Nota Técnica 005/2012

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1 Nota Técnica 005/2012 Produto: Zyggot Temperatura Aplicação: Painéis de baixa e média tensão Serão discutidos o tópico a seguir: Análise do erro de medição de temperatura com o barramento de cobre usando a capa protetora de junções e a variação da temperatura amostrada em função da distância entre a conexão e alvo. Introdução Este relatório apresentará o resultado do ensaio de aquecimento do barramento de cobre estanhado 1250A 80x10mm isolado com termo retrátil Raychem BTPM 75/30 e capa protetora de junções também com o material Raychem BTPM 75/30. Objetivo A finalidade desse ensaio é esclarecer qual o erro de medição de temperatura com o barramento de cobre usando a capa protetora de junções, para realizar as leituras de temperatura no barramento de cobre será usado o sistema de medição de temperatura Zyggot Varixx. Como pode ser visto na Figura 1 abaixo, a utilização da capa protetora de junções no barramento de cobre, acarreta em um erro de medição de temperatura na conexão do barramento de cobre, pois entre o barramento de cobre e a capa protetora de junções há uma área de ar fazendo uma isolação de temperatura, gerando um erro na leitura da temperatura no barramento de cobre localizado abaixo da capa protetora de junções.

2 Figura 1- Barramento de cobre isolado com termo retrátil e com capa protetora de junção Metodologia do ensaio O ensaio consiste em induzir corrente elétrica nominal ao barramento de cobre, que nesse caso é de 1250A, aguardar um período tempo para que se estabilize a temperatura no barramento de cobre e, em seguida, afrouxar a fixação de uma das conexões do barramento de cobre, com isso a temperatura na conexão afrouxada irá aumentar, assim simulando um mau contato na conexão do barramento de cobre. Após ser afrouxada a junção do barramento de cobre e o início da elevação de temperatura na junção, serão realizadas medições de temperatura ao longo do barramento de cobre. Para realizar esse ensaio foi montado um gabarito de teste conforme Figura 2 abaixo.

3 Figura 2 Gabarito de teste O gabarito consiste em um transformador com seu secundário em curto-circuito através do barramento de cobre e seu primário é controlado por um Variac, assim consegue-se controlar a corrente que circula pelo barramento de cobre, foram posicionados para o barramento de cobre seis sensores Zyggot Tubulares e dois sensores Zyggot BT. Sistema de monitoramento de temperatura Zyggot Varixx: O Zyggot Temperatura é constituído de opções de sensores que monitoram a temperatura sem contato através de infravermelho em conexões críticas e estruturas que demandam necessidade de detectar sobreaquecimento, para atender limitações de segurança da NR10, as quais inibem termografia em painéis elétricos abertos e energizados. As aplicações são inúmeras, além desta aplicação em painéis elétricos, hoje o Zyggot Temperatura está presente em várias aplicações onde se deseja monitorar a temperatura, como por exemplo, aquecimento de bobinas de transformador. O sistema de monitoramento de temperatura Zyggot é constituído de um relé (concentrador) que recebe informações de até 125 sensores pontuais, através de uma rede de comunicação digital de alta performance, e indica a temperatura dos respectivos pontos desejados, na Figura 3 e Figura 4 pode se observar respectivamente a topologia de funcionamento do sistema de monitoramento de temperatura Zyggot Tubular especificado para média e alta tensão, e Zyggot BT especificado para baixa tensão.

4 Figura 3 Topologia Zyggot Tubular, usado em média e alta tensão Figura 4 Topologia Zyggot BT, usado em baixa tensão Resultados O ensaio foi realizado em três etapas:

5 1. Primeiramente, foi observado em que temperatura o barramento de cobre com suas conexões fixadas normalmente, sem mau contato nas conexões e com a capa protetora de junções se estabilizava, a temperatura de estabilização com corrente nominal no barramento de cobre é de 48⁰C, e podemos observar na Figura 5 com uma imagem termográfica a sua estabilização de temperatura, note que, a princípio já é possível notar uma certa diferença de temperatura na região da capa protetora de junções (região interna do circulo preto). Figura 5 Barramento de cobre com temperatura estabilizada 2. Após o barramento se estabilizar, foi afrouxada uma das conexões do barramento de cobre como pode se observar na Figura 6, como os barramentos de cobre eram novos e bem polidos, foi necessário além de afrouxar os parafusos da conexão, acrescentar três barras de cobre entre os barramentos de cobre o os parafusos para conseguirmos simular um mau contato na conexão.

