibilidade dos condutores Materiais de isolao e de banhas no metlicas Condutores rgidos (classes 1 ou 2 da EN 60228) Condutores flexveis (classe 5 da EN 60228) Condutores extra-flexveis (classe 6 da EN 60228) Policloreto de vinilo (PVC) Policloreto de vinilo com resistncia a hidrocarbonetos Polietileno termoplstico Polietileno reticulado (XLPE) Etileno-vinilo-acetato EVA Borracha de etileno propileno Composio reticulada base de poliolefina, com baixo nvel de emisso de gases corrosivos e adequada aplicao em cabos que, quando em combusto, tm baixa emisso de fumos Composio termoplstica base de poliolefina, com baixo nvel de emisso de gases corrosivos e adequada aplicao em cabos que, quando em combusto, tm baixa emisso de fumos Blindagens Blindagem individual Blindagem colectiva Blindagem estanque Condutores concntricos Revestimentos metlicos conferindo proteco mecnica Fios de cobre Fitas de ao Fitas de ao corrugada Fios de ao Barrinhas de ao Trana de ao galvanizado Fitas de material no magntico Fitas corrugadas de material no magntico Fios de material no magntico Barrinhas de material no magntico Trana de cobre Forma de agrupamento dos condutores isolados Indicaes diversas Parte 2 Nmero e seco nominal dos condutores Condutores isolados cableados ou torcidos Condutores isolados dispostos paralelamente, sem cableamento ou toro Cabos auto-suportados n condutores de seco nominal s mm2 n condutores de seco nominal s mm2, um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo n1 condutores de seco nominal s1 mm2 e n2 condutores de seco nominal s2 mm2 n1 condutores de seco nominal s1 mm2 e n2 condutores de seco nominal s2 mm2 um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo n condutores de seco nominal s1 mm2 e um condutor concntrico de seco nominal s2 mm2 Parte 3 Tenso estipulada Tenso simples, entre o condutor e a terra ou blindagem Tenso composta, entre dois condutores Valor mximo da tenso do sistema na qual o equipamento pode ser usado (indicao facultativa) n x s1 / s2 Uo U Um HI H 1 antes de H ou HI O A 2A R M 1Q 1A 3A 1R 1M Q D S nxs nGs n1 x s 1 + n 2 x s 2 n1 x s 1 + n 2 G s 2 Z1 Nenhum smbolo L LS Nenhum smbolo F FF V Vh E X G B Z

Nota: No caso dos revestimentos internos serem de material de caractersticas no especificadas ou desempenhando apenas funo de regularizao ou cama de armadura, no se deve incluir na designao o smbolo correspondente a esse revestimento. Exemplo: VAV apenas se indicam os smbolos para a isolao (V) para a armadura (A) e para a bainha exterior (V).

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SIMBOLOGIA RELATIVA AO COMPORTAMENTO DOS CABOS AO FOGO Esta norma define tambm um conjunto de smbolos que complementam a designao anterior e que descrevem o comportamento do cabo em relao ao fogo.

Caracterstica Propagao da chama Propagao do fogo Resistncia ao fogo Opacidade de fumos Corrosividade Toxicidade

Comportamento Retardante chama Retardante ao fogo Resistente ao fogo Baixa opacidade dos fumos libertados Baixa corrosividade dos fumos libertados Baixa toxicidade dos fumos libertados

Simbologia Nenhum smbolo (2) (frt) (fire retardant) (frs) (fire resistant) (3) (ls) (low smoke) (la) (low acid) (lt) (low toxicity)

Norma a satisfazer (1) EN 60332-1 IEC 60332-3 IEC 60331-11 IEC 61034

EN 50267, IEC 60754

Isento de halgeneosNota: Considera-se que um cabo zh por natureza tambm la, ls e lt. (1) - Ou norma equivalente. (2) - A no utilizao da sigla no suficiente para se classificar o cabo como retardante da chama. (3) - Um cabo frs habitualmente tambm frt, podendo-se por isso omitir a sigla frt.

