UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ GIOVANI ALMEIDA DÁVI

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1 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ GIOVANI ALMEIDA DÁVI METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO DE TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO CURITIBA 2008

2 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ GIOVANI ALMEIDA DÁVI METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO DE TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Projeto de Graduação como requisito parcial à conclusão do curso de Graduação de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Fernando Piazza CURITIBA 2008

3 3 TERMO DE APROVAÇÃO GIOVANI ALMEIDA DÁVI METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO E QUALIFICAÇÃO DE TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS DE CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Projeto de Graduação como requisito parcial à conclusão do curso de Graduação de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná. Fernando Piazza Joaquim Antônio Dalledone Neto Nelson M. da S. Santos Curitiba, dezembro de 2008

4 4 AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais, pelo apoio e consideração em tudo que foi necessário na minha vida pessoal e profissional. Agradeço ao professor orientador Fernando Piazza pela paciência e dedicação na elaboração deste trabalho. Agradeço ao professor/pesquisador Guilherme Cunha pela ajuda e colaboração neste trabalho. Agradeço aos meus amigos e colegas do LACTEC e da UFPR.

5 5 RESUMO A qualidade das terminações poliméricas para cabos de média tensão deve ser avaliada antes de sua colocação em serviço. As técnicas atuais de construção têm evoluído, mas diferem entre fabricantes e ainda são susceptíveis à falhas. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliação de desempenho e qualificação de materiais de terminações poliméricas utilizadas em cabos isolados de média tensão. Tal metodologia está baseada em ensaios elétricos e físico-químicos realizados nos laboratórios do Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento (LACTEC), localizado em Curitiba, estado do Paraná, Brasil. Ainda foi elaborado um plano de método de falhas para determinar a confiabilidade dos processos de montagem das terminações. Foram selecionados os ensaios mais significativos para determinar a qualidade das terminações e foi gerado como resultado uma especificação técnica de aquisição de terminações poliméricas para cabos de média tensão. Palavras-chave: Materiais Isolantes. Terminações poliméricas. Cabos de média tensão

6 6 ABSTRACT The quality of polymer terminations for medium-voltage cables should be assessed before they are put into service. The current construction techniques have evolved, but differ between manufacturers and are still susceptible to failure. This work was developed a methodology for assessing the performance and qualifications of polymeric terminations used in cables of medium voltage. This methodology is based on electrical and physical-chemical tests made in laboratories of the Institute of Reserch for the Development (LACTEC), located in Curitiba, Parana state, Brazil. Still, it was elaborated a plan of method of failures to determine the reliability of the processes of assembly of terminations. Were selected the most significant tests to determine the quality of terminations and was created as a result of an specification of acquisition of polymer terminations for medium-voltage cables. Key-words: Insulation materials. Polymer terminations. Medium-voltage cables.

7 7 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...I LISTA DE TABELAS...II 1. INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS TERMINAÇÕES TERMOCONTRÁTEIS TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO TERMINAÇÕES PUSH-ON TERMINAÇÕES MODULARES PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO MATERIAIS POLIMÉRICOS EMPREGADOS NAS TERMINAÇÕES POLIETILENO BORRACHA DE SILICONE MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DE CONFIABILIDADE NOS PROCESSOS DE MONTAGEM DAS TERMINAÇÕES ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS (AAF) METODOLOGIA SIMBOLOGIA ANÁLISE DE MODO DE FALHAS E EFEITOS - FMEA EXPERIMENTAL ENSAIOS TÉRMICOS ENSAIO DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS ENSAIO DE IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) ENSAIO DE NÉVOA SALINA... 40

8 ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE ENSAIOS ELÉTRICOS ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO ENSAIOS MECÂNICOS ENSAIO DE DUREZA ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA RESULTADOS E DISCUSSÕES RESULTADOS DOS ENSAIOS CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) ENSAIO DE NÉVOA SALINA ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO ENSAIO DE DUREZA ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA RESULTADOS DOS MÉTODOS DE FTA E FMEA MÉTODO FTA MÉTODO FMEA Processo A: Instalação de terminações termocontráteis Processo B: Instalação das terminações contráteis a frio Processo C: Instalação de terminações push-on Processo D: Instalação de terminações modulares Processo E: Proteção externa ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...III ANEXO...IV

9 9 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UM CABO ISOLADO FIGURA 2. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO EM UM CABO ISOLADO FIGURA 3. ARCO ELÉTRICO FORMADO NA REGIÃO COMPREENDIDA ENTRE A BLINDAGEM METÁLICA E O CONDUTOR FIGURA 4. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA SINGELA FIGURA 5. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA TRIFÁSICA FIGURA 6. MUFLA TERMINAL INTERNA FIGURA 7. MUFLA TERMINAL EXTERNA FIGURA 8. (A) TUBO DE ALÍVIO DE CAMPO ELÉTRICO (B) TUBO ISOLANTE TERMOCONTRÁTIL (C) SAIAS POLIMÉRICAS (D) MUFLA TERMONCONTRÁTIL COMPLETA FIGURA 9. TERMINAÇÃO CONTRÁTIL A FRIO FIGURA 10. TERMINAÇÃO PUSH-ON FIGURA 11. (A) TUBO TVR, (B) COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) SAIAS E TERMINAÇÃO COMPLETA FIGURA 12. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM CABO SECCIONADO FIGURA 13. CONE OU TUBO DE ALÍVIO DE TENSÃO FIGURA 14. DETALHE DA SUPERFÍCIE SEMICONDUTORA DE UMA MUFLA DE BORRACHA DE SILICONE FIGURA 15. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM CABO COM A CONEXÃO DE UMA MUFLA FIGURA 16. ESTÁGIOS DE POLIMERIZAÇÃO DO ETILENO FIGURA 17. ETAPAS DA GERAÇÃO DO POLIDIMETILSILANO FIGURA 18. ILUSTRAÇÃO DO MECANISMO DE PROCESSO DE TRILHAMENTO ELÉTRICO PROPOSTO POR MALIK FIGURA 19. PORTA LÓGICA OU (OR) FIGURA 20. PORTA LÓGICA E (AND)

10 10 FIGURA 21. SIMBOLOGIA ASSOCIADA AOS EVENTOS DA ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS FIGURA 22. TERMOGRAMA TÍPICO DE DSC FIGURA 23. CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA OBTIDA DE MATERIAL DE TERMINAÇÃO PUSH-ON FIGURA 24. CIRCUITO DE ENSAIO SIMPLIFICADO E DETALHES DA MONTAGEM DENTRO DA CÂMARA DE NÉVOA SALINA FIGURA 25. ESCALA DE HIDROFOBICIDADE CONFORME PADRÕES STRI.. 43 FIGURA 26. REPRESENTAÇÃO FASORIAL DO CIRCUTIO EM PARALELO FIGURA 27. ARRANJO DE TESTE DE CAPACITÂNCIA E FATOR DISSIPAÇÃO FIGURA 28. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO A FIGURA 29. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO B FIGURA 30. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO C FIGURA 31. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO D FIGURA 32. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO E FIGURA 33. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO A. 51 FIGURA 34. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO B. 52 FIGURA 35. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO C. 52 FIGURA 36. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO F. 52 FIGURA 37. RESULTADOS DO ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE:TERMINAÇÕES: (A) F, (B) E, (C) D, (D) C, (E) A, (F) B FIGURA 38. RESULTADOS DO ENSAIO DE CAPACITÂNCIA: DESEMPENHO DAS TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS FIGURA 39. RESULTADOS DO ENSAIO DE FATOR DE DISSIPAÇÃO: DESEMPENHO DAS TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS

11 11 FIGURA 40. (A) REMOÇÃO DA CAPA EXTERNA (B) CORTE DA SEMICONDUTORA PARA INÍCIO DA REMOÇÃO (C) REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTOR A QUENTE (D) CABO ISOLADO APÓS A REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTORA (E) PROCESSO DE RETIRADA DA ISOLAÇÃO PARA INSERÇÃO DO CONECTOR TERMINAL (F) APLICAÇÃO DO CONECTOR TERMINAL POR COMPRESSÃO FIGURA 41. MÉTODO DE ÁRVORE DE FALHAS PARA ANÁLISE DE SOBREAQUECIMENTO FIGURA 42. (A) APLICAÇÃO DA CINTA-MOLA (B) APLICAÇÃO DE ESTANHO NA CORDOALHA DE ATERRAMENTO (C) CORDOALHA DE ATERRAMENTO SOBRE A CINTA-MOLA. (D) FITA MASTIC SOBRE A CORDOALHA FIGURA 43. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS E TRILHAMENTO ELÉTRICO FIGURA 44. (A) LIMPEZA DA ISOLAÇÃO (B) FITA SEMICONDUTORA ENTRE A BLINDAGEM E CAMADA SEMICONDUTORA FIGURA 45. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS FIGURA 46. (A) TUBO TERMOCONTRÁTIL (PRETO, SEMICONDUTOR) (B) CONTRAÇÃO DO TUBO TERMOCONTRÁTIL COM O SOPRADOR, (C) TUBO TERMOCONTRÁTIL CONTRAÍDO (D) COLOCAÇÃO DAS SAIAS FIGURA 47. (A) DETALHES DA INSTALAÇÃO DE TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO (B) INSTALAÇÃO FINALIZADA FIGURA 48. (A) COLOCAÇÃO DA MUFLA (B) PUXAMENTO DO CORDÃO FIGURA 49. (A) COLOCAÇÃO DO TUBO TVR, (B) COLOCAÇÃO DA COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) MONTAGEM DAS SAIAS E TERMINAÇÃO FINALIZADA FIGURA 50. FITA AUTO-FUSÃO NA REGIÃO PRÓXIMA AO CONECTOR TERMINAL

12 12 LISTA DE TABELAS TABELA 1. PROPRIEDADES DO POLIETILENO TABELA 2. PROPRIEDADES DA BORRACHA DE SILICONE TABELA 3. TABELA DE SEVERIDADE TABELA 4. TABELA DE OCORRÊNCIA TABELA 5. TABELA DE DETECÇÃO TABELA 6. IDENTIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS SUBMETIDAS A TESTES TABELA 7. RESULTADOS DE PERDA DE MASSA OBTIDOS NO ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA TABELA 8. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS DAS TERMINAÇÕES TABELA 9. CLASSIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES EM RELAÇÃO À HIDROFOBICIDADE TABELA 10. RESULTADOS DO ENSAIO DE DUREZA TABELA 11. RESULTADOS DO ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA TABELA 12. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO A TABELA 13. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO B TABELA 14. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO C TABELA 15. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO D TABELA 16. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO E...69

13 13 1. INTRODUÇÃO As técnicas de construção dos acessórios dos sistemas de distribuição de energia elétrica têm avançado nos últimos anos e vêm utilizando cada vez mais os materiais poliméricos, principalmente nas etapas de processos de matérias-prima e produtos acabados. Atualmente os polímeros estão sendo utilizados em um grande número de aplicações de uso geral e de engenharia. Em muitas destas aplicações os polímeros estão cada vez mais substituindo outras classes de materiais que eram tradicionalmente empregadas, como cerâmica e metais. Essa substituição é normalmente baseada no conjunto de propriedades e características apresentadas pelos polímeros. Os mecanismos de degradação de materiais poliméricos são muitos, mas normalmente são divididos em estresses elétricos, térmicos, mecânicos e ambientais. Eles devem ser considerados em conjunto, pois os estresses normalmente agem ao mesmo tempo e variam de acordo com o tipo de polímero e adição de compósitos, tensão aplicada e fatores ambientais, como chuva, poluição e umidade. Neste trabalho serão escolhidos, e justificados, a escolha de alguns ensaios importantes para a geração de uma especificação técnica, para que sejam estabelecidos critérios de avaliação da qualidade das terminações de uso interno e externo para cabos de 3,6/6 kv a 27/35 kv. Serão analisadas as terminações mais eficientes em termos de suportabilidade, dureza, resistência ao envelhecimento, estabilidade na degradação térmica ou na formação de erosão. A motivação deste trabalho foi o estudo das terminações poliméricas de alguns fabricantes encontrados nos sistemas de distribuição de energia elétrica para melhoramento das especificações técnicas das concessionárias e também avaliações de ocorrência de falhas de algumas terminações poliméricas devido a baixa qualidade. Foi solicitado ao LACTEC, por um cliente, a realização da avaliação de terminações poliméricas visando determinar a causa dos defeitos nos dispositivos. Estes ensaios foram realizados em conjunto com os pesquisadores do LACTEC e o autor deste trabalho.

14 14 O histórico mostrava a ocorrência de trilhamento elétrico e perda de massa, a ruptura térmica em relativa baixa tensão, formação de arco elétrico no isolador, falha na isolação em ambientes com névoa salina e poluição e envelhecimento do isolador polimérico. Para a realização deste trabalho é apresentada no capítulo 2 uma revisão bibliográfica que aborda os principais conceitos utilizados neste estudo. As terminações poliméricas são brevemente descritos e classificados no item 2.2, destacando as principais características destes dispositivos. Os materiais que constituem as terminações são apresentados no item 2.5. As ferramentas para determinar a confiabilidade nos processos de montagem das terminações são descritas no item 2.7. No Capítulo 3 são abordados alguns dos principais ensaios elétricos realizados no LACTEC utilizados na identificação de problemas nas terminações poliméricas de alguns fabricantes. No capítulo 4, são apresentados os resultados destes ensaios e a discussão sobre eles, procurando verificar o estado das amostras e suas características e, como conseqüência, determinar as eventuais causas que as levaram à falha dos dispositivos. Finalmente no capítulo 5, procurou-se estabelecer uma especificação técnica, produto deste trabalho, justificando os ensaios escolhidos e criando um documento, em ANEXO, descrevendo os procedimentos e os resultados esperados destes ensaios.

15 15 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. CABOS ISOLADOS DE MÉDIA TENSÃO Os principais componentes de um cabo de potência em média tensão são o condutor, o material dielétrico isolante ou isolação, a capa ou proteção externa, a blindagem metálica e as camadas semicondutoras externa e interna, conforme indicado na Figura 1. FIGURA 1. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UM CABO ISOLADO FONTE: [1] A proteção externa tem a finalidade de proteger os demais elementos contra esforços mecânicos e penetração de umidade. Os materiais poliméricos utilizados na cobertura dos cabos são o polietileno reticulado (XLPE) e o polietileno de alta densidade (HDPE). Atualmente podem ser encontrados cabos com cobertura em

16 16 dupla camada, sendo a camada interna de polietileno de baixa densidade (LDPE) ou XLPE e externa em HDPE. No caso de cabos de média tensão, a blindagem metálica serve como um condutor para transporte das correntes de carga capacitiva e de curto-circuito do sistema [2]. Efetuando uma análise na secção transversal do cabo, observa-se que o campo elétrico é radial e uniforme: FIGURA 2. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO EM UM CABO ISOLADO. FONTE: [3] As linhas equipotenciais também radiais surgem no meio dielétrico, cuja densidade é maior nas proximidades do condutor e menor na superfície de isolamento. Dessa forma, percebe-se claramente que as solicitações de um isolamento estão nas camadas elementares próximas ao material condutor. Quando o cabo está em operação, o material dielétrico isolante é responsável pela isolação elétrica do condutor. O material dielétrico isolante fica sujeito ao campo elétrico gerado entre o condutor e a blindagem metálica devido à diferença de potencial gerada entre eles. As camadas semicondutoras têm a função de homogeneizar o campo elétrico compreendido entre a blindagem elétrica e o condutor. Analisando uma das extremidades de um cabo isolado em funcionamento, sujeito as condições interpéricas do ar e sob uma diferença de potencial aplicada constata-se que o ar interposto entre a blindagem metálica e o condutor energizado seco está sujeito à formação de íons carregados (ionização). A ionização é iniciada pela colisão de elétrons livres, seguida por uma avalanche

17 17 elétrica. A tensão atravessa o espaço ionizado e diminui com uma descarga e finalmente torna-se um arco de corrente (flash over) (Figura 3). Este fato é resultante da quebra da ruptura dielétrica do ar. O meio ambiente, contendo partículas condutoras em suspensão, ou a umidade relativa do ar favorecem a ruptura dielétrica do ar. FIGURA 3. ARCO ELÉTRICO FORMADO NA REGIÃO COMPREENDIDA ENTRE A BLINDAGEM METÁLICA E O CONDUTOR TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS Terminação ou mufla terminal é um dispositivo isolante destinado a restabelecer as condições de isolação de um condutor quando este é conectado a um outro condutor, a um equipamento elétrico ou a um barramento. As muflas podem ser singelas ou trifásicas. A primeira destina-se a cabos unipolares e a segunda a cabos tripolares. A Figura 4 e Figura 5 mostram uma mufla singela e trifásica, respectivamente. FIGURA 4. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA SINGELA.

