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Você pode perceber que os cabos de transmissão de energia suspensos nos postes elétricos estão frouxos. Talvez tenha se perguntado: por que os cabos não são fixados firmemente aos postes?
Vamos descobrir por que os cabos de energia estão frouxos nos postes elétricos e por que é necessário um certo afrouxamento (sag) nas linhas de distribuição e transmissão. Mas, antes de aprofundarmos nesse assunto, vejamos algumas dicas importantes que nos ajudarão a compreender melhor o tema.
Transmissão de energia
Poder é a taxa na qual o trabalho é realizado. O trabalho é realizado quando a energia elétrica percorre uma distância. A partir disso, podemos deduzir que potência é a quantidade de energia entregue por unidade de tempo. A eletricidade pode ser transportada por longas distâncias por meio de linhas de transmissão, que atuam como meio para seu transporte.
A potência ativa é normalmente medida em watts. Ao transmitir potência, prefere-se a transmissão em alta tensão para economizar energia. A corrente elétrica gera calor, o que pode ser prejudicial, pois provoca o desgaste e a falha das linhas elétricas. Para conservar a potência transmitida, a corrente elétrica — que gera calor e contribui para o desgaste das linhas — deve ser transportada em quantidades menores, enquanto a tensão é transportada em quantidades maiores. Essa abordagem é conhecida como transmissão de potência em alta tensão.
Condução e Acoplamento
Durante a transmissão de energia, parte da potência elétrica é perdida para o ambiente, pois as linhas de transmissão não são isoladas. De acordo com a Lei de Ohm, a resistência (R) varia diretamente com o comprimento do condutor (L), ou seja, à medida que o comprimento do condutor aumenta, sua resistência também aumenta. O ar não é um bom condutor, portanto não consegue dissipar eficientemente o calor gerado pelas linhas elétricas.
É por isso que as linhas elétricas são projetadas com diâmetros maiores, o que, por sua vez, reduz sua resistência à passagem da corrente elétrica. A resistência (R) varia inversamente com a área do condutor; assim, quanto maior o diâmetro do condutor, menor será a resistência, e vice-versa.
Fios e Cabos Elétricos
Cabos e fios elétricos são condutores, geralmente feitos de fios de cobre, pelos quais a eletricidade é transmitida. No entanto, esses fios não são compostos exclusivamente de cobre. Para conferir propriedades mecânicas, os condutores são ligados a outro elemento. A condutividade do condutor não é afetada pela adição desse outro elemento. Em vez disso, o outro elemento melhora as propriedades mecânicas do cobre sem comprometer sua condutividade.
Lei de Joule do aquecimento elétrico
Não existe tal coisa como um metal puro. O grau de pureza de qualquer metal nunca é de 100%, e, consequentemente, eles possuem resistência interna. A energia consumida ou o calor gerado quando a corrente flui através do condutor é calculado mediante a Lei de Joule do aquecimento elétrico da seguinte forma:
- P = VI·t
- P = I 2R·t.
Outras formas da Lei de Joule
- P = I²·R·t
- P = VI·t … (R = V/I)
- P = W·t … (P = W = VI)
- P = V²t/R …. (I = V/R) usando a Lei de Ohm
Como pode ser visto na equação acima, o calor (P) gerado pelos elétrons em movimento é proporcional a R, t e I². Quando uma corrente elétrica flui por um condutor, ela dissipa energia elétrica no ambiente circundante na forma de calor ao superar a resistência, que atua como uma barreira aos elétrons em deriva.
Efeito do clima e da temperatura sobre as linhas elétricas
A resistência de um condutor aumenta com o aumento da temperatura. Isso ocorre porque, à medida que a temperatura do condutor sobe, os elétrons no seu interior ganham mais energia e passam a se mover de forma aleatória, causando colisões com outros átomos, o que resulta, por fim, na geração de calor.
O calor excessivo produzido pelo condutor pode potencialmente fazê-lo fundir. Em climas quentes, os fios tendem a ficar mais frouxos à medida que o condutor se expande, enquanto em climas frios o fio se contrai.
Tensão nas linhas
Tração é uma força que existe em um fio quando ele está sob a ação de duas forças em direções opostas. Portanto, um fio suspenso em um poste está sob tração e experimentaria ainda mais tração se os fios fossem tensionados excessivamente, o que poderia levar ao seu rompimento fácil ao sofrerem leve contração ou expansão.
Por que é Necessária a Flecha nas Linhas de Distribuição e Transmissão?
A flecha nas linhas de transmissão refere-se à depressão ou curvatura descendente dos cabos entre as estruturas de sustentação (postes ou torres), causada pela influência da gravidade. Ela ocorre como consequência natural do peso do fio e da tração a que está submetido.
Durante a transmissão e distribuição de eletricidade por meio de fios longos, ocorre dissipação de calor. O calor gerado pelo condutor é minimizado por meio da transmissão em alta tensão. As condições climáticas e a temperatura interna do fio tornam necessário deixar as linhas de fio ligeiramente frouxas.
Se os cabos elétricos fossem tensionados e o clima se tornasse frio, isso poderia causar a contração dos cabos de transmissão, gerando assim maior tensão nos mesmos, o que poderia resultar em danos. Por essa razão, os fios são intencionalmente deixados frouxos, de modo que, mesmo que ocorra contração, não haja tensão excessiva capaz de provocar danos aos fios e cabos.
A flecha é obrigatória nos condutores das linhas de transmissão para evitar superaquecimento e reduzir a tensão. Ela garante a segurança, a confiabilidade e a longevidade do sistema de transmissão elétrica. Desempenha um papel fundamental na manutenção do funcionamento adequado do sistema e na prevenção de acidentes e danos.