Estudo dos efeitos da degradação
sobre as propriedades mecânicas e
elétricas em materiais poliméricos
de ferramentas usadas na
manutenção com redes
energizadas
Core Business
Geração
Transmissão
Distribuição
Comercialização
Distribuição
de Gás
Natural
Saneamento
Engenharia
Non Core
Telecomunicações
Localização
Copel Distribuição
5 Regionais subdivididas em 20 DSMs
4
Copel Distribuição
182.999 Km de linhas de distribuição.
351 subestações.
9.567 MVA de potência instalada.
1.112 localidades atendidas
393 municípios atendidos
3.823.185 consumidores
292 agências e postos de atendimento
117 postos de atendimento a abrir em 15/9
5
Associados
Estrutura
CEHPAR
LAC
SEDE
LAME
LEME
Introdução
• A Copel realiza ensaios elétricos periódicos em ferramentas de
linha viva em seus laboratórios.
• Parte dos materiais são aprovados nos ensaios,
apresentam propriedades mecânicas comprometidas.
porém
• Essas observações motivaram verificar como os processos de
envelhecimento afetam as propriedades mecânicas e elétrica
desses materiais, e estabelecer técnicas de ensaios mecânicos
não destrutivos para ferramentas de linha viva.
Materiais
Materiais avaliados
Manta e lençol
Cobertura de condutor
Cobertura circular
Materiais
Composição das amostras de borracha natural
Amostra
Teor de material polimérico e
plastificantes (%)
Teor de negro de
carbono (%)
Teor de cargas
inorgânicas (%)
63,8
-
36,2
52,1
23,5
24,5
Lençol
Manta
Composição das amostras de polietileno
Amostra
Teor de material polimérico (%)
Teor de cargas inorgânicas (%)
Cobertura
Circular
98
2
Cobertura de
Condutor
98
2
Métodos
As amostras foram envelhecidas:
• Termicamente
• Em câmara de intemperismo artificial – WOM
As amostras foram avaliadas pelas técnicas de:
• Tração à ruptura
• Medida de corrente elétrica de fuga alternada e contínua
Resultados
Ensaios mecânicos
Amostras envelhecidas em Câmara de intemperismo artificial
Variação do alongamento à ruptura em
função do tempo de envelhecimento para
amostra de Lençol (BL) e Manta (BM)
Alongamento à ruptura em função do
tempo de envelhecimento das
amostras Cobertura Circular (CI) e
Cobertura de Condutor (CA).
Resultados
Ensaios mecânicos
Amostras envelhecidas termicamente
Alongamento à ruptura em função do
tempo de envelhecimento em estufa
da amostra Lençol
Tensão de ruptura em função do
tempo de envelhecimento em estufa
da amostra Lençol
Resultados
Ensaios mecânicos
Amostras envelhecidas termicamente
Alongamento à ruptura em função do
tempo de envelhecimento em estufa
da amostra de Manta
Tensão de ruptura em função do
tempo de envelhecimento em
estufa da amostra de Manta
Resultados
Ensaios mecânicos
Amostras envelhecidas termicamente
Alongamento à ruptura em função do
tempo de envelhecimento em estufa da
amostra de Cobertura de Condutor
Tensão de ruptura em função do
tempo de envelhecimento em
estufa para a amostra de
Cobertura de Condutor
Resultados
Ensaios mecânicos
Amostras envelhecidas termicamente
Alongamento em função do tempo de
envelhecimento em estufa da amostra
cobertura circular
Tensão de ruptura em função do
tempo de envelhecimento da a
amostra cobertura circular
Resultados
Ensaios elétricos em corrente alternada e contínua
Amostras envelhecidas em câmara de intemperismo artificial
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para
amostra de Lençol
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Lençol
-1
6
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
-2
4
-3
10
-4
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
10
Sem envelhecimento)
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
5
3
2
1
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
0
-12
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
12000
10
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios elétricos em corrente alternada e contínua
Amostras envelhecidas em câmara de intemperismo artificial
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Manta
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para
amostra de Manta
6,0
-1
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
5,0
4,5
-2
10
-3
10
4,0
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
5,5
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
-8
10
-9
10
0,5
-10
0,0
10
0
1000
2000
3000
Tensão Elétrica (V)
4000
5000
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios elétricos em corrente alternada e contínua
