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CLEITON MOYA DE ALMEIDA
CABOS ELTRICOS PARA APLICAES DE
INSTRUMENTAO E AUTOMAO INDUSTRIAL:
ANLISE E ESPECIFICAO TCNICA
RIO DE JANEIRO
2013
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Cleiton Moya de Almeida
Cabos eltricos para aplicaes de instrumentao e automao
industrial: anlise e especificao tcnica
Monografia submetida ao Instituto
Brasileiro de Petrleo, Gs e
Biocombustveis como requisito para a
concluso do curso de Ps-Graduao
Lato Sensu em Engenharia de
Instrumentao Industrial.
Orientadores: Prof. Vitor Schmidt Finkel
Prof. Csar Nascimento, D.Sc.
IBP-PS Instituto de Ps-Graduao do Petrleo
Rio de Janeiro 2013
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AGRADECIMENTOS
Agradeo minha famlia a educao, o amor e o apoio
recebidos ao longo de minha vida.
Agradeo aos professores do IBP
os ensinamentos e conhecimentos compartilhados.
Em especial, agradeo aos professores Vitor Finkel e Csar Nascimento
as contribuies recebidas para este trabalho.
Agradeo aos meus amigos Henoch Protasio da Silva Jr e Marcelo Khouri Silva
o compartilhamento de materiais e informaes tcnicas.
Agradeo aos consultores Jos Jorge Teixeira Churro,
Mrcio Peanha Gonalves e Raul Sudre Filho
os inmeros ensinamentos de Instrumentao e Automao.
Por fim, agradeo aos colegas de turma do IBP
pelo companheirismo ao longo do curso.
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"Tudo mais complicado do que se possa imaginar e,
ao mesmo tempo, mais complicado do que se poderia conceber".
Johann Wolfgang von Goethe
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CABOS ELTRICOS PARA APLICAES DE INSTRUMENTAO E
AUTOMAO INDUSTRIAL: ANLISE E ESPECIFICAO TCNICA
Resumo: Os cabos eltricos so atualmente o principal meio fsico utilizado para a
transmisso de informaes em sistemas de instrumentao e automao industrial; a
correta especificao dos cabos eltricos um fator essencial para o bom desempenho
destes sistemas. Este trabalho apresenta uma anlise dos principais tipos e requisitos de
cabos eltricos utilizados em aplicaes de instrumentao e automao industrial,
fornecendo assim subsdios para a correta especificao tcnica destes cabos. Ao longo
do texto, analisam-se as caractersticas gerais dos cabos eltricos para instrumentao e
automao, os requisitos industriais, normas e as principais aplicaes, incluindo
transmisso de sinais analgicos e redes de comunicao.
Palavras-chaves: Cabos eltricos, instrumentao industrial, automao industrial.
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ELCTRICAL CABLES FOR INDUSTRIAL INSTRUMENTATION AND
AUTOMATION APPLICATIONS: ANALYSIS AND TECHNICAL
SPECIFICATION
Abstract: Electrical cables are the main media used to carry signals and data in
industrial instrumentation and automation systems. Thus, the correct specification of
electrical cables is a key factor for the performance of those systems. This paper
presents an evaluation of the main types and requirements of the electrical cables for
industrial instrumentation and automation applications. The purpose is to provide a base
for the correct specification of those cables. General characteristics, industrial
requirements, standards and various applications are viewed, including transmission of
analog signals and industrial communication networks.
Keywords: Electrical cables, industrial instrumentation, industrial automation.
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SUMRIO
1 INTRODUO...................................................................................................... 19
1.1 MOTIVAES ..................................................................................................... 21
1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................... 23
1.3 METODOLOGIA ................................................................................................. 23
1.4 ORGANIZAO .................................................................................................. 24
2 CARACTERSTICAS GERAIS .......................................................................... 25
2.1 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS ........................................................... 25
2.1.1 Condutores ......................................................................................................... 27
2.1.1.1 Sees nominais ............................................................................................... 27
2.1.1.2 Tipos de condutores .......................................................................................... 28
2.1.1.3 Materiais ........................................................................................................... 30
2.1.1.4 Revestimento metlico ..................................................................................... 31
2.1.1.5 Normas .............................................................................................................. 32
2.1.2 Isolao e cobertura .......................................................................................... 33
2.1.2.1 Termoplsticos .................................................................................................. 35
2.1.2.2 Termorrgidos ................................................................................................... 37
2.1.2.3 Comparaes .................................................................................................... 38
2.1.3 Separador ........................................................................................................... 39
2.1.4 Blindagem .......................................................................................................... 40
2.1.4.1 Blindagem por filme de polister com deposio de alumnio ........................ 41
2.1.4.2 Blindagens com tranas .................................................................................... 43
2.1.4.3 Blindagens combinadas .................................................................................... 44
2.1.4.4 Comparaes .................................................................................................... 44
2.1.5 Toro dos condutores ...................................................................................... 46
2.1.6 Armao ............................................................................................................. 47
2.1.6.1 Armao com fitas metlicas planas ................................................................ 48
2.1.6.2 Armao com feixe de fios ............................................................................... 48
2.1.6.3 Armao com tranas de fios ............................................................................ 49
2.1.6.4 Armao com fitas metlicas intertravadas ...................................................... 49
2.1.6.5 Armao corrugada soldada ............................................................................. 49
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2.1.6.6 Comparaes .................................................................................................... 50
2.1.7 Capa de separao / capa interna .................................................................... 51
2.2 PARMETROS ELTRICOS .............................................................................. 51
2.2.1 Impedncia ........................................................................................................ 52
2.2.1.1 Resistncia de um condutor corrente contnua .............................................. 52
2.2.1.2 Impedncia de um condutor ............................................................................. 52
2.2.1.3 Resistncia da blindagem e da isolao ............................................................ 53
2.2.2 Indutncia .......................................................................................................... 53
2.2.3 Capacitncia ...................................................................................................... 54
2.2.4 Impedncia caracterstica ................................................................................ 54
2.2.5 Impedncia de transferncia da blindagem.................................................... 55
2.2.6 Atenuao e perda por insero ...................................................................... 56
2.2.7 Velocidade de propagao ................................................................................ 57
2.2.8 Tenso de isolamento ........................................................................................ 57
2.3 PARMETROS DE CABOS DE COMUNICAO .......................................... 58
2.3.1 Largura de faixa ................................................................................................ 58
2.3.2 Perda de retorno................................................................................................ 59
2.3.3 Atraso de propagao ....................................................................................... 59
2.3.4 Diferena de atraso de propagao ................................................................. 59
2.3.5 Diafonia .............................................................................................................. 59
2.3.5.1 Paradiafonia em pares de um nico cabo ......................................................... 60
2.3.5.2 Telediafonia em pares de um nico cabo ......................................................... 61
2.3.5.3 Paradiafonia em pares de um grupo de cabos ................................................... 63
2.3.5.4 Telediafonia em pares de um grupo de cabos ................................................... 63
2.4 PROPRIEDADES MECNICAS ......................................................................... 64
3 REQUISITOS INDUSTRIAIS ............................................................................. 66
3.1 CLASSIFICAO DE AMBIENTES INDUSTRIAIS ....................................... 67
3.1.1 Grau de severidade - conceito MICE .............................................................. 67
3.1.2 Instalaes internas e externas......................................................................... 68
3.1.2.1 Classificao de cabos internos de telecomunicaes ...................................... 70
3.1.3 Instalaes fixas e mveis ................................................................................. 71
3.1.4 Instalaes terrestres e martimas ................................................................... 72
3.1.4.1 Uso de cabos armados em instalaes offshore ................................................ 72
3.1.5 Atmosferas explosivas ....................................................................................... 73
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3.1.5.1 Preveno de danos .......................................................................................... 74
3.1.5.2 Temperatura de superfcie ................................................................................ 74
3.1.5.3 Propagao de chama ....................................................................................... 74
3.1.5.4 Cabos para circuitos de segurana intrnseca ................................................... 75
3.2 ENSAIOS DE CABOS PARA AMBIENTES INDUSTRIAIS ............................ 79
3.2.1 Ensaios de resistncia fsica e qumica ............................................................ 80
3.2.1.1 Ensaios conforme a norma IEC 60811 ............................................................. 80
3.2.1.2 Ensaios de resistncia ao envelhecimento e a raios ultravioletas ..................... 80
3.2.1.3 Outros ensaios no normatizados ..................................................................... 81
3.2.2 Ensaios sob condio de fogo ........................................................................... 82
3.2.2.1 Ensaio de propagao de chama ....................................................................... 83
3.2.2.2 Ensaio de resistncia ao fogo ............................................................................ 87
3.2.2.3 Ensaio de densidade de fumaa ........................................................................ 88
3.2.2.4 Ensaio de emisso de gases halogenados e de corrosividade ........................... 89
3.2.2.5 Ensaio de toxidez dos gases .............................................................................. 90
3.2.2.6 Resumo de ensaios e normas aplicveis ........................................................... 91
4 APLICAES EM INSTRUMENTAO E AUTOMAO ........................ 92
4.1 TRANSMISSO DE SINAIS ANALGICOS E DISCRETOS ......................... 94
4.1.1 Cabos conforme a ABNT NBR 10300 ............................................................. 95
4.1.1.1 Condutor ........................................................................................................... 96
4.1.1.2 Isolao ............................................................................................................. 96
4.1.1.3 Enchimento do elemento .................................................................................. 97
