Barra de cobre trinca quando você dobra num raio apertado demais. Junta parafusada esquenta quando o torque está errado. Furo fora de lugar aumenta a resistência do barramento sem dar nenhum sinal na inspeção visual. Os números que evitam esses três problemas existem há décadas, mas quase não aparecem em português. Reunimos aqui o que a Copper Development Association especifica para a dobra de barramento de cobre, para a furação e para o aperto das juntas, com as tabelas completas.
Raio mínimo para dobra de barramento de cobre
O raio mínimo sai da espessura da barra. Ele é sempre um múltiplo dela, e o múltiplo cresce conforme a barra engrossa. A tabela abaixo é o guia geral da Copper Development Association para cobre de alta condutividade em têmpera meio-dura ou dura, que é como o barramento costuma ser fornecido.
| Espessura da barra | Raio mínimo interno | Exemplo |
|---|---|---|
| Até 10 mm | 1 × t | 10 mm → raio de 10 mm |
| 11 a 25 mm | 1,5 × t | 20 mm → raio de 30 mm |
| 26 a 50 mm | 2 × t | 40 mm → raio de 80 mm |
| Acima de 50 mm | Não se dobra pelo processo normal. Só com recozimento localizado antes. | |
Traduzindo para a bancada: uma barra de 10 mm aceita raio interno de 10 mm. Uma de 20 mm já precisa de 30 mm. E uma de 40 mm exige 80 mm, o dobro da espessura. O múltiplo aumenta porque a face de fora da curva estica muito mais em barra grossa.
Por que a barra trinca
Quando você dobra, a face externa da curva é tracionada e a interna é comprimida. Quanto menor o raio, mais a face externa precisa alongar. O cobre recozido tem folga de sobra para isso. Já o meio-duro e o duro chegaram nessa condição por deformação a frio, então boa parte dessa folga foi consumida antes mesmo de a barra chegar na sua mão. Se você força um raio menor que o da tabela, a face externa vai além do que aguenta e abre trinca. Muitas vezes a trinca não aparece na hora. Ela se manifesta depois, com a barra já em serviço.
Barra com mais de 50 mm de espessura não se dobra pelo processo normal. Dá para fazer, mas exige recozimento localizado na região da dobra antes de conformar. É um tratamento térmico que amolece o trecho e devolve a ductilidade. Não é operação de bancada.
Furação: diâmetro, posição e perda de seção
O diâmetro do furo vem da bitola do parafuso. São 7 mm para M6, 10 mm para M8, 11,5 mm para M10, 14 a 15 mm para M12 e 20 mm para M16. Os valores completos estão na tabela de juntas, mais abaixo.
A posição dos furos é o que quase todo mundo erra. Eles devem ficar alinhados ao longo do comprimento da junta, um atrás do outro, no sentido em que a corrente passa. Muita gente escalona os furos em zigue-zague achando que distribui melhor o esforço mecânico. O efeito elétrico é o contrário: a resistência da junta aumenta, porque a corrente precisa desviar mais para contornar cada furo. Nenhuma inspeção visual pega isso. O primeiro sinal costuma ser o ponto quente na termografia.
Furo também tira cobre da barra. Numa barra de 100 × 10 mm, um furo de 15 mm remove 150 mm² de uma seção de 1.000 mm². São 15% a menos de material naquele ponto, e a corrente admissível cai junto. Se o barramento foi dimensionado no limite, é exatamente ali que ele vai aquecer.
Torque de aperto e arranjo da junta parafusada
Para cada largura de barra, a tabela abaixo dá a sobreposição da junta, quantos parafusos usar, a bitola, o torque, o diâmetro do furo e as dimensões da arruela. Vale registrar como a própria Copper Development Association a apresenta: são valores usados há muitos anos e oferecidos como guia aproximado. O arranjo de parafusamento, diz a fonte, deve sempre ser calculado para as circunstâncias da instalação.
| Largura da barra (mm) | Sobreposição (mm) | Área da junta (mm²) | Parafusos | Bitola | Torque (N·m) | Furo (mm) | Arruela ø (mm) | Arruela esp. (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 32 | 512 | 2 | M6 | 7,2 | 7 | 14 | 1,8 |
| 20 | 40 | 800 | 2 | M6 | 7,2 | 7 | 14 | 1,8 |
| 25 | 60 | 1.500 | 2 | M8 | 17 | 10 | 21 | 2 |
| 30 | 60 | 1.800 | 2 | M8 | 17 | 10 | 21 | 2 |
| 40 | 70 | 2.800 | 2 | M10 | 28 | 11,5 | 24 | 2,2 |
| 50 | 70 | 3.500 | 2 | M12 | 45 | 14 | 28 | 2,7 |
| 60 | 60 | 3.600 | 4 | M10 | 28 | 11,5 | 24 | 2,2 |
| 80 | 80 | 6.400 | 4 | M12 | 45 | 14 | 28 | 2,7 |
| 100 | 100 | 10.000 | 5 | M12 | 45 | 15 | 28 | 2,7 |
| 120 | 120 | 14.400 | 5 | M12 | 45 | 15 | 28 | 2,7 |
| 160 | 160 | 25.600 | 6 | M16 | 91 | 20 | 28 | 2,7 |
| 200 | 200 | 40.000 | 8 | M16 | 91 | 20 | 28 | 2,7 |
Os torques valem só para rosca sem lubrificação
Atenção a uma condição importante. Esses torques valem para parafusos de aço de alta resistência classe 8.8 ou de bronze-alumínio CW307G, com rosca sem lubrificação e acabamento normal. Rosca lubrificada chega na mesma tensão com torque bem menor. Se você aplicar o valor da tabela numa rosca lubrificada, o parafuso vai ser sobrecarregado.
