A conformidade das barras e perfis de cobre para aplicações elétricas

Da fiação elétrica doméstica comum às hélices de barco e das células fotovoltaicas aos saxofones, o cobre e suas ligas são empregados em uma infinidade de usos finais. De fato, o uso do metal em uma ampla gama de indústrias principais resultou na comunidade de investimentos se voltando para os preços do cobre como um indicador da saúde econômica geral. Para entender melhor as várias aplicações do cobre, os especialistas classificaram quatro setores de uso final: elétrico, construção, transporte e outros. A porcentagem da produção global de cobre consumida por cada setor é estimada em elétrica: 65%; construção: 25%, transporte: 7% e outros: 3%. Deve-se conhecer os requisitos para barras e perfis de cobre para aplicações elétricas.

cobre2Da Redação –

Além da prata, o cobre é o condutor mais eficaz de eletricidade . Isso, combinado com sua resistência à corrosão, ductilidade, maleabilidade e capacidade de trabalhar em uma ampla gama de redes de energia, torna o metal ideal para a fiação elétrica. Praticamente toda a fiação elétrica, exceto as linhas aéreas (feitas de alumínio mais leve), são formadas com cobre.

Barramentos, condutores que distribuem energia, transformadores e enrolamentos de motores também dependem da condutividade do cobre. Devido à sua eficácia como condutor de eletricidade, os transformadores de cobre podem ter uma eficiência de até 99,75%.

Aplicações elétricas, incluindo tecnologia de computador, televisores, telefones celulares e dispositivos eletrônicos portáteis, nas últimas décadas se tornaram um grande consumidor de cobre. Dentro desses dispositivos, o cobre é vital para a produção de: conectores eletrônicos, fiação e contatos do circuito, placas de circuito impresso, microplaquetas, semicondutores, magnétrons em micro-ondas, eletroímãs, tubos a vácuo, comutadores, eletrodos de solda, sistemas de extinção de incêndios, dissipadores de calor, etc.

Outro setor fortemente dependente do elemento são as telecomunicações. Os fios de cobre finamente torcidos são usados na fiação de linhas de internet da rede de área local (LAN). As linhas de par trançado não blindado (UTP) contêm oito condutores codificados por cores, que são construídos com quatro pares de fios finos de cobre. E, apesar do aumento da tecnologia sem fio, os dispositivos de interface, como modems e roteadores, permanecem dependentes do cobre.

O setor de energia renovável também se beneficiou das propriedades condutoras do cobre. O metal base é usado na produção de células fotovoltaicas de cobre-índio-gálio-selenide (CIGS) e turbinas eólicas. Uma única turbina eólica, por exemplo, pode conter até 1 tonelada métrica (MT) do metal. Além da produção de eletricidade, o cobre também faz parte dos motores e sistemas de distribuição associados à tecnologia de energia alternativa.

No setor da construção, a tubulação de cobre é o material padrão para sistemas de água potável e aquecimento na maioria dos países desenvolvidos. Isso se deve em parte às suas propriedades bacteriostáticas ou, em outras palavras, à capacidade do cobre de inibir o crescimento de organismos virais e bacterianos na água.

Outros benefícios do cobre como material de tubulação incluem sua maleabilidade e soldabilidade – ele pode ser facilmente dobrado e montado – bem como sua resistência à corrosão térmica extrema. O cobre e suas ligas são considerados estáveis e resistentes à corrosão, o que os torna ideais não apenas para o transporte de água potável, mas também para uso em ambientes industriais e de água salgada.

Os principais componentes de aviões, trens, automóveis e embarcações dependem das propriedades elétricas e térmicas do cobre. Nos automóveis, radiadores de cobre e latão e resfriadores de óleo são o padrão da indústria desde os anos 1970. Mais recentemente, o crescente uso de componentes eletrônicos, incluindo sistemas de navegação a bordo, sistemas de freios antibloqueio e assentos aquecidos, continuou a aumentar a demanda pelo metal desse setor.

A crescente demanda por carros híbridos e elétricos aumentará ainda mais o consumo global de cobre. Em média, os carros elétricos contêm aproximadamente 25 kg de cobre. Folhas de metal e produtos químicos de cobre são incorporados às baterias de hidreto de níquel-metal e íon-lítio que alimentam veículos com baixo consumo de combustível, enquanto rotores de cobre fundido têm sido usados como uma alternativa aos motores de ímã de terras raras.

Os trens de alta velocidade podem usar até 10 kg de cobre por quilômetro de via, enquanto as locomotivas contêm até 8 kg do metal base. 2% do peso de um avião de passageiros podem ser atribuídos ao cobre, que inclui até 190 km de fiação. Devido à sua excelente resistência à corrosão da água salgada, o manganês e os bronzes de níquel e alumínio são usados para moldar hélices de barcos que podem pesar até várias toneladas. Os componentes do navio, incluindo tubos, conexões, bombas e válvulas, também são fabricados com ligas semelhantes.

A NBR 16462 de 06/2016 – Barras e perfis de cobre para aplicações elétricas – Características físicas, químicas, elétricas e dimensionais – Especificação estabelece os requisitos para barras e perfis de cobre para aplicações elétricas. Os produtos para aplicações elétricas devem ser feitos com os seguintes cobres Nº de liga da ASTM e Nº de liga dos fabricantes nacionais: C10200 – 102; C10400 – 104; C10500 – 105; C10700 – 107; C11000 – 110; C11300 – 113; C11400 – 114; C11500 – 115; e C11600 – 116.