4.1.1.4 Blindagem ......................................................................................................... 97
4.1.1.5 Condutor de comunicao ................................................................................ 98
4.1.1.6 Separador .......................................................................................................... 98
4.1.1.7 Armao ............................................................................................................ 99
4.1.1.8 Capa interna e capa de separao ..................................................................... 99
4.1.1.9 Cobertura ........................................................................................................ 100
4.1.1.10 Identificaes das veias .................................................................................. 100
4.1.1.11 Ensaios ............................................................................................................ 101
4.1.1.12 Resumo ........................................................................................................... 104
4.1.2 Cabos conforme a IEC 60092-376 ................................................................. 105
4.1.2.1 Condutores ...................................................................................................... 106
4.1.2.2 Isolao ........................................................................................................... 106
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4.1.2.3 Blindagem ....................................................................................................... 107
4.1.2.4 Armao .......................................................................................................... 109
4.1.2.5 Cobertura ........................................................................................................ 109
4.1.2.6 Tipos de construes ...................................................................................... 110
4.1.2.7 Ensaios ............................................................................................................ 112
4.1.2.8 Resumo ........................................................................................................... 114
4.1.3 Cabos conforme a UL 13 e UL 2250 .............................................................. 115
4.1.3.1 Cabos do tipo ITC ........................................................................................... 116
4.1.4 Cabos conforme a EN 50288-7 ....................................................................... 117
4.1.5 Comentrios sobre a norma IEEE 1242 ....................................................... 119
4.2 SISTEMAS DE SEGURANA INTRNSECA ................................................. 119
4.3 SISTEMAS DE DETECO E ALARME DE INCNDIOS ........................... 121
4.3.1 Condutores ....................................................................................................... 121
4.3.2 Isolao ............................................................................................................. 122
4.3.3 Blindagem ........................................................................................................ 123
4.3.4 Cobertura ......................................................................................................... 123
4.3.5 Ensaios sob condio de fogo ......................................................................... 124
4.3.6 Resumo ............................................................................................................. 125
4.4 TRANSMISSO DE SINAIS DE TERMOPARES ........................................... 126
4.4.1 Cabos de extenso x compensao ................................................................. 127
4.4.1.1 Materiais do condutor ..................................................................................... 128
4.4.1.2 Materiais de isolao ...................................................................................... 128
4.4.2 Viso geral e comparao de normas ............................................................ 129
4.4.3 Requisitos da IEC 60584-3 ............................................................................. 131
4.4.3.1 Identificao dos cabos ................................................................................... 131
4.4.3.2 Requisitos construtivos ................................................................................... 132
4.4.3.3 Tolerncias ...................................................................................................... 132
4.4.3.4 Cdigo de cores .............................................................................................. 133
4.4.4 Identificao e cdigo de cores conforme a ISA-MC 96.1 ........................... 134
4.4.4.1 Identificao dos cabos ................................................................................... 134
4.4.4.2 Cdigo de cores .............................................................................................. 135
4.5 TRANSMISSO DE SINAIS DE TERMORRESISTNCIAS ......................... 136
4.5.1 Requisitos de cabos para medio de termorresistncias............................ 137
4.5.1.1 Nmero de condutores .................................................................................... 137
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4.6 CONVERSORES DE FREQUNCIA ............................................................... 138
4.6.1 Requisitos de cabos de VFDs.......................................................................... 140
4.6.1.1 Tipos de construes ...................................................................................... 140
4.6.1.2 Isolao ........................................................................................................... 142
4.6.1.3 Blindagem ....................................................................................................... 143
4.6.1.4 Resumo ........................................................................................................... 144
4.7 REDES INDUSTRIAIS DE COMUNICAO ................................................. 144
4.7.1 Histrico e estado da arte ............................................................................... 145
4.7.2 Classificao .................................................................................................... 148
4.7.3 Redes de sensores ............................................................................................ 150
4.7.3.1 Rede AS-i ....................................................................................................... 150
4.7.4 Redes de campo ............................................................................................... 153
4.7.4.1 HART ............................................................................................................. 153
4.7.4.2 Foundation Fieldbus H1 e Profibus PA .......................................................... 154
4.7.5 Redes de controle ............................................................................................ 158
4.7.5.1 Modbus sobre TIA-485 .................................................................................. 158
4.7.5.2 Profibus DP ..................................................................................................... 160
4.7.5.3 Redes baseadas em Ethernet ........................................................................... 161
5 CONCLUSES .................................................................................................... 173
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 176
APNDICE A: INTERFERNCIAS ELETROMAGNTICAS ..................... 194
A.1 ACOPLAMENTO CAPACITIVO ...................................................................... 195
A.2 ACOPLAMENTO INDUTIVO .......................................................................... 197
A.3 ACOPLAMENTO ELETROMAGNTICO OU DE RADIAO ................... 199
A.4 DIAFONIA .......................................................................................................... 200
APNDICE B: LISTA DE ENSAIOS CONFORME A IEC 60811.................. 202
APNDICE C: CIRCUITOS DE MEDIO DE RTD .................................... 204
C.1 MEDIO A 2 FIOS UTILIZANDO A LEI DE OHM ..................................... 205
C.2 PONTE DE WHEATSTONE DE 2 FIOS .......................................................... 206
C.3 MEDIO COMPENSADA UTILIZANDO 3 FIOS ........................................ 207
C.4 PONTE DE WHEATSTONE DE 3 FIOS .......................................................... 208
C.5 MEDIO A 4 FIOS .......................................................................................... 210
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Partes de um cabo eltrico tpico de instrumentao ................................................... 26
Figura 2: Cabo Ethernet F/UTP com condutores slidos ............................................................ 28
Figura 3: Condutor em feixe ....................................................................................................... 29
Figura 4: Passo de encordoamento de um condutor .................................................................... 30
Figura 5: Polmeros utilizados para isolao e cobertura ............................................................ 34
Figura 6: Blindagem por filme de polister com dep. de alum. tipos de faceamento .............. 43
Figura 7: Blindagem por filme de polister com dep. de alum. dobra com curto-circuito. ..... 43
Figura 8: Blindagem por filme de polister com dep. de alum. configurao "Z-Fold" .......... 43
Figura 9: Cabo Ethernet com blindagem por tranas .................................................................. 44
Figura 10: Toro de condutores como forma de reduzir interferncia magntica ..................... 47
Figura 11: Cabo de instrumentao com armao em fitas metlicas ........................................ 48
Figura 12: Multicabo de instrumentao com armao em feixe de fios .................................... 48
Figura 13: Multicabo de instrumentao com armao em trana de fios .................................. 49
Figura 14: Cabo Ethernet com armao em fitas metlicas intertravadas. ................................. 49
Figura 15: Cabo para redes Profibus DP com armao corrugada soldada ................................ 50
Figura 16: Modelo de um cabo eltrico ...................................................................................... 51
Figura 17: Efeito pelicular .......................................................................................................... 53
Figura 18: Efeito de proximidade ............................................................................................... 53
Figura 19: Diafonia em pares de um cabo Ethernet .................................................................... 61
Figura 20: Diafonia em pares de cabos Ethernet agrupados ....................................................... 64
Figura 21: Curva tenso () x deformao () ............................................................................ 65
Figura 22: Parmetros eltricos de circuitos de segurana intrnseca ......................................... 76
Figura 23: Ensaio de esmagamento ............................................................................................. 82
Figura 24: Ensaio de propagao vertical de chama para um nico cabo ................................... 85
Figura 25: Ensaio de propagao vertical de chama para um grupo de cabos ............................ 85
Figura 26: Ensaio de resistncia ao fogo ..................................................................................... 88
Figura 27: Ensaio de densidade de fumaa ................................................................................. 89
Figura 28: Tipos de sinais ........................................................................................................... 94
Figura 29: Cabo IEC 60092-376 (i) .......................................................................................... 111
Figura 30: Cabo IEC 60092-376 (ii) ......................................................................................... 111
Figura 31: Cabo IEC 60092-376 (iii) ........................................................................................ 111
Figura 32: Cabos do tipo ITC/PLTC ......................................................................................... 117
Figura 33: Cabo para transmisso de sinais analgicos de segurana intrnseca ...................... 120
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Figura 34: Cabo com barreira trmica ...................................................................................... 125
Figura 35: Componentes e nomenclatura de um termopar ....................................................... 127
Figura 36: Identificao de cabos de termopares conforme a IEC 60584-3 (2007) .................. 131
Figura 37: Conversor de frequncia para uso industrial ........................................................... 139
Figura 38: Forma de onda na sada de um conversor de frequncia ......................................... 140