Torque abaixo do recomendado deixa a pressão de contato baixa. A resistência sobe e a junta vira um ponto quente. Torque acima escoa o parafuso ou deforma a barra, e a junta perde pressão quando o conjunto esfria. Os dois caminhos terminam no mesmo lugar: aquecimento na conexão e desperdício de energia por efeito Joule.
Quando a arruela Belleville é obrigatória
Cobre e aço dilatam de forma diferente. Num barramento que sobe e desce de temperatura todo dia, essa diferença faz a tensão do parafuso variar a cada ciclo. Em alguns arranjos, o pico dessa tensão passa do limite de escoamento do parafuso. Quando isso acontece, o parafuso se alonga de forma permanente e a junta afrouxa sozinha. A arruela de disco, conhecida como Belleville, absorve essa variação e segura a pressão de contato ao longo dos ciclos.
O preparo da superfície importa mais que o aperto
Duas superfícies metálicas encostadas não se tocam em toda a área. O contato acontece só em pontos isolados, chamados a-spots, e a corrente passa apenas por eles. Numa junta de barramento, esses pontos somam cerca de 1% da área de sobreposição.
Esse número explica muita coisa. Uma junta boa e uma junta ruim podem ter exatamente a mesma aparência, porque a diferença está numa fração da área que ninguém enxerga. O que aumenta a quantidade de a-spots é ter as superfícies planas e asperizadas. Escove ou lixe as duas faces logo antes de montar. E “logo antes” é literal, porque a superfície recém-preparada volta a oxidar em poucos minutos.
O óxido de cobre não atrapalha a conexão
Aqui cai um mito de oficina. O cobre oxida no ar e forma uma camada fina e dura, que por sinal impede a oxidação de continuar. Essa camada conduz corrente nas condições de um barramento, prensada entre dois eletrodos de cobre. Ela não compromete a junta parafusada nem a grampeada.
Com alumínio a história é outra. A superfície exposta forma rápido um filme duro de óxido de alumínio, e esse filme é isolante. Por isso junta de alumínio dá tanto trabalho e costuma apresentar problema de confiabilidade com o tempo. Terminais, contatos de chave e conectores são quase sempre de cobre ou de liga de cobre. Usar barramento de cobre já elimina o contato entre metais diferentes, e com ele a corrosão galvânica.
Um detalhe de projeto que reduz a resistência em até 40%
Abrir um rasgo longitudinal na região da junta, cortando as duas barras no sentido do comprimento, reduz a resistência de contato entre 30% e 40%. O motivo é a distribuição da pressão. Com o rasgo, a junta passa a funcionar como duas pernas independentes, cada uma com sua própria pressão de aperto, e a área realmente em contato aumenta.
É uma decisão de projeto, não de montagem. Precisa estar prevista no desenho do barramento. Para junta de corrente alta, é o ganho mais barato que existe.
Antes de dobrar ou furar, confira a bitola
O raio de dobra sai da espessura. O torque e o furo saem da largura. Se você ainda está escolhendo o perfil, comece pela corrente do projeto. A tabela de amperagem de barramentos de cobre traz 23 larguras cruzadas com 7 espessuras, com peso, seção e corrente de cada bitola.
Observações importantes
A Qualy Copper fornece a barra, não a peça processada. Trabalhamos com barras e barramentos de cobre no perfil e na bitola que o seu projeto pedir, mas sem furação e sem dobra. O corte, a furação e a conformação ficam por conta do montador do painel ou de uma empresa especializada em processamento. As informações desta página servem para orientar quem vai executar esse trabalho.
Os números aqui são referência de projeto, não substituem o cálculo da sua instalação. Eles vêm de publicação técnica reconhecida e de norma, e valem para as condições descritas em cada seção. Instalação real tem variáveis que nenhuma tabela cobre: temperatura do local, ventilação, arranjo das fases, corrente de curto-circuito, o que já existe montado ao redor. Antes de dobrar, furar ou apertar qualquer barramento, valide com o engenheiro ou técnico responsável pelo projeto elétrico. A responsabilidade pelo dimensionamento e pela execução é de quem assina o projeto.
Fontes: Copper for Busbars – Guidance for Design and Installation, Copper Development Association / European Copper Institute, publicação nº 22, revisão de 2014. Tabela 6 para o raio mínimo de dobra e Tabela 22 para os arranjos de junta parafusada. O link abre o PDF completo, com 108 páginas e 6,3 MB, hospedado pelo Kupferverband, o instituto alemão do cobre. As duas tabelas são apresentadas pela própria fonte como guia geral, não como valor fechado de projeto. O torque final é o especificado pelo fabricante do parafuso e do conector, e a verificação de elevação de temperatura do conjunto montado segue a ABNT NBR IEC 61439-1.