Os componentes estruturais de produtos de fios e cabos podem ser geralmente divididos em quatro partes principais:condutores, camadas de isolamento, blindagem e camadas protetoras, juntamente com componentes de preenchimento e elementos de tração. De acordo com os requisitos de uso e cenários de aplicação, algumas estruturas de produtos são bastante simples, tendo apenas condutores como componente estrutural, como fios nus aéreos, fios de rede de contato, barramentos de cobre-alumínio (barras), etc. O isolamento elétrico externo desses produtos depende de isoladores durante a instalação e do espaçamento espacial (ou seja, isolamento a ar) para garantir a segurança.
1. Maestros
Os condutores são os componentes mais fundamentais e indispensáveis responsáveis pela transmissão de corrente elétrica ou informações de ondas eletromagnéticas dentro de um produto. Os condutores, frequentemente chamados de núcleos de fios condutores, são feitos de metais não ferrosos de alta condutividade, como cobre, alumínio, etc. Os cabos de fibra óptica usados nas redes de comunicação óptica em rápida evolução nas últimas três décadas empregam fibras ópticas como condutores.
2. Camadas de isolamento
Esses componentes envolvem os condutores, proporcionando isolamento elétrico. Eles garantem que a corrente ou as ondas eletromagnéticas/ópticas transmitidas se propaguem apenas ao longo do condutor e não para fora. As camadas de isolamento mantêm o potencial (ou seja, a voltagem) do condutor, impedindo que ele influencie os objetos ao redor e garantindo tanto a função normal de transmissão do condutor quanto a segurança externa para objetos e pessoas.
Condutores e camadas de isolamento são os dois componentes fundamentais necessários para produtos de cabos (exceto fios nus).
Em diversas condições ambientais durante a instalação e operação, os fios e cabos devem possuir componentes que ofereçam proteção, especialmente para a camada de isolamento. Esses componentes são conhecidos como camadas protetoras.
Como os materiais isolantes devem possuir excelentes propriedades de isolamento elétrico, exigem alta pureza com teor mínimo de impurezas. No entanto, esses materiais frequentemente não conseguem oferecer simultaneamente proteção contra fatores externos (como forças mecânicas durante a instalação e o uso, resistência às condições atmosféricas, produtos químicos, óleos, ameaças biológicas e riscos de incêndio). Esses requisitos são atendidos por diversas estruturas de camadas protetoras.
Para cabos projetados especificamente para ambientes externos favoráveis (por exemplo, espaços internos limpos e secos, sem forças mecânicas externas), ou em casos onde o próprio material da camada de isolamento apresenta certa resistência mecânica e climática, pode não haver necessidade de uma camada protetora como componente.
4. Blindagem
É um componente em cabos que isola o campo eletromagnético interno do cabo de campos eletromagnéticos externos. Mesmo entre diferentes pares ou grupos de fios dentro de um mesmo cabo, o isolamento mútuo é necessário. A camada de blindagem pode ser descrita como uma "tela de isolamento eletromagnético".
Durante muitos anos, a indústria considerou a camada de blindagem como parte da estrutura da camada protetora. No entanto, propõe-se que ela seja considerada um componente separado. Isso porque a função da camada de blindagem não é apenas isolar eletromagneticamente a informação transmitida dentro do cabo, impedindo vazamentos ou interferências em instrumentos externos ou outras linhas, mas também impedir a entrada de ondas eletromagnéticas externas no cabo por meio de acoplamento eletromagnético. Esses requisitos diferem das funções tradicionais das camadas protetoras. Além disso, a camada de blindagem não é apenas aplicada externamente no produto, mas também colocada entre cada par de fios ou entre múltiplos pares em um cabo. Na última década, devido ao rápido desenvolvimento de sistemas de transmissão de informação que utilizam fios e cabos, juntamente com o crescente número de fontes de interferência de ondas eletromagnéticas na atmosfera, a variedade de estruturas de blindagem se multiplicou. O entendimento de que a camada de blindagem é um componente fundamental dos cabos tornou-se amplamente aceito.
Muitos fios e cabos são multicondutores, como a maioria dos cabos de energia de baixa tensão, que possuem quatro ou cinco condutores (adequados para sistemas trifásicos), e cabos telefônicos urbanos, que variam de 800 a 3600 pares. Após a junção desses condutores isolados ou pares de fios em um cabo (ou em múltiplos agrupamentos), surgem formatos irregulares e grandes espaços entre os condutores isolados ou pares de fios. Portanto, uma estrutura de preenchimento deve ser incorporada durante a montagem do cabo. O objetivo dessa estrutura é manter um diâmetro externo relativamente uniforme durante o enrolamento, facilitando o revestimento e a extrusão da capa. Além disso, ela garante a estabilidade do cabo e a integridade da estrutura interna, distribuindo as forças uniformemente durante o uso (estiramento, compressão e flexão durante a fabricação e instalação) para evitar danos à estrutura interna do cabo.
Portanto, embora a estrutura de enchimento seja auxiliar, ela é necessária. Existem normas detalhadas referentes à seleção de materiais e ao projeto dessa estrutura.
Os produtos tradicionais de fios e cabos geralmente dependem da camada protetora para suportar forças de tração externas ou a tensão causada pelo próprio peso. Estruturas típicas incluem blindagem com fita de aço e blindagem com fio de aço (como o uso de fios de aço de 8 mm de espessura, torcidos em uma camada protetora, para cabos submarinos). No entanto, em cabos de fibra óptica, para proteger a fibra de pequenas forças de tração, evitando qualquer deformação que possa afetar o desempenho da transmissão, revestimentos primários e secundários e componentes de tração especializados são incorporados à estrutura do cabo. Por exemplo, em cabos de fones de ouvido para celulares, um fio de cobre fino ou uma fita de cobre fina enrolada em torno de uma fibra sintética é extrudada com uma camada isolante, onde a fibra sintética atua como um componente de tração. De modo geral, nos últimos anos, no desenvolvimento de produtos especiais, pequenos e flexíveis, que exigem múltiplas curvas e torções, os elementos de tração desempenham um papel significativo.
Data da publicação: 19/12/2023