Amostras envelhecidas em câmara de intemperismo artificial
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para amostra
de Cobertura de Condutor
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para amostra
de Cobertura de Condutor
-1
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
5
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
-2
10
-3
10
-4
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
6
4
3
2
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
1
-11
10
-12
0
10
0
2000
4000
6000
8000
Tensão Elétrica (V)
10000
12000
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios elétricos em corrente alternada e contínua
Amostras envelhecidas em câmara de intemperismo artificial
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Cobertura Circular
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Cobertura Circular
6
-1
4
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
-2
10
-3
10
Corrente Elétrica (A)
5
Corrente Elétrica(A)
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 500 h em WOM
Envelhecida 1000 h em WOM
3
2
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
1
-9
10
0
-10
10
0
2000
4000
6000
8000
Tensão Elétrica (V)
10000
12000
14000
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios Elétricos em Corrente Alternada e Contínua
Amostras envelhecidas termicamente a 110 0C
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Lençol
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para
amostra de Lençol
6
-1
4
-2
10
-3
10
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
5
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
3
2
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
1
-10
10
-11
10
0
0
2000
4000
6000
8000
Tensão Elétrica (V)
10000
12000
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios Elétricos em Corrente Alternada e Contínua
Amostras envelhecidas termicamente a 110 0C
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Manta
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para
amostra de Manta
-2
Sem envelhecimento)
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
5
10
-3
10
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(A)
-1
10
6
4
3
2
1
-4
10
-5
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
0
-10
0
1000
2000
3000
4000
Tensão Elétrica (V)
5000
6000
10
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios Elétricos em Corrente Alternada e Contínua
Amostras envelhecidas termicamente a 110 0C
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CA para
amostra de Cobertura Circular
Variação da corrente elétrica em
função da tensão CC para
amostra de Cobertura Circular
6
-1
10
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
4
-3
10
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
5
Sem envelhecimento)
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
-2
10
3
2
1
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
0
0
2000
4000
6000
8000
Tensão Elétrica (V)
10000
12000
-11
10
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Ensaios Elétricos em Corrente Alternada e Contínua
Amostras envelhecidas termicamente a 110 0C
Variação da corrente elétrica em função da
tensão CA para amostra de Cobertura de
Condutor
Variação da corrente elétrica em função
da tensão CC para amostra de
Cobertura de Condutor
6
-1
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
5
4
Sem envelhecimento
Envelhecida 7 dias a 110 C
Envelhecida 21 dias a 110 C
Envelhecida 45 dias a 110 C
-2
10
-3
10
-4
10
Corrente Elétrica (A)
Corrente Elétrica(mA)
10
3
2
1
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
0
-11
10
0
2000
4000
6000
8000
Tensão Elétrica (V)
10000
12000
0
2000
4000
6000
Tensão Elétrica (V)
8000
10000
Resultados
Gráficos Comparativos entre Alongamento e Corrente Elétrica de Fuga
Resultado comparativo entre corrente elétrica de fuga
CA e alongamento para as amostras de borracha
natural envelhecidas termicamente a 110 ºC por 45
dias e em câmara de intemperismo artificial por 1000h
Resultado comparativo entre corrente elétrica de fuga
CC e alongamento para as amostras de borracha
natural envelhecidas termicamente a 110 ºC por 45
dias e em câmara de intemperismo artificial por 1000h
Lençol envelhecido 45 dias a 110 ºC
Lençol envelhecido 1000 h em WOM
Manta envelhecido 45 dias a 110 ºC
Manta envelhecido 1000 h em WOM
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
0
10
2
1
10
10
3