Figura 39: Tipos de construes de cabos para VFDs .............................................................. 141
Figura 40: Cabos eltricos para VFDs ...................................................................................... 142
Figura 41: Tipo de construo alternativa para baixas potncias .............................................. 142
Figura 42: Cabo eltrico para redes AS-i .................................................................................. 151
Figura 43: Cabo AS-i redondo .................................................................................................. 152
Figura 44: Aplicao de rede AS-i com mdulo de acoplamento ............................................. 152
Figura 45: Conexo Modbus sobre TIA-485 com 3 condutores (2 fios) ............................... 159
Figura 46: Cabo Modbus / TIA-485 com 3 condutores ............................................................ 160
Figura 47: Cabo Modbus / TIA-485 com 2 pares ..................................................................... 160
Figura 48: Nomenclatura de blindagens conforme a ISO/IEC 11801 (2011) ........................... 170
Figura 49: Tipos de acoplamentos eletromagnticos em um cabo eltrico ............................... 194
Figura 50: Acoplamento capacitivo entre dois condutores representao fsica .................... 196
Figura 51: Acoplamento capacitivo entre dois condutores circuito equivalente .................... 196
Figura 52: Acoplamento capacitivo esquema eltrico simplificado ...................................... 197
Figura 53: Tenso induzida num condutor devido a um campo magntico .............................. 199
Figura 54: Tenso induzida num indutor por acoplamento indutivo ........................................ 199
Figura 55: Efeito de paradiafonia (a) e telediafonia (b) ............................................................ 201
Figura 56: Medio de resistncia a 2 fios pela lei de Ohm...................................................... 205
Figura 57: Ponte de Wheatstone de 2 fios ................................................................................. 206
Figura 58: Medio compensada a 3 fios .................................................................................. 207
Figura 59: Ponte de Wheatstone de 3 fios ................................................................................. 208
Figura 60: Medio a 4 fios ...................................................................................................... 210
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Comparaes entre tecnologias de transmisso de dados ........................................... 21
Tabela 2: Correspondncia mtrica de dimetros AWG ............................................................. 28
Tabela 3: Propriedades fsicas do cobre eletroltico (C1110) ..................................................... 31
Tabela 4: Materiais de revestimento metlico de condutores e suas aplicaes ......................... 32
Tabela 5: Materiais no polimricos para isolao de cabos de termopares ............................... 35
Tabela 6: Comparao entre materiais polimricos de isolao e cobertura .............................. 39
Tabela 7: Relao entre tipos de blindagens e tipos de interferncias ........................................ 46
Tabela 8: Comparao entre tipos de armaes .......................................................................... 50
Tabela 9: Classificao de ambientes industriais categorias MICE ..................................... 68
Tabela 10: Comparao entre instalaes internas e externas .................................................... 70
Tabela 11: Classificao de cabos internos de telecomunicaes ............................................... 71
Tabela 12: Categorias de ensaios da IEC 60811 (2012) ............................................................. 80
Tabela 13: Resumo de normas de ensaios de resistncia ao envelhecimento e raios UV ........... 81
Tabela 14: Categorias de testes da ABNT NBR NM IEC 60332-3 (2005) ................................ 86
Tabela 15: Partes da norma IEC 60331 ....................................................................................... 87
Tabela 16: Normas brasileiras e internacionais paras ensaios de cabos submetidos ao fogo ..... 91
Tabela 17: Cabos eltricos de instrumentao conforme a ABNT NBR 10300 (1997) ........... 105
Tabela 18: Materiais de isolao conforme a IEC 60092-351 (2004) ...................................... 107
Tabela 19: Materiais de cobertura conforme a IEC 60092-359 (1999) .................................... 109
Tabela 20: Cabos eltricos de instrumentao conforme a IEC 60092-376 (2003) .................. 115
Tabela 21: Principais caractersticas de cabos do tipo ITC conforme UL 2250 (2006)............ 117
Tabela 22: Requisitos de cabos de instrumentao conforme a EN 50228-7 (2005) ................ 118
Tabela 23: Requisitos de cabos eltricos de segurana intrnseca ............................................ 120
Tabela 24: Requisitos adicionais para multicabos de segurana intrnseca .............................. 121
Tabela 25: Requisitos para cabos de sist. de det. e alarme de incndio .................................... 125
Tabela 26: Materiais de condutores de cabos de extenso e compensao de termopares. ...... 128
Tabela 27: Composio de ligas utilizadas em termopares e em cabos de ext./comp. ............. 128
Tabela 28: Comparao entre normas de cabos de ext. e comp. de termopares ....................... 130
Tabela 29: Requisitos de cabos de ext. e comp. conforme a IEC 60584-3 (2007) ................... 132
Tabela 30: Classes de tolerncia conforme a IEC 60584-3 (2007) ........................................... 133
Tabela 31: Cdigo de cores - IEC 60584-3 (2007) ................................................................... 134
Tabela 32: Identificao de cabos de termopares conforme a ISA-MC96.1 (1982) ................. 135
Tabela 33: Circuitos de medio de termorresistncias e cabos adequados ............................. 138
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Tabela 34: Requisitos construtivos para cabos de VFDs .......................................................... 144
Tabela 35: Redes industriais conforme a IEC 61158-1 (2010) ................................................. 148
Tabela 36: Cabos eltricos para redes AS-i conforme a IEC 62026-2 (2000) .......................... 151
Tabela 37: Recomendaes para cabos eltricos para transmisso de sinais HART ................ 154
Tabela 38: Tipos de cabos eltricos para FF H1 e PF PA conforme a IEC 61158-2 (2010) .... 156
Tabela 39: Parmetros de cabos eltricos para FF H1 e PF PA ................................................ 156
Tabela 40: Requisitos para cabos FF H1 conforme o guia AG 181 .......................................... 157
Tabela 41: Requisitos para cabos Modbus RTU/ASCII - TIA-485 .......................................... 160
Tabela 42: Tipos e requisitos de cabos para redes Profibus DP ................................................ 161
Tabela 43: Tecnologias Ethernet utilizando cabos eltricos ..................................................... 163
Tabela 44: Normas de cabeamento estruturado ........................................................................ 166
Tabela 45: Classes e categorias conforme as normas de cabeamento estruturado .................... 166
Tabela 46: Normas construtivas de cabos eltricos Ethernet .................................................... 169
Tabela 47: Normas internacionais de construo de cabos eltricos Ethernet .......................... 169
Tabela 48: Tipos de blindagens conforme a ISO/IEC 11801 (2011) ........................................ 170
Tabela 49: Categorias de cabos Ethernet e requisitos de blindagem ........................................ 171
Tabela 50: Requistos gerais de cabos Ethernet ......................................................................... 172
Tabela 51: Ensaios previstos na norma IEC 60811 (2012) ....................................................... 203
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AACRF Relao de atenuao telediafonia em pares agrupados
(Alien attenuation to crosstalk ratio at the far end)
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas
ACRF Relao de atenuao - telediafonia
(Attenuation to crosstalk ratio at the far end)
ACRN Relao de atenuao - paradiafonia
(Attenuation to crosstalk ratio at the near end)
AFEXT Telediafonia em pares agrupados (Alien far end crosstalk)
ANEXT Paradiafonia em pares agrupados (Alien near end crosstalk)
ANSI Instituto de Normas dos EUA (American National Standards Institute)
API Instituto de Petrleo dos EUA (American Petroleum Institute)
AS-i Interface de sensores e atuadores (Actuator/sensor interface)
AWG Escala americana normalizada (American wire gauge)
Cat. Categoria
CENELEC Comit Europeu de Nomarlizao Eletrotcnica
CLP Controlador lgico programvel
CP Perfil de comunicao (Communication profile)
CPF Famlia de perfis de comunicao (Communication profile family)
DP Perifricos descentralizados (Decentralized peripherals)
ECTFE Etileno clorotrifluoretileno
EIA Aliana das Indstrias Eletrnicas dos EUA
(Electronic Industries Alliance)
ELFEXT Perda de telediafonia de nvel equalizado
(Equal level far end crosstalk attenuation)
EMI Interferncia eletromagntica (Electromagnetic interference)
EN Norma europeia
EPR Etileno-propileno reticulado
ETFE Etileno tetrafluoretileno
EUA Estados Unidos da Amrica
f.e.m. Fora eletromotriz
FEXT Telediafonia (Far-end crosstalk)
FF Foundation Fieldbus
HART Highway Addressable Remote Transducer
-
HEPR EPR de alto mdulo
HF Sem halognios (halogen-free) /
cido fluordrico
IEC Comisso Internacional de Eletrotcnica
(International Eletrotechnic Commission)
IL Perda por insero (Insertion loss)
ISA Sociedade Internacional de Automao (International Society of Automation)
IHM Interface homem mquina
IEEE Instituto dos Engenheiros Eletricistas e Eletrnicos
(Institute of Electrical and Electronic Engineers)
ISO Organizao Internacional para a Normalizao
(International Organization for Standardization)
ITC Cabo de instrumentao para bandejas (Instrumentation Tray Cable)
LAN Rede local (Local rea network)
LCL Perda de converso longitudinal (Longitudinal to differential conversion loss)
LSZH Baixa emisso de fumaa, sem halognios (Low smoke, zero halogen)
MICE Proteo mecnica, de ingresso, climtica, qumica e eletromagntica
(Mechanical, ingress, climatic/chemical and electromagnetic)
NBR Norma brasileira
NEC Cdigo Eltrico dos EUA (National Electrical Code)
NEXT Paradiafonia (Near-end crosstalk)
NFPA Associao de Combate ao Incndio dos EUA
(National Fire Protection Association)
NM Norma Mercosul
N/A No aplicvel
N/E No especificado
PA Automao de processos (Process automation)
PE Polietileno
PF Profibus
PLTC Cabo de potncia limitada para bandejas (Power limited tray cable)
PP Polipropileno
PSACR Relao de atenuao PSNEXT (Power sum attenuation to crosstalk ratio)
PSACRF Soma de perda de telediafonia de nvel equalizado
(Power sum attenuation to crosstalk ratio at the far-end)
PSAFEXT Soma de potncias de rudo por telediafonia em pares agrupados
(Power sum alien far end crosstalk)
-
PSANEXT Some de potncias de rudo por paradiafonia em pares agrupados
(Power sum alien near end crosstalk)
PSELFEXT Soma de perda de potncias de telediafonia de nvel equalizado
(Power sum equal level far end crosstalk)
PSFEXT Soma de potncias de rudo por telediafonia (Power sum far end crosstalk)
PSNEXT Soma de potncias de paradiafonia (Power sum near end crosstalk)
PTFE Politetrafluoretileno
PVC Cloreto de polivinila
PVDF Fluoreto de polivinilideno
RTD Bulbo de resistncia (Resistance temperature detector)
RTU Unidade terminal remota (Remote terminal unit)
SDCD Sistema digital de controle distribudo
SI Segurana intrnseca
TCL Perda de converso transversal (Transverse conversion loss)
TI Tecnologia da informao
TIA Associao de Indstrias de Telecomunicaes dos EUA
(Telecommunications Industry Association)
UL Organizao no governamental e sem fins lucrativos dos EUA de testes e
certificaes de segurana de produtos (Underwriters Laboratories)
Vca Tenso alternada (senoidal)
Vcc Tenso contnua
VFD Conversor de frequncia (Variable frequency driver)
Vpp Tenso de pico a pico
VSD Conversor de frequncia (Variable speed driver)
XLPE Polietileno reticulado (Cross-linked polyethylene)
XLPO Poliolefina reticulada (Cross-linked polyolefin)
-
19
1 INTRODUO
A transmisso de informaes por meio de cabos eltricos comeou a ser
desenvolvida no sculo XVIII. Em 1747, o ingls William Watson utilizou um condutor
de juta (fibra txtil vegetal) com extenso de mais de trs quilmetros para transmitir
informaes entre as margens do rio Tmisa. Em 1795, o espanhol Dom Francisco
Salva aplicou papel para isolar condutores metlicos usados tambm na transmisso
telegrfica. J a inveno do primeiro cabo efetivamente isolado creditada ao
engenheiro militar russo Von Schilling que, entre 1812 e 1815, desenvolveu um
condutor submarino que cruzava o rio Sena para detonao de minas e era feito de fios
de cobre e isolado com um tipo de borracha indiana seca e envernizada (GOEKING,
2009).
