Cabeamento elétrico para sistemas fotovoltaicos: como fazer?

De antemão, quando se fala em sistemas solares, a primeira coisa que vem a cabeça com certeza são 2 componentes: módulos e inversores. Contudo, a parte de cabeamento para sistemas fotovoltaicos, é tão importante quanto esses dois equipamentos.

Nesse sentido, o artigo de hoje será sobre esse item que é parte essencial para o sistema funcionar bem.

O kit de equipamentos de um sistema fotovoltaico funcionam de forma a captar a energia solar, e converte-la em eletricidade.

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Portanto, você vai entender agora sobre alguns tipos de cabos, cuidados que devem ser tomados durante a instalação do sistema e muito mais!

Vamos lá!

Entendendo alguns tipos de cabos

Antes de tudo, é preciso entender sobre alguns conceitos gerais de cabos elétricos, antes de falar sobre cabeamento para sistemas fotovoltaicos.

De acordo com a NBR 5410, o cabeamento elétrico é classificado em três tipos:

• Condutor Isolado: possui condutor e isolação.
• Cabo Unipolar: Possui uma cobertura adicional. Aplicada sobre a isolação.
• Cabo Multipolar: vários condutores isolados com uma cobertura ou capa única.

É importante lembrar que a cobertura usada nos cabos unipolar e multipolar, serve para proteger a isolação do condutor de ações externas e danos mecânicos.

Temperatura de trabalho de cabos elétricos

Antes de tudo, é importante citar que os cabos elétricos tem algumas funções de fabricação que talvez não tenham a atenção merecida por parte dos profissionais.

Em contrapartida, quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica ele irá aquecer por causa do efeito Joule. Portanto, a capacidade de condução de corrente de um cabo está diretamente ligada a temperatura que este cabo suporta, sem danificar sua isolação.

Sendo assim, em primeiro lugar, deve-se prestar muita atenção nas diferentes temperaturas que se adequam a cada tipo de situação.

Nos diversos materiais isolantes existentes para cabos elétricos, temos os três mais comuns:

• PVC
• EPR
• XLPE

A tabela a seguir mostra a temperatura de trabalho de cada um:

Já na figura a seguir mostra um corte transversal de um cabo, onde se tem um material isolante que envolve o condutor.

Perceba que:

• T1 é o primeiro ponto de contato do isolante com o condutor. Lembre-se que a temperatura máxima que consta na ficha técnica do item, deve ser respeitada.

• T2 é a temperatura externa. Ambiente que o cabo está instalado.

Dessa forma, se a temperatura for maior do que a escrita na ficha técnica do fabricante, a vida útil do cabo diminuirá de forma rápida.

Veja só:

• Temperatura máxima em regime permanente: é a temperatura máxima que pode-se aplicar durante toda vida útil do cabo.
• Temperatura máxima em regime de sobrecarga: os cabos que uma vez submetidos a esse fator, possuem vida útil reduzida. Em média 100 horas de uso contínuo ou 500 horas durante a vida do cabo.
• Temperatura máxima em regime de curto-circuito: é a temperatura máxima que o cabo suporta em uma situação de curto-circuito. Em média por 5 segundos.

Agora vamos ao que interessa!

O cabo solar fotovoltaico

Agora que você tem posse de alguns conceitos básicos, já podemos falar do cabeamento para sistemas fotovoltaicos.

Para explicar de maneira simples, a fiação do sistema é o que interliga seus componentes, promovendo o fluxo de energia entre eles. Só assim, é possível que se utilize a energia solar em forma de energia elétrica.

Acima de tudo, estes cabos devem atender a ABNT NBR 16612:2020 que cancela e substitui a ABNT NBR 16612:2017. Essa norma trata de maneira específica de cabos de potência para sistemas fotovoltaicos.

A energia elétrica de um sistema solar, tem sua origem em corrente contínua. Dessa forma, deve-se utilizar cabos adequados tal situação.

Normalmente a tensão de isolação dos cabos solares é com tensão contínua máxima de 1,8 kV CC. Entre condutores e condutor/ terra.

Em síntese, o material deste item apresenta as seguintes características:

• É livre de substâncias que causa danos e silicone. Portanto, não emite gases tóxicos se submetido ao fogo;
• Fios de cobre do cabo solar devem ser esmaltados. Diferente da CA, a CC exige muito mais do cabo;
• Tem muita força aos efeitos da radiação solar e qualquer outra condição climática. Pois, quase sempre na instalação, ficam expostos ao tempo.
• Possui camada dupla polimérica. Ou seja, permite uma transição segura, já que em caso de interrupção brusca de isolamentos, o campo elétrico pode provocar danos às conexões.

Alguns fabricantes de cabeamento para sistemas fotovoltaicos, garantem uma vida útil de no mínimo 25 anos sob radiação solar direta. Mesmo tempo que um módulo fotovoltaico.

Além disso, possuem uma temperatura de trabalho de 90°C podendo operar em 120°C em alguns períodos. Normalmente nos catálogos dos fabricantes esse período é de 20.000 h.

Por fim, é sempre bom lembrar que: deve-se dimensionar o cabeamento de forma adequada, evitando riscos e danos à instalação.

Dimensionamento de cabos em sistemas fotovoltaicos

Em suma, é preciso avaliar alguns fatores para dessa forma dimensionar os cabos. Vamos mostrar a você nesse tópico!