(zh) (zero halogen)

IEC 61034, EN 50267, IEC 60754

Exemplos: LSVAV 3 x 35 0,6/1kV - Cabo de tenso estipulada 0,6/1 kV, constitudo por condutores de alumnio, macio, 3 de 35 mm2 de seco nominal, isolados a policloreto de vinilo, armado com fitas de ao, com bainha exterior de policloreto de vinilo. VV (frt) 3 x 50 + 2G25 0,6/1kV - Cabo de tenso estipulada 0,6/1 kV, retardante ao fogo, constitudo por condutores de cobre, 3 de 50 mm2 de seco nominal e 2 de 25 mm2 de seco nominal um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo, isolados a policloreto de vinilo, com bainha exterior de policloreto de vinilo. XZ1 (frs,zh) 5G1,5 0,6/1kV Cabo de tenso estipulada 0,6/1 kV, retardante ao fogo, resistente ao fogo e isento de halogneos, constitudo por condutores de cobre, 5 de 1,5 mm2 de seco nominal, um dos quais o condutor de proteco verde/amarelo, isolados a polietileno reticulado, com bainha exterior de poliolefina termoplstica isenta de halogneos. Nota: A introduo da sigla Z e Z1 na NP 665 foi realizada na ltima reviso desta norma, editada em 2006. Anteriormente, uma bainha ignfuga era genericamente designada pela letra G. Assim por exemplo, a designao XG foi substituda para a generalidade das aplicaes pela designao XZ1(frt, zh).

3.2 SISTEMA DE IDENTIFICAO DOS CONDUTORES ISOLADOS A identificao dos condutores num cabo multicondutor faz-se de duas formas: por colorao da isolao, em cabos at cinco condutores, ou por numerao dos condutores isolados para cabos com mais de cinco condutores. H excepes a esta regra para alguns cabos de controlo e instrumentao em que a identificao pode ser efectuada por numerao dos condutores, mesmo em cabos com menos de cinco condutores, ou ento, em casos, por exemplo, em que os condutores so agrupados em pares, frequente utilizar-se uma identificao mista, isto : cada condutor de um mesmo par identificado por uma cor distinta, e os pares so identificados atravs da numerao de cada um dos seus condutores. A identificao dos condutores isolados de cabos para tenses estipuladas que no excedam os 1500 V c.a. , segue o estipulado na norma NP HD 308, traduo da norma harmonizada HD 308, verso S2 de 2001-05-01, excluindo-se deste grupo as toradas, cabos para aplicaes de corrente contnua e cabos utilizados no interior de equipamentos. Para os cabos multicondutores abrangidos pelo campo de aplicao da NP HD 308, a identificao, cdigo de cores e respectiva ordem sequencial, faz-se de acordo com o descrito nas tabelas 3.3 e 3.4. TABELA 3.3 CDIGO DE CORES PARA CABOS E CORDES* COM CONDUTOR VERDE/AMARELO Nmero de condutores 3 4 4a 5 Proteco Verde/amarelo Verde/amarelo Verde/amarelo Verde/amarelo Azul Azul Azul Cor dos condutores isolados b Condutores activos Castanho Castanho Castanho Castanho Preto Preto Preto Cinzento Cinzento

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TABELA 3.4 CDIGO DE CORES PARA CABOS E CORDES* SEM CONDUTOR VERDE/AMARELO Nmero de condutores 2 3 3a 4 5 Azul Azul Azul Azul Castanho Castanho Castanho Castanho Castanho Cor dos condutores isolados b

Preto Preto Preto Preto

Cinzento Cinzento Cinzento

Preto

a - S para determinadas aplicaes. b - Nesta tabela no se considera condutor um condutor concntrico no isolado, como, por exemplo, uma bainha metlica, uma armadura ou blindagem em fios. Um condutor concntrico identificado pela sua posio e neste caso no h necessidade de identific-lo por colorao. * designao dos cabos flexveis para ligao de equipamentos mveis.

Para cabos monocondutores estabelecem-se as seguintes regras: Na isolao de cabos monocondutores com bainha e nos condutores isolados devem ser usadas as cores: A combinao bicolor verde/amarelo para o condutor de proteco A cor azul para o condutor neutro recomendada a utilizao das cores castanho, preto ou cinzento para os condutores de fase. Outras cores podem ser usadas para certas aplicaes Os cabos torada so identificados de acordo com as respectivas normas de construo onde habitualmente os condutores de fase so identificados por numerao, marcada a tinta sobre a isolao.

