Por Wagner Boudart

Continuando com a nossa filosofia do “back to basic”, vamos falar hoje de maneira suscinta, sobre as principais características de um cabo fotovoltaico

A principal função de um cabo fotovoltaico é a transmissão de corrente elétrica entre os painéis fotovoltaicos e o(s) inversor(es) de corrente. Para tal, ele deve ser corretamente instalado e dimensionado, levando-se em conta alguns fatores como:

Potência de trabalho;
Tensão de trabalho;
Distância entre os módulos e o inversor de frequência;
Queda de Tensão máxima admissível;
Temperatura de Trabalho;
Modo de instalação;
Capacidade de condução de corrente elétrica.

Porém, na “vida” de um cabo, isso é somente parte do problema. Ele também tem outras propriedades, exigidas pela norma ABNT NBR 16612 e correlatas internacionais. Vamos abordar algumas delas:

CONDUTOR
Um arame de aço pode ser rompido com certa facilidade, flexionando-se o mesmo para cima e para baixo, repetidas vezes, até que ocorra o seu rompimento. Esse tipo de rompimento é chamado de rompimento por fadiga mecânica.

Já o cobre de alta pureza que compõe os condutores de um cabo fotovoltaico, possui uma resistência à fadiga mecânica maior do que do aço. E isso é de grande importância pois, dependendo do modo de instalação, os cabos estão sujeitos a grandes fadigas mecânicas, como as originadas pelos ventos, que podem fazer os cabos apresentarem movimentos oscilatórios, ou as originadas pela própria manipulação, durante o processo de instalação do sistema.

Além disso, a medida que adicionamos, mesmo que de forma indesejada, outros componentes ao cobre durante o processo de fundição, acabamos por causar a sua fragilização, tornando-o mais susceptível ao rompimento e também aumentando a sua resistência elétrica (ôhmica). Isso pode ocorrer especialmente em cobre reciclado, uma vez que é mais difícil o controle da pureza do cobre empregado durante esse processo, que pode ser de várias origens diferentes, podendo gerar contaminação por outros materiais. Como o cabo é composto por múltiplos filamentos de cobre estanhado, alguns deles podem se romper, ocorrendo o aumento da resistência ôhmica e o superaquecimento do cabo, por efeito Joule.

ISOLAÇÃO (DUPLA)
Todo cabo fotovoltaico é recoberto por duas camadas de material isolante. A primeira delas tem como função principal, isolar o cabo, ou seja, impedir que o fluxo de elétrons seja desviado pelo contato com outros corpos condutores, causando choques elétricos, fuga de corrente ou curto circuito.

A segunda camada tem por objetivo, além obviamente da isolação, a proteção do cabo contra agentes externos, como raios ultravioleta, agentes ácidos ou básicos, ozônio, proteção contra chamas, intempéries, etc. Ela também é composta por um material termofixo, como também o é, a primeira isolação. Porém, ela recebe uma série de aditivos para que possa oferecer a proteção requerida. Ambas as isolações também agem como um escudo mecânico, choques mecânicos, cortes, estiramentos, etc., que podem causar danos ao condutor como rompimentos de fios, entre outros.

Vamos falar um pouco mais sobre as funções dessa dupla isolação:
Proteção contra choques elétricos: obviamente, um cabo energizado, sem isolação elétrica adequada, pode causar ferimentos graves ou mesmo fatais a quem quer que toque no seu condutor, sem os devidos EPI´s.

Proteção contra curto circuitos e fuga de corrente: um cabo energizado, sem isolação elétrica adequada, pode gerar fuga de corrente elétrica, causado pelo contato entre os condutores energizados ou entre os condutores energizados e outros corpos condutores de energia elétrica.

Proteção contra choques mecânicos: um cabo está sujeito a choques mecânicos, como amassamento, pancada ou contato com superfícies cortantes, que possam danificar ou romper os fios condutores.

Proteção contra os raios solares UV: a luz solar é composta por ondas eletromagnéticas, em especial as UV’s (A e B). Essas ondas podem interagir com diversos matérias, inclusive tecido humano, provocando danos a sua estrutura molecular. Por isso, cabos instalados diretamente sob o Sol, podem ter a sua cobertura degradada, gerando fissuras, que causam a perda das propriedades elétricas isolantes do cabo.

