Cabos elétricos | Riscos no mau dimensionamento de condutores e como evitá-los

Os riscos de um mau dimensionamento de condutores de média tensão e como evitá-los

Os riscos de um mau dimensionamento de condutores de média tensão podem ser graves e incluem problemas de segurança, desempenho ineficiente e aumento de custos. Um dos principais riscos é a sobrecarga dos condutores, o que pode causar aquecimento excessivo e até incêndios. Além disso, um mau dimensionamento pode resultar em perdas de energia significativas, queda de tensão e interferência eletromagnética.

Para evitar esses riscos, é importante seguir os passos corretos para dimensionar os condutores de média tensão. Isso inclui determinar a corrente elétrica, calcular a queda de tensão, calcular as perdas de energia, considerar as temperaturas ambientais e a exposição a ambientes agressivos, considerar a compatibilidade eletromagnética e a necessidade de compensação de harmônicos.

É também importante selecionar o condutor adequado a partir do catálogo do fabricante, considerando seu tamanho, capacidade de condução de corrente, capacidade de resistir a temperaturas e condições ambientais, e sua compatibilidade com outros componentes do sistema elétrico.

Além de tudo isto e não menos importante, verificar a conformidade com as normas relevantes da indústria, como IEEE, IEC e ABNT, para garantir que o condutor atenda aos requisitos de segurança e desempenho necessários.

Os erros mais comuns no dimensionamento de cabos de potência de média tensão incluem:
1. Subestimar a corrente elétrica: dimensionando os cabos para uma corrente elétrica menor do que a real, eles podem sofrer sobrecarga e serem danificados.
2. Sobre-estimar a corrente elétrica: dimensionando os cabos para uma corrente elétrica maior do que a real, pode-se causar desperdício de recursos e aumentar os custos do projeto.
3. Não levar em conta a queda de tensão: uma queda de tensão elevada pode causar problemas de estabilidade de tensão e afetar o desempenho do sistema elétrico.
4. Não levar em conta as perdas de energia: perdas de energia elevadas podem afetar a eficiência do sistema elétrico e aumentar os custos de energia.
5. Não levar em conta as temperaturas ambientais: as temperaturas elevadas podem aumentar as perdas de energia e causar aquecimento excessivo dos cabos elétricos.
6. Não levar em conta a exposição a ambientes agressivos: os cabos elétricos podem ser expostos a ambientes agressivos, como água salgada, poeira, umidade, etc. Isso pode afetar a vida útil dos cabos e sua capacidade de transportar corrente elétrica.
7. Não levar em conta a compatibilidade eletromagnética (EMC): A falta de consideração da compatibilidade eletromagnética pode causar interferência eletromagnética e afetar o desempenho de outros equipamentos elétricos.
8. Não levar em conta a necessidade de compensação de harmônicos: O dimensionamento dos cabos elétricos sem considerar a necessidade de compensação de harmônicos pode causar problemas como aquecimento excessivo, falha de equipamentos, diminuição da eficiência e interferência eletromagnética.

O dimensionamento de cabos de média tensão é um processo complexo que envolve vários fatores, incluindo a corrente elétrica, a queda de tensão, as perdas de energia, as temperaturas ambientais, a exposição a ambientes agressivos, a compatibilidade eletromagnética e a necessidade de compensação de harmônicos.

São passos gerais para dimensionar um cabo de média tensão:
1. Determine a corrente elétrica: a corrente elétrica é a quantidade de corrente elétrica que o cabo precisa transportar. Isso pode ser determinado a partir do projeto elétrico do sistema ou medido experimentalmente.
2. Calcule a queda de tensão: a queda de tensão é a diferença entre a tensão elétrica no início e no final do cabo. Isso pode ser calculado usando fórmulas matemáticas ou usando softwares específicos.
3. Calcule as perdas de energia: as perdas de energia são a diferença entre a energia elétrica fornecida e a energia elétrica transportada pelo cabo. Isso pode ser calculado usando fórmulas matemáticas ou usando softwares específicos.
4. Considere as temperaturas ambientais: a temperatura ambiente pode afetar as perdas de energia e o aquecimento dos cabos elétricos. É importante considerar as temperaturas máximas e mínimas previstas para o local de instalação.
5. Considere a exposição a ambientes hostis: Os cabos podem ser expostos a ambientes hostis, como água salgada, poeira, umidade, etc. Isso pode afetar a vida útil dos cabos e sua capacidade de transportar corrente.
6. Selecione o cabo apropriado: Uma vez que a corrente, queda de tensão, perdas de energia, temperaturas ambientais, exposição a ambientes hostis e compensação harmônica são considerados, o cabo apropriado pode ser selecionado no catálogo do fabricante.
7. Considere a compatibilidade eletromagnética (EMC): O cabo deve ser selecionado para atender aos requisitos de EMC.
8. Verifique a conformidade com os padrões: o cabo deve ser verificado quanto à conformidade com os padrões relevantes do setor, como IEEE, IEC e ABNT, para garantir que atenda aos requisitos de segurança e desempenho necessários.

No entanto, é importante notar que existem casos específicos que podem afetar o dimensionamento dos condutores e que devem ser levados em consideração.
Por exemplo, em caso de instalações em áreas com risco de incêndio, pode ser necessário utilizar condutores de baixa emissão de fumaça e chama. Em casos de instalações em ambientes corrosivos, é importante utilizar condutores resistentes à corrosão. Além disso, em casos de instalações em áreas com risco de inundação, pode ser necessário utilizar condutores com proteção contra água.

Portanto, é crucial avaliar cada caso de forma específica e levar em conta todos os fatores relevantes para garantir o dimensionamento correto e seguro dos condutores de média tensão.

Bilbiografia:
IEEE Std. 835-2011 (Standard for Identification of Electric Conductors;
IEEE Std. 141-1993 (Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants);
IEC 60287-1-1:2011 (Electric Cables – Calculation of the Current Rating – Part 1-1: General Method);
NEMA Power Cable ampacity and temperature derating (https://www.nema.org/technical/Pages/Cable-Ampacity-and-Temperature-Derating.aspx);
ABNT NBR 14039 (Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV);
ABNT NBR 7286 (Cabos de potência com isolação extrudada de borracha etilenopropileno (EPR, HEPR ou EPR 105) para tensões de 1 kV a 35 kV — Requisitos de desempenho);
DA SILVA, Filipe Faria; BAK, Claus Leth. Electromagnetic transients in power cables. London, UK: Springer, 2013;
HAFNER, Angelo Alfredo. Modelagem analítica e numérica de cabos de potência submarinos. Tese (doutorado) – Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169093;
HAFNER, Angelo Alfredo et al. Modeling of power cables with arbitrary cross section: from parameter calculation to electromagnetic transients simulation. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, v. 28, n. 3, p. 405-417, 2017;
HAFNER, Angelo Alfredo et al. Modeling of power cables with arbitrary cross section: from parameter calculation to electromagnetic transients simulation. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, v. 28, n. 3, p. 405-417, 2017.

Angelo A. Hafner
Engenheiro Eletricista
Doutor em Eletromagnetismo
CONFEA: 2.500.821.919
CREA/SC: 045.776-5
aah@dax.energy