18 18 FIGURA 5. TERMINAÇÃO POLIMÉRICA TRIFÁSICA. Conforme o ambiente de uso as muflas podem ser classificadas como internas ou externas. As muflas terminais internas são ideais para espaços confinados, em locais onde o conjunto caboo-terminação não fica exposto às condições intempéricas. A Figura 6 mostra a configuração de uma mufla terminal interna. Muflas terminais externas são utilizadas em ambientes sujeitos a exposição de radiação ultra-violeta, chuva, névoa salina, poeira, etc. A Figura 7 mostra a configuração de uma mufla terminal externa. As muflas podem também ser classificadas como termocontráteis, contráteis a frio, push-on ou modulares. FIGURA 6. MUFLA TERMINAL INTERNA.

19 19 FIGURA 7. MUFLA TERMINAL EXTERNA TERMINAÇÕES TERMOCONTRÁTEIS Atualmente, as terminações constituídas de material termocontrátil, têm sido utilizadas com muito sucesso, em substituição às tradicionais muflas de porcelana. As muflas termocontráteis apresentam boa estabilidade térmica, com temperatura de fusão na ordem de 50 a 100ºC. São constituídas na grande maioria de copolímeros de poliolefinas. Essas terminações apresentam também aditivos em sua constituição, como antioxidantes, estabilizantes contra raios ultravioletas, plastificantes, pigmentos, agentes de cura, retardantes de chamas e catalisadores 1 [4]. Um aditivo freqüentemente usado para a resistência ao trilhamento elétrico e erosão é o hidróxido de alumínio, Al(OH) 2 3. Este aditivo trabalha na decomposição térmica e é consumido durante o aquecimento superficial [5]. Uma terminação termocontrátil é constituída de um tubo de alívio de campo, feita de um material semicondutor com alta rigidez dielétrica, um tubo isolante termocontrátil e as saias, que possuem a função de aumentar a distância de escoamento da corrente de fuga. 1 É uma substância que a afeta a velocidade de uma reação, promovendo um caminho molecular diferente para a reação. 2 Forma mais estável de alumínio nas condições normais. Ele é encontrado na natureza como o mineral gibbsita (também conhecido como hidrargilita).

20 20 A Figura 8 mostra os acessórios que compõe uma mufla termocontrátil e uma mufla termocontrátil completa instalada no cabo. (a) (b) (c) (d) FIGURA 8. (a) TUBO DE ALÍVIO DE CAMPO ELÉTRICO (b) TUBO ISOLANTE TERMOCONTRÁTIL (c) SAIAS POLIMÉRICAS (d) MUFLA TERMONCONTRÁTIL COMPLETA TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO As terminações contráteis a frio são terminações feitas geralmente de compostos elastosméricos de borracha de silicone. A flexibilidade do silicone facilita os processos de montagem, podendo ser usadas em diferentes seções transversais de condutores. A Figura 9 mostra uma terminação contrátil a frio.

21 21 FIGURA 9. TERMINAÇÃO CONTRÁTIL A FRIO TERMINAÇÕES PUSH-ON As terminações do tipo push-on são constituídas na sua grande maioria de borracha de silicone e possuem um cordão plástico na parte interna do dispositivo com a função de contrair a terminação no cabo quando o operador puxar o cordão. A Figura 10 mostra os detalhes de uma terminação push-on. FIGURA 10. TERMINAÇÃO PUSH-ON TERMINAÇÕES MODULARES As terminações modulares são constituídas geralmente de borracha de silicone. Estas terminações são compostas de um tubo de alívio de campo elétrico, uma cobertura de aterramento e das saias poliméricas. A Figura 11 mostra os componentes de uma mufla modular.

22 22 (a) (b) (C) FIGURA 11. (A) TUBO TVR, (B) COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) SAIAS E TERMINAÇÃO COMPLETA PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Quando um cabo é seccionado, para proceder-se uma emenda ou para a conexão a um equipamento, as linhas de campo radial convergem com grande intensidade para a extremidade da blindagem metálica, conforme ilustrado na Figura 12:

23 23 FIGURA 12. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM CABO SECCIONADO. Se aumentarmos o diâmetro no ponto P na terminação do cabo, através de um cone, conforme mostra a Figura 13, reduziremos gradativamente a intensidade de campo elétrico. Na prática aumenta-se a espessura do material dielétrico isolante, a partir do corte da blindagem até um determinado ponto da extremidade do cabo, formamos o que se denomina de cone ou tubo de alívio de tensão. FIGURA 13. CONE OU TUBO DE ALÍVIO DE TENSÃO. O tubo de alívio de tensão possui em seu interior um material semicondutor que possui a mesma função da camada semicondutora do cabo, ou seja, homogeneizar o campo elétrico entre a blindagem metálica e o condutor. Por essa razão, a camada semicondutora da mufla deve ser instalada na continuação da camada semicondutora do cabo.

24 24 FIGURA 14. DETALHE DA SUPERFÍCIE SEMICONDUTORA DE UMA MUFLA DE BORRACHA DE SILICONE. Se não houver uma uniformidade das linhas de campo, as linhas de fluxo elétrico aumentam gradualmente a condutividade da superfície do material isolante. A condutividade continuando a aumentar pode ultrapassar o valor máximo de resistência dielétrica do material, ocorrendo a ruptura dielétrica. Sendo assim, o campo elétrico quebrando a barreira de ruptura existente entre o condutor e o dielétrico pode produzir íons pela perda ou ganho de elétrons a partir de átomos ou moléculas neutras e assim tornar o dielétrico um condutor. A Figura 15 mostra a distribuição das linhas campo elétrico com a conexão de uma mufla na terminação no cabo. Note que agora as linhas de campo distribuíam-se uniformemente ao longo do comprimento da superfície condutora, reduzindo consideravelmente a concentração do fluxo de tensão na blindagem eletrostática do cabo. FIGURA 15. DISTRIBUIÇÃO DAS LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO NA TERMINAÇÃO DE UM CABO COM A CONEXÃO DE UMA MUFLA.

25 MATERIAIS POLIMÉRICOS EMPREGADOS NAS TERMINAÇÕES Os principais materiais utilizados na confecção das terminações poliméricas são os são os copolímeros de poliolefina, cujo material base é o polietileno e a borracha de silicone. A seguir serão descritas as características e propriedades destes polímeros POLIETILENO O polietileno é um polímero termoplástico e pertence à série dos compostos chamados poliolefinas. Suas propriedades básicas são controladas pela estrutura, tamanho e uniformidade das moléculas. O polietileno é formado pelo gás etileno quando este é polimerizado por reação em cadeia, a temperatura e pressão elevadas e em presença de pequenas quantidades de oxigênio gasoso. Os estágios de polimerização do etileno se desenvolvem conforme o esquema a seguir: FIGURA 16. ESTÁGIOS DE POLIMERIZAÇÃO DO ETILENO. O polietileno pode ser formado também pela desidratação do etanol ou hidrogenação do acetileno. Os produtos em polietileno podem ser parcialmente cristalinos devidos a sua ramificação extensiva [6]. A parte cristalina é constituída de moléculas regularmente organizadas dentro de lamelas. A espessura das lamelas é da

26 26 ordem de 10 nm, tendo de 10 a 20 m de comprimento. As lamelas são interconectadas por moléculas de interligação, as quais formam pontes interlamelares que constituem as regiões amorfas [7]. Dependendo do processo de polimerização pode-se obter o polietileno de baixa densidade (LDPE), o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e de alta densidade (HDPE). O LDPE normalmente é preparado por uma reação típica de processo de polimerização por radical livre em altas temperaturas e pressão. Utilizando como iniciadores da reação Azoisobutironitrilo (AIBN), peróxido de benzoila (BP) ou oxigênio ( ppm). De um modo geral o HDPE tem excelente resistência ao ataque de produtos químicos e a solventes, boas propriedades elétricas, especialmente baixa permissividade e alta rigidez dielétrica. No entanto, há necessidade de aditivação com antioxidantes para evitar a degradação oxidativa durante o processamento. A resistência ao intemperismo e à radiação ultravioleta é adquirida pela aditivação com compostos que retardam os processos de degradação, permitindo a aplicação deste polímero em ambientes externos [8]. O XLPE é obtido por reação de reticulação do PE, realizada por iniciadores que promovem ligações químicas entre as macromoléculas do polietileno, formando uma rede tridimensional termofixa, não podendo ser reprocessado ou dissolvido, sem que ocorra a degradação do polímero. Com a reticulação o polímero resultante suporta, sem deformação térmica, temperaturas mais altas, porém, passa a ter uma grande quantidade de carbonos terciários, menos estáveis quimicamente e bastante suscetíveis a degradação por radiação [8]. Algumas propriedades do XLPE em comparação com o LDPE e HDPE são dadas na Tabela 1 a seguir:

