Avaliação das áreas de contato e dos níveis de tensão média e alternada em fios de cabos condutores de energia

Abstract

A fadiga de cabos condutores ocorre devido aos esforços cíclicos gerados nas restrições de movimento durante as vibrações provocadas pelo vento. O objetivo deste trabalho é analisar a tensão mecânica atuante nos condutores de energia em função do parâmetro H/w, onde H representa a carga de esticamento do cabo e w seu peso linear. Os parâmetros H/w estudados são: 1820, 2144 e 2725 m. Serão analisados os cabos CAA TERN, CA ORCHID, CAL 1055 e CAL 823. A tensão média é avaliada por meio de ensaios estáticos. A componente alternada é verificada através de ensaios dinâmicos. Os dados experimentais são obtidos por meio de extensômetros. É apresentado um estudo sobre a formulação de Poffenberger-Swart para determinação da tensão atuante na região de falha dos cabos e sobre o uso da formulação que relaciona o parâmetro H/w com o nível de tensão atuante na camada externa do condutor. A região de maior severidade em relação ao fretting entre os fios no interior do grampo de suspensão é analisada através de microscopia confocal para o cabo CAA TERN. Os ensaios foram realizados no laboratório de fadiga e integridade estrutural de cabos condutores de energia da Universidade de Brasília. Os ensaios estáticos e dinâmicos mostraram que os modelos teóricos propostos apresentam ótima correlação com os dados experimentais. As amostras mantiveram erro percentual abaixo de 10% nos ensaios estáticos e abaixo de 8% nos ensaios dinâmicos. Os ensaios estáticos sugeriram que cabos de alumínio tem maior adequação ao modelo teórico. O maior desgaste dos fios ocorreu nas vizinhanças do último ponto de contato entre o cabo e o grampo de suspensão, com marcas de fretting severas em até 15 mm de distância no interior do grampo.