17.ago ouro i 15.30_468_copel-d
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1 Estudo dos efeitos do ozônio gerado durante os ensaios de equipamentos de linha viva sobre os materiais poliméricos Caroline I. Lisevski, Camila M. de O. Wolski, Rafael G. Serta, Rafael P. Machado, Edson E dos Santos, Anselmo Pombeiro, Mariana C. dos Santos Fernandes, Eliseu Esmanhoto, Luis E.S.Mayer, Edemir L. Kowalski e Marilda Munaro
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1
Estudo dos efeitos do ozônio gerado durante os ensaios de equipamentos
de linha viva sobre os materiais poliméricos
Caroline I. Lisevski, Camila M. de O. Wolski, Rafael G. Serta, Rafael P. Machado, Edson E dos Santos, Anselmo Pombeiro, Mariana C. dos Santos
Fernandes, Eliseu Esmanhoto, Luis E.S.Mayer, Edemir L. Kowalski e Marilda Munaro
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• A Copel realiza ensaios periódicos nos equipamentos de linha viva utilizados pelos seus profissionais em laboratórios próprios.
• Observa-se que o odor do ozônio no ambiente de ensaio é considerável.
• Este ponto foi o elemento motivador desta pesquisa, que objetivou:
a) levantar os níveis de ozônio gerados sobre os equipamentos e no ambiente durante a realização dos ensaios elétricos;
b) Estudar os efeitos da interação destes níveis com os materiais dos equipamentos e realizar ampla revisão bibliográfica dos efeitos da inalação do ozônio;
c) Estudar e propor técnicas ou metodologias para a redução destes níveis de ozônio.
INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO
Geração do ozônio durante os ensaiosGeração do ozônio durante os ensaios
Alta tensão e eletrodos geram descargas corona que fornecem a energia necessária para que o oxigênio presente no ar forme o ozônio.
Altamente oxidante
Eletrodos
Alta tensão
ArCorona
O3
Degrada os materiais
Pode causar desconforto ao ensaiador
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Materiais avaliadosMateriais avaliados
MATERIAIS
Lençol Cobertura circular
Cobertura de condutor
Luva
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MÉTODOS
Determinação da quantidade de ozônio gerado durante os ensaios periódicos:
• Realizado nas cinco regionais da Copel sobre o material e ambiente;• Destes resultados foram determinados os valores de O3 usados no envelhecimento dos materiais.
Pontos de coleta do nível de ozônio gerado durante a realização de ensaio periódico no material e ambiente
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MÉTODOS
Envelhecimento em câmara de ozônioEnvelhecimento em câmara de ozônio
Concentração de ozônio na câmara: 30 ppm
Tempos de exposição: • 30, 45, 120 e 240 min sem deformação mecânica• 15, 30 e 45 min com deformação mecânica
Dispositivo utilizado para deformar as amostras elastoméricas expostas ao
ozônio
Corpo de prova de polietileno curvado em U para envelhecimento na
câmara de ozônio
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MÉTODOS
As amostras foram avaliadas por: As amostras foram avaliadas por:
• Tração à RupturaTração à Ruptura
• Microscopia ÓpticaMicroscopia Óptica
• Microscopia Eletrônica de VarreduraMicroscopia Eletrônica de Varredura
• ResistênciaResistência Superficial e Superficial e Volumétrica Volumétrica
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MÉTODOS
Simulação em software especialista dos ensaios elétricosSimulação em software especialista dos ensaios elétricos
Objetivou a determinação dos pontos dos ensaios onde ocorre a maior intensificação do campo elétrico.
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RESULTADOS
a) 0 min, b) 15min, c) 30 min e d) 45 min.
a) b)
c) d)
Imagens de microscopia óptica das amostras do lençol com Imagens de microscopia óptica das amostras do lençol com deformação mecânicadeformação mecânica
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RESULTADOS
a) b)
c) d) a) 0 min, b) 15min, c) 30 min e d) 45 min.
Imagens de microscopia óptica das amostras do lençol com deformação Imagens de microscopia óptica das amostras do lençol com deformação mecânica e proteção de graxa de silicone mecânica e proteção de graxa de silicone
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RESULTADOS Imagens de microscopia óptica das amostras da luva com deformação mecânica Imagens de microscopia óptica das amostras da luva com deformação mecânica
a) b)
c) d)
a) 0 min, b) 15min, c) 30 min e d) 45 min.
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RESULTADOS
a) 0 min, b) 30min, c) 90 min, d) 120 min e e) 240 min.
Imagens de MEV da superfície das amostras do lençol sem deformação Imagens de MEV da superfície das amostras do lençol sem deformação mecânicamecânica
a) b) c)
d) e)
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RESULTADOS
Imagens de MEV da superfície das amostras do lençol sem deformação mecânica Imagens de MEV da superfície das amostras do lençol sem deformação mecânica e com proteção de graxa de siliconee com proteção de graxa de silicone
a) 0 min, b) 30min, c) 90 min, d) 120 min e e) 240 min.
a) b) c)
d) e)
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RESULTADOS
Imagens de MEV da superfície das amostras da luva sem deformação Imagens de MEV da superfície das amostras da luva sem deformação mecânicamecânica
a) 0 min, b) 30min, c) 90 min, d) 120 min e e) 240 min.