27 27 TABELA 1. PROPRIEDADES DO POLIETILENO. Propriedades LDPE HDPE XLPE Rigidez dielétrica (kv/mm) Resistividade volumétrica (.cm) 5 x x Fator de dissipação (1 MHz) 2 x Densidade (g/cm 3 ) 0,92 0,95 0,92 Condutividade térmica (W/K.m) 0,3 0,4 0,3 Coeficiente de expansão térmica linear (x 10 6 /K) Resistência ao dobramento (N/mm 2 ) Módulo de Elasticidade (kn/mm 2 ) 0,15 0,7 0,1 Cristalinidade (%) BORRACHA DE SILICONE A borracha de silicone é classificada como um elastômero orgânicoinorgânico obtido através da polimerização de siloxanos orgânicos. As borrachas de silicone foram primeiramente desenvolvidas em 1943 e são empregadas em dispositivos que necessitem de uma boa estabilidade térmica. A estrutura básica da borracha de silicone é mostrada na Figura 17. Os elastômeros de silicone apresentam uma particularidade única com respeito às outra borrachas, pois na sua cadeia principal não apresentam o carbono, mais sim o silício ligado ao oxigênio. A energia da ligação do silício com o oxigênio é muito maior do que as ligações carbono-carbono e carbono oxigênio, o que lhe permite propriedades térmicas superiores. A síntese do poli (dimetil siloxano) se realiza por reação do silício (obtido por fusão da sílica ou areia como carbono em forno elétrico com cloreto de metila, que gera o dimetildiclorosilano, que posteriormente se hidrolisa a dimetilsilanol, instável que se condensa para dar origem ao polidimetilsilano segundo o esquema mostrado na Figura [9, 10].

28 28 FIGURA 17. ETAPAS DA GERAÇÃO DO POLIDIMETILSILANO. FONTE: [9] Na maioria das borrachas comerciais o valor de x na figura x é de 3000 a As borrachas de silicone são reticuladas exclusivamente por peróxidos e necessitam de cargas para melhorar suas características mecânicas, como sílica amorfa. As borrachas de silicone são resistentes ao ozônio, radiação ultravioleta, solventes e óleos. A característica hidrofóbica garante correntes de fuga de pouca intensidade o que resulta em excelente comportamento em meios poluídos [11]. Algumas propriedades do silicone são dadas na Tabela 2 a seguir: Tabela 2. Propriedades da Borracha de Silicone. Propriedades Dureza (Shore A) Resistência à Tração (Kg/cm 2 ) Alongamento (%) Rigidez dielétrica (KV/mm) 20 Resistividade volumétrica (.cm) 2-10x Temperatura de trabalho (ºC) -60ºC+250ºC 2.5. MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO Tem sido observado que os materiais poliméricos podem ser afetados pelas variações climáticas como temperatura e intensidade de radiação solar, umidade,

29 29 poluição atmosférica, ciclo térmico e índice pluviométrico. Como as terminações poliméricas em estudo estão sujeitas, além dos efeitos ambientais, a campos elétricos, aquecimento por efeito Joule e esforços mecânicos, que são fatores que podem promover a degradação do material, pode-se considerar desta forma que estes dispositivos estão sob solicitações múltiplas. É constatado através de dados experimentais que os principais mecanismos de degradação dos materiais poliméricos são o trilhamento elétrico, a erosão e a fotodegradação. Um possível processo para a ruptura por trilhamento elétrico sob condições úmidas pode ser descrito como: 1- Contaminação e umedecimento da superfície do material, formando uma camada condutora com baixa resistência superficial; 2- Passagem de corrente superficial com alta dissipação de calor, causando perda não uniforme da solução da camada condutora, favorecendo a formação das bandas secas; 3- Interrupção do fluxo de corrente superficial devido à presença da banda seca, causando aumento da tensão elétrica através da banda seca e iniciando-se as descargas superficiais; 4- Devido às descargas superficiais a superfície do isolante alcança elevadas temperaturas, causando a formação de resíduos carbonizados levando a gradual erosão 3 ; 5- Propagação da trilha de resíduo de carbono; 6- Ruptura completa da superfície do material isolante de maneira que o isolante restante é incapaz de apresentar resistência à tensão elétrica aplicada [12]. Um esquema ilustrativo destes processos numerados de 1 a 6 pode ser observado na Figura 18. A fotodegração é causada pela exposição do material à radiação solar causada pela atuação de fótons na faixa de energia do ultra-violeta. 3 Perda localizada e gradual de massa que ocorre pela ação de descargas superficiais

30 FIGURA 18. ILUSTRAÇÃO DO MECANISMO DE PROCESSO DE TRILHAMENTO ELÉTRICO PROPOSTO POR MALIK [13]. É extremamente importante que não fiquem vazios ou cavidades no contato da mufla com o cabo, pois estas cavidades possuem constante dielétrica diferente da do material que o rodeia. Quando submetemos este material a um campo elétrico, este se distribui pelo material, submetendo a cavidade ou inclusão a um gradiente de tensão em excesso ao gradiente máximo suportável pela mesma. Este fenômeno dará origem a pequenas descargas disruptivas no interior da cavidade, acarretando um processo temporal de deterioração progressiva do material e eventualmente a falha do dispositivo FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DE CONFIABILIDADE NOS PROCESSOS DE MONTAGEM DAS TERMINAÇÕES ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS (AAF) A análise de árvore de falhas (AAF) ou failure tree analysis (FTA) determina as causas básicas de um evento ou a seqüência que levou ao mesmo e pode ser

31 31 aplicada a qualquer evento indesejado, especialmente eventos e/ou sistemas complexos. [14] O objetivo da análise de falhas é a obtenção através de um diagrama lógico do conjunto mínimo de causas (falhas) que levaram ao evento em estudo. [14] METODOLOGIA Os princípios básicos da metodologia consistem dos seguintes passos: a) Seleção do Evento Topo ou Evento Falha: é o evento principal da análise. Todos os processos do diagrama possuem relação direta com este evento; b) Determinação dos fatores contribuintes: são os fatores relacionados as sequências de eventos que levam o sistema à falhas ou a acidente. Os fatores contribuintes podem ser: - Evento Básico: é um evento que ocorre com bastante frequência e geralmente leva à ocorrência de falhas; - Evento Não Desenvolvido: é um evento que caracteriza uma técnica ou sequência do processo que não foi realizada; - Evento Normal: é um evento falha que já está presente no processo. Devem sempre ser tomadas medidas preventivas para este tipo de evento. c) Diagramação lógica: as sequências de eventos são construídas com o auxílio de portas lógicas AND (E), OR (OU); d) Simplificação booleana: consiste na aplicação da lógica booleana de acordo com a tabela verdade das portas lógicas utilizadas, conforme Figura 19 e Figura 20 a seguir:

32 32 FIGURA 19. PORTA LÓGICA OU (OR). FONTE: [14] FIGURA 20. PORTA LÓGICA E (AND). FONTE: [14] SIMBOLOGIA Na Figura 21 são apresentados os símbolos mais usados para caracterizar os diferentes eventos, com seus respectivos significados.

33 33 Simbologia Função EVENTO FALHA Porta lógica: E (.) OU (+) Evento Básico Evento Não Desenvolvido Evento Normal FIGURA 21. SIMBOLOGIA ASSOCIADA AOS EVENTOS DA ANÁLISE DE ÁRVORE DE FALHAS ANÁLISE DE MODO DE FALHAS E EFEITOS - FMEA A análise de Modos de Falhas e Efeitos (Failure Mode and Effect Analysis FMEA) é uma ferramenta usada para aumentar a confiabilidade de um certo produto durante a fase de projeto ou processo. A ferramenta consiste basicamente em sistematizar um grupo de atividades para detectar possíveis falhas e avaliar os efeitos das mesmas para o projeto/processo. A partir dessas possíveis falhas, identificam-se ações a serem tomadas para eliminar ou reduzir a probabilidade de que as mesmas ocorram. Essas ações também podem objetivar aumentar a probabilidade de detecção dessas falhas, para que os produtos que apresentam inconformidades não cheguem ao cliente. É extremamente importante se definir o que está sendo analisado (uma área, atividade, equipamento). Depois verifica-se se o sistema será analisado inteiro ou partes dele, e quais são os alvos a serem considerados (pessoal, produto).

