Passo a passo: Conexão de cabos de alumínio em barramentos de ligas de cobre

jul, 2010

Edição 53, junho de 2010

Por José A. La Salvia*


Com a crescente utilização de cabos concêntricos para aplicações antifurto e a tendência de substituição do material condutor desses de cobre por alumínio, faz-se necessário um estudo das conexões resultantes, analisando-se as soluções disponíveis e propondo novas alternativas mais adequadas à realidade brasileira e de outros países em desenvolvimento, principalmente com relação a custos, aplicação em campo e garantia da qualidade para evitar a interrupção do serviço de distribuição de energia elétrica.

 

Por possuir menor condutividade elétrica para se conduzir uma mesma corrente em temperaturas similares, é necessário um cabo de maior bitola de alumínio para substituir um cabo existente de cobre. Em contrapartida, como a densidade do alumínio é cerca de três vezes menor do que a do cobre, para se conduzir essa mesma corrente elétrica é necessário um cabo de alumínio de cerca de metade do peso de um cabo de cobre.

Essas características explicam as escolhas técnicas clássicas: quando se requer menor peso, como é o caso de linhas de transmissão ou distribuição aéreas, o cabo de alumínio é o preferido, enquanto nos casos em que se possui menos espaço disponível, o cabo de cobre é o escolhido. Em resumo, o alumínio possui como principais vantagens menor custo e peso, sendo assim, é também menos atraente ao furto. Em contrapartida, o cobre é melhor condutor elétrico, é mais resistente à corrosão e, portanto, é a melhor – e em alguns casos, a única – opção para aplicação em determinados locais.

Conforme nota da própria ABNT NBR 5410: “As restrições impostas ao uso de condutores de alumínio refletem o estado atual da técnica de conexões no Brasil. Soluções técnicas de conexões que atendam às normas ABNT NBR 9313, ABNT NBR 9326 e ABNT NBR 951, e que alterem aquelas restrições, devem ser consideradas em norma complementar e futuramente incorporadas a esta norma”.

Pela atual excelente razão custo-benefício, as indústrias e as concessionárias de energia têm se esforçado para encontrar soluções para a utilização dos cabos de alumínio em novas aplicações ou em substituição de condutores de cobre. Algumas soluções podem ser vistas a seguir.

 

1ª solução

Solda por fricção

A tecnologia de solda por fricção entre alumínio e cobre possibilita a manufatura de um conector tipo pino bimetálico ou terminal parafusado bimetálico.

 

 

O processo de compressão é feito por endentação profunda, o que garante o perfeito contato elétrico do cabo de alumínio com o corpo do conector, feito do mesmo material. O contato da parte de cobre pode ser feito normalmente no barramento de cobre e o processo de solda por fricção elimina os problemas de corrosão por contato entre alumínio e cobre.

Esses conectores frequentemente são usados na Europa para terminações em média tensão e para a ligação de barramentos de equipamentos em cobre, por meio de cabos de alumínio. Para aplicações externas, ainda é necessário limitar a entrada de oxidantes (como umidade, contaminantes, oxigênio, etc.).

As desvantagens são a necessidade de uso de ferramentas de crimpagem pesadas, normalmente hidráulicas, além do custo elevado para a realidade brasileira, devido ao grande número de consumidores de baixa renda.

2ª solução

Tecnologia Copalum

O design dessa tecnologia é baseado em um tubo de cobre estanhado com um inserto de latão também estanhado que possui microfuros. Uma compressão, normalmente em formato de barra, garante que os condutores de alumínio, ao serem forçados por esses microfuros a se extrudarem, tenham todo o óxido superficial removido e o número de contatos reais aumentado consideravelmente. As imagens ilustram alguns terminais com essa tecnologia, bem como um corte longitudinal em um terminal mostrando o detalhe dos fios de alumínio que foram extrudados por entre os furos do inserto metálico.

A conexão resultante é selada – o que evita a reformação de óxido –, sem a necessidade de graxas ou selantes adicionais, e garante a estabilidade da conexão elétrica. Como o corpo externo é de cobre, permite conexões com barramentos de cobre e suas ligas.

Baseado nessa tecnologia, existe ainda um terminal específico para a aplicação de cabos de 10 mm2 a 16 mm2 de alumínio, principalmente do tipo coaxiais ou antifurto, a fim de serem solucionados os problemas mencionados e de diminuir também a quebra dos fios da malha de neutro, que ocorre facilmente no manuseio deste tipo de cabo. Esta solução pode ser aplicada tanto em cabos de alumínio quanto em cabos de cobre.

Terminais, testes e aplicadores manuais

As imagens mostram terminais antes e após a aplicação da conexão com a ferramenta de compressão manual, bem como o detalhe dos testes de ciclo térmico que foram realizados em conexões bimetálicas, com o objetivo de verificar a estabilidade da conexão elétrica obtida quando conectados com barramentos também de cobre estanhado. Em seguida, foram realizados testes de corrosão por salt-spray com resultados satisfatórios.

Esses terminais podem atender a diversas necessidades de instalações, com os terminais do tipo pino, de diâmetros variados e que permitem a utilização em medidores de energia de diferentes padrões. Também existem variadas opções de ferramentas de aplicação, incluindo versões mais leves, de fácil manuseio e com menor custo. As fotos ilustram alguns exemplos.

 

José A. La Salvia é gerente de engenharia de produto e desenvolvimento da Tyco Electronics.

Comentários

2 Respostas

  1. Joel Soprani disse:

    Muito boa a sua explicação sobre estes métodos de conexões.
    Pabéns!

  2. Joel Soprani disse:

    Corrigindo…Parabéns!

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