Vamos falar um pouco sobre resistência ôhmica de um condutor elétrico.
A resistência ôhmica de um condutor possui fundamental importânciano dimensionamento de um arranjo fotovoltaico. Falaremos disso mais tarde, mas primeiramente, é preciso ter o entendimento de alguns conceitos básicos.
RESISTIVIDADE (r)
O primeiro deles é a resistividade elétrica. A resistividade elétrica de um material é uma constante que define a quantidade de energia elétrica que flui através do mesmo. Quanto menor a resistividade elétrica, maior será o fluxo de eletricidade através desse corpo. Ela é inerente ao material,podendo variar com a temperatura e com o grau de pureza (ou composição química). Desse modo, como exemplo,para uma temperatura, comprimento e área da seção transversal constantes, veremos que a prata conduz mais corrente elétrica que o cobre, e que o cobre conduz mais corrente elétrica que o ouro que, por sua vez, conduz mais corrente elétrica que o alumínio, e assim por diante.
Dito isso, vamos falar de resistência ôhmica ou resistência elétrica, como às vezes é chamada.
RESISTÊNCIA OHMICA (R)
A resistência ôhmica de um material define a quantidade de energia elétrica que flui através do mesmo. Quanto menor a resistência ôhmica, maior será o fluxo de eletricidade através dele. Como a resistividade,a resistência ôhmica também varia conforme a temperatura. Porém, ela também varia conforme o material (tipo e composição química) e conforme a sua geometria (área da seção transversal e comprimento).
Como exemplo, podemos citar o cobre que, para uma mesma temperatura e composição química (pureza), possui a mesma resistividade, porém resistências ôhmicas diferentes, dependendo de sua geometria (área da seção transversal e comprimento).
A resistência ôhmica de um condutor elétrico é diretamente proporcional a sua resistividade e ao seu comprimento e, inversamente proporcional a área da sua seção transversal.
Esse processo foi demostrado brilhantemente pelo físico e matemático, nascido em Erlangen, na atual Alemanha, chamado Georg Simon Ohm (1789-1854)1, no início do século 19. Aliás, a unidade de resistência elétrica (Ohm) deriva de seu nome.Nada mais justo.
EFEITO JOULE
Falando em físicos, não podemos nos esquecer de um senhor nascido em Salford, Reino Unido, chamado James Prescott Joule (1818-1889)2. Ele demonstrouque, quando um condutor elétrico é percorrido por uma corrente elétrica, parte dessa corrente (energia) é convertida em calor, fazendo com que a sua temperatura aumente. Esse efeito, foi batizado em seu nome e ficou conhecido como “Efeito Joule”. O Efeito Joule demostra que o calor gerado em um condutor é diretamente proporcional a resistência ôhmica dele (isso mesmo, aquela do Sr. Georg Simon Ohm), diretamente proporcional a corrente elétrica que passa através dele e ao tempo em que essa corrente é aplicada.
Resumindo:
Depois de tudo o que vimos acima, podemos tirar algumas conclusões importantes, aplicadas a um condutor elétrico (fotovoltaico ou não):
– Quanto maior a resistênciaôhmica, maior será a perda de energia elétrica, que será transformada em calor, por Efeito Joule.
– Quanto mais energia elétrica for transformada em calor, mais o condutor se aquecerá e, consequentemente, sua resistência ôhmica aumentará ainda mais, o que também aumentará mais a geração de calor por efeito Joule.
– Quanto mais energia se perde por calor (Efeito Joule), menor será a quantidade de energia gerada nas placas fotovoltaicas que chegará até os inversores de corrente, diminuindo drasticamente a eficiência do sistema.
– Quando maior a quantidade de calor, maior as chances de comprometimento da camada de isolação e cobertura do cabo, o que pode gerar eventos indesejados como curto circuito ou em casos extremos, incêndios (inversores e placas).
NORMALIZAÇÃO
Dados os efeitos acima mencionados, foram feitos estudos sobre o tema, onde se estabeleceram parâmetros que determinam o quanto deverá ser a resistência ôhmica máxima admissível para um condutor elétrico, em função de sua seção (4mm², 6 mm², etc.), a fim de minimizar o Efeito Joule. Esses estudos geraram as normas que conhecemos. Existem várias delas, mas são todas muito parecidas.Porém, que nos interessa é a que é regulamentada aqui no Brasil: a ABNT NM 280, versão de 20113.
Abaixo, na Tabela 1, um exemplo da resistência ôhmica normalizada, da referida norma.
| TABELA 1 | |
| SEÇÃO DO CABO (BITOLA) | RESISTÊNCIA ÔHMICA MÁXIMA |
| 4 mm² | 5,09 Ω / km |
| 6 mm² | 3,39 Ω / km |
| 10 mm² | 1,91 Ω / km |
| Fio de cobre revestido, a temperatura ambiente de 20°C, conforme ABNT NM 280:2011. |
CUIDADOS NA AQUISIÇÃO DE UM CABO
Quando adquirimos um cabo para usarmos em nossas instalações fotovoltaicas, devemos sempre adquiri-los de empresas idôneas. Cabos sem procedência podem ter, entre outros problemas:
– Redução do diâmetro dos fios elementares abaixo do valor necessário, diminuindo a área da seção transversal do condutor, o que, como vimos acima, aumenta a resistência ôhmica dele, gerando grandes perdas por Efeito Joule.
– Redução da quantidade necessária de fios elementares, o que também diminui a área de condução da seção transversal do condutor, aumentando a resistência ôhmica dele, gerando grandes perdas por Efeito Joule.
– Utilização de cobre de baixa qualidade (com impurezas), o que, como também vimos acima, aumenta a resistividade e consequentemente, a resistência ôhmica dele, gerando grandes perdas por Efeito Joule.
– Utilização de alumínio, ou de outros materiais, o que, aumenta a resistividade e consequentemente, a resistência ôhmica dele, gerando grandes perdas por Efeito Joule. (Lembrando que, segundo a norma ABNT NBR 16612:2020, item 4.3.14, todo cabo fotovoltaico deve ser necessariamente, de cobre estanhado.)
CONCLUSÃO
Em uma instalação fotovoltaica, devemos utilizar somente cabos fotovoltaicos proveniente de fornecedores confiáveis, cujos produtos atendam as normas técnicas, inclusive as que se referem a resistência ôhmica máxima aceitável, sob risco de geração de efeitos indesejados e falhas catastróficas.
BIBLIOGRAFIA
AUTOR
Wagner Boudart é graduado em Tecnologia Mecânica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), tendo trabalhado em indústrias multinacionais de grande porte, nas áreas de Engenharia Industrial e como “New Product Launch”. Possui diversos cursos, inclusive internacionais, tendo trabalhado na Alemanha, Hungria, Estados Unidos da América, entre outros lugares.
Atualmente é responsável pelas Engenharias de Produto, Industrial e de Qualidade da New Cabos Ltda, fabricante de cabos fotovoltaicos.