34 34 As unidades de análise do FMEA descritas a seguir são os sistemas, subsistemas e componentes, assim divididas a fim de sistematizar todo o projeto. a) Processo: Define o sistema a ser analisado obtendo dados concretos, como fotografias, desenhos, diagramas ou listas de componentes. b) Etapa do processo ou Item: Define a etapa do processo ou item que será analisado isoladamente. c) Funções do processo: Define as atividades que o item desempenha sob o ponto de vista operacional; cada função tem uma medida associada. d) Modo de falha em potencial: É a descrição da maneira pela qual um item falha em cumprir com a sua função. e) Efeito de falha em potencial: É a consequência que o modo de falha tem sobre a operação, função ou estado do item [14]. f) Causa da falha em potencial: Descreve as possíveis causas que ocasionaram as falhas; A análise deve manter-se dentro do escopo definido (sistema que está sendo analisado e interface com outros sistemas); As causas devem ser identificadas para um modo de falha, e não para um efeito individual. g) Severidade (S): É o índice que deve refletir a gravidade do efeito da falha sobre o cliente, assumindo que o tipo de falha ocorra; [14] Os índices de severidade devem corresponder, de preferência, aos índices pré-definidos na Tabela 3. j) Número de prioridade de risco (R): Os riscos em uma análise de FMEA podem ser quantificados através do conceito do número de prioridade de risco (R), que é

35 35 obtido pelo resultado da multiplicação dos índices de severidade, ocorrência e detecção. TABELA 3. TABELA DE SEVERIDADE. Severidade Descrição do efeito de falha Índice Perigoso sem avisos Ranking de severidade muito alto quando um efeito de modo de 10 falha em potencial de um sistema de segurança opera sem avisos (compromete a segurança) Perigoso com aviso Ranking de severidade muito alto quando um efeito de modo de 9 falha em potencial de um sistema de segurança opera com avisos (compromete a segurança) Muito Alto Sistema inoperável com falha destrutiva sem comprometer a 8 segurança Alto Sistema inoperável com danos ao produto 7 Moderado Sistema inoperável com dano mínimo 6 Baixo Sistema inoperável sem dano 5 Muito baixo Sistema operável com degradação significante da performance 4 Mínimo Sistema operável com degradação da performance 3 Quase nulo Sistema operável com interferência mínima 2 Nulo Nenhum efeito 1 TABELA 4. TABELA DE OCORRÊNCIA. Probabilidade Probabilidade de falha Índice >1 em 2 10 Muito Alto: A falha é quase inevitável 1 em em 8 8 Alto: muitas falhas 1 em em 80 6 Moderado: falhas ocasionais 1 em em em Baixo: poucas falhas 1 em Remota: A falha é improvável de ocorrer <1 em

36 36 TABELA 5. TABELA DE DETECÇÃO. Detecção Probabilidade de detecção pelo projeto de controle Índice Nula O projeto de controle não pode detectar potencial causa/mecanismo e 10 subsequente modo de falha Muito Remota Probabilidade muito remota de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha 9 Remota Probabilidade remota de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Muito baixa Probabilidade muito baixa de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Baixa Probabilidade baixa de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Moderada Probabilidade moderada de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Moderada/alta Probabilidade moderada/alta de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Alta Probabilidade alta de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Muito alta Probabilidade muito alta de que o projeto de controle detecte potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha Quase certeza O projeto de controle detectará potencial causa/mecanismo e subsequente modo de falha EXPERIMENTAL Na elaboração deste trabalho, foram selecionados diversos ensaios com o objetivo de avaliar as terminações poliméricas, levando-se em conta os aspectos de solicitações de esforços mecânicos, elétricos e de resistência ao intemperismo, a que são submetidos esses dispositivos. Os ensaios foram escolhidos baseando-se em normas nacionais e internacionais levando-se em conta: (a) sua viabilidade técnica e econômica, (b)

37 37 relevância das informações dos parâmetros medidos, (c) possibilidade de avaliação de desempenho dos materiais sob condições múltiplas. Para realização dos ensaios foram utilizadas terminações de distintos fabricantes, identificados conforme Tabela 6 a seguir: TABELA 6. IDENTIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES POLIMÉRICAS SUBMETIDAS A TESTES. Terminação A B C D E F Tipo Termocontrátil Termocontrátil Contrátil a frio Contrátil a frio Push-on Modular 3.1. ENSAIOS TÉRMICOS A estrutura cristalina e/ou a composição dos materiais podem mudar durante o aquecimento ou resfriamento, pela análise térmica é possível observar estas variações. Nos polímeros podem ser observadas propriedades como transição vítrea, temperatura de fusão e cristalização, perda de massa, reações químicas, e outras ENSAIO DE CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) A calorimetria diferencial de varredura, conforme norma ASTM D 3418 [15], é um método direto e quantitativo de medida da transferência de calor e das mudanças de entalpia (dh/dt) envolvidas nas transições sofridas pelo material. Nesta técnica mede-se a diferença de temperatura entre a amostra e a referência

38 38 (material inerte), que é proporcional a diferença de fluxo de calor entre os dois. Envolvendo processos exotérmicos e endotérmicos o ensaio nos fornece informações sobre a temperatura de transição vítrea (Tg), que é a temperatura de na qual o polímero passa de um estado rígido para um estado flexível, temperatura de cristalização (Tk), ponto de fusão, pureza, temperatura de oxidação e temperatura na qual ocorre a degradação do material (Td). FIGURA 22. TERMOGRAMA TÍPICO DE DSC. O ensaio de calorimetria diferencial de varredura foi realizado em amostras de materiais retirados das terminações com o objetivo de obter as principais transições que estes materiais sofrem. Estes resultados são importantes na caracterização e para posterior avaliação do desempenho de materiais. O equipamento utilizado no ensaio foi um calorímetro NETZSCH DSC, modelo 204 F1. O ensaio foi realizado na faixa de temperatura de -150 o C a 20 º C para as borrachas de silicone e na faixa de -100 ºC a 200 ºC para os materiais termocontrácteis. A taxa de aquecimento utilizada foi de 10 º C/ min.

39 ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA (TGA) A análise termogravimétrica, conforme a norma ASTM E 1640 [16], é uma técnica que caracteriza o perfil de degradação dos polímeros, em função da temperatura. Consiste em um processo contínuo resultante de uma transformação física ou química que resulta em perda de massa. A aplicação típica desta técnica está na avaliação da estabilidade térmica e temperatura de decomposição, se estendendo para cura e condensação, composição, porcentagem de cargas em polímeros, entre outras informações. Os dados são obtidos através de um termograma que registra a variação de massa da amostra analisada em função da temperatura, podendo esta análise ser efetuada para diferentes atmosferas (inerte, oxidante ou redutora). A Figura 23 mostra um exemplo de uma análise termogravimétrica obtida do material de uma terminação push-on. FIGURA 23. CURVA TERMOGRAVIMÉTRICA OBTIDA DE MATERIAL DE TERMINAÇÃO PUSH- ON. O equipamento utilizado no ensaio foi um analisador termogravimétrico NETZSCH, modelo TG 209. O ensaio foi realizado com o seguinte procedimento: as amostras foram aquecidas a uma taxa de 20 ºC/min para que todo material orgânico possa ser queimado, restando apenas cinzas.

40 40 As condições de ensaio utilizadas foram: faixa de temperatura em atmosfera inerte (N 2 ) = 20 ºC a 550 ºC e faixa de temperatura em atmosfera oxidante (O 2 ) = 550 ºC a 850 ºC ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS ENSAIO DE IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) Diferentes tipos de polímeros são utilizados na confecção das terminações. Sendo assim, a identificação do tipo do polímero é uma importante ferramenta para avaliação de suas características elétricas, mecânicas e de resistência ao envelhecimento. Para identificação dos compostos orgânicos dos materiais das terminações foi realizado ensaio de FTIR, normalizada pela ASTM E 1252 [17]. Para a realização do ensaio foi utilizado o seguinte equipamento: Espectrofotômetro de infravermelho marca Bomem, modelo MB100. Para o ensaio as amostras foram misturadas em brometo de potássio (KBr) e submetidas à pressão de 8 toneladas, durante 10 minutos, em acessório especial. Com este procedimento foram obtidas pastilhas, as quais foram submetidas à análise no espectrofotômetro de infravermelho ENSAIO DE NÉVOA SALINA O ensaio de névoa salina é um ensaio baseado na norma NBR 9314 [18] e seu objetivo é medir a variação da corrente de fuga de terminações externas operando em ambientes com névoa salina ou com materiais orgânicos depositados na superfície. O cloreto de sódio ou os materiais orgânicos