a) b) c)
d) e)
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RESULTADOS
0 50 100 150 200 250
0
5
10
15
20
25
30
35
Ten
são
Máx
ima
(MP
a)
Tempo de Exposição ao Ozônio (min)
lencol sem deformação luva sem deformação lençol com deformação luva com deformação
Variação das propriedades mecânicas em função do tempo de Variação das propriedades mecânicas em função do tempo de exposição ao ozônio das amostras de luva e lençolexposição ao ozônio das amostras de luva e lençol
Alongamento à ruptura Tensão máxima
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-25 0 25 50 75 100 125 150400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Alon
gam
ento
Máx
imo
(%)
Tempo de Exposição ao Ozônio (min)
Cobertura circular Cobertura de condutor
-25 0 25 50 75 100 125 150
16
20
24
28
32
36
40
44
48
Ten
são
Máx
ima
(MPa
)
Tempo de Exposição ao Ozônio (min)
Cobertura circular Cobertura de condutor
Variação das propriedades mecânicas em função do tempo de Variação das propriedades mecânicas em função do tempo de exposição ao ozônio das amostras de cobertura circular e de condutorexposição ao ozônio das amostras de cobertura circular e de condutor
Alongamento à ruptura Tensão de ruptura
RESULTADOS
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RESULTADOS
0 20 40 60 80 100 120
1011
1012
1013
1014
1015
Tempo (s)
Res
istê
ncia
Sup
erfic
ial ()
Amostra 1 sem esforço mecânico Amostra 2 sem esforço mecânico Amostra 3 com esforço mecânico Amostra 4 com esforço mecânico
0 20 40 60 80 100 120
1011
1012
1013
1014 Amostra 1 sem esforço mecânico Amostra 2 sem esforço mecânico Amostra 3 com esforço mecânico Amostra 4 com esforço mecânico
Tempo (s)
Res
istê
ncia
Vol
umét
rica
()
Resistência superficial Resistência volumétrica
Variação da resistência superficial e volumétrica em função do tempo Variação da resistência superficial e volumétrica em função do tempo de exposição ao ozônio das amostras de lençol de exposição ao ozônio das amostras de lençol
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RESULTADOS
0 20 40 60 80 100 12010
13
1014
1015
1016
tempo (s)
Amostra CI 1 sem esforço mecânico Amostra CI 2 sem esforço mecânico Amostra CI 3 com esforço mecânico Amostra CI 4 com esforço mecânico
Res
istê
ncia
Sup
erfic
ial ()
0 20 40 60 80 100 120
1014
1015
1016 Amostra CI 1 sem esforço mecânico Amostra CI 2 sem esforço mecânico Amostra CI 3 com esforço mecânico Amostra CI 4 com esforço mecânico
Res
istê
ncia
Vol
umét
rica
()
tempo (s)
Resistência superficial Resistência volumétrica
Variação da resistência superficial e volumétrica em função do tempo de Variação da resistência superficial e volumétrica em função do tempo de exposição ao ozônio das amostras de cobertura circularexposição ao ozônio das amostras de cobertura circular
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Redução do nível de ozônio gerado nos ensaios de ferramentas de linha Redução do nível de ozônio gerado nos ensaios de ferramentas de linha vivaviva
Foram desenvolvidas e apresentadas à concessionária novas metodologias e arranjos para os ensaios de luvas, mangas, lençóis isolantes, varas de manobra, coberturas rígidas circulares e de condutor. Estes arranjos foram aplicados em ensaios de rotina e constatou-se redução significativa na concentração de ozônio:
• Para luvas isolantes o valor foi reduzido de 30 para 3 ppm.
• No caso de lençóis isolantes e coberturas rígidas obteve-se redução de 30 para 0,1 ppm e 50 para 5 ppm.
• Para as varas de manobra a redução foi menos significativa, passando de 2 ppm nos ensaios em CA convencionais para 1 ppm com a nova metodologia proposta.
RESULTADOS
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Ambiente de ensaio com exaustão e ventilação, isolado da área onde Ambiente de ensaio com exaustão e ventilação, isolado da área onde encontra-se o ensaiadorencontra-se o ensaiador
RESULTADOS
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CONCLUSÕES
Quando exposta ao ozônio sem tensão mecânica, a borracha natural Quando exposta ao ozônio sem tensão mecânica, a borracha natural utilizada na confecção de equipamentos de manutenção de linha viva utilizada na confecção de equipamentos de manutenção de linha viva apresentou degradação superficial e microfissuras. Envelhecida sob esforço apresentou degradação superficial e microfissuras. Envelhecida sob esforço mecânico, apresentou fissuras macroscópicas e alteração nas propriedades mecânico, apresentou fissuras macroscópicas e alteração nas propriedades mecânicas.mecânicas.
•O polietileno é pouco afetado pela ação do ozônio.O polietileno é pouco afetado pela ação do ozônio.
•Para prolongar a vida útil e minimizar os efeitos de degradação provocados Para prolongar a vida útil e minimizar os efeitos de degradação provocados pelo ozônio, foram desenvolvidos arranjos de ensaio que reduziram a pelo ozônio, foram desenvolvidos arranjos de ensaio que reduziram a geração de descargas corona, bem como a concentração do gás.geração de descargas corona, bem como a concentração do gás.
•Foi apresentada uma forma simples de se evitar a inalação do ozônio pelos Foi apresentada uma forma simples de se evitar a inalação do ozônio pelos ensaiadores, bem como reduzir sua interação com os materiais durante a ensaiadores, bem como reduzir sua interação com os materiais durante a realização dos ensaios periódicos.realização dos ensaios periódicos.
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• À ANEEL, Copel e LACTEC;À ANEEL, Copel e LACTEC;
• Ao CNPq pelo benefício da Lei 8010/90.Ao CNPq pelo benefício da Lei 8010/90.
Contatos dos autores:Contatos dos autores:
Anselmo Pombeiro: [email protected] Pombeiro: [email protected]
Marilda Munaro: [email protected] Munaro: [email protected]
Edemir Luiz Kowalski: [email protected] Luiz Kowalski: [email protected]
Rafael Pires Machado: [email protected] Pires Machado: [email protected]
AGRADECIMENTOS E CONTATOS