10
4
10
Lençol
Lençol
Manta
Manta
5
10
6
0
Ruim eletricamente
e mecanicamente
Boa eletricamente
Ruim mecanicamente
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
60
60
70
70
80
90
100
-5
10
Boa elétricamente
e mecanicamente
Ruim elétricamente
Boa mecanicamente
-3
10
-2
10
-1
10
0
10
1
10
2
10
Corrente elétrica (mA)
3
10
4
10
5
10
-2
10
-1
10
0
10
1
10
2
3
10
10
4
10
5
10
6
10
-10
Boa eletricamente
Ruim mecanicamente
Ruim eletricamente
e mecanicamente
0
10
20
30
40
40
50
50
60
60
70
80
90
90
6
10
-3
10
30
80
100
-4
10
-4
10
0
Alongamento (%)
Alongamento (%)
20
10
-10
-10
0
10
-5
10
-10
envelhecido 45 dias a 110 ºC
envelhecido 1000 h em WOM
envelhecido 45 dias a 110 ºC
envelhecido 1000 h em WOM
70
Boa elétricamente
e mecanicamente
Ruim elétricamente
Boa mecanicamente80
90
100
100
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
Corrente elétrica (mA)
Resultados
Gráficos Comparativos entre Alongamento e Corrente Elétrica de Fuga
Resultado comparativo entre corrente elétrica de fuga
AC e alongamento para as amostras de polietileno
envelhecidas termicamente a 110 ºC por 45 dias e em
câmara de intemperismo artificial por 1000h
Resultado comparativo entre corrente elétrica de fuga
DC e alongamento para as amostras de polietileno
envelhecidas termicamente a 110 ºC por 45 dias e em
câmara de intemperismo artificial por 1000h
cobertura circular envelhecida 45 dias a 110 ºC
cobertura circular envelhecida 1000 h em WOM
cobertura de condutor envelhecida 45 dias a 110 ºC
cobertura de condutor envelhecida 1000 h em WOM
-5
10
20
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
0
10
1
10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
Boa eletricamente
Ruim mecanicamente
Ruim eletricamente
e mecanicamente
10
20
30
30
40
40
50
50
60
70
80
90
-5
10
0
0
Ruim elétricamente
Boa mecanicamente
Boa elétricamente
e mecanicamente
100
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
0
1
2
3
10
10
10
10
10
Corrente elétrica CA (mA)
4
10
5
10
-3
10
-2
10
-1
10
0
10
1
10
20
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
0
Ruim eletricamente
e mecanicamente
10
20
30
30
40
40
50
50
60
60
60
70
70
80
80
90
90
100
100
6
10
-4
10
Boa eletricamente
Ruim mecanicamente
10
Alongamento (%)
Alongamento (%)
10
0
cobertura circular envelhecida 45 dias a 110 ºC
cobertura circular envelhecida 1000 h em WOM
cobertura de condutor envelhecida 45 dias a 110 ºC
cobertura de condutor envelhecida 1000 h em WOM
70
Boa elétricamente
e mecanicamente
Ruim elétricamente
Boa mecanicamente
80
90
100
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
0
1
2
3
10
10
10
10
10
Corrente elétrica CA (mA)
4
10
5
10
6
10
Resultados
Metodologias Propostas Para Ensaios Mecânicos não destrutivos
• Medida de dureza para elastômeros.
• Coberturas circulares e de condutores foram desenvolvidos equipamentos onde
se mede a deformação máxima aceitável em função dos diâmetros originais ou da
abertura dos equipamentos,
• Para avaliar as propriedades mecânicas de varas de manobra medida de flecha
sobre esforço estático. Desenvolveu-se um equipamento com o qual se avalia a
flecha em função do esforço estático a ela aplicado.
•Todos estes equipamentos e metodologias desenvolvidos serão aplicados na
COPEL, a fim de se obter a validação dos mesmos. Não são apresentados
detalhes dos equipamentos e técnicas em função da realização do pedido de
propriedade intelectual e industrial dos mesmos.
Conclusões
A formulação de elastômero usada na confecção da Manta
apresentou maior resistência à foto e termo oxidação quando
comparada ao Lençol.
A amostra Cobertura de Condutor apresentou menor variação das
propriedades mecânicas se comparada às amostras Cobertura
Circular em função do tempo de envelhecimento.
As amostras comprometidas mecanicamente não apresentaram
alterações significativas nos ensaios elétricos, indicando a
importância de realização de ensaios mecânicos na avaliação
desses equipamentos ao longo do tempo de uso.
Constatou-se
a
necessidade
de
investimentos
para
o
desenvolvimento de estudos mais aprofundados sobre avaliação
das propriedades mecânicas de equipamentos de linha viva.
Agradecimentos e contatos
• À ANEEL, Copel e LACTEC;
• Ao CNPq pelo benefício da Lei 8010/90.
Contatos dos Autores:
Anselmo Pombeiro: [email protected]
Marilda Munaro: [email protected]
Edemir Luiz Kowalski: [email protected]
Rafael Pires Machado: [email protected]