Na rea de instrumentao, os primeiros transmissores e controladores surgidos
na dcada de 40 eram pneumticos. A transmisso de informaes entre estes
instrumentos era atravs de sinais de presso, tipicamente de 3 a 15psi ou 20 a 100kPa.
Aps a inveno e apresentao do transistor de germnio em 1948 - e
posteriormente de silcio - nos laboratrios da Bell Telephone por Bardeen, Brattain e
Shockley, a eletrnica passou a desenvolver-se rapidamente e a popularizar-se. No
incio da dcada de 70, comearam a surgir os primeiros transmissores industriais
eletrnicos. Os tubings1 pneumticos, at ento utilizados para transmisso de sinais de
instrumentao, foram substitudos por cabos eltricos.
Outro meio fsico bastante utilizado para transmisso de dados a fibra ptica,
sobretudo para aplicaes em grandes distncias ou que requeiram grande taxa de
transmisso. Na rea de automao, a fibra ptica vem sendo utilizada principalmente
1 Tubos de pequeno dimetro utilizados em instrumentao para transporte de amostras, transmisso de
sinais pneumticos e alimentao pneumtica de instrumentos.
-
20
para interligao de sistemas (como por exemplo equipamentos em salas de controle
distantes) e em ambientes com elevada presena de rudo eletromagntico. Em
instrumentao, as fibras pticas podem ser utilizadas no s para transmisso de dados
como tambm como sensores, como mostrado no trabalho de Gondo (2011). As
principais vantagens e desvantagens das fibras pticas so mostradas na tabela 1.
Alm dos cabos eltricos e de fibra ptica, as redes de comunicao de dados
sem fio (wireless) j so uma realidade na indstria. Entretanto, as tecnologias de rede
sem fio atualmente disponveis no esto consolidadas a ponto de poderem ser
utilizadas para aplicaes crticas de controle de processos e de segurana. A tecnologia
wireless tambm ainda no se mostra vivel para dispositivos ou sistemas que exigem
maior potncia eltrica, como por exemplo alguns tipos de vlvulas e analisadores de
processo. Alm destas, outras desvantagens so mostradas na tabela 1. Uma anlise
detalhada sobre a evoluo das redes wireless na indstria de processo feita por Silva
(2011).
Desta forma, tanto por motivos tcnicos quanto econmicos, os cabos eltricos
ainda so o principal meio de transmisso de dados para as aplicaes de
instrumentao e automao industrial, desde a transmisso dos sinais de campo at a
intercomunicao de sistemas. Alm disso, embora o uso de fibra ptica e de redes sem
fio j seja uma realidade e tenda a crescer cada vez mais, os cabos eltricos continuaro
sendo por algum tempo (talvez dcadas) a melhor opo para vrias aplicaes de
instrumentao e automao, tais como sistemas de segurana, sistemas de controle
crticos, medio de temperatura utilizando termopares ou RTDs, dentre outras.
-
21
MEIO
FSICO VANTAGENS DESVANTAGENS APLICAES
Cabos
eltricos
Robustez fsica;
Custo relativo baixo (dependendo
da quantidade de
cabos);
Alta confiabilidade.
Sujeito a interferncias eletromagnticas.
Aplicaes de instrumentao e
automao em
geral, incluindo
segurana.
Fibra
ptica
Imunidade a interferncias
eletromagnticas;
Transmisso de dados em grandes
distncias;
Taxas de transmisso altas;
Grande banda passante.
Fragilidade fsica das fibras;
Dificuldade de conexo e instalao;
Custo relativo alto.
Comunicaes em grandes distncias
e/ou de alta
velocidade;
Comunicaes em ambientes com
grande intensidade
de rudos
eletromagnticos.
Transmiss
o sem fio
(wireless)
Necessita de pouca infraestrutura para
instalao (no
requer por exemplo
eletrocalhas ou
eletrodutos),
possibilitando
assim economia de
custo, reduo de
espao fsico e de
tempo de
montagem.
Sujeita a interferncias de ouras redes e equipamentos
de telecomunicaes sem
fio;
Qualidade de transmisso dependente da geometria /
localizao do ambiente
(efeitos de reflexo e
refrao de ondas);
Instrumentos de campo necessitam de alimentao
por bateria e/ou fonte
alternativa;
Transmisso de dados sujeitas a interceptaes,
sendo a segurana da
informao uma questo
relevante;
Custo dos dispositivos relativamente alto.
Transmisso de sinais para
monitorao de
variveis (ainda
pouco utilizado
para controle).
Tabela 1: Comparaes entre tecnologias de transmisso de dados
1.1 MOTIVAES
Embora os cabos eltricos para a transmisso de sinais sejam largamente
utilizados em aplicaes de instrumentao e automao, h poucos trabalhos
cientficos que exploram o tema de maneira satisfatria. Por outro lado, existem
atualmente uma grande quantidade de normas nacionais e internacionais sobre o tema
-
22
(neste trabalho so referenciadas mais de 50). Muitas destas normas no so
consensuais mesmo quando destinadas ao mesmo tipo de aplicao.
Devido grande diversidade de aplicaes, os cabos eltricos utilizados em
instrumentao e automao possuem vrios requisitos construtivos e de desempenho
distintos. Por exemplo, os cabos para sistemas de segurana intrnseca requerem
caractersticas construtivas necessrias para garantir que no armazenem energia de
formar a causar centelhamentos perigosos em instrumentos de campo ou em caixas de
junes. Cabos para termopares, por outro lado, podem necessitar de isolao capaz de
resistir a elevadas temperaturas. Ainda, cabos para redes de comunicao possuem
parmetros eltricos distintos dos cabos utilizados para transmisso de sinais analgicos
ou discretos. Assim, conhecer as especificidades de cada tipo de aplicao
fundamental para a tarefa de especificao tcnica destes cabos.
Em controle de processos, sabe-se que o desempenho de um sistema de controle
est fortemente relacionado com o desempenho do sistema de instrumentao (medio
e atuao). Os cabos eltricos, por sua vez, podem ser considerados partes integrantes
dos sistemas de instrumentao. Desta forma, o desempenho de um sistema de controle
e, por conseguinte, o desempenho de uma planta em geral, est relacionado diretamente
com a qualidade dos cabos eltricos utilizados para a transmisso dos sinais.
Alm do desempenho das plantas, os cabos eltricos devem ser considerados
componentes diretamente relacionados segurana das instalaes. Os cabos de um
sistema de deteco e combate incndio, por exemplo, necessitam ter o funcionamento
garantido mesmo sob presena de fogo. Num outro exemplo, cabos utilizados em
ambientes internos e com pessoas no devem emitir fumaa txica nem densa.
-
23
Assim, embora possa parecer simples, a correta especificao de cabos eltricos
para transmisso de sinais na realidade uma tarefa complexa e importante nos projetos
de instrumentao e automao industrial.
1.2 OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho apresentar uma anlise detalhada dos principais
requisitos construtivos e tipos de cabos eltricos utilizados em aplicaes de
instrumentao e automao industrial, fornecendo assim subsdios para uma correta
especificao tcnica destes cabos. Procurou-se, ao longo do trabalho, fornecer uma
viso geral do estado da arte das tecnologias e normas tcnicas utilizadas no Brasil e
internacionalmente, bem como uma anlise crtica e tendncias destas normas.
Este trabalho possui como enfoque a especificao tcnica dos cabos eltricos,
excluindo-se da anlise acessrios tais como conectores ou prensa-cabos. Aspectos de
armazenamento, instalao e comissionamento tambm no so abordados.
1.3 METODOLOGIA
Para a realizao deste trabalho, utilizou-se como metodologia a pesquisa
bibliogrfica. O trabalho baseado sobretudo em normas brasileiras e internacionais.
Alm de normas, foram utilizados livros, artigos cientficos, artigos tcnicos e catlogos
de fabricantes, muitos destes disponveis na internet.