Proteção contra o ozônio: o ozônio é um gás formado principalmente por descargas elétricas atmosféricas (raios e relâmpagos) e está presente em nossa atmosfera. Esse gás, que é altamente oxidante, pode reagir com o material da isolação, se este não for devidamente aditivado, e provocar o aparecimento de fissuras na cobertura, causando a perda das propriedades elétricas isolantes do cabo

Proteção contra solos ácidos e básicos: em determinadas situações, e conforme normas de instalação, os cabos podem ser enterrados no solo. Um solo pode ter pH ácido, menor que 7 (solos ácidos) ou pH básicos, maior que 7 (solos alcalinos). Um solo muito ácido ou muito alcalino pode atacar a superfície do cabo e, a longo prazo, causar a perda das propriedades elétricas isolantes do cabo

Proteção contra temperaturas externas elevadas: a isolação deve resistir a temperaturas externas contínuas de até 90°C, de modo a garantir a sua instalação em locais inóspitos, onde as temperaturas ambientes podem ser próximas a 50°C, potencializadas pela indecência direta dos raios solares e pelo aquecimento do condutor.

Proteção contra temperaturas internas elevadas: um cabo elétrico (não estamos falando de supercondutores), quando percorrido por uma corrente elétrica, acaba se aquecendo, pois, parte dessa energia é perdida sob forma de calor, devido às colisões dos elétrons com os núcleos dos átomos que compõem o material. A quantidade de aquecimento varia dependendo de diversos fatores. Por isso, a isolação deve resistir a temperaturas internas (temperatura do condutor) da ordem de até 120°C, por até 20.000 horas, sem que a mesma se degrade. Um cabo bem dimensionado e instalado corretamente por pessoal habilitado e conforme normas, não deveria habitualmente chegar a essa temperatura, mas é mais um requisito de segurança exigido pelas normas.

Proteção contra temperaturas externas baixas: a isolação deve resistir à temperatura de até -15ºC (norma brasileira), sem perder as suas propriedades isolantes e mecânicas. Isso assegura que o cabo pode ser instalado nas mais frias regiões do Brasil. Nas normas internacionais, essa temperatura mínima pode ser ainda menor, dependendo do país e da severidade das suas condições climáticas.

Proteção contra a chuva ácida: é comum vermos em grandes centros, esculturas antigas degradadas por chuva ácida, que é a combinação das águas da chuva com a poluição atmosférica, principalmente em regiões com grande tráfego de veículos e com intensa produção industrial. Essa chuva, à longo prazo, também pode atacar a isolação dos cabos.

Alguns outros requisitos da isolação do cabo são:

A cobertura deve ser isenta de gases halógenos: gases halógenos ou halogênicos, são os gases que possuem pelo menos um dos elementos químicos Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Iodo (I), Astato (At) e Tenesso (Ts), em sua composição. Em caso de queima, esses gases liberados são liberados e, à exceção do iodo, são prejudiciais à saúde humana, podendo inclusive serem fatais, dependendo da quantidade inalada. Lembrando que o Astato e Tenesso não tem nenhuma utilização, prática ou comercial.

A cobertura também deve possuir componentes retardantes a chamas: que implica na não propagação de chama, em caso de incêndio.

A cobertura não deve gerar fumaça espessa: em caso de ser submetidos a uma fonte de calor intensa e contínua, os cabos não podem gerar grandes quantidades de fumaça.

CONCLUSÃO
Apesar da principal função de um cabo fotovoltaico seja o transporte de corrente elétrica, ele deve suportar uma série de outras exigências, para que possa assegurar a sua integridade, durabilidade e segurança dos usuários e de toda a instalação. Portanto, seu uso é mandatório em instalações fotovoltaicas, conforme norma ABNT NBR 16690.

Nota do Autor
Este artigo tem por finalidade aguçar a curiosidade do leitor, de modo que o mesmo possa compreender a magnitude de algo que é, aparentemente tão simples, como um cabo elétrico fotovoltaico. A ideia é de que sirva para que os que pretendem se aprofundar na busca pelo conhecimento, possa, vislumbrar esse universo e se aprofundar em suas pesquisas, em materiais técnicos específicos. Não foi escrito para acadêmicos e nem para especialistas, pois esses já detêm, em profundidade, esse conhecimento.

BIBLIOGRAFIA
Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR NM 280:2011.
Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 16612:2020.
Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 16690:2019.

CURRÍCULO
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, Bélgica, Estados Unidos da América, México, entre outros países.

Atualmente é responsável pelas Engenharias de Produto, Industrial e de Qualidade da New Cabos Ltda, fabricante de cabos fotovoltaicos.

New Cabos – www.newcabosolar.ind.br