Gustavo Roberto

Degradação térmica em cabos elétricos

Inauguro aqui uma forma de exposição de assuntos relativos a eletricidade, que são contos baseados em fatos reais.

A nossa história de hoje, “degradação térmica em cabos elétricos” está fundamentada em um trabalho de pesquisa para a solução de um problema real, cujo relatório final deu origem a um tema de trabalho técnico, que foi apresentado no 21º Congresso de manutenção promovido pela Abraman, Associação Brasileira de Manutenção, onde em meio a vários concorrentes ficou em primeiro lugar.

Tudo começa quando uma grande empresa mineradora resolve contratar uma empresa de engenharia de manutenção para examinar alguns cabos visivelmente degradados, substituí-los se necessário, determinar as causas dessa degradação e finalmente adotar as medidas necessárias para evitar novas ocorrências.

Como primeiro passo, o diagrama de circuito elétrico foi examinado e verificado que o circuito compunha-se de um transformador de 17,5 MVA, de 34,5 KV para 4,16 KV, cujo secundário alimentava um barramento de serviço de força onde vários equipamentos industriais são alimentados. Essa alimentação, precedida de um disjuntor e feita através de um circuito trifásico constituído de 5 cabos singelos de 400mm², 3,6/6KV, isolado em EPR 105ºC, com extensão de 25m , por fase, perfazendo um total de 15 cabos.

No passo seguinte foi feita uma inspeção detalhada em cada cabo ao longo de todo o percurso e constatado que alguns deles estavam realmente muito ruins e não deveriam continuar em operação, sendo então decidido por sua substituição.

O próximo passo foi a determinação das causas e para isso a metodologia de pesquisa das causas de defeito sugere observações e medições que afinal produzam evidencias objetivas capazes de sustentar as afirmações a respeito delas. Foi então decidido fazer uma análise termográfica dos cabos, concomitantemente a medição de corrente em cada cabo.

A medição de corrente mostrou uma enorme diferença na distribuição desta, conforme tabela abaixo.

Tabela 1 – Intensidade de corrente em ampéres no secundário do trafo

“A distribuição largamente desigual da corrente dos condutores de fase decorre da impedância desigual destes condutores.”

“A variação da impedância é decorrente da desigualdade da impedância mútua dos vários condutores de uma fase, em razão da disposição inadequada destes condutores sobre o leito de cabos. O gráfico abaixo mostra elevadas intensidades de correntes nas zonas de transição entre as fases “R” e “S” e entre as fases “S” e “T”.”

“O relatório termográfico mostrado na figura IV registra a diferença de temperatura entre os condutores, resultante da enorme desigualdade de distribuição da corrente entre eles. A região de maior temperatura corresponde aos condutores “R5” e “S1”, de maior intensidade de corrente.”

“Os relatórios termográficos (outras figuras que não estão aqui) mostram aquecimentos nas partes metálicas e suportes dos leitos de cabos, motivados pela circulação de correntes induzidas pelos campos magnéticos.”

Figura IV – Termografia dos condutores lançados linearmente e justapostos.

Finalmente uma causa então ficou apontada: Impedância desigual dos condutores de cada fase .

Mas essa é derivada de outra: Disposição inadequada dos cabos sobre o leito.
Ver esquema abaixo:

Disposição dos condutores de forma linear e justapostos, sem preocupação com a indutância mútua.

Depois disso então restava indicar a melhor e mais eficaz solução para o problema. Assim foi concebido e implementado uma nova distribuição.(Abaixo)

“Comparando as figuras acima, observa-se que os condutores passaram da configuração linear para trifólio, com uma inversão entre os condutores das fases “R” e “T” e um espaçamento de 2d (d é o diâmetro externo do condutor) entre os trifólios.”

“Esta configuração faz com que as indutâncias mútuas entre os condutores sejam muito uniformes.”

Finalmente, tinha que ser demonstrado a eficiência da medida corretiva adotada. A evidencia objetiva que a sustenta é a tabela construída com os dados da nova medição de corrente realizada depois da aplicação dessa medida.

Ver abaixo:

Tabela 2 – Intensidade de corrente em ampéres no secundário do trafo após a nova configuração.

A título de comparação, veja o gráfico abaixo:

Gráfico da distribuição da corrente pelos condutores antes e após o reagrupamento.

Veja na figura abaixo o que mostra a análise termográfica com o novo reagrupamento :

Bem, a história é longa apesar de muito resumida e decidi ficar por aqui. Quem quiser ver na íntegra o conteúdo desse trabalho, pode consultar os anais da Abraman ou contatar-me por e-mail.

O grande mérito desse trabalho enquanto informativo técnico é colocar em linguagem muito simples e acessível um assunto extremamente complexo, que normalmente exige sólidos conhecimentos de engenharia elétrica e domínio de matemática superior, como cálculo, álgebra e outros, que são ministrados nos cursos de engenharia.

Eu já havia preparado um glossário com alguns conceitos sobre as grandezas físicas: auto-indutância e indutância mútua entre outros, mas decidi não colocar aqui. Quem quiser contate-me por e-mail.
Da mesma forma, as referencias consultadas, não citei aqui pelas mesmas razões. Cito apenas o presente trabalho, abaixo.

Referência:
LOPES Felipe Tavares Fialho, LOPES Paulo Tarcísio Fialho, VOLPATO Sinval Rosin, LACORTE Paulo Luiz, ACELERAÇÃO DA DEGRADAÇÃO TÉRMICA DO ISOLAMENTO DE CABOS EM PARALELO, ABRAMAN ,21º Congresso Brasileiro de Manutenção, Setembro 2006, Vitória,ES.

João Roberto Vasco Gonçalves – robertovasco@hotmail.com