-
24
1.4 ORGANIZAO
O trabalho organizado em 5 captulos (incluindo este de introduo). No
captulo 2, so apresentadas e definidas as caractersticas gerais dos cabos eltricos
utilizados em aplicaes de instrumentao e automao.
Em seguida so analisados, no captulo 3, os principais requisitos para a
especificao de cabos eltricos de instrumentao e automao em ambientes
industrias.
No captulo 4, por sua vez, so analisados os cabos eltricos utilizados nas
principais aplicaes de instrumentao e automao industrial. O captulo organizado
conforme o tipo de aplicao.
Por fim, no captulo 5 so apresentadas as concluses obtidas e tambm
sugestes para trabalhos futuros.
Complementam o texto principal trs apndices. No apndice A so analisados o
conceito e as principais formas de interferncias eletromagnticas que podem ocorrer
num cabo eltrico. O apndice B, por sua vez, apresenta uma lista dos principais ensaios
de cabos conforme a norma internacional IEC 60811 (2012). Por ltimo, no apndice C
so apresentados os principais circuitos utilizados para medio de termorresistncias.
-
25
2 CARACTERSTICAS GERAIS
Neste captulo so descritas e comparadas as principais caractersticas
construtivas, eltricas e mecnicas dos cabos eltricos utilizados em aplicaes de
instrumentao e automao.
Antes de iniciar as discusses, apropriado definir e diferenciar os termos cabo
eltrico e fio eltrico. De acordo com a norma ABNT NBR 5471 (1986, p. 2), cabo
eltrico um conjunto de fios encordoados, isolados ou no entre si, podendo o
conjunto ser isolado ou no. O termo fio, por sua vez, definido pela ABNT NBT
5471 (1986, p. 1) como produto metlico macio e flexvel, de seo transversal
invarivel e de comprimento muito maior do que a maior dimenso transversal.
2.1 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS
Um cabo eltrico utilizado em aplicaes de instrumentao e automao
industrial constitudo, de forma geral, pelas seguintes partes (mostradas na figura 1):
Condutores;
Isolao;
Separador;
Blindagem;
Capa de separao / capa interna;
Armao;
Cobertura.
-
26
Figura 1: Partes de um cabo eltrico tpico de instrumentao
Adaptado de Poliron (2006c)
A nomenclatura para as partes constituintes de um cabo utilizada neste trabalho
est de acordo com a norma ABNT NBR 5471 (1986) Condutores eltricos
terminologia e tambm de acordo com a norma ABNT NBR 10300 (1997) Cabos de
instrumentao com isolao extrudada de PE ou PVC para tenses at 300V.
Alm das partes citadas acima, convm definir outros termos comumente
utilizados em especificaes de cabos eltricos:
Veia: condutor isolado componente de um cabo (ABNT, 1986, p. 4);
Elemento: reunio de duas ou trs veias, formando um par ou uma terna,
respectivamente, conforme definido pela ABNT NBR 10300 (1997);
Coroa: conjunto de componentes ou de partes de componentes de um cabo,
dispostos helicoidalmente e equidistantes de um centro de referncia
(ABNT, 1986, p. 4).
Multicabo: termo informal (porm muito utilizado na prtica) para
denominar cabos formados por mltiplos elementos ou veias.
Nas sees seguintes so descritas e analisadas as principais partes constituintes
de cabos eltricos utilizados em aplicaes de instrumentao e automao.
-
27
2.1.1 Condutores
Os condutores eltricos constituem as partes metlicas do cabo responsveis pela
conduo da energia ou sinal eltrico. O condutor definido pela norma ABNT NBR
5471 (1986, p. 1) como produto metlico, de seo transversal invarivel e de
comprimento muito maior do que a maior dimenso transversal, utilizado para
transportar energia eltrica ou transmitir sinais eltricos.
Os condutores podem ser de diferentes materiais e podem ser arranjados de
diversas formas no cabo, conforme apresentado nas sees a seguir.
2.1.1.1 Sees nominais
O tamanho de um condutor eltrico geralmente especificado pela rea de sua
seo transversal, comumente denominada como seo nominal. A escolha da seo
nominal est relacionada capacidade de conduo de corrente ou queda mxima de
tenso permitida.
A norma ABNT NBR NM 280 (2002) padroniza um conjunto de sees
nominais de condutores. No Brasil, a norma ABNT NBR 10300 (1997) padroniza 5
sees nominais para condutores de cabos analgicos/discretos de instrumentao, em
mm2: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5. Estas sees esto tambm esto de acordo com a ABNT
NBR NM 280 (2002).
Nos Estados Unidos da Amrica, comum o uso do padro American Wire
Gauge (AWG), especificado pela norma ASTM B258-02 (2008). Este padro originou-
se com o nmero de operaes de trefilagem necessrias para que condutor atinja o
determinado dimetro. Quanto maior o nmero AWG, menor a seo nominal do
condutor (HERMAN, 2012). A tabela 2 mostra uma correspondncia entre alguns
-
28
dimetros AWG a seo nominal (aproximada) correspondente em milmetros
quadrados.
AWG
SEO
NOMINAL
APROX. (mm2)
24 0,2
22 0,3
20 0,5
18 0,8
16 1,3
14 2,1
Tabela 2: Correspondncia mtrica de dimetros AWG
Adaptado de HM Wire International (2013)
2.1.1.2 Tipos de condutores
Os fios de materiais condutores podem ser agrupados de diferentes formas. Os
principais tipos de condutores utilizados em cabos de instrumentao e automao so
mostrados nas sees abaixo.
2.1.1.2.1 Condutor slido
O condutor slido consiste em um condutor de seo transversal macia
(ABNT, 1986, p. 2) conforme ilustrado na figura 2.
Figura 2: Cabo Ethernet F/UTP com condutores slidos
(BELDEN, 2012b)
-
29
2.1.1.2.2 Condutor em feixe
Conforme definido pela ABNT NBR 5471 (1986, p. 2), o condutor em feixe
consiste num condutor encordoado, no qual os fios individuais so reunidos em uma
disposio helicoidal de maneira aleatria, de mesmo sentido e mesmo passo, mas sem
formar coroas definidas. Uma ilustrao de condutor em feixe mostrada na figura 3.
Figura 3: Condutor em feixe
(LEONI KERPEN, 2008b)
2.1.1.2.3 Condutor encordoado
Conforme a ABNT NBR 5471 (1986, p. 2), um condutor encordoado consiste
num conjunto de fios dispostos helicoidalmente. As camadas podem ser dispostas em
direes iguais ou diferentes, e podem ter passos de encordoamento iguais ou
diferentes.
O passo de encordoamento, ilustrado na figura 4, definido pela ABNT NBR
5471 (1986, p. 4) como comprimento da projeo axial de uma volta completa dos fios
ou grupos de fio, ou outros componentes, de uma determinada coroa.
A grande vantagem das construes encordoadas a boa tolerncia conseguida
para o dimetro do condutor (CALMONT WIRE & CABLE INC, 2012).
-
30
Figura 4: Passo de encordoamento de um condutor
Adaptado de Fisk (2012)
2.1.1.3 Materiais
Diversos materiais metlicos podem ser utilizados como condutores eltricos,
tais como cobre, prata, ouro, alumnio. A escolha do material est relacionada s suas
propriedades fsicas resistividade, condutibilidade trmica, maleabilidade, ductilidade,
densidade, etc. e tambm ao preo.
Devido s suas caractersticas, o cobre o material mais utilizado em cabos
eltricos de aplicaes gerais e tambm em aplicaes de instrumentao e automao
industrial. Os condutores de alumnio tm aplicaes restritas s linhas de transmisso
de energia.
O cobre utilizado em cabos eltricos passa por um processo eletroltico para
remoo de impurezas. Aps passar por processo de trefilagem, o fio de cobre nu
adquire uma tmpera dura de modo que, quando se deseja um fio com tmpera meio
dura ou mole, necessrio submet-lo ao processo de recozimento. Os cabos com
tmpera meio dura ou dura so normalmente utilizados para aterramento ou em redes
areas de transmisso de energia eltrica, onde se necessita alta resistncia trao (MD
POLICABOS, 2012).
A tabela 3 mostra as propriedades fsicas do cobre eletroltico relevantes no seu
uso como condutor eltrico.
-
31
Resistividade eltrica: 1,72 x 10-8
.m @ 20C
Condutividade trmica: 388 W / m.K @ 20C
Massa especfica: 8890 kg/m3 @ 20C
Tabela 3: Propriedades fsicas do cobre eletroltico (C1110)
(CALLISTER, 2001)
2.1.1.3.1 Materiais condutores de cabos de termopares
Os cabos de extenso e compensao utilizados para transmisso de sinais de
termopares utilizam em sua maioria materiais diferentes do cobre.
Conforme explicado na seo 4.4.1, os cabos de extenso possuem os
condutores com o mesmo material dos fios do termopar. Por exemplo, o termopar do
tipo K formado pelas ligas de Cromel e Alumel. Desta forma, o cabo de extenso para
o termopar do tipo K tambm formado por um condutor de Cromel e por outro de
Alumel.
J os cabos de compensao possuem os condutores com materiais diferentes
das ligas dos termopares (mais baratos ou com propriedades fsicas mais adequados
trefilao ou uso em cabos), porm com as mesmas caractersticas termoeltricas para
uma dada faixa de temperatura.
A tabela 26 (seo 4.4.1.1) apresenta os materiais de condutores de cabos de
extenso e compensao de termopares. Estes cabos so discutidos em detalhes na seo
4.4.
