GpTD – Registro do seu Legado – Parte 3 – Campo de Oxidação Experimental de Hastes

Este post representa o terceiro da série iniciada, a qual aborda o legado do GpTD (Grupo de Pesquisa e Desenvolvimento da Transmissão e Distribuição da Energia Elétrica), construído ao longo de sua existência. No presente post, será enfocado o campo de oxidação experimental de hastes, criado com o intuito de desenvolver técnica de monitoração de processo corrosivo em hastes de âncora de torres de transmissão de energia elétrica estaiadas.

Em sistemas de transmissão de energia elétrica, se procura utilizar torres que incorporem um projeto final leve e barato, mas que apresentem desempenho adequado na sustentação mecânica dos cabos condutores aéreos, preservando os aspectos elétricos desejáveis. Na Figura 1, é apresentado projeto estrutural objeto das análises em foco, ressaltando as hastes de âncora, que passam pelo processo corrosivo em questão.

Figura 1 – Torre estaiada de transmissão de energia.

Para se evitar o problema, são utilizados dois tipos de solução, sendo uma direcionada para solos normais e a outra para terrenos rochosos [1]. No primeiro caso, a haste é revestida com tubo de PVC, preenchido com argamassa de cimento, conforme ilustração feita na Figura 2.

Figura 2 – Proteção aplicada para solo normal.

No caso de solos rochosos, se procura centralizar a haste no orifício e preencher os vazios também com argamassa de cimento, sem a necessidade da aplicação do tubo de PVC, conforme registro feito na Figura 3.

Figura 3 – Solução aplicada em terrenos rochosos.

O problema passa a surgir, quando a centralização da haste não é bem feita, deixando-a em contato com a rocha, conforme ilustrado na Figura 4.

Figura 4 – Solução mau aplicada, em terreno rochoso.

O contato da haste com a rocha provoca o surgimento de pilha galvânica, que leva à degradação corrosiva do aço que compõe a haste, conforme ilustração feita na Figura 5.

Figura 5 – Degradação da haste de âncora aplicada em terreno rochoso.

Com o avanço do processo corrosivo, a estabilidade da estrutura fica comprometida, podendo levar à sua queda, conforme já houve registro, como pode ser visto na Figura 6.

Figura 6 – Registro de queda de estrutura, por rompimento das hastes de âncora.

Tradicionalmente, para minimizar esses riscos, são feitas dispendiosas inspeções nas hastes de âncora, conforme registrado na Figura 7, a um custo superior a US$4.000,00 por haste.

Figura 7 – Inspeções visuais em hastes de âncora.

MONTAGEM DE CAMPO EXPERIMENTAL

O campo experimental foi desenvolvido com o propósito de criar situações controladas de desgastes nas hastes de âncora, variando a intensidade dos desgastes e sua localização [2]. Na Figura 8 é registrada a sua localização, entre a Biblioteca do CTG, os galpões dos Departamentos de Engenharia Mecânica e Elétrica e o estacionamento.

Figura 8 – Localização do Campo Experimental.

Observa-se que se procurou evitar a aproximação das obras de arte ali existentes, com o intuito de não danificá-las. Na Figura 8, as hastes indicadas em azul são novas e as indicadas em amarelo foram retiradas de estruturas estaiadas em operação. Na confecção desse projeto de implantação foram seguidas as premissas básicas e adicionais às ilustrações ali contidas, as quais são descritas a seguir, em conformidade com o estado da haste (novas ou retiradas de estruturas).

Para as hastes novas

  • As hastes foram previamente emendadas e encapsuladas, atendendo ao esquema de montagem ilustrado na Figura 9.
Figura 9 – Esquema de montagem das hastes, no campo experimental.
  • Os encapsulamentos foram feitos através de tubo de PVC de 100 mm e preenchido com nata de cimento.
  • As emendas indicadas na Figura 9, foram feitas antes do encapsulamento das hastes.
  • Na mesma figura, o termo “janela” significa que foram feitas interrupções de 20 cm no encapsulamento, de tal forma a deixar as hastes expostas, conforme ilustrações contidas na Figura 10.
Figura10 – Ilustração das janelas montadas.
  • As montagens das emendas e das “janelas” obedeceram às distâncias explicitadas na Tabela 1.