3.3. MARCAO A marcao dos cabos correntemente efectuada sobre a bainha exterior ou sobre o isolamento, no caso de cabos sem bainha (fios isolados) e varia consoante o tipo de cabo e de acordo com o especificado, em regra, na respectiva norma de construo. Para os cabos harmonizados, a marcao definida nas normas HD 21 e HD 22, e composta pela marca HAR , pela identificao do fabricante e pela primeira parte da designao do cabo, de acordo com a NP 2361. Para os restantes cabos, e caso a respectiva norma de construo seja omissa nesta matria, a marcao normalmente composta pela identificao do fabricante, pela designao do cabo e ano de fabrico, podendo ainda conter outras indicaes, nomeadamente a marcao mtrica que consiste na marcao do comprimento do cabo metro a metro. Em qualquer dos casos, a legenda deve ser repetida ao longo do cabo, com um intervalo entre marcaes definido, e que varia consoante o tipo de cabo. A marcao pode ser efectuada por relevo (alto ou baixo), por impresso a tinta, ou por impresso a tinta em baixo relevo. Em todos os casos deve ser legvel e indelvel. MARCAO CE A marcao CE dos cabos, obrigatria quando for estabelecida contratualmente, ou quando os cabos estiverem abrangidos pela Directiva de Baixa Tenso. Dever ser constituida pela marcao do fabricante aposta no prprio cabo e pela marca CE que pode ser aposta no produto ou na embalagem (caixa ou bobina).

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4. CRITRIOS PARA A SELECO DE UM CABO DE BAIXA TENSO Sendo os cabos elctricos de baixa tenso elementos privilegiados em diversas instalaes, como sejam: Instalaes fixas, protegidas, estabelecidas no interior de aparelhos de utilizao, Instalaes dentro de edifcios, em locais domsticos e industriais, Canalizaes vista ou embebidas, protegidas por tubos, para circuitos de sinalizao ou controlo, Rede de transporte e distribuio de energia, quer vista quer enterradas, Rede de electrificao rural area e de iluminao pblica, o conhecimento e escolha das suas caractersticas tem uma importncia relevante no contexto do projecto, execuo, explorao e conservao daquelas.

4.1 TENSO ESTIPULADA A escolha da tenso estipulada deve ser efectuada tendo em conta as condies de operao da instalao onde o cabo vai ser inserido. Como regra geral, a tenso nominal do cabo no deve ser inferior tenso nominal da instalao (valor eficaz em corrente alternada), ou a cerca de 66% da tenso nominal da instalao em corrente contnua. Para os cabos a tenso estipulada definida pelo conjunto de trs tenses, so elas: Uo - Tenso simples, tenso eficaz entre fase e terra, ou seja, entre o condutor de fase e a terra ou blindagem U - Tenso composta, tenso eficaz entre dois condutores de fase Um - Valor mximo da tenso do sistema na qual o equipamento pode ser usado, ou seja, tenso mxima eficaz entre fases para a qual o cabo concebido Os valores recomendados para a tenso estipulada (U0 /U) de cabos de baixa tenso so: 100/100 V; 300/300 V, 300/500 V, 450/750 V, 600/1000 V Os cabos flexveis de tenso estipulada 100/100 V ou 300/300 V apenas podem ser utilizados nas partes da instalao em que a tenso nominal no superior a 100 V ou 300 V (em corrente alterna ou em corrente contnua) respectivamente. Os condutores e os cabos de tenso estipulada 600/1000 V podem ser utilizados em qualquer instalao de baixa tenso.

4.2 SELECO DO TIPO CONSTRUTIVO NA GAMA CABELTE Para a seleco do tipo construtivo concorrem vrios factores: tipo de aplicao, tipo de utilizao, traado da instalao, entre outros. Para aplicaes domsticas, no interior dos edifcios, so usados cabos de cobre, sendo os de PVC os mais comuns; sem bainha se instalados em canalizaes fixas embebidas ou dentro dos quadros elctricos, com isolao e bainha para montagem vista, em ocos de construo, em tectos falsos, ou entubados. Se estivermos na presena de instalaes industriais, ento os cabos com isolao de XLPE so os mais adequados. Neste caso podero ser de cobre ou de alumnio. Os cordes flexveis devem ser utilizados em ligaes dos equipamentos mveis. Em determinados casos dever-se- equacionar a necessidade de blindagem, especialmente quando os cabos se destinam a instrumentao e so colocados em zonas de forte rudo electromagntico, ou nos casos de cabos de sinalizao quando colocados ao longo de linhas de alta tenso ou ao longo de linhas frreas ficando sob o efeito da catenria. O tipo de traado da instalao tambm um factor determinante na escolha do grau de flexibililidade do cabo (aspecto que pode ser importante para cabos em conduta em traados com muitas curvaturas), ou a necessidade de utilizao de armadura nos casos em que o cabo directamente enterrado, ou quando se pretende uma proteco contra roedores. No catlogo da Cabelte o campo de aplicao constitui um guia na escolha do tipo de cabo mais adequado. Dentro dos parmetros de seleco, as influncias externas assumem um papel muito importante. necessrio saber caracteriz-las de modo a seleccionar-se o revestimento externo mais adequado, ou seja, aquele que assegurar naquelas condies o bom funcionamento do cabo garantindo uma longevidade aceitvel. Na TABELA 4.1 resume-se o comportamento de alguns dos materiais de bainha mais comuns s influncias externas.