2.1.1.4 Revestimento metlico
Revestimentos metlicos nos condutores podem ser usados para permitir
melhores caractersticas fsicas ou qumicas, como por exemplo maior resistncia
oxidao, melhor brasagem e menor atenuao do sinal em altas frequncias. Os
-
32
materiais mais utilizados para o revestimento dos condutores so o estanho, a prata e o
nquel (ANIXTER, 1996).
O estanho o material mais usual. Ele utilizado para melhorar a resistncia
corroso e tambm facilitar o processo de brasagem (ANIXTER, 1996).
Condutores prateados so utilizados em ambientes de alta temperatura (150C -
300C) e tambm em aplicaes com sinais em alta frequncia, uma vez que a alta
condutividade da prata (melhor que o cobre) pode colaborar com a diminuio da
atenuao da amplitude deste sinal (ANIXTER, 1996).
Por ltimo, condutores revestidos com nquel so usados em aplicaes com
temperatura entre 200C e 450C. Nesta faixa de temperatura, o cobre oxida
rapidamente se no for protegido. Por outro lado, uma desvantagem de se usar
condutores niquelados a baixa capacidade de brasagem apresentada por este material
(ANIXTER, 1996).
A tabela 4 resume os principais materiais utilizados para revestimento metlico
de condutores e suas aplicaes.
REVESTIMENTO APLICAES
Estanho Resistncia corroso.
Prata Sinais de alta frequncia,
temperatura 150C a 300C.
Nquel Temperatura entre 200C e 450C.
Tabela 4: Materiais de revestimento metlico de condutores e suas aplicaes
Adaptado de Anixter (1996)
2.1.1.5 Normas
Os condutores de cabos isolados so especificados no Brasil e no Mercosul pela
norma ABNT NBR NM 280 (2002). Esta norma baseada na norma internacional IEC
-
33
60228 (2004), tendo algumas partes modificadas visando atender fabricantes especficos
de pases membros do bloco comercial.
A norma IEC 60228 (2004) classifica os condutores em 4 classes de
encordoamento em relao flexibilidade: 1, 2, 5 e 6, sendo a 1 a menos flexvel e a 6 a
mais flexvel. As classes 1 e 2 destinam-se ao uso em cabos para instalaes fixas,
sendo a classe 1 constituda de condutores slidos e a classe 2 de condutores
encordoados. As classes 5 e 6 so destinados ao uso e cordes flexveis, sendo a classe
6 mais flexvel que a classe 5. A classe 4 foi excluda da IEC 60288 (2004) a partir da
edio de 1978; porm ainda mantida na ABNT NBR NM 280 (2002) devido,
segundo a mesma, ao uso difundido nos pases do bloco.
Os fios dos condutores encordoados so especificados no Brasil de acordo com a
norma ABNT NBR 5111 (1997), no caso de fios de cobre nu, ou conforme a ABNT
NBR 5368 (1997), no caso de fios de cobre estanhados. Estas normas especificam
requisitos de tolerncia do dimetro nominal, propriedades mecnicas (alongamento na
ruptura, resistncia trao), propriedades eltricas (resistividade), critrios de inspeo
(ensaios e verificaes), critrios de aceitao e rejeio e tambm condies de
acondicionamento e fornecimento.
2.1.2 Isolao e cobertura
Um cabo normalmente formado por mais de um condutor ou feixe de
condutores. A fim de evitar a ocorrncia de curto-circuito entre os condutores, estes so
isolados uns dos outros atravs de um material isolante. Geralmente, a isolao utilizada
do tipo extrudada, que consiste em [...] uma camada de uma material termoplstico
ou termofixo, aplicada por um processo de extruso (ABNT, 1986, p. 3). Na figura 1,
a isolao corresponde ao componente 2 do cabo.
-
34
Por outro lado, a cobertura do cabo definida pela ABNT NBR 5471 (1986, p.
5) como: invlucro externo no metlico e contnuo, sem funo de isolao. Na
figura 1, a cobertura corresponde ao componente 8 do cabo.
Os materiais mais utilizados para isolao dos condutores e para cobertura de
cabos so os polmeros (plsticos de engenharia). Isto se deve a caractersticas como
baixa condutividade eltrica e boa proteo mecnica. A figura 5 mostra os principais
polmeros utilizados para isolao e cobertura.
Por outro lado, para aplicaes em altas temperaturas, outros materiais podem
ser utilizados para a isolao e cobertura, como por exemplo fibra de vidro, fibra de
slica e fibra cermica. Estes materiais so frequentemente utilizados, por exemplo, em
cabos de termopares.
A tabela 5 apresenta alguns destes materiais no polimricos utilizados para
isolao de cabos de termopares. Os valores de mxima temperatura, extrados de
(CONSISTEC, 2012) e (THERMAL, 2012) so apenas para indicao de ordem de
grandeza, podendo variar de acordo com a construo de cada fabricante.
Figura 5: Polmeros utilizados para isolao e cobertura
POLMEROS
TERMOPLSTICOS
PVC POLIOLEFINAS
PE
PP
FLUOROPOLMEROS
PTFE
TERMORRGIDOS
EPR
XLPE
-
35
ISOLAO TEMP. MX. OBSERVAES
Amianto 500 C Nocivo sade, proibido em
diversos pases.
Borracha 135 C -
Fibra cermica / fibra de slica 900 C -
Fibra de vidro 600 C -
Silicone 200 C -
Refrasil, 3M Nextel 1200 C Exemplos de materiais proprietrios
para altas temperaturas.
Tabela 5: Materiais no polimricos para isolao de cabos de termopares
(CONSISTEC, 2012; THERMAL, 2012)
2.1.2.1 Termoplsticos
Termoplstico um polmero sinttico que, sempre que aquecido, se torna
malevel, e quando resfriado, endurece (CALLISTER, 2001).
As principais caractersticas dos termoplsticos so: baixo peso, baixo custo,
fcil de ser coloridos e excelente isolamento eltrico. Por estas razes so os materiais
mais utilizados como isolao e cobertura de cabo (ATLAS, 2012).
Dentre os termoplsticos mais utilizados para isolao e cobertura de cabos,
tem-se: cloreto de polivinila, poliolefinas (polietileno, polipropileno), e
fluoropolmeros.
2.1.2.1.1 Cloreto de polivinila (PVC)
Os termoplsticos de PVC so, na realidade, uma mistura de cloreto de
polivinila puro (resina sinttica), plastificante, cargas e estabilizantes (SHIGUE, 2012).
So largamente utilizados como materiais de isolao e cobertura de cabos eltricos.
Quando corretamente formulados, provem uma boa resistncia a leos, cidos, ao
tempo (calor, chuva, raios solares) e abraso. Geralmente, possuem faixa de
temperatura nominal de -55C a 105C ou -20C a 60C, dependendo da composio
-
36
(ANIXTER, 1996). Alm disso, possuem boa caracterstica de no propagao de
chama (SHIGUE, 2012).
A principal desvantagem do PVC que em sua queima emitido gs clordrico
(txico). Por isso, no recomendado como material de cobertura de cabos instalados
em reas internas.
2.1.2.1.2 Poliolefinas
Poliolefinas o nome dado a uma famlia de polmeros. Estes polmeros
possuem como caractersticas propriedades isolantes eltricas muito boas e baixa
absoro de gua. A temperatura mxima de aplicao 80C. A baixa resistncia
chama pode ser compensada utilizando-se um material diferente para a cobertura do
cabo (NORTHWIRE, 2010a).
As poliolefinas mais utilizadas em cabos eltricos so o polietileno, o
polipropileno e o acetato de vinila (EVA).
O polietileno (PE) possui excelentes propriedades eltricas: baixa constante
dieltrica, constante dieltrica estvel sobre uma ampla faixa de frequncias e uma e
excelente resistncia de isolamento. Possui boa resistncia umidade e, quando bem
formulado, o PE tambm possui boa resistncia ao tempo. Entretanto, o PE um
material muito rgido. Dentre as categorias de polietileno, o de baixa densidade o mais
flexvel. Formulaes para anti-propagao de chamas so disponveis, mas elas tendem
a ter propriedades eltricas piores (ANIXTER, 1996).
Similar ao polietileno em relao a caractersticas eltricas, o polipropileno (PP)
principalmente utilizado como material de isolao. Tipicamente, um material mais
duro que o polietileno, tornando-o aplicvel a camadas de isolao finas (ANIXTER,
1996).
-
37
2.1.2.1.3 Fluoropolmeros
Os fluoropolmeros so termoplsticos utilizados em diversas aplicaes como
material para isolao de baixa tenso. Apresentam excelentes propriedades trmicas,
qumicas, mecnicas e eltricas. Os fluoropolmeros mais utilizados so o PTFE, FEP e
PFA (conhecidos como Teflon), ETFE (Tefzel), o ECTFE (Halar), e o PVDF
(Kynar) (ANIXTER, 1996).
As vantagens de condutores isolados com PTFE so (ANIXTER, 1996):
Baixa inflamabilidade;
Resistncia de isolamento excelente;
Constante dieltrica muito baixa;
Pequeno tamanho, comparado a condutores isolados com elastmeros;
Inertividade qumica.
O PTFE aproximadamente 8 a 10 vezes mais caro do que o do PVC
(ANIXTER, 1996).
2.1.2.2 Termorrgidos
Os termorrgidos (tambm conhecidos como termofixos ou termoendurecidos)
so polmeros que, uma vez aquecidos, tornam-se permanentemente duros, no tendo
sua rigidez alterada com a temperatura aps este aquecimento (CALLISTER, 2001).
