Cabo elétrico isolado

Um cabo isolado conduz a corrente elétrica ao longo de um condutor metálico envolvido por um material que não conduz, de modo que a corrente não pode escapar para o solo, para a água ou para outro condutor. Em 1795, Francesc Salvà descreveu em Barcelona fios envolvidos em papel untado de pez e reunidos num cabo. Em 1816, Francis Ronalds enterrou um fio de telégrafo dentro de tubos de vidro no seu jardim de Hammersmith. Hoje os cabos levam energia e sinais por baixo das ruas e pelo fundo do mar.

O que é

Um fio nu esticado em postes pode levar corrente porque o ar seco o isola. Um cabo que passa debaixo de terra, debaixo de água ou dentro de uma parede precisa do seu próprio isolamento: uma camada que não conduz, à volta do condutor, para que a corrente fique no metal e não fuja para a terra, para a água ou para um condutor vizinho. O condutor é geralmente de cobre ou de alumínio. Por cima do isolamento, os cabos assentes no solo ou no mar acrescentam uma bainha que trava a água e uma armadura que resiste ao esmagamento e às pancadas de pá.

Há muitos tipos, desde o cordão fino e flexível de um candeeiro até cabos da grossura de um braço que abastecem uma cidade a dezenas de milhares de volts. Um cabo pode conter um só condutor ou vários, cada um com o seu isolamento, sob uma bainha comum. A secção escolhe-se de acordo com a corrente que tem de levar, e o isolamento de acordo com a tensão que tem de suportar.

Como funciona

Todo o condutor tem alguma resistência, por isso a corrente aquece-o, e tanto mais quanto maior for a corrente. Um condutor de secção maior leva mais corrente com o mesmo aquecimento. O isolamento tem de aguentar esse calor durante décadas: o polietileno reticulado dos cabos de energia atuais está previsto para 90 °C no condutor.

Um condutor maciço e um multifilar da mesma secção: o multifilar dobra-se com muito mais facilidade.

Os condutores grossos são feitos de muitos fios torcidos, o que os torna suficientemente flexíveis para serem enrolados numa bobina e assentes numa vala. O isolamento separa o condutor de tudo o que está a outra tensão, e a sua espessura aumenta com a tensão para que o cabo é construído. Nos cabos de média e alta tensão, o campo elétrico concentrar-se-ia nas arestas dos fios e em qualquer vazio do isolamento, acabando por desgastá-lo. Uma camada semicondutora fina sobre o condutor e outra sobre o isolamento igualam o campo, que atravessa assim o isolamento de forma regular.

A água é inimiga da maior parte dos isolantes, e do papel mais do que todos. Durante décadas, os cabos de energia isolados com papel impregnado em óleo foram fechados numa bainha de chumbo sem costura. Os fios de aço enrolados sobre a bainha protegem-na de pedras e pás, e um revestimento exterior, antes de juta alcatroada e hoje de plástico, impede o aço de enferrujar.

Um cabo só é seguro dentro dos seus valores nominais e enquanto o isolamento estiver intacto. Um isolamento danificado pode pôr em tensão a bainha ou o solo à volta, e um cabo sobrecarregado aquece e pode provocar um incêndio. Antes de escavar, peça aos operadores as plantas das redes enterradas. Assentar, ligar ou reparar cabos de energia é trabalho de eletricistas qualificados com material certificado.

História e evolução

Em dezembro de 1795, Francesc Salvà apresentou um telégrafo elétrico à Academia das Ciências de Barcelona. Cada fio era envolvido em papel untado de pez, e os fios eram atados com mais papel num único cabo, que ele propôs assentar no fundo do mar. Em Munique, Samuel Thomas von Sömmerring construiu um telégrafo em 1809 e, para uma demonstração em 1810, fez passar os fios, revestidos com uma solução de borracha e depois envernizados, à volta de uma casa inteira. Em 1812, Pavel Schilling fez explodir minas de pólvora do outro lado do Neva, perto de São Petersburgo, através de um cabo isolado assente no rio.

Ronalds colocou cada fio num tubo de vidro, dentro de uma calha de madeira enterrada e revestida de pez.

Em 1816, Francis Ronalds construiu um telégrafo elétrico no jardim da casa da família em Hammersmith, junto ao Tamisa. Depois de ensaios com fios esticados no ar, abriu uma vala com 160 metros de comprimento e 1,2 metros de profundidade. Cada condutor corria num tubo de vidro estreito, os tubos assentavam em pequenos calços numa calha de madeira revestida de pez, e as junções entre tubos eram cobertas por mangas de vidro seladas com cera mole. Troços desta linha, desenterrados por proprietários posteriores, estão guardados em museus.

O telégrafo espalhou-se nas décadas de 1830 e 1840, e um material do Sudeste Asiático tornou possíveis os cabos debaixo de água: a guta-percha, látex seco de árvores do género Palaquium, que amolece em água quente, se molda à volta de um fio e volta a endurecer ao arrefecer. Em 1848, Werner Siemens assentou um cabo através do porto de Kiel, depois de conceber uma prensa que moldava a guta-percha morna à volta do fio numa só peça, sem costura.

Um cabo telegráfico submarino da década de 1850: cobre, guta-percha, cânhamo e armadura de fio de ferro.

O primeiro cabo sob a Mancha, em 1850, deixou de funcionar pouco depois de ser assente. Em 1851, os irmãos Jacob e John Brett assentaram um duradouro entre Dover e Calais, com duas camadas de guta-percha e uma armadura de fios de ferro. O primeiro cabo transatlântico, de 1858, funcionou cerca de um mês. O de 1865 partiu-se durante a colocação; em 1866, o Great Eastern assentou um novo cabo que funcionou e depois recuperou a ponta do de 1865 e completou-o.

Os cabos de energia chegaram com a iluminação elétrica. Para a central de Deptford, Sebastian Ziani de Ferranti concebeu cabos para 10 000 volts feitos de dois tubos de cobre concêntricos separados por camadas de papel encerado. Entraram em serviço em 1890 e mantiveram-se em uso até 1933. O isolamento de papel fechado em chumbo tornou-se a regra nos cabos de energia subterrâneos. Em 1955, Frank Precopio e Alfred Gilbert, da General Electric, pediram uma patente para o polietileno reticulado com peróxidos, e em 1957 a empresa pediu outra para o extrudir sobre o fio como isolamento. O polietileno reticulado começou depois a substituir o papel impregnado nos cabos subterrâneos.