Tabela 1 – Distâncias obedecidas para montagem das emendas e das “janelas”

  • O nível referencial foi considerado o extremo do olhal, conforme ilustração contida na Figura 11.
Figura 11 – Nível de referência para as distâncias explicitadas na Tabela 1.
  • Todos os tubos de PVC foram retirados, antes de enterrar o conjunto, ou seja, na disposição final, as hastes ficaram encapsuladas apenas pela nata de cimento.
  • Cuidados especiais foram tomados nesta operação, uma vez que o cimento poderia estar fragilizado.
  • As hastes foram enterradas em valas individuais, com inclinação de 0 a 1m, ficando no nível 0 a parte da haste onde foi afixado o olhal, conforme ilustra o corte AB indicado na Figura 1 e detalhado na Figura 12.
Figura 12 – Ilustração do corte AB.
  • No processo de enchimento do PVC com a nata de cimento (cimento e água), o PVC foi colocado na vertical, utilizando-se andaime, com as hastes já inseridas no PVC, utilizando-se 3 centralizadores para cada 6 m, de tal forma a centralizar a haste no tubo.
  • Os centralizadores são objetos plásticos que permitem desempenhar a função de centralização requerida, conforme podem ser visualizados na Figura 13; a fixação dos centralizadores às hastes foi feita através de presilhas metálicas, já oxidadas (arames oxidados); exceção apenas à haste No 8, a qual foi considerada padrão, inclusive no processo de fixação dos espaçadores, utilizando-se presilhas plásticas.
Figura 13 – Centralizador estrela 96×3 INCO 22D.
  • Todos os materiais requeridos foram fornecidos, com exceção do cimento e dos tubos de PVC, os quais foram adquiridos pela empreiteira contratada.

Para as hastes retiradas do campo

  • As mesmas premissas anteriores são válidas com exceção de que não foram utilizadas emendas, e as “janelas” foram localizadas onde a haste apresentava estado corrosivo mais acentuado.

Características gerais

Para todas as situações anteriores foram afixadas etiquetas específicas em cada uma das hastes, identificando:

  • estado da haste: nova ou usada;
  • posição do centro da(s) emenda(s);
  • posição do centro da janela;
  • para as hastes usadas identificar o grau de oxidação existente;
  • a área entre os conjuntos de hastes novas e usadas foi coberta por um caixa de britas no sentido de dar condições de realização de ensaios, evitando a formação de lama na área de trabalho.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O sistema de monitoração desenvolvido contou com o campo experimental para formar padrões especiais de classificação do estado das hastes e treinar rede neural artificial com esse propósito. Algumas versões se encontram em fase experimental na empresa STN (Sistema de Transmissão Nordeste). Os pontos básicos foram registrados no Relatório do Projeto de P&D UFPE/STN [3] e em vídeo, o qual pode ser acessado através do link:

https://1drv.ms/v/s!Al2IM4r-zaa5itQLrzEv06YB-Q8XXg?e=xiaOCb

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Bezerra, J.M.B.; NOVO, L. R. G. S. L. ; MELO, M. T. ; MEDEIROS, L. H. A. ; NOBREGA NETO, O. ; AQUINO, R. R. B. ; FONTAN, M. A. B. ; BRITTO, P. R. R. ; SANTOS, D. S. . Localization and Diagnosis of Stay Rod of V Guyed Towers Corrosion. In: 2014 International Conference on High Voltage Engineering and Application, 2014, Poznan. Anais do evento em meio digital incorporado ao Xplorer do IEEE, 2014.

[2] DEE/UFPE. Planejamento e Projetos para Montagens Experimentais em Campo. Especificações para o Campo Experimental. Etapa do Projeto de P&D UFPE/STN “Desenvolvimento de Processo de Diagnóstico e Equipamento para Detecção de Defeitos em Hastes de Torres de Linhas de Transmissão“. 2014.

[3] DEE/UFPE. Relatório do projeto “Desenvolvimento de Processo de Diagnóstico e Equipamento para Detecção de Defeitos em Hastes de Torres de Linhas de Transmissão“. 2014.

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