2.1.2.2.1 Etileno-propileno
Os cabos isolados com etileno-propileno (EPR) so geralmente reticulados com
perxidos orgnicos. Desta mistura possvel obter uma boa resistncia aos agentes
-
38
oxidantes e ao envelhecimento trmico, permitindo manter em um nvel aceitvel a
densidade de corrente quando instalados em ambientes quentes (GOWKING, 2009).
Devido s propriedades semelhantes borracha, o EPR bastante utilizado em
cabos com alta flexibilidade. Possui boa resistncia abraso. A constante dieltrica
boa porm no tanto quando o polietileno ou o polietileno reticulado. O EPR bom
material no propagante de chamas. Para altas temperaturas, apresenta boas
caractersticas, sendo que algumas formulaes podem trabalhar com temperaturas na
faixa de 150 C (ANIXTER, 1996).
2.1.2.2.2 Polietileno Reticulado
O polietileno reticulado (XLPE) um polmero frequentemente usado em cabos
como material com classe de isolamento de tenso de 600V.
O XLPE possui uma resistncia de isolamento muito alta e uma baixa constante
dieltrica. Tambm um material com alta resistncia mecnica (por exemplo a cortes e
impactos) quando utilizado abaixo de 100 C. Apesar de ser um material resistente ao
fogo, o XLPE no um bom anti-propagante de chamas, a menos que compostos
retardantes sejam adicionados (ANIXTER, 1996). A isolao com polietileno reticulado
tambm no recomendada para aplicaes em que o cabo ser submetido a umidade,
como por exemplo em instalaes subterrneas ou em canaletas (GOEKING, 2009).
2.1.2.3 Comparaes
A tabela 6 mostra um resumo e comparao dos principais materiais utilizados
como isolao de condutores e cobertura de cabos eltricos.
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39
PVC PE PP PTFE EPR XLPE
APLICACO I: isolamento
C: cobertura
I + C I + C I I + C I + C I
CUSTO (1)
N/E N/E (1) (4) (4)
PROPRIEDADES FSICAS
Resistncia
mecnica (1) N/E N/E (11) (8) (1)
Flexibilidade (1) (1) (11) (1) (8) Resistncia ao
tempo (umidade,
raios solares)
(1) (1) (1) N/E (1, 11) (8)
Mx. temp. 105C(1)
80C(1)
80C (11)
204C(11)
105C(1) 90C(12)
RESISTENCIA QUMICA
leo (1) N/E N/E
(1, 11)
(8) N/E
gua (1, 10) (1) (1) (1) (4, 5)
(4, 5, 7)
COMPORTAMENTO FRENTE CHAMA
Baixa propagao
de chama (1, 8) (3, 8) (3) (1, 6) (1) (1)
Baixa emisso de
halognio (1) (10) (10) (6) (6) (8)
Baixa emisso de
fumaa (9) N/E N/E (6) N/E N/E
Tabela 6: Comparao entre materiais polimricos de isolao e cobertura
Fontes: (1) (ANIXTER, 1996); (2) (GOEKING, 2009); (3) (NORTHWIRE, 2010a); (4)
(PRYSMIAN, 2013); (5) (SHIGUE, 2012); (6) (VIRGINIA, 2004); (7) (BERNSTEIN,
2001); (8) (GENERAL CABLE, 2001); (9) (DRAKA, 2006); (10) (MCFADYEN,
2012); (11) (AWCWIRE, 2013); (12) (IEC, 2004b).
2.1.3 Separador
A ABNT NBR 5471 (1986) define o separador como invlucro no metlico,
sem funo de isolao, colocado entre componentes de um cabo para impedir contatos
diretos entre eles. Com isto, evita-se a aderncia e facilita-se a remoo dos demais
componentes do cabo (ABNT, 1997c).
Em cabos de instrumentao e automao, os separadores mais utilizados so
fitas no higroscpicas de material isolante compatvel com os demais componentes do
cabo. Estas podem ser aplicadas helicoidalmente ou longitudinalmente sobre o cabo.
Na figura 1, o separador corresponde ao componente 3 do cabo.
-
40
2.1.4 Blindagem
A norma ABNT NBR 5471 (1986 p. 4) define a blindagem como: envoltrio
condutor ou semicondutor, aplicado sobre o condutor ou sobre o condutor isolado (ou
eventualmente sobre um conjunto de condutores isolados), para fins eltricos.
O uso de blindagem em cabos para transmisso de sinais de instrumentao e
automao tem por objetivo proteger os condutores contra interferncias
eletromagnticas externas e tambm impedir que os condutores do cabo gerem
interferncia em outros condutores (do prprio cabo ou externos) ou em circuitos
prximos.
O uso de blindagens em cabos de instrumentao e automao permite o uso
destes em ambientes com rudos eltricos, tais como cho de fbrica e locais prximos a
equipamentos eltricos (sobretudo motores e conversores de frequncia).
A escolha do tipo de blindagem adequada para o cabo de instrumentao /
automao um problema de compatibilidade eletromagntica (EMC), no qual
necessrio um estudo dos tipos de interferncias eletromagnticas que o cabo estar
sujeito no ambiente em que ele ser instalado. Normalmente, um cabo de
instrumentao ou automao sujeito a trs tipos de interferncias: interferncia por
acoplamento capacitivo (eltrica), interferncia por acoplamento indutivo (magntica) e
interferncia por radiao (eletromagntica). Uma discusso destes tipos de
interferncias feita no apndice A.
Nessa seo so descritas as principais blindagens utilizadas em cabos de
instrumentao e automao industrial.
-
41
2.1.4.1 Blindagem por filme de polister com deposio de alumnio
A blindagem por filme de polister com deposio de alumnio normalmente
constituda por um filme de polister na qual alumnio atomizado.
Os filmes de polister so fabricados por uma variedade de empresas, tendo cada
produto um nome comercial diferente. A marca mais conhecida a Mylar, da DuPont.
Convm notar que, apesar de geralmente serem constitudas majoritariamente
por filme de polister, comum na literatura comercial e mesmo tcnica a utilizao de
termos como fita de alumnio/polister ou similares para referir-se a este tipo de
blindagem. Mesmo a norma ABNT NBR 10300 (1997. p. 4), por exemplo, utiliza o
termo fitas de alumnio revestidas com polister.
A fim de garantir a continuidade eltrica da camada metalizada ao longo do
cabo, mesmo se esta se romper em alguma parte, um fio de cobre normalmente
estanhado posto em contato com a camada, sendo este fio conhecido como condutor
de dreno. Alm disso, o condutor de dreno possibilita um fcil aterramento da camada
metalizada na(s) extremidade(s) do cabo.
Neste tipo de blindagem, a camada metalizada pode facear internamente ou
externamente os condutores, conforme mostrado na figura 6. Porm, estas duas
configuraes criam uma abertura que podem resultar em interferncias. Uma
alternativa a este problema a configurao em dobra com curto-circuito (shorting
fold), mostrada na figura 7. Esta alternativa indicada sobretudo para aplicaes com
sinais de alta frequncia (BELDEN, 2012c).
Uma construo alternativa, patenteada pelo fabricante Belden como Z-Fold,
inclui alm da dobra com curto circuito, uma dobra de isolamento. Esta construo,
mostrada na figura 8, impede que as blindagens individuais de diversos pares possam
entrar em contato entre si e ocasionar curto-circuitos entre elas. Alm disso, segundo o
-
42
fabricante, esta configurao permite maior atenuao da diafonia (crosstalk) em
relao s construes convencionais (BELDEN, 2012c).
A blindagem por filme de polister com deposio de alumnio permite 100% de
cobertura dos condutores ou cabo. Por este motivo, ela bastante eficiente para atenuar
interferncias causadas por acoplamentos capacitivos. Porm, so ineficientes para
proteo contra campos magnticos.
Os acoplamentos capacitivos so muitas vezes denominados na literatura como
acoplamentos eletrostticos. Devido a este fato e por serem adequadas para diminurem
acoplamento capacitivo, as blindagens por deposio de alumnio muitas vezes tambm
so denominadas de blindagens eletrostticas. No entanto, para Ott (1988), o termo
eletrosttico inadequado, visto que os campos eltricos envolvidos no acoplamento
capacitivo no so estticos.
Comparando com a blindagem por tranas, as blindagens com filmes de
polister com deposio de alumnio possuem menor peso, volume, so mais flexveis e
geralmente mais baratas, alm de serem mais eficazes para interferncias por
acoplamentos capacitivos, embora ineficazes para acoplamentos magnticos. Por este
motivo, constituem o tipo de blindagem mais utilizado em aplicaes de instrumentao
e automao.
-
43
Figura 6: Blindagem por filme de polister com dep. de alum. tipos de faceamento Adaptado de Belden (2012c)
Figura 7: Blindagem por filme de polister
com dep. de alum. dobra com curto-circuito. Adaptada de BELDEN (2012c)
Figura 8: Blindagem por filme de polister
com dep. de alum. configurao "Z-Fold" Adaptado de BELDEN (2012c)
2.1.4.2 Blindagens com tranas
A blindagem com tranas (braided shield) consiste num conjunto de tranas de
fios de cobre nu, cobre estanhado ou alumnio disposto no sentido horrio e entrelaado
a outro conjunto em sentido anti-horrio, conforme mostrado na figura 9. A cobertura
tpica para blindagens com malhas de tranas de 80% a 95%; uma cobertura de 100%
no realizvel.