41 41 depositados sobre as terminações aumentam a condutividade dos materiais diminuindo a ação isolante do dispositivo. Terminações de distintos fabricantes foram montadas em cabos isolados, com bitola de 400 mm 2 e 3 m de comprimento. Os testes foram realizados no interior de uma câmara de acrílico com volume de aproximadamente 10 m 3. A névoa salina foi produzida no interior da câmara pela nebulização de uma solução de cloreto de sódio em água destilada (10 g/l), utilizando-se dois bicos nebulizadores acionados por ar comprimido. A condutividade medida da solução foi de 1600 ms/m. A névoa foi produzida com uma vazão de 0,2 L/h/m 3, a qual foi controlada pela dosagem da solução salina por meio de uma bomba peristáltica. Um transformador de distribuição de 25 kv/ V, 10 kva, ligado de maneira reversa, foi utilizado como fonte de tensão. O ensaio consistiu na aplicação simultânea de tensão elétrica (16 kv faseterra) e névoa salina por um período de 168 h. Por intermédio de um circuito de proteção ligado em série com o aterramento, foram efetuados registros de corrente de fuga durante as últimas horas de ensaio. Terminadas as 168 h as terminações foram inspecionadas visualmente. A Figura 24 apresenta o circuito simplificado do ensaio e os detalhes da montagem. FIGURA 24. CIRCUITO DE ENSAIO SIMPLIFICADO E DETALHES DA MONTAGEM DENTRO DA CÂMARA DE NÉVOA SALINA.

42 ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE A hidrofobicidade é uma propriedade dos materiais poliméricos e se refere à sua capacidade em repelir água evitando que, em presença de umidade, ocorra formação de zonas molhadas na sua superfície. Esta propriedade, presente em todos os materiais poliméricos quando novos (quando recém-instalados na rede), proporciona a supressão da corrente de fuga superficial e aumento da suportabilidade a descargas disruptivas, melhorando como consequência o desempenho dos materiais sob condições de poluição e umidade. Assim, a hidrofobicidade, quando presente, pode ser vista como uma propriedade que reforça a capacidade isolante de um material [19]. Sob a ação de intemperismo (radiação UV, calor e umidade), poluição e descargas elétricas superficiais, os materiais poliméricos podem perder a hidrofobicidade que possuíam inicialmente. O EPDM é um exemplo de material polimérico que perde definitivamente a hidrofobicidade pouco tempo depois de ser exposto ao ambiente externo. O silicone, ao contrário, é um exemplo de material que permanece hidrofóbico por longos períodos de tempo, mesmo em condições de intemperismo severo e na presença de poluição ambiental [19,20]. A avaliação da hidrofobicidade foi efetuada pelo método descrito no guia STRI [5] e na Norma IEC TS [21], os quais prescrevem uma maneira de classificar a superfície de isoladores dentro de uma escala de classes de hidrofobicidade. Esta escala se inicia com a classe HC1 (completamente hidrofóbico) e termina com a classe HC7 (completamente hidrofílico). O procedimento consistiu em borrifar água sobre o isolador, com o auxílio de um pulverizador manual e, em seguida, fotografar sua superfície. Posteriormente, as fotos obtidas foram comparadas com fotos padrões presentes no guia 1, 92/1 do STRI as quais definem uma escala de hidrofobicidade. Os padrões do STRI estão apresentados na Figura 25.

43 43 FIGURA 25. ESCALA DE HIDROFOBICIDADE CONFORME PADRÕES STRI. FONTE: STRI 3.3. ENSAIOS ELÉTRICOS ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO O fator de dissipação fornece indicações de perdas no dielétrico. Certos processos de degradação, como a deterioração térmica e a absorção de umidade aumentam essas perdas. Para representar as perdas dielétricas inerentes a uma estrutura isolante quando submetida a um campo elétrico alternado pode-se representar um isolante por um capacitor em paralelo com um resistor.

44 44 FIGURA 26. REPRESENTAÇÃO FASORIAL DO CIRCUTIO EM PARALELO. FONTE: [22] Onde Ic é a corrente de carga e Ir é a corrente residual. A partir deste diagrama fasorial obtemos a relação: tg I I r c U Rp U C p 1 R C p p [1] onde tg representa o fator de dissipação, representando a energia dissipada por ciclo de tensão senoidal em função da energia armazenada. Entre as razões para determinar o fator de dissipação estão: pesquisa básica no desenvolvimento de materiais isolantes, utilização em laboratório, para controle de qualidade durante a produção de cabos, transformadores e outros equipamentos, para manutenção preventiva e para testes em campo. O equipamento utilizado no teste foi uma Ponte TETTEX, Test Set, tipo A representação esquemática do arranjo de teste utilizado está apresentada na Figura 27. O procedimento adotado neste novo teste consistiu na aplicação de tensão (fase-terra) em degraus de 4 kv, iniciando em 4 kv e terminando em 36 kv. Para cada patamar de tensão foram registrados os valores de capacitância (em pf) e fator de dissipação (em %). Ainda, estas medidas foram realizadas com as terminações secas e com as terminações umedecidas. O umedecimento das terminações foi realizado com borrifador.

45 45 FIGURA 27. ARRANJO DE TESTE DE CAPACITÂNCIA E FATOR DISSIPAÇÃO. Vale ressaltar que as medidas de capacitância e fator de dissipação dizem respeito ao conjunto cabo-terminação. Para fins de comparação de desempenho de terminações estas foram montadas em cabos de mesmo comprimento e mesma bitola ENSAIOS MECÂNICOS As variáveis externas que afetam o comportamento mecânico dos polímeros são: temperatura; tempo ou velocidade de deformação (ou velocidade de aplicação de tensão); nível da solicitação mecânica; tipo de solicitação; natureza da atmosfera vizinha, abrangendo umidade e outros agentes quimicamente agressivos ao polímero avaliado. Os ensaios mecânicos têm o objetivo de avaliar as propriedades mecânicas do material polimérico novo e também observar as variações causadas pela solicitação a que são submetidos, exigida pela aplicação em serviço ENSAIO DE DUREZA O ensaio de dureza tem como objetivo a determinação da resistência dos materiais poliméricos contra a penetração de umidade. É baseado na penetração de

46 46 um indentador com formato específico durante um período de tempo e carga prédefinidos, conforme a norma ASTM D 2240 [23]. As medidas foram realizadas a temperatura ambiente, com auxílio do durômetro Bareiss, modelo HPE D e A, utilizando carga de 5 kgf para dureza shore D e 1 kgf para dureza shore A. A leitura do medidor do durômetro é realizada 5 segundos após a estabilização do indicador do aparelho ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA Este ensaio baseado na norma ASTM D 638 [24] é importante para a caracterização do material, pois os polímeros utilizados na confecção de cabos e acessórios devem possuir determinadas características mecânicas iniciais, para que possam atender a solicitações de serviço e manuseio. Materiais muito rígidos podem sofrer trincas durante a instalação ou por esforços da própria rede comprometendo o desempenho dos mesmos. Materiais com pouca resistência mecânica podem sofrer deformação, a qual também pode comprometer seu desempenho. Por meio deste ensaio foram obtidos os valores de tensão máxima e alongamento na ruptura. Cinco corpos-de-prova na forma de gravatas foram retirados das amostras dos materiais poliméricos obtidos das terminações. Os corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de à tração à ruptura, em equipamento Instron 4467, com célula de carga 100 kn, velocidade do travessão de 50 mm/min, L 0 de 10 mm. Todos os testes foram realizados na temperatura ambiente. Os corpos-de-prova foram submetidos a envelhecimento térmico em estufa durante 7 dias, na temperatura de 130 ºC. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

47 47 Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos nos ensaios térmicos, físico-químicos, elétricos e mecânicos. Serão apresentados ainda, os resultados obtidos dos métodos de FTA e FMEA RESULTADOS DOS ENSAIOS CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC) Os resultados, obtidos através do calorímetro NETZSCH DSC F1 estão apresentados na Figura 32 a Figura 29. Pode ser observado que os materiais das terminações D e E apresentam comportamento térmico muito parecido, com transição vítrea entre -107 ºC e -109 ºC e temperatura de fusão em - 38 ºC (Figura 31 e Figura 32). As propriedades físicas, mecânicas e termodinâmicas dos polímeros dependem do grau de cristalinidade. A cristalinidade aumenta a rigidez e a densidade dos materiais, mas diminui a flexibilidade e a resistência ao impacto. A cristalinidade para estes materiais só ocorre em baixa temperatura, sendo o mesmo amorfo na temperatura ambiente. O polímero usado na terminação C (Figura 30) apresenta comportamento diferente em relação aos materiais das terminações D e E. Este possui transição vítrea em -117 ºC, sendo possível observar a cristalização do material em -96ºC. A temperatura de fusão ocorre em temperatura mais baixa que a dos anteriores: - 44 ºC. Da Figura 28 e Figura 29 podem ser vistos que os materiais termocontráteis (terminações A e B) apresentaram comportamento térmico bastante diferenciado dos anteriores. Estes possuem cristalinidade, a qual deve sofrer um aumento após a aplicação de temperatura. Ainda, a temperatura de fusão destes materiais variou de 55 ºC a 103 º.

