Publicada em

27/02/2018

Anselmo Pombeiro

246 – Avaliação da correlação entre dureza shore a e o módulo de young em materiais elastoméricos aplicados na manutenção com redes energizadas

Resumo

Frente aos desafios do mercado e para não ultrapassar indicadores de continuidade estabelecidos pela agência reguladora, as distribuidoras de energia tem investido com prudência em tecnologia e na gestão de seus ativos. Neste cenário, a manutenção é um diferencial e os trabalhos com redes energizadas vem tornando-se mais frequentes. Intervenções em linhas e redes energizadas requerem a adoção de procedimentos específicos e a segurança dos profissionais é fator primordial. Na média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV, o trabalho é executado ao contato com o cabo energizado, sendo necessário o uso de equipamentos de proteção para as respectivas tensões. Para garantir que os equipamentos estejam em condições seguras de uso, estes são submetidos a ensaios periódicos padronizados por normas, que avaliam suas propriedades elétricas. Tem sido observado que um percentual dos equipamentos confeccionados com material polimérico e aprovados nos ensaios apresentam propriedades mecânicas comprometidas. Como o procedimento atual limita-se aos ensaios elétricos e a avaliação mecânica tradicional envolve a destruição do material, este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar as propriedades mecânicas de elastômeros através de técnicas não destrutivas de ensaio, bem como confeccionou o protótipo de equipamento para realizar esta avaliação. O objetivo foi estabelecer a correlação entre a dureza Shore A e o módulo de Young para determinar a degradação mecânica de elastômeros utilizados nos trabalhos com redes energizadas. O método consistiu em retirar amostras de equipamentos de proteção individual e coletiva e submetê-las ao envelhecimento térmico, realizando medidas de dureza Shore A e, na sequência, os ensaios de tração para obtenção do módulo de Young pelo método da tangente, antes e durante o processo de envelhecimento. No estudo, além dos ensaios descritos, foram consideradas medidas de dureza Shore A e energia superficial em função da deformação dos elastômeros. Os dados experimentais foram tratados e ajustados através de programas específicos, com a proposição de uma função empírica que fornece o módulo de Young em função da dureza Shore A e da deformação do material elastomérico. O resultado do modelo proposto apresentou erros percentuais abaixo dos modelos tradicionais de Gent e Ruess, mostrando-se bastante aderente aos dados experimentais. Foram identificados valores críticos para o módulo de Young através dos ensaios de tração, que indicam a redução da propriedade mecânica para os elastômeros, sendo estabelecidos valores limites de dureza Shore A para estes equipamentos pelo modelo proposto. Houve também melhorias no equipamento de ensaio desenvolvido, apresentando facilidades no processo de medição. Considera-se como desafio do trabalho a consolidação da metodologia proposta, fomentando sua abordagem em grupos de estudo nas concessionárias de energia e posterior sugestão de inclusão em normas nacionais e internacionais.

Abstract

Faced with the challenges of the market and not to exceed indicators of continuity established by the regulatory agency, energy distributors have invested with prudence in technology and in the management of their assets. In this scenario, maintenance is a differential and the work with energized networks is becoming more frequent. Interventions on energized lines and networks require the adoption of specific procedures and the safety of professionals is paramount. At medium voltage from 1.0 kV to 36.2 kV, the work is performed at the contact with the energized cable, being necessary the use of protective equipment for the respective voltages. To ensure that the equipment is in a safe condition, they are subjected to periodic standardized tests that evaluate their electrical properties. It has been observed that a percentage of the equipments made with polymer material and approved in the tests have compromised mechanical properties. As the current procedure is limited to electrical tests and the traditional mechanical evaluation involves the destruction of the material, this work developed a methodology to evaluate the mechanical properties of elastomers through non-destructive testing techniques, as well as made the prototype of equipment to perform this evaluation. The objective was to establish the correlation between Shore A hardness and Young’s modulus to determine the mechanical degradation of elastomers used in the work with energized grids. The method consisted in removing samples of individual and collective protection equipment and subjecting them to thermal aging, performing measurements of Shore A hardness and, subsequently, the tensile tests to obtain the Young’s modulus by the tangent method, before and during the aging process. In the study, in addition to the tests described, measurements of Shore A hardness and surface energy were considered as a function of elastomer deformation. The experimental data were treated and adjusted through specific programs, proposing an empirical function that provides the Young’s modulus as a function of the Shore A hardness and the deformation of the elastomeric material. The result of the proposed model presented percentage errors below the traditional models of Gent and Ruess, being very adherent to the experimental data. Critical values were identified for the Young’s modulus through the tensile tests, which indicate the reduction of the mechanical property for the elastomers, establishing Shore A hardness limits for these equipments by the proposed model. There were also improvements in the test equipment developed, presenting facilities in the measurement process. It is considered as a challenge of the work the consolidation of the proposed methodology, fomenting its approach in groups of study in the concessionaires of energy and later suggestion of inclusion in national and international standards.

Data da defesa: 27/02/2018

Banca Examinadora

Orientador (a): Edemir Luiz Kowalski (Lactec)
Membro da Banca: Guilherme Cunha da Silva (Lactec)
Membro da Banca: Paula Cristina Rodrigues (UTFPR)

Palavra(s)-Chave: Deformação. Elastômeros. Dureza Shore A. Módulo de Young.

Keywords: Deformation. Elastomers. Shore A hardness. Young’s modulus.

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