Análise da isolação em XLPE dos cabos cobertos utilizados nas redes de média tensão.

Abstract

Este trabalho apresenta um conjunto de técnicas que avaliam o controle de qualidade que é empregado no processo fabril de cabos protegidos produzidos no Brasil, identificando problemas no processo de manufatura dos cabos e com o propósito de possibilitar a melhoria no processo de produção aplicado aos cabos protegidos. O estudo da isolação de cabos cobertos, que são utilizados em redes compactas de distribuição de energia, constata e explica o grande número de falhas ocorridas nas redes compactas instaladas no Brasil, em desacordo com as exigências da normatização brasileira, visto que os cabos e acessórios não tem apresentado resultados satisfatórios nos ensaios de compatibilidade dielétrica. O interesse pelos estudos surgiu a partir do alto grau de falhas verificado, após a realização anterior de quarenta ensaios de compatibilidade dielétrica, cujos problemas se iniciavam, em sua maioria, nos cabos, conforme aponta um rigoroso exame de sua evolução, e posteriormente migravam para os acessórios (ponto aterrado mais próximo). Tal fato possibilitou a verificação de que a maioria dos problemas não foi de interface cabo/acessório, que é a região mais crítica do ponto de vista de gradiente de campo elétrico. Ainda em fase de pesquisa prévia, foram efetuados também vários ensaios elétricos e modelagens de gradiente de campo elétrico. Entretanto, mesmo com o reforço destes, as causas dos problemas não foram plenamente identificadas. A partir de então, visando a sua elucidação, o trabalho foi redirecionado para a realização de ensaios de caracterização polimérica na cobertura dos cabos, com vistas à verificação do controle de qualidade que estaria sendo aplicado durante o processo de sua manufatura. Deste modo, foram efetuados os seguintes ensaios na cobertura dos cabos: análise de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); ressonância de spin eletrônico (ESR); análises termogravimétricas (TG) e termogravimétricas derivada (DTG); calorimetria diferencial de varredura (DSC); medições do ângulo de contato; determinações do teor de gel, do teor negro de fumo e das cargas minerais; e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados dos ensaios demonstram claramente a presença de radicais livres, na cobertura de todos os cabos envelhecidos e não envelhecidos, sugerindo que foram inadequadas as condições de fabricação e de processamento; e de grupos carbonila nas amostras envelhecidas, ou não, de XLPE, indicando que o processo de oxidação ocorreu durante a manufatura. Mostram que a temperatura de decomposição da cobertura não se alterou significativamente, salvo quanto à de um dos fabricantes. Evidenciou-se, na análise de DSC, que o envelhecimento da isolação acarreta uma diminuição na intensidade e alargamento do pico correspondente ao calor de fusão, o que pressupõe a cisão na cadeia principal do XLPE. As amostras envelhecidas e não envelhecidas, manifestaram-se com caráter hidrofílico, possivelmente em decorrência de alguma oxidação durante a produção dos cabos. Também foi verificado que os cabos não passaram pelo processo de reticulação de forma correta e que este processo não estava concluso após o final do processo de manufatura. Os defeitos observados no MEV das amostras não envelhecidas indicam tensões térmicas e mecânicas não uniformes durante a fabricação dos cabos.