Avaliação do efeito de tracionamento em elevados níveis de EDS sobre a resistência em Fadiga do Condutor IBIS (CAA 397,5 MCM)

Abstract

O presente trabalho é de natureza experimental e, visa apresentar uma avaliação da influência da carga de esticamento aplicada a cabos condutores de energia elétrica, sobre a vida útil destes elementos. O estudo, baseado na análise da resistência à fadiga por fretting, tem como foco o levantamento da curva Curva de Wöhler ou S-N de determinada montagem cabo/grampo. Para tal, foi realizado um total de 41 ensaios de vibração em amostras de 41,5m de comprimento do cabo IBIS (CAA 397,5 MCM)/ grampo de suspensão mono articulado submetidas a cargas de esticamento referentes à carga média diária de tração, conhecida como EDSi (Every Day Stress) de 20% e 30%. Os ensaios foram executados, de acordo com as recomendações da CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978), em uma bancada de 46,8 metros de comprimento, em ambiente climatizado, com sistema de controle dos equipamentos totalmente automatizado. Testes adicionais foram realizados para determinar o erro inserido pela fórmula de Poffenberger-Swart (1965), P-S, que é uma expressão numérico-empírica usada para correlacionar o nível de tensão nominal (na região da falha) ao deslocamento provocado pela vibração no cabo (medido em uma posição padrão a partir do grampo de suspensão). Para a combinação cabo-grampo usada, a curva experimental obtida foi comparada à Curva Limite de Segurança da CIGRE (CSBL), que é empregada no projeto das linhas de transmissão, apresentando vidas 4,5 a 13,5 vezes maiores do que as previstas pela curva padrão CSBL. A vida da mesma montagem sofreu uma redução de cerca de 50% quando a carga foi elevada da EDS de 20% para 30%. Neste trabalho são ainda avaliadas as características associadas ao aspecto e posicionamento das falhas obtidas em cada amostra de cabo ensaiada, na tentativa de definir um padrão de falhas para diferentes níveis de EDS e amplitude. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The aim of this experimental work is to evaluate the effects of aeolian vibration, concerned to the reduction of aerial conductor´s life, when these structures are subjected to high levels of EDSii (Every Day Stress). The study, based on fretting fatigue resistance has it focus on the construction of a Wöhler Curve for a chosen cable/clamp set. A total of 41 vibration experiments has been conducted on IBIS (CASR 397,5 MCM) conductor samples, which were attached by a monoarticuled suspension clamp to an experimental rig. Samples were, tested with EDS of 20% and 30% Tests were performed according to CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978) recommendations in a rig fully instrumented and closed loop controlled, with a total span of 46,8 meters operating on a climatized environment. Further tests using strain gauges were performed to determine the amount of error that is carried on the stress calculation by the application of Poffenberger-Swart formula (P-S), (1965) which is an analytical experimental expression used to correlate nominal stress level (at the failure region) to vibration displacement (measured at a standard distance from the clamp). The fretting fatigue resistance limits, measured through the experimental procedure, were then compared to the limits imposed by CIGRE on its Save Border Line curve, which is applied as design standard for energy lines, revealing that CIGRE´s design guideline is very conservative, since the life prescribed by the curve is 4,5 to 13,5 times smaller than the measured ones. Tested samples presented an average life reduction of 50 % when EDS was increased from 20 to 30%. Position and characteristics of superficial aspect and of the failures (macro and microscopic) were also compared in order to try to establish a common pattern for each different level of vibration displacement and EDS.