O produto pode ser fornecido a partir de qualquer cobre listado, a menos que seja especificado no contrato ou na ordem de compra. Outros cobres poderão ser utilizados mediante acordo entre fabricante e comprador.

Para os efeitos deste documento, aplicam-se os termos e definições da NBR 5019 e os seguintes: têmpera: estrutura metalúrgica e propriedades de um produto resultante de processamento mecânico e térmico; comprimento de fabricação: comprimento reto em faixa estabelecido como um padrão comercial; e comprimento exato: comprimento reto uniforme, como especificado e sujeito a tolerâncias.

Em caso de identificação de corridas da fundição ou rastreabilidade, o comprador deve especificar os detalhes desejados no pedido de compra. A barra quadrada ou retangular será produzida com cantos (ver 5.5.4), salvo disposição em contrário no momento da colocação do pedido de compra.

A barra retangular pode ser feita com bordas serradas, com ou sem cantos rebarbados, mediante acordo entre o fabricante e o comprador. O cobre especificado deve estar em conformidade com os requisitos químicos previstos na Tabela 1 (disponível na norma). Análises devem ser feitas utilizando a ASTM E478.

As barras e perfis devem obedecer aos valores de condutividade elétrica estabelecidos na Tabela 2 (disponível na norma). Para o ensaio, preferencialmente deve ser utilizado o método descrito no Anexo A. A magnitude da incerteza dos padrões de referência (+/– 0,3% IACS) é um erro sistemático desta medição.

Na impossibilidade de utilização desse método, deve ser seguido o estabelecido em 5.2.2. A resistividade elétrica pode ser utilizada como alternativa à condutibilidade elétrica. Para o ensaio deve ser utilizada a NBR 6815. Cuidados devem ser tomados na escolha de terminais e conexões.

Para a conversão da resistividade elétrica em condutividade elétrica, utilizar a Tabela B.1 (disponível na norma). Os ensaios de dureza Rockwell oferecem um método rápido e conveniente de verificar a conformidade com os requisitos.

As barras devem obedecer aos valores de dureza estabelecidos na Tabela 2 (disponível na norma). Para os ensaios, deve-se utilizar a NBR NM ISO 6508-1. Para perfis, se houver exigência de dureza, esta deve ser acordada entre o fabricante e o comprador.

As barras com áreas até 250 mm² devem obedecer aos valores de tração e alongamento estabelecidos na Tabela 2 (disponível na norma). Para áreas maiores, o ensaio deve ser solicitado no pedido de compra. Para os ensaios, deve ser utilizada a NBR ISO 6892-1.

Para perfis, se houver exigência de tração, esta deve ser acordada entre o fabricante e o comprador. As barras devem suportar dobras, em um ângulo especificado na Tabela 2 (disponível na norma), sem fratura do lado de fora da porção dobrada e sem qualquer evidência de encolhimento, fissuras, casca de laranja, ou defeitos de superfície semelhantes, sendo visível a olho nu.

A dobra deve ser feita em um raio igual à dimensão mínima da seção transversal da amostra e essa dimensão deve ser radial à dobra. O eixo da dobra (sentido da dobra) deve estar a um ângulo de 90 ° em relação à direção de laminação, trefilação ou extrusão (dobra no sentido transversal). A dobra no sentido perpendicular ao anterior (dobra no sentido longitudinal) deve ser acordada entre o fabricante e o comprador.

Para tolerância no diâmetro ou distância entre lados paralelos, ver Tabela 3 (disponível na norma). Perfis têm as tolerâncias dimensionais acordadas entre o fabricante e o comprador e definidas em um desenho. Os produtos na têmpera prensado têm as tolerâncias dimensionais acordadas entre o fabricante e o comprador.

Corresponde a um comprimento em faixa de 3.000 mm a 6.000 mm. Neste caso, é admissível até 10% do lote com comprimento menor. Quando solicitado no pedido de compra, as barras e/ou perfis devem ser fornecidos com tolerância no comprimento de ±10 mm. Salvo disposição em contrário na ordem de compra, o material é fornecido em comprimentos retos. A tolerância da retilineidade em qualquer superfície ou borda longitudinal não pode exceder os limites estabelecidos na Tabela 6 (disponível na norma).

O método de medição do desvio da retilineidade consiste em colocar a barra sobre uma mesa nivelada, girá-la para verificar qual superfície apresenta o arco (verificação de luz entre a barra e a mesa) e com um calibrador de folga medir a altura do arco. Caso seja necessário determinar o desvio para um novo comprimento de referência diferente da Tabela 6 (disponível na norma), utilizar a igualdade da relação do desvio dividido pelo quadrado do comprimento de referência.

Para realização do ensaio de condutividade elétrica por meio de condutivímetro, os seguintes requisitos devem ser considerados: equipamento de medição com certificação de calibração; utilização de padrões para calibração do aparelho no momento da medição. Para a realização da medição, as seguintes etapas devem ser consideradas: apoiar o transdutor do equipamento na face do padrão; calibrar o aparelho conforme o padrão selecionado, ajustando o potenciômetro até o valor indicado pelo padrão; confirmar o valor no aparelho para verificar se o instrumento está ajustado conforme o padrão; apoiar o transdutor sobre a superfície da peça a ser ensaiada; e realizar a leitura no aparelho.



Categorias:Metrologia, Normalização

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