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Avaliação da Fórmula de Poffenberger-Swart no Levantamento de Curvas S-N em Montagens Cabo/Grampo Operando com Elevada EDS Autores:Prof José Alexander Araújo, D.Phil Profa Aida A. Fadel, D.ScProf. Antônio M. D. Henriques, D.Sc Prof. Jorge L.A. Ferreira, D.Sc Engo Leonardo B. Murça, MSc Engo Marcos César de Araújo (ELN)

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Objetivo

Avaliação da fórmula de Poffenberger-Swart, utilizada para cálculo da tensão mecânica de flexão em cabos submetidos a vibração eólica, sob condições mais severas de carga de pré-esticamento (EDS) visando a previsão de vida em fadiga.

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Escopo

• Motivação• Teoria

• Cálcudo da vida residual de cabos condutores• Fórmula de P-S

• Materiais e Métodos• Resultados • Conclusões

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• Cabos esticados com maior nível de EDS (do que os tradicionais 18.5 a 20%) podem trazer vantagens econômicas, logísticas e ambientais. Exemplo: novo linhão do Madeira: EDS=26% da carga de ruptura do cabo (CAA);

• Confiabilidade quanto ao comportamento à fadiga? Desenvolver novas ferramentas de manutenção preditiva;

• Técnicas de inspeção atuais não apenas são caras e arriscadas (sobrevôo de helicóptero com câmera de termovisão), mas ineficientes. Apagão de 2001 onde aproximadamente 67 milhões de habitantes (Sul, Sudeste e Centro-Oeste), ficaram sem energia elétrica por mais de 10 horas em média devido a fadiga de uma linha de 460kV (Grosbeak), apesar de inspeção realizada poucos meses antes ;

• Ferramentas para cálculo da vida residual e dos intervalos de inspeção do cabo são portanto muito importantes.

Motivação/Justificativa

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Fadiga por fretting: o fenômeno

grampo

fio de alumínio

fio de aço

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Adesão EscorregamentoIniciação da TrincaArrancamento de material

Fadiga por fretting: a falha

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Regra de Acúmulo

Vida Residual

Fórmula deP-S

Cálculo da vida remanescente

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Equação de Poffenberger-Swart

EQUAÇÃO DEPOFFENBERGER - SWART

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Bancada de Ensaios do ENM- UnB

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Grampo de suspensão monoarticulado

Cabo CAA 397,7MCM - IBIS Liga 1350 H 19

MATERIAIS E MÉTODOSMateriais e Métodos

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YB[mm]

est

s/ apoio

est

c/ apoio

din

0,50,80,91,01,1

1,2

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AVALIAÇÃO DA FÓRMULA DE P-S

y = 36,34xR² = 1

y = 31,351xR² = 1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0,5 1

Tens

ão [

MPa

]

Amplitude de Deslocamento no ponto 89 mm, YB [mm]

EDS 20% ESTAT

EDS 20% DINAM

EDS 30% ESTAT

EDS 30% DINAM

Linear (EDS 20% ESTAT)

Linear (EDS 20% DINAM)

Linear (EDS 30% ESTAT)

Linear (EDS 30% DINAM)

Linear (Poffenberger-Swart 30%)

Linear (Poffenberger-Swart 20%)

Comparação Diferentes Níveis de EDS & P-S

Resultados: experimental vs P-S

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Conclusão

A fórmula de Poffenberger-Swart estabelece uma correlação consistente entre a amplitude de deslocamento pico a pico no ponto a 89 mm e a amplitude de tensão (zero a pico) no fio de alumínio da camada externa do cabo para os dois valores de EDS considerados, 20 e 30%. Portanto para os níveis de amplitude de tensão mecânica típicos de vibração eólica a fórmula de P-S é apropriada para estimar a vida residual de cabos submetidos sob níveis de EDS de até 30%.

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AgradecimentosEquipe técnica do projeto na ELN:• Engo Marcos César de Araújo (Gerente)• Engo Mário Noboru Takai (Gerente substituto)Equipe de P&D da ELN:• Enga Neusa Maria Lobato Rodrigues• Álvaro Raineri de Lima• Roberto Alves Quental• Juliane Araújo do Prado• Mariana Lopes Peixoto• Victor Frota• Wilson Santana Laranjeira• Ticiano Régis Matos• Marina Portugal• Joaquim Pinheiro• Francisco Faria