48 48 FIGURA 28. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO A. FIGURA 29. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO B. FIGURA 30. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO C.

49 49 FIGURA 31. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO D. FIGURA 32. CURVA CALORIMÉTRICA OBTIDA PARA O MATERIAL DA TERMINAÇÃO E ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) Os resultados dos ensaios de termogravimetria dos materiais das terminações estão apresentados na Tabela 7. A perda de massa até 400 ºC pode corresponder a saída de plastificantes, óleos e/ou cadeias pequenas do polímero; a perda de massa entre 400 ºC e 800

50 50 ºC corresponde a pirólise do material polimérico. O resíduo final, descrito como teor de cinzas, corresponde a quantidade de material inorgânico presente na formulação. No caso dos materiais formulados com silicone parte deste resíduo é formado pela oxidação do silício presente na cadeia. Nota-se que as perdas de massa para as terminações a frio (C, D e E) são bastante similares, indicando formulações parecidas. As amostras dos materiais termocontráteis (A e B) apresentam resultados bem diferentes, tanto com relação à quantidade de carga (teor de cinzas) quanto em relação à quantidade de plastificante. TABELA 7. RESULTADOS DE PERDA DE MASSA OBTIDOS NO ENSAIO DE TERMOGRAVIMETRIA. Amostra Perda de massa até 400 ºC (%) Perda de massa entre 400 e 800 ºC (%) Teor de cinzas (%) A 15,08 62,88 22,04 B 19,83 48,59 31,58 C 1,91 32,82 64,6 D 3,03 29,11 67,98 E 3,4 33,95 62, IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS POR ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO (FTIR) Os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 8. Nota-se que os compostos orgânicos que constituem as terminações são mesmo o polietileno e a borracha de silicone como pressuposto inicialmente, porém, existem aditivos misturados, como antioxidantes e catalisadores.

51 51 TABELA 8. IDENTIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS DAS TERMINAÇÕES. Fabricante A B C D E Composto orgânico Polietileno/Poliolefinas Polietileno/Poliolefinas Borracha de silicone Borracha de silicone Borracha de silicone ENSAIO DE NÉVOA SALINA Na Figura 33 são apresentadas as fotos da terminação A após o teste. Foi observada, nas proximidades da saia superior, a ocorrência de erosão profunda do revestimento polimérico. Nenhuma alteração significativa nos valores de corrente de fuga foi observada. FIGURA 33. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO A. A Figura 34 mostra a terminação B após o teste. Não foi observada alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. Ainda, nenhuma alteração significativa nos valores de corrente de fuga foi observada.

52 52 FIGURA 34. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO B. A Figura 35 mostra a terminação C após o teste. Não foi observada alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. FIGURA 35. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO C. A Figura 36 mostra a terminação F após o teste. Não foi observada alteração da superfície do material, trilhamento elétrico ou erosão. FIGURA 36. RESULTADO DO ENSAIO DE NÉVOA SALINA: TERMINAÇÃO F. Vale ressaltar que as condições impostas neste estudo são bastante similares às condições impostas no ensaio normalizado (tensão aplicada = 15 kv, condutividade = 1600 ms/m 200 ms/m e vazão = 0,4 L/h/m 3 0,1 L/h/m 3 ).

53 53 Todavia, o procedimento de teste é bastante divergente com relação ao prescrito na norma NBR 9314 [18]. Através dos experimentos conclui-se que as terminações da B, C e F apresentaram bom desempenho frente a concentração de névoa salina, não implicante em trilhamento elétrico e erosão. Em relação a terminação A observouse trilhamento elétrico e erosão grave, o que quer dizer que esta terminação não é resistente à condições intempéricas acentuadas. Os valores de corrente de fuga não foram alterados significativamente nas terminações colocadas sob teste ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE Os resultados da avaliação da hidrofobicidade das terminações estão apresentados na Figura 37. Pela comparação com o padrão do STRI podem-se classificar as terminações avaliadas de acordo com a Tabela 9. É possível observar que a terminação A foi a que apresentou pior desempenho, mostrandose hidrofílica. Todas as demais terminações estão adequadas ao uso, com destaque para as terminações B, C e F.

54 54 FIGURA 37. RESULTADOS DO ENSAIO DE HIDROFOBICIDADE: TERMINAÇÕES: (a) F, (b) E, (c) D, (d) C, (e) A, (f) B. TABELA 9. CLASSIFICAÇÃO DAS TERMINAÇÕES EM RELAÇÃO À HIDROFOBICIDADE. Fabricante A B C D E F Índice de Hidrofobicidade HC6 HC1 HC1 HC2 HC2 HC ENSAIO DE CAPACITÂNCIA E FATOR DE DISSIPAÇÃO São apresentados os resultados obtidos para cada um dos conjuntos caboterminação. O conjunto B apresentou variação pouco significativa da capacitância e do fator de dissipação nas condições seco e úmido. O conjunto A apresentou variação bastante significativa da capacitância e do fator de dissipação depois de umedecido, isto é, o fator de dissipação chegou a triplicar de valor, tendo uma variação de 0,46 para 1,61 em 10 kv. Além disto, esta terminação apresentou o maior valor de fator de dissipação, sendo de até 10 vezes o valor da terminação com menor fator de dissipação. O conjunto C apresentou uma variação significativa da capacitância e do fator de dissipação depois de umedecido (o fator de dissipação dobrou de valor). Apesar deste aumento, este o conjunto é o que apresentou o menor fator de dissipação entre todos os conjuntos e, mesmo umedecido, este parâmetro é ainda cerca de 10 vezes menor do que o observado para o conjunto A.

55 55 Os conjuntos D e E apresentaram variação pouco significativa da capacitância e do fator de dissipação depois de umedecidos. A Figura 38 e Figura 39 apresentam os resultados das terminações no estado seco e úmido. (a) FIGURA 38. RESULTADOS DO ENSAIO DE CAPACITÂNCIA: DESEMPENHO DAS TERMINAÇÕES (a) SECAS. (b) UMEDECIDAS. (b)

56 56 (a) (b) FIGURA 39. RESULTADOS DO ENSAIO DE FATOR DE DISSIPAÇÃO: DESEMPENHO DAS TERMINAÇÕES (A) SECAS. (B) UMEDECIDAS ENSAIO DE DUREZA Os resultados das medidas de dureza estão apresentados na Tabela 10. Nota-se que não foi possível usar a mesma escala de dureza para todas as terminações avaliadas devido às diferentes características existentes entre as formulações termocontráteis e as contráteis a frio. O método A descrito na tabela é utilizado para materiais moles e o método B para materiais rígidos. Os resultados mostram que não houve variação significa da dureza nas amostras testadas

57 57 TABELA 10. RESULTADOS DO ENSAIO DE DUREZA. Dureza Terminação Dureza Shore A Dureza Shore D A - 41,6 0,9 B - 31,7 0,9 C 41,6 0,8 - D 38,4 0,7 - E 43,5 1, ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA Os materiais das terminações D e E apresentaram variação muito pequena nas propriedades mecânicas mostrando ótima estabilidade à degradação térmica. Apesar da pequena variação da resistência à tração o material da terminação C apresentou perda percentual de 18,3% no alongamento a ruptura. Os materiais das terminações A e B foram os que apresentaram maior perda percentual das propriedades mecânicas. O material que apresentou perdas percentuais das propriedades mecânicas superiores a 20% foi o da terminação A. A Tabela 11 nos dá os valores médios de elongação e tensão máxima e a variação percentual antes e após o envelhecimento térmico dos cinco corpos-deprova testados para cada amostra de terminação. TABELA 11. RESULTADOS DO ENSAIO DE TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA. Tração e Alongamento na Ruptura Antes do Após o Variação Percentual envelhecimento envelhecimento Elongação (%) Tensão máxima Elongação (%) Tensão máxima Elongação (%) Tensão máxima

58 58 (Mpa) (Mpa) (Mpa) A 592,6 12,4 439,4 9,8-25,9-21,0 B 469,3 18,1 411,0 15,0-12,4-17,1 C 516,8 6,7 422,2 6,1-18,3-9,0 D 645,8 6,9 595,8 6,7-7,7-2,9 E 578,6 7,1 568,6 6,4-1,7-9, RESULTADOS DOS MÉTODOS DE FTA E FMEA Os métodos de FTA e FMEA foram aplicados para avaliar a confiabilidade nos processos de montagem das terminações MÉTODO FTA O método de árvore de falhas (FTA) foi aplicado para a análise da preparação do cabo, na conexão do conector terminal e na preparação para saída de aterramento, onde estas etapas são comuns a todos os conjuntos caboterminação analisados. Aplicou-se o método de FTA nestas etapas por este ser um método que identifica eventos de alto nível causados por eventos de baixo nível, por analisar falhas múltiplas, ter menos restrições e mais fácil de seguir e identificar influências externas. Através do estudo de caso verificou-se que algumas falhas na preparação do cabo e na inserção do conector terminal podem gerar sobreaquecimento. O sobreaquecimento implica em degradação e ruptura do isolamento. A Figura 40 a seguir mostra os detalhes da preparação do cabo e da inserção do conector terminal. Em seguida é apresentado os resultados da análise de árvores de falhas para estas etapas de instalação.