-
44
Figura 9: Cabo Ethernet com blindagem por tranas
(PRYSMIAN, 2012)
De acordo com Ott (1988), a blindagem com tranas geralmente fornece uma
blindagem contra campos eltricos inferior blindagem por filme de polister com
deposio de alumnio. A blindagem para campos magnticos, porm, superior. Em
relao ao custo, geralmente as blindagens com tranas so mais caras que as
blindagens com filme de polister com deposio de alumnio. Outra desvantagem que
tais blindagens aumentam o dimetro do cabo e seu raio de curvatura.
2.1.4.3 Blindagens combinadas
As blindagens combinadas consistem de uma ou mais camadas de blindagens
(de diferentes tipos ou no). A combinao das blindagens do tipo filme de polister
com deposio de alumnio e do tipo tranas, por exemplo, combinam a vantagem de
100% de cobertura eltrica, com a baixa resistncia eltrica. O custo porm mais
elevado.
2.1.4.4 Comparaes
A tabela 7 mostra uma comparao entre os tipos de blindagens por fita de
alumnio, por tranas e combinada, considerando-se como critrio a faixa de frequncia
e os tipos de acoplamentos entre o cabo e o rudo. O comparativo, adaptado de Belden
(2012c), foi feito levando-se em considerao resultados de testes em cabos coaxiais.
-
45
Porm, segundo o fabricante, pode ser aplicado tambm a cabos com mltiplos
condutores.
importante observar que a efetividade da blindagem diminui com o aumento
da frequncia. Desta forma, um grau AAA na faixa de frequncia de 10MHz, por
exemplo, no necessariamente possui a mesma efetividade de blindagem que um grau
AAA na faixa de 15kHz.
Conforme observado na tabela (e conforme descrito nas sees anteriores), a
blindagem do tipo filme de polister com deposio de alumnio eficaz para reduzir
sobretudo interferncias causadas por acoplamentos capacitivos. Porm, no adequada
para acoplamentos magnticos.
A blindagem por tranas, por outro lado, no prov 100% de cobertura e por isso
no adequada para a blindagem de campos eltricos. Porm, mostra-se mais adequada
para a blindagem de campos magnticos (acoplamentos indutivos).
Conforme explicado na prxima seo, a toro dos condutores geralmente
suficiente para atenuar de forma satisfatria acoplamentos indutivos em aplicaes de
instrumentao e automao, de forma que o filme de polister com deposio de
alumnio o tipo de blindagem mais utilizada em cabos de instrumentao e automao.
-
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Faixa de frequncia e tipos de
interferncia (acoplamentos)
Filme de
polister com
dep. de
alumnio
Tranas (95%
de cobertura)
Fita de
alumnio /
Trana
FREQUNCIA: CC
Capacitivo AAA A AAA
Condutivo C AAA AAA
Condutivo/Indutivo - - -
Condutivo/Indutivo/Capacitivo - - -
FREQUNCIA: 15 kHz
Capacitivo AAA A AAA
Condutivo C AAA AAA
Condutivo/Indutivo A AA AA
Condutivo/Indutivo/Capacitivo - - -
FREQUNCIA: 10 MHz a 1 GHz
Capacitivo AAA A AAA
Condutivo - - -
Condutivo/Indutivo A B AA
Condutivo/Indutivo/Capacitivo A B AA
Tabela 7: Relao entre tipos de blindagens e tipos de interferncias
Adaptado de Belden (2012c)
Legenda:
AAA Excelente
AA Muito bom
A Bom
B Funcional
C Ruim
- No aplicvel
2.1.5 Toro dos condutores
A toro dos condutores utilizada na maioria dos cabos de instrumentao e
automao. O objetivo da toro diminuir interferncias por acoplamento indutivo.
Comumente, um par de condutores torcidos referido como par tranado na literatura
(sobretudo comercial), apesar de a rigor o par de condutores serem entrelaados (ou
torcidos), e no tranados. A terna de condutores usada em termorresistencias (Pt100)
pode ser torcida ou tranada.
Conforme mostrado no anexo A, o acoplamento indutivo causa uma induo de
corrente no circuito vtima, que se apresenta como queda de tenso nas impedncias dos
instrumentos ligados a este cabo. No caso de cabos eltricos, uma forma de se contornar
-
47
este problema atravs da toro dos condutores do cabo, conforme ilustrado na figura
10. Se as sees do par torcido possuem a mesma rea (por exemplo reas 1 e 2) e
possuem o mesmo acoplamento magntico, ento as tenses induzidas entre pontos A e
B e entre B e C se cancelam. Isto se repete ao longo do cabo (CANAVERO, 2010).
A efetividade da reduo de interferncia magntica aumenta com o nmero de
passos da toro. O passo de toro para cabos de instrumentao geralmente da
ordem de 50mm.
Figura 10: Toro de condutores como forma de reduzir interferncia magntica
Adaptado de Canavero (2010)
2.1.6 Armao
Em algumas aplicaes, os cabos podem necessitar serem instalados em
ambientes que exigem uma melhor proteo contra esforos ou danos mecnicos nos
condutores, como por exemplo em ambientes onde comum a movimentao de
pessoas ou cargas. Para estes tipos de aplicaes, frequentemente empregam-se cabos
armados. Uma outra aplicao para cabos armados para realizar a proteo contra
ataque de animais roedores.
-
48
A norma ABNT NBR 5471 (1986, p. 4) define a armao como um elemento
metlico que protege o cabo contra esforos mecnicos.
Diversos tipos de armaes so disponveis. As sees abaixo apresentam os
principais tipos.
2.1.6.1 Armao com fitas metlicas planas
A armao com fitas metlicas normalmente feita utilizando-se ao carbono
galvanizado. Neste tipo de construo, as fitas so enroladas sobre uma capa de
separao, conforme mostrado na figura 11.
Figura 11: Cabo de instrumentao com armao em fitas metlicas
Adaptado de Poliron (2006c)
2.1.6.2 Armao com feixe de fios
A armao com feixe fios composta por um feixe de fios metlicos ao redor do
cabo, sendo os fios comumente de ao carbono galvanizado. A figura 12 mostra um
exemplo de cabo com armao com feixe de fios.
Figura 12: Multicabo de instrumentao com armao em feixe de fios
(LEONI KERPEN, 2008a)
-
49
2.1.6.3 Armao com tranas de fios
A armao com tranas de fios utilizada quando se requer maior flexibilidade.
Os fios so tranados sobre uma capa intermediria, conforme mostrado na figura 13.
Os metais mais utilizados so o ao carbono galvanizado, bronze, cobre e alumnio.
Figura 13: Multicabo de instrumentao com armao em trana de fios
(LEONI KERPEN, 2008a)
2.1.6.4 Armao com fitas metlicas intertravadas
A armao intertravada, ilustrada na figura 14, geralmente feita com ao
carbono galvanizado ou alumnio. Nesta construo, o metal enrolado em forma de
espiral diretamente sobre a isolao dos condutores ou sobre uma capa interna.
Figura 14: Cabo Ethernet com armao em fitas metlicas intertravadas.
(BELDEN, 2012b)
2.1.6.5 Armao corrugada soldada
Ao contrrio da armao com alumnio intertravado, no qual o alumnio
envolto em espiral ao redor dos condutores, a armao corrugada soldada (figura 15)
formada por tiras metlicas em forma de cilindro. Estas tiras so soldadas umas s
outras em suas extremidades. Normalmente utiliza-se alumnio ou cobre.
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50
Este tipo de construo torna a armao um bom selo contra umidade o outros
agentes qumicos, alm de prover uma boa proteo mecnica.
Figura 15: Cabo para redes Profibus DP com armao corrugada soldada
(LEONI KERPEN, 2003)
2.1.6.6 Comparaes
A escolha do tipo de armao est relacionada principalmente com o ambiente
no qual o cabo est instalado e com o grau de proteo mecnica necessrio para a
aplicao. Para aplicaes que exigem proteo contra umidade ou agentes qumicos, a
armao com fita corrugada soldada recomendada. Por outro lado, se a flexibilidade
um fator importante para a instalao e manuteno do cabo, a armao com fios ou
tranas de fios mostra-se mais adequada. A tabela 8 resume estas comparaes.
Em relao ao tipo de material, tanto armaes de ao carbono galvanizado
quanto de alumnio podem possuir resistncia mecnica similar. O alumnio mais
indicado para ambientes mais corrosivos. Em geral, ambos os materiais possuem a
mesma faixa de preo (ANIXTER, 1996).
Fitas
metlicas
plantas
Feixe
de fios
Tranas
de fios
Fita metlica
intertravada
Armao
corrugada
soldada
Proteo mecnica
Proteo contra
umidade e agentes
qumicos
Flexibilidade
Tabela 8: Comparao entre tipos de armaes
(ANIXTER, 1996)
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51
2.1.7 Capa de separao / capa interna
Em cabos armados, uma capa interna ou uma capa de separao deve ser
aplicada ao conjunto dos elementos reunidos e enfaixados, conforme ilustrado na figura
1.
Conforme discutido na seo 4.1.1.8, a norma ABNT NBR 10300 (1997)
diferencia os termos capa interna e capa de separao, seguindo definies da
ABNT NBR 6251 (2000). O termo capa interna utilizado para cabos armados e sem
blindagem. O termo capa de separao, por outro lado, aplicado a cabos armados com
blindagem coletiva ou individual. A diferena entre elas est na espessura. A capa de
separao possui espessura mnima de 1,2mm, enquanto que a capa interna possui
espessura mnima de 1,0mm.
2.2 PARMETROS ELTRICOS
Um cabo eltrico pode ser modelado como uma linha transmisso de dados entre
um emissor A e um receptor B, conforme o circuito eltrico mostrado na figura 16.
Neste circuito, os parmetros R (resistncia), L (indutncia), C (capacitncia) e G
(co