Determinação teórico-experimental do perfil de temperaturas em cabos condutores nas proximidades de junções sobreaquecidas. Ferreira, R.A.M.1; Carvalhais, T.B.M.2 ; Ferreira, W.M.3 ; Diniz, H.E.P.4 ; Andrade , R.M. 5 1 – Rafael Augusto Magalhães Ferreira, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, [email protected], pesquisador colaborador do projeto P&D426. 2 – Túlio Borel Magalhães Carvalhais, Curso de Graduação em Engenharia Mecânica, [email protected], bolsista Iniciação Científica do projeto P&D426. 3 – Willian Mendes Ferreira, Curso de Graduação em Engenharia Mecânica, [email protected]. 4 – Henrique Eduardo Pinto Diniz, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, [email protected], gerente do projeto P&D426. 5 – Roberto Márcio de Andrade, Departamento de Engenharia Mecânica, [email protected], coordenador do projeto P&D426. Introdução Resultados No processo de aquecimento de conectores energizados estão envolvidos A equação diferencial apresentada foi discretizada através da técnica de diferenças diversos mecanismos de transferência de calor. Basicamente, toda a energia finitas, se tornando um conjunto de equações algébricas. A solução numérica do gerada por Efeito Joule devido à passagem de corrente ou é armazenada pelo problema, bem como as temperaturas medidas ao fim do ensaio estão mostradas componente (regime transiente) ou é dissipada por convecção e radiação. Uma no Gráfico 1. terceira forma de dissipação é a transferência de calor por condução através dos cabos, uma configuração similar a dissipação por superfícies estendidas (aletas). O objetivo deste trabalho é modelar esse processo via balanço de energia e confrontar os resultados teóricos com dados experimentais. Metodologia Na Figura 1 está representado um elemento infinitesimal do cabo condutor com todos os mecanismos de transferência de calor que estão presentes no problema. Gráfico 1 – Comparação entre os resultados obtidos por modelagem matemática e os dados experimentais. Observa-se que as temperaturas indicadas pelos termopares estão razoavelmente próximas da curva teórica, indicando que a modelagem apresentada responde satisfatoriamente ao caso real. Além disso, os resultados indicam que a uma distância de aproximadamente 60 cm da região sobreaquecida,seus efeitos tornamse desconsideráveis. O Gráfico 2 mostra o desvio percentual entre os resultados Figura 1 – Representação esquemática do problema. teórico e experimental. Partindo do balanço de energia em regime permanente e para a condição de área de seção reta uniforme, a equação que descreve o processo térmico para o elemento infinitesimal da Figura 1 pode ser descrita da seguinte forma: (1) Sendo uma equação diferencial de segunda ordem, são, portanto, necessárias duas condições de contorno para garantir a unicidade da solução: (2) (3) Gráfico 2 – Quantificação dos desvios obtidos. Conclusões Os resultados mostram uma boa aproximação entre as considerações da Para validação experimental do modelo, foi montada uma bancada de testes constituída por uma fonte de corrente, e uma junção formada por dois cabos condutores de alumínio e um conector tipo cunha, já desgastado. Um total de 8 modelagem e os dados obtidos experimentalmente. O erro máximo obtido foi de aproximadamente 22,5%, indicando que a teoria de superfícies estendidas se aplica satisfatoriamente ao problema apresentado. termopares tipo T foram fixados ao longo do cabo, igualmente espaçados entre si. A Agradecimentos fonte de corrente foi ajustada em 400 A e foi aguardado um período suficiente até Os autores agradecem aos financiadores do projeto P&D 426, ANEEL-CEMIG e à que o processo atingisse o regime permanente. A Figura 2, ilustra a montagem toda equipe do LabTerm. utilizada. Referências [1] INCROPERA, Frank P. & DeWITTD, D. P.; Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, 1990. LTC Figura 2 – Arranjo do teste.