Antes de tudo, o cabeamento para sistemas fotovoltaicos, deve estar dimensionado sempre de forma a diminuir o risco do cabo aquecer muito e provocar um incêndio.

Nesse sentido, considera-se o perigo de descargas atmosféricas já no projeto. Isso pode ocasionar na queima dos componentes do sistema fotovoltaico.

Portanto, a norma NBR 16690 afirma sobre os critérios de decisão para selecionar o tipo de cabo:

6.2.5 Capacidade de condução de corrente

As seções mínimas dos condutores do arranjo fotovoltaico expostos a radiação UV e a temperaturas elevadas, próximos aos módulos fotovoltaicos ou a cabos das séries fotovoltaicas, baseadas na capacidade de condução de corrente, devem tomar como referência a mínima capacidade de corrente dos circuitos, conforme a Tabela 5 e a capacidade de condução de corrente dos condutores, conforme especificado na ABNT NBR 16612. Fatores de redução de capacidade destes condutores devem levar em consideração a localização e o método de instalação, de acordo com a ABNT NBR 16612.

Os demais cabos do arranjo fotovoltaico devem tomar como referencia a minima capacidade de corrente dos circuitos, conforme a Tabela 5, e a capacidade de condução de corrente dos condutores, conforme especificado na ABNT NBR 5410, 6.2. Os fatores de redução da capacidade destes conduutores devem levar em consideração a localização  o método de instalação, de acordo com a ABNT 5410, 6.2.

Portanto, a definição de capacidade de condução de corrente a ser seguida depende de qual trecho do circuito você vai analisar.

Assim, o dimensionamento de um condutor leva em conta as seguintes grandezas elétricas:

• Corrente de projeto (Ib): é a corrente que um circuito consome ou injeta. 

• Nominal (In): corrente em que o dispositivo/ cabo/proteção foram projetados para operar sem risco de danos.

• De curto-circuito (Icc): sobrecorrente elevada momentânea que surge quando há um curto-circuito ou falha elétrica entre condutores ou entre condutor e terra.

• Capacidade de condução de corrente (Iz): capacidade que um cabo possui de conduzir corrente de forma que não passe da temperatura máxima estabelecida na tabela 35 da 5410.

• De sobrecarga: corrente opera em caráter contínuo ou prolongado acima da corrente nominal (In) ou da capacidade de condução de corrente (Iz).

Lembre-se! Para que não haja aquecimento acima do permitido, os condutores devem ter capacidade de condução de corrente maior ou igual a corrente de projeto (Ib) do circuito que ele alimenta.

Além disso, os cabos que estiverem expostos à radiação UV devem seguir a capacidade de condução de corrente dada pelas tabelas do anexo C da norma NBR 16612.

Para os demais cabos do sistema, podemos seguir as especificações da NBR 5410. 

Instalação de cabos solares

Em primeiro lugar, as normas NBR 5410, 5419, 16612 e 16690 definem o que que as instalações devem ter como características básicas. Portanto, esteja sempre atento!

É importante também dar atenção para o modo correto de realizar as conexões.

Nesse sentido, deve-se observar alguns pontos para garantir que o sistema funcione bem. Além disso, pode-se reduzir o consumo de cabos.

Veja só:

Os módulos fotovoltaicos possuem cabos para conexão entre eles. Um polo positivo e o outro negativo. Liga-se os cabos por conectores.

Em síntese, na prática o que deve ser feito é passar os cabos positivo e negativo dos circuitos sempre paralelos. Mantenha-os em proximidade por meio de amarração com abraçadeiras. 

Atenção!

Durante a instalação dos condutores, é importante observar 2 fatores:

1 – É válido usar no cabo, o conector de mesma marca e modelo dos demais já fornecidos pelos módulos fotovoltaicos. Dessa forma, a segurança da instalação é maior!

2 – Em instalações com presença de estruturas metálicas, tome muito cuidado com bordas cortantes ou perfurantes. Estas, danificam a capa de proteção e isolação do cabo.

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Conclusão

Em conclusão, você viu que a parte de fiação de um sistema fotovoltaico é super importante para o sistema funcionar bem e sem nenhum problema.

Por último, devemos citar que as especificações dos tipos de cabos variam muito de acordo com a escolha do tipo de módulo solar.

Deve-se levar em conta também as distâncias entre os componentes do sistema. Esta, quando ultrapassada, provoca uma queda de tensão que minimiza a eficiência do sistema.

Portanto, lembre-se de situar os componentes nas menores distâncias possíveis, para diminuir as perdas energéticas durante o trajeto.

Não é a toa também, que a parte de cabeamento de um sistema de energia solar faz parte do bloco gerador. Junto com módulos fotovoltaicos e estrutura de suporte.

Seja como for, e como dito no início do artigo, sem os cabos não é possível usar a energia solar em forma de energia elétrica.

Por fim, é importante lembrar que a instalação de cabos, módulos e inversores, deve ser feita por um profissional capacitado. Este, deve ter todas as certificações corretas para realizar o trabalho.

A segurança durante e após a instalação devem ter o máximo de atenção. Lembre-se sempre que o uso de equipamentos de proteção individual (EPI), são obrigatórios!

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Thuany Santos

Jornalista

(16) 3011 – 0547