6 Figura 6 Conexão onde foi gerado o mau contato Com a conexão do barramento de cobre usando a capa protetora de junções, e a conexão afrouxada gerando uma fonte de calor, como podemos observar na Figura 7, deu-se o início as medições de temperatura ao longo do barramento de cobre. Na Figura 8 e Figura 9, pode-se observar em que região do barramento de cobre estão direcionados os seis sensores Zyggot Tubular. Figura 7 Conexão gerando calor

7 Figura 8 Posição dos sensores Zuggot Tubular no barramento de cobre

8 Figura 9 Posição dos sensores Zyggot Tubalar no barramento de cobre Pôde-se observar nas últimas duas figuras que o ponte P3 é o primeiro ponto fora da capa protetora de junções, com isso o ponto P3 foi usado como referência para as medições de temperatura, foram feitas quinze medições de temperaturas enquanto o barramento de cobre aquecia, e sempre referenciadas ao ponto P3, ou seja, quando o ponto P3 atingia a temperatura pré-determinada, eram anotadas as temperaturas de todos os pontos do barramento de cobre. Os níveis de temperatura pré-determinados foram os seguintes: 48⁰C, 51⁰C, 54⁰C, 57⁰C, 60⁰C, 63⁰C, 66⁰C, 69⁰C, 72⁰C, 75⁰C, 78⁰C, 81⁰C, 84⁰C, 87⁰C e 90⁰C. Com o barramento de cobre atingindo a última temperatura pré-determinada, chegou-se ao fim da segunda etapa do ensaio. 3. Na última etapa do ensaio, foi aguardado um certo período de tempo até que o barramento chegasse a temperatura ambiente novamente, assim foi dado início a repetição do teste de aquecimento do barramento de cobre anterior, porém com o barramento de cobre sem a capa protetora de junções, pode-se observar a repetição do teste sem a capa protetora de junções na Figura 10, com isso tivemos dados de aquecimento do barramento de cobre com capa protetora de junções e sem capa protetora de junções.

9 Figura 10 Repetição do teste sem capa protetora de junções Conclusões Com a coleta dos dados do ensaio, chegamos as seguintes conclusões: 1. Fazendo a comparação dos dados retirados dos testes com capa protetora de junções e sem capa protetora de junções, se for usado o ponto P1 para medição de temperatura real em campo, que está localizado em cima da capa protetora de junções, iremos obter um grande erro de medição, como podemos ver na Figura 11. Fazendo a medição de temperatura em cima da capa protetora de junções, o erro pode variar de 25% à 44%, dependendo da temperatura que se encontra o barramento de cobre.

10 50% Erro percentual usando a capa protetora de junções 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 48⁰C 51⁰C 54⁰C 57⁰C 60⁰C 63⁰C 66⁰C 69⁰C 72⁰C 75⁰C 78⁰C 81⁰C 84⁰C 87⁰C 90⁰C Figura 11 Erro percentual usando a capa protetora de junções 2. Com esse ensaio conseguimos encontrar o melhor ponto para a medição de temperatura com o barramento usando a capa protetora de junções, o ponto em questão é o P3, na posição de P3 encontramos o menor erro de leitura de temperatura e a menor taxa de variação do erro com o aumento da temperatura, o erro percentual em P3 vai de 7,2% à 10,8% conforme mostra a Figura 12, fazendo uma média chegamos a um percentual de 9,25% de erro em um range de 40⁰C. Usando os mesmos cálculos para os outros pontos de medição ao longo do barramento de cobre, todos tem erro de leitura maior que P3, em anexo a esse relatório segue todos os dados registrados ao longo do ensaio, com base nesses dados chegamos aos resultados de erro dos pontos de medição.

