Avaliação do efeito da montagem cabo/ grampo de suspensão sobre a vida em fadiga de cabos condutores de alumínio 6201 e 1120

Abstract

Cabos condutores de energia em linhas de transmissão estão submetidos a carregamentos cíclicos devido a ação do vento - o que pode levar a falhas por fadiga dos fios do cabo condutor. A fadiga ocasionada pela vibração eólica tem como característica principal o fretting que ocorre nos pontos de contato entre os fios do condutor. Em geral, o local mais crítico para ocorrência de falhas é próximo ao grampo de suspensão, pois é nessa região que o cabo é exposto às maiores tensões de flexão e também cargas compressivas devido ao aperto do grampo. Dessa forma o grampo de suspensão está diretamente ligado ao fenômeno de fadiga em cabos condutores. Por conta da relevância do grampo de suspensão na fadiga do condutor, esse trabalho se propõe a avaliar experimentalmente o efeito de grampos de suspensão tipo metálico, metálico com armadura, elastomérico e HAES (helically attached elastomeric suspension) na vida em fadiga de cabos condutores fabricados a partir do alumínio 1120 e da liga de alumínio 6201. O estudo divide-se em três partes que avaliam: o impacto do tipo de grampo na tensão de flexão nos fios do condutor na região de acoplamento, as consequências da utilização de material elastomérico no grampo de suspensão sobre a vida em fadiga de condutores e o efeito do tipo de grampo sobre o comportamento das zonas de contato entre os fios do condutor. As três etapas basearam-se em ensaios de vibração dos condutores realizados nas bancadas do Laboratório de Cabos e Integridade Estrutural da Universidade de Brasília, as quais foram adaptadas para ensaios com diferentes tipos de grampos de suspensão. Com relação ao estudo da tensão de flexão, foi constatado que o elastômero, quando comparado com o grampo metálico, reduz a deformação dos fios na região de acoplamento enquanto a armadura pré-formada teve pouco impacto nessa análise. Nessa etapa também foi averiguado que a formulação de Poffenberger-Swart se adequa apenas aos grampos metálicos e também foram propostas adequações para o emprego dessa formulação em grampos elastoméricos. Na segunda etapa constatou-se uma significativa melhora da performance em fadiga dos condutores montados em grampos elastoméricos quando comparados com o desempenho dos mesmos condutores montados em grampos metálicos. Por fim, foi constatado que cada tipo de grampo impacta de forma diferente na pressão de contato e no nível de deslocamento entre os fios do condutor na região de acoplamento do condutor com o grampo de suspensão.