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TABELA 4.1 INFLUNCIAS EXTERNAS Influncias externas Agentes atmosfricos Baixas temperaturas Absoro de gua No propagao do fogo Libertao de halogneos Resistncia ao rasgamento Resistncia abraso Flexibilidade cidos inorgnicos cido clordrico cido sulfrico (10%) cido nitrco (5-10%) cido actico (50%) cidos orgnicos Butano Hidrocarbonetos alifticos Propano Petrleo Gasleo Gasolina Gs natural Jet Fuel Querosene Tuoleno Hidrocarbonetos aromticos Benzeno Diesel Fuel Olo (20,30,40,50) leos Olo mineral Olo de transformadores leo hidraulico Acetona Acetona Amoniaco Base Alcool etlico Alcool Alcool metlico Asfalto Detergentes sintticos gua salgada gua Ozono Gs natural PVC Boa Fraca Boa M Boa Boa Fraca Excelente Excelente Excelente Fraca Fraca Boa Boa Excelente Fraca Excelente Fraca Fraca M Fraca Boa Boa Boa Boa M Excelente Fraca Fraca Excelente Excelente Boa Boa Excelente Excelente PE (BD) Boa Boa Boa M Boa Boa Boa M Boa Excelente Excelente Fraca Fraca Fraca M Fraca Fraca Excelente M M M M Fraca Fraca Boa Boa Fraca Fraca Boa Excelente Excelente Boa Excelente Excelente Fraca Excelente PE (HD) Boa Boa Boa M Boa Boa Boa M Boa Excelente Excelente Fraca Fraca Fraca Fraca Fraca Fraca Excelente M M M Fraca Boa Boa Boa Boa Boa Fraca Boa Excelente Excelente Boa Excelente Excelente Boa Excelente Z1 Boa Fraca Excelente Excelente Fraca Boa Fraca M M Fraca M Boa Fraca Boa M Boa Boa Boa Boa Boa TPU/PUR Excelente Excelente Boa Excelente Excelente Boa Fraca Fraca M Fraca Fraca M Boa Boa Excelente Fraca Fraca Excelente M M Boa Excelente Excelente Excelente M M M M Boa Boa Boa Excelente Excelente Fraca Policio ropreno Excelente Excelente Boa Boa Boa Boa Boa Boa Fraca Boa Boa Boa Fraca Fraca Excelente M Boa M Fraca Boa Boa Boa Boa Fraca Exlecente Excelente Excelente Boa Boa Boa Excelente Boa Excelente

Excelente Muito bom comportamento Boa Pequena alterao; corroso ligeira ou descolorao Fraca Alterao considervel - no recomendado contacto em termos permanentes. Pode ocorrer amolecimento, perda de resistncia mecnica e absoro. M Alterao grave no recomendvel contacto. - Sem dados

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Na TABELA 4.2 caracteriza-se o comportamento dos metais mais utilizados na indstria dos cabos em presena de algumas substncias. TABELA 4.2 RESISTNCIA A PRODUTOS QUMICOS Cobre cido sulfurico 10% cido clordrico cido nitrco(5-10%) Butano Petrleo Gasleo Gasolina sem chumbo Jet Fuel J3,JP4,Jp5 Querosene Lubrificantes Nafta Diesel Fuel Olo (20,30,40,50) Olo mineral Olo de transformadores leo hidrulico Tuoleno Benzeno Acetona Amoniaco Alcool etlico Alcool metlico Asfalto gua salgada gua Ozono Gs natural M M Fraca Boa Excelente Boa Excelente Boa Excelente Excelente Excelente Boa Excelente Excelente Excelente Boa Excelente M Excelente Boa Excelente Boa Boa Excelente Alumnio M M Excelente Excelente M Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Excelente Boa Boa Excelente Boa Excelente Excelente Boa Boa Boa Excelente Ao M M M Excelente Fraca Excelente Boa Excelente Excelente Excelente Boa Excelente Boa Excelente Excelente Excelente Excelente Boa Excelente Boa Excelente Boa M M Fraca Excelente

Excelente Muito bom comportamento Boa Pequena alterao; corroso ligeira Fraca Alterao considervel -