Cepel avança em ensaios de impacto em conexões e cabos de torres de transmissão

Projeto único no país acontece em parceria com Furnas e permitirá avaliar resistência mecânica e a confiabilidade de outras conexões usadas nos sistemas de transmissão nacionais

Em parceria com Furnas, o Cepel elaborou o projeto de uma estrutura metálica para realização de ensaios de impacto em conexões de cabos estai. Montado na Unidade Fundão do Centro, o equipamento está sendo usado para verificar se há escorregamento entre as varetas da alça pré-formada e o cabo estai quando o conjunto é submetido a cargas dinâmicas de elevada magnitude e curta duração, como as observadas nas microexplosões atmosféricas, decorrentes de rajadas de ventos de alta intensidade. Futuramente, no entanto, poderá ser utilizado também para avaliar outros tipos de conexão.

O pesquisador do Departamento de Linhas de Transmissão e Equipamentos, Carlos Frederico Trotta Matt, responsável pelo Laboratório de Propriedades Mecânicas do Cepel, destaca que a estrutura é única no Brasil e permitirá, nos próximos anos, avaliar a resistência mecânica e a confiabilidade de outras conexões usadas nos sistemas de transmissão nacionais. Ele acredita também que, a partir dos resultados obtidos pelo Cepel, “mudanças nas normas de projeto destas conexões serão propostas para melhor garantir a integridade de toda a conexão e do sistema de transmissão, mesmo em condições atmosféricas severas”.

O pesquisador acrescenta que os primeiros ensaios realizados com amostras de cabo estai/alça pré-formada comprovaram que, de fato, ocorre o escorregamento da alça quando o conjunto é submetido a cargas de impacto que simulam o efeito das micro-explosões atmosféricas sobre as torres de LT.

Histórico do projeto

Carlos Frederico explica como o projeto teve origem. Tudo começou através de uma demanda apresentada por Furnas, relacionada à necessidade de entender melhor os efeitos gerados por ventos extremos, principalmente relacionados a cargas dinâmicas, no comportamento dos sistemas de estaiamento de torres de linhas de transmissão, principalmente em termos de escorregamento das alças pré-formadas.

Foram realizados ensaios na máquina de ensaios universal EMIC e na máquina de ensaios dinâmicos MTS. Após esse processo, não se constatou nenhum escorregamento da alça pré-formada. Diante dos resultados obtidos, buscou-se uma alternativa para tentar reproduzir os efeitos do fenômeno atmosférico. Dessa forma, pesquisadores do Centro e de Furnas trabalharam com o conceito de realização de ensaios de impacto no conjunto cabo estai/alça pré-formada, a fim de avaliar a possibilidade de escorregamento quando a conexão é submetida a cargas dinâmicas de elevada magnitude e curta duração. No entanto, o pesquisador afirma que na época, o Cepel e outros laboratórios, universidades e centros de pesquisa do Brasil não dispunham de equipamentos capazes de realizar este tipo de ensaio.

Em 2017 a parceria foi firmada com o projeto conceitual da estrutura para realização de ensaios de impacto em conexões de cabos estai. No mesmo ano, foi feito um processo de pregão eletrônico vencido pela empresa TCS Products Eirelli, responsável pelo projeto executivo e construção da estrutura. No final de 2018, o equipamento foi montado e comissionado. “Atualmente, estão sendo feitos pequenos ajustes e o acabamento final de pintura, que seguiu rigorosamente as normas Eletrobras de pintura anticorrosiva desenvolvidas pela equipe do Laboratório de Corrosão do Cepel”, acrescenta Carlos Frederico.

Sobre a estrutura

A estrutura possui a forma de uma pirâmide de base retangular sobre quatro colunas, com uma altura aproximada de 11 metros, cada uma apoiada em sapatas de concreto armado. Cada sapata de concreto armado está apoiada em três estacas, cada uma delas com 12 metros de comprimento, numa estrutura metálica e fundação projetadas para suportar a carga máxima de 60 toneladas-força.

Carlos Frederico descreve a montagem do ensaio e o princípio de funcionamento da estrutura. Ele conta que o conjunto cabo estai/alça pré-formada é fixado na parte superior da estrutura e tracionado até a carga de pré-tensionamento. Este esticamento do conjunto é realizado com o auxílio de um macaco hidráulico, posicionado no solo. O impacto é transmitido ao conjunto a partir da queda livre de massas de impacto. Massas de impacto na forma de discos de aço com 100 kg cada um são suspensas com o auxílio de talha elétrica e eletroímãs até a altura desejada de queda. “A magnitude da carga de impacto transmitida ao conjunto é função da massa e da altura de queda, ambas controladas durante o ensaio”, explicou.

O pesquisador acrescenta que, uma vez alcançada a altura de queda, há o desligamento automático dos eletroímãs, e as massas de queda despencam sob ação da gravidade até atingir um prato de recebimento, que é mantido suspenso pelo conjunto cabo estai/alça pré-formada. “Na parte superior da estrutura, há uma célula de carga de alta precisão para medição e registro da carga de impacto. Após o impacto das massas de queda no prato de recebimento, a carga mecânica é então toda transmitida ao conjunto e registrada pela célula de carga”, conclui.