11 14% Erro percentual de temperatura no ponto P3 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 51⁰C 54⁰C 57⁰C 60⁰C 63⁰C 66⁰C 69⁰C 72⁰C 75⁰C 78⁰C 81⁰C 84⁰C 87⁰C 90⁰C Figura 12 Erro percentual de medição de temperatura no ponto P3 Observações Em algumas figuras do relatório podemos observar várias fitas adesivas coladas ao longo do barramento, essas fitas são fitas Unidex, usadas para padronizar a emissividade do material para 0,95, é muito importante salientar que o material do termo retrátil Raychem BTPM 75/30 e a capa protetora de junções também do material Raychem BTPM 75/30 tem emissividade muito próxima a 0,95, então para o uso do sensor Zyggot para medições de temperatura em barramentos de cobre envoltos com esse material, não há a necessidade de usar a fita de padronização de emissividade Unidex, será apenas necessário usar a fita Unidex quando o barramento de cobre estiver sem o termo retrátil e a capa protetora de junções. Ensaio realizado por: André Casimiro Engenharia de Aplicação Relatório redigido por: André Casimiro Engenharia de Aplicação Relatório revisado por: Eng. Castellane Ferreira Diretor Comercial

12 Anexos Medidas de temperaturas realizadas com capa protetora de junções Estabilizado com 48 C Medição com 51⁰C no ponto P3 P1 36 C P1 37 C P2 44 C P2 47 C P3 48 C P3 51 C P4 48 C P4 49 C P5 48 C P5 47 C P6 48 C P6 48 C Medição com 54 C no ponto P3 Medição com 57 C no ponto P3 P1 39 C P1 40 C P2 49 C P2 51 C P3 54 C P3 57 C P4 51 C P4 54 C P5 49 C P5 51 C P6 47 C P6 49 C Medição com 60 C no ponto P3 Medição com 63 C no ponto P3 P1 41 C P1 43 C P2 53 C P2 56 C P3 60 C P3 63 C P4 56 C P4 58 C P5 52 C P5 54 C P6 50 C P6 51 C Medição com 66 C no ponto P3 Medição com 69 C no ponto P3 P1 44 C P1 46 C P2 58 C P2 61 C P3 66 C P3 69 C P4 60 C P4 63 C P5 56 C P5 59 C P6 52 C P6 54 C

13 Medição com 72 C no ponto P3 Medição com 75 C no ponto P3 P1 47 C P1 49 C P2 63 C P2 66 C P3 72 C P3 75 C P4 65 C P4 68 C P5 61 C P5 63 C P6 56 C P6 58 C Medição com 78 C no ponto P3 Medição com 81 C no ponto P3 P1 51 C P1 52 C P2 68 C P2 71 C P3 78 C P3 81 C P4 71 C P4 73 C P5 66 C P5 68 C P6 60 C P6 62 C Medição com 84 C no ponto P3 Medição com 87 C no ponto P3 P1 54 C P1 55 C P2 72 C P2 74 C P3 84 C P3 87 C P4 76 C P4 79 C P5 71 C P5 73 C P6 63 C P6 65 C Medição com 90 C no ponto P3 Pontos Temperatura P1 57 C P2 76 C P3 90 C P4 82 C P5 76 C P6 68 C

14 Medidas de temperatura realizadas sem capa protetora de junções Estabilizado com 48 C Medição com 51⁰C P1 48 C P1 55 C P2 48 C P2 52 C P3 48 C P3 51 C P4 48 C P4 49 C P5 47 C P5 49 C P6 47 C P6 48 C Medição com 54 C Medição com 57 C P1 58 C P1 62 C P2 56 C P2 59 C P3 54 C P3 57 C P4 51 C P4 53 C P5 49 C P5 51 C P6 48 C P6 49 C Medição com 60 C Medição com 63 C P1 65 C P1 69 C P2 62 C P2 65 C P3 60 C P3 63 C P4 56 C P4 59 C P5 53 C P5 56 C P6 51 C P6 53 C Medição com 66 C Medição com 69 C P1 72 C P1 76 C P2 68 C P2 71 C P3 66 C P3 69 C P4 62 C P4 64 C P5 58 C P5 60 C P6 54 C P6 56 C

15 Medição com 72 C Medição com 75 C P1 80 C P1 83 C P2 74 C P2 77 C P3 72 C P3 75 C P4 66 C P4 70 C P5 63 C P5 65 C P6 58 C P6 60 C Medição com 78 C Medição com 81 C P1 87 C P1 92 C P2 80 C P2 84 C P3 78 C P3 81 C P4 72 C P4 74 C P5 68 C P5 70 C P6 62 C P6 63 C Medição com 84 C Medição com 87 C P1 95 C P1 97 C P2 86 C P2 89 C P3 84 C P3 87 C P4 77 C P4 79 C P5 71 C P5 73 C P6 65 C P6 66 C Medição com 90 C Pontos Temperatura P1 101 C P2 91 C P3 90 C P4 82 C P5 76 C P6 68 C