59 59 (a) (b) (c) (d) (e) (f) FIGURA 40. (a) REMOÇÃO DA CAPA EXTERNA (b) CORTE DA SEMICONDUTORA PARA INÍCIO DA REMOÇÃO (c) REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTORA A QUENTE (d) CABO ISOLADO APÓS A REMOÇÃO DA CAMADA SEMICONDUTORA (e) PROCESSO DE RETIRADA DA ISOLAÇÃO PARA INSERÇÃO DO CONECTOR TERMINAL (f) APLICAÇÃO DO CONECTOR TERMINAL POR COMPRESSÃO.

60 60 FIGURA 41. MÉTODO DE ÁRVORE DE FALHAS PARA ANÁLISE DE SOBREAQUECIMENTO. O estudo de caso mostrou também que a preparação para a saída de aterramento pode apresentar falhas se não seguir alguns critérios específicos, podendo gerar descargas superficiais entre a cordoalha de aterramento e a cintamola e trilhamento elétrico devido à concentração de tensão elétrica nas bandas secas formadas pela perda não uniforme da solução da camada condutora. A Figura 42 a seguir mostra os detalhes da preparação para a saída de aterramento. Em seguida são apresentados os resultados da análise de árvore de falhas.

61 61 (a) (b) (c) (d) FIGURA 42. (a) APLICAÇÃO DA CINTA-MOLA (b) APLICAÇÃO DE ESTANHO NA CORDOALHA DE ATERRAMENTO (c) CORDOALHA DE ATERRAMENTO SOBRE A CINTA-MOLA. (d) FITA MASTIC SOBRE A CORDOALHA.

62 62 FIGURA 43. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS E TRILHAMENTO ELÉTRICO. O último caso analisa o fenômeno das descargas superficiais que podem ocorrer no conjunto se não houver critérios específicos na instalação. As descargas superficiais podem levar a perda das propriedades isolantes e a uma gradual erosão. Para evitar o fenômeno das descargas superficiais é necessário aplicar uma fita semicondutora entre a camada semicondutora e a isolação do cabo. Este critério reduz consideravelmente a concentração de campo elétrico na região compreendida entre a blindagem e a camada semicondutora. Após a remoção da camada semicondutora a isolação do cabo deve ser limpa com um pano embebido com solvente. Se este procedimento não for feito corretamente a isolação pode ser contaminada pelos resíduos contidos na camada semicondutora e provocar descargas na superfície da isolação do cabo. A Figura 44 a seguir mostra os detalhes da limpeza da isolação antes da conexão da mufla e da aplicação da fita semicondutora. A análise de árvore de falhas é mostrada na sequência. (a) (b) FIGURA 44. (a) LIMPEZA DA ISOLAÇÃO (b) FITA SEMICONDUTORA ENTRE A BLINDAGEM E CAMADA SEMICONDUTORA.

63 63 FIGURA 45. MÉTODO DE FTA PARA ANÁLISE DE DESCARGAS SUPERFICIAIS MÉTODO FMEA As etapas do processo de instalação das terminações que envolvem a instalação do isolador polimérico e a proteção externa contra a penetração de umidade são diferentes dentre as terminações analisadas. Com isso o método de FMEA foi aplicado com o objetivo de avaliar e detectar as possíveis falhas que possam ocorrer nas terminações nestas etapas.

64 64 Aplicou-se o método de FMEA nestas etapas da instalação por este identificar os modos e efeitos das falhas potenciais de cada processo isoladamente, por ter uma abrangência maior ao analisar uma falha e por identificar características críticas do processo além de atribuir índices de severidade, ocorrência e detecção para determinar a gravidade das falhas analisadas. A seguir são apresentados os métodos de FMEA para cada processo de instalação das terminações poliméricas em análise Processo A: Instalação de terminações termocontráteis Nas terminações termocontráteis primeiramente instala-se o tubo termocontrátil (preto, semicondutor), para controle do campo elétrico. Em seguida é efetuada a contração utilizando um soprador térmico. Depois é instalado o tubo termocontrátil vermelho. Este também é contraído com o soprador, conforme mostra a Figura 46 (b). A montagem das saias é o último passo. Para isso deve ser observada com cuidado a aderência das saias com o tubo termocontrátil para evitar que vazios no contato gerem descargas parciais. A Figura 46 demonstra os detalhes de instalação das terminações termocontráteis e a Tabela 12 mostra a análise FMEA. (a) (b)

65 65 (c) (d) FIGURA 46. (a) TUBO TERMOCONTRÁTIL (PRETO, SEMICONDUTOR) (b) CONTRAÇÃO DO TUBO TERMOCONTRÁTIL COM O SOPRADOR, (c) TUBO TERMOCONTRÁTIL CONTRAÍDO (d) COLOCAÇÃO DAS SAIAS. TABELA 12. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO A Processo B: Instalação das terminações contráteis a frio As terminações contráteis a frio são simplesmente encaixadas nos cabos. Para isto os fabricantes fornecem tubos com graxa de silicone. A Figura 47 mostra os detalhes de uma terminação contrátil a frio sendo colocada no cabo. A análise de FMEA é mostrada na Tabela 13..

66 66 (A) (b) FIGURA 47. (a) DETALHES DA INSTALAÇÃO DE TERMINAÇÕES CONTRÁTEIS A FRIO (b) INSTALAÇÃO FINALIZADA. TABELA 13. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO B Processo C: Instalação de terminações push-on As terminações do tipo push-on como dito anteriormente possuem um cordão plástico localizado na parte interna da terminação que tem por objetivo contrair o tubo de alívio de campo elétrico no cabo. A Figura 48 demonstra os detalhes da colocação da mufla no cabo e do puxamento do cordão. A análise de FMEA é mostrada na Tabela 14.

67 67 (a) (b) FIGURA 48. (a) COLOCAÇÃO DA MUFLA (b) PUXAMENTO DO CORDÃO. TABELA 14. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO C Processo D: Instalação de terminações modulares Nestas terminações devem-se instalar primeiramente o tubo de alívio de campo elétrico. Para isto o fabricante fornece um tubo com graxa de glicol. Depois disto instala-se a cobertura de aterramento. A montagem das saias é o último passo e segue o mesmo procedimento que a colocação da cobertura de aterramento. A Figura 49 mostra os detalhes da instalação. A análise de FMEA é mostrada na Tabela 15.

68 68 (a) (b) (C) FIGURA 49. (A) COLOCAÇÃO DO TUBO TVR, (B) COLOCAÇÃO DA COBERTURA DE ATERRAMENTO, (C) MONTAGEM DAS SAIAS E TERMINAÇÃO FINALIZADA. TABELA 15. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO D Processo E: Proteção externa

69 69 O processo de proteção externa tem como objetivo evitar a penetração de umidade no conjunto cabo-terminação. A penetração de umidade pode ocasionar concentração de campo elétrico entre o corpo da terminação e o conector terminal comprometendo o desempenho do dispositivo. Este processo é comum a todas as terminações e envolve a aplicação de fita auto-fusão no contato entre a terminação e conector terminal, conforme mostra a Figura 50. A análise de FMEA é mostrada na Tabela 16. FIGURA 50. FITA AUTO-FUSÃO NA REGIÃO PRÓXIMA AO CONECTOR TERMINAL. TABELA 16. ANÁLISE DE FMEA PARA O PROCESSO E. 5. ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA A especificação técnica, em ANEXO, foi criada, como trabalho de engenharia, buscando complementar métodos de avaliação de terminações poliméricas já existentes. Os ensaios podem ser realizados para avaliar as

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