na Argentina, as primeiras linhas de energia de extra Alta tensão, eles começaram a ser construídos nos anos 70. E não é uma coincidência, então que para as linhas de Chocón para Buenos Aires, Salto Grande a Buenos Aires e Futaleufú para Puerto Madryn, foi escolhido para o insulatório do isolador de vidro temperado.
Esta preferência é principalmente devido às características técnicas e de desempenho, distintas do AVT, com relação aos outros materiais empregados no momento (porcelana e polimérica), que lidaremos com neste artigo.
i. A conformação
na fase de fabricação, o vidro líquido é moldado; Um recozimento é aplicado ao álbum de vidro, para eliminar as tensões internas criadas durante o processo. É obtido aumentando a temperatura a um valor em que as deformações não são produzidas. Posteriormente, o material é resfriado lentamente para evitar que gradientes de temperatura sejam criados, que geram novas tensões. Isso melhora as propriedades do vidro com relação às suas características mecânicas.
Durante este processo, um trabalho temperado é realizado. É um tratamento térmico que é dado ao material em duas etapas: a primeira é trazer o álbum de vidro para um ponto de equilíbrio, a fim de homogeneizar temperaturas; E no segundo, um resfriamento das áreas externas é dado para criar tensões de compressão na superfície e expansão dentro, o que aumenta a resistência a solicitações de origem mecânica ou térmica.
O resultado é completamente estrutura interna homogênea. A vantagem é obtida a partir do processo de não gerar micro-fissuras no vidro e, portanto, se aparecer uma fissura interna, o dielétrico quebrará em um grande número de pequenos pedaços, sendo este um atributo do produto.
II. Os componentes
Os isoladores de vidro temperados, para montar as cadeias de suspensão ou retenção, são compostos das seguintes partes:
1. Disco dielétrico: é produzido em vidro temperado, características e formas apropriadas para condições ambientais na área onde será instalado. Pode ser de vidro padrão para zonas de contaminação normal, ou tipo anti-fog, para zonas de alta contaminação.
2. Conexões de metal: Estas são uma enrolamento maleável ou ductilão galvanizado quente, um badalo de aço gerado a quente e um dispositivo de intertravamento de aço inoxidável que garante o acoplamento entre os isoladores da cadeia. Estes acessórios são revestidos com uma camada de tinta betuminosa (tinta de asfalto) nas superfícies que estão em contato com cimento. A tinta forma uma junta de dilatação entre cimento e acessórios de metal, que absorve expansões causadas por mudanças de temperatura e protege as partes metálicas, dos ataques químicos de cimento.
3. Cimento: A montagem do disco de vidro com os acessórios é realizada com cimento Portland, da mesma forma que na montagem dos discos de porcelana.
III. Análise comparativa
Faremos entre os isoladores de vidro e porcelana, como componentes de uma cadeia. Isoladores poliméricos, que são cadeias em si mesmos, merecem uma análise diferencial, dado que seus possíveis pontos fracos têm a ver com sua exposição à radiação solar, fator que precisamente não afeta os materiais que estamos comparando neste artigo (vidro e porcelana).
a. Material dielétrico de sinos
Embora o vidro e a porcelana possam ser considerados cerâmicos à base de silicato, e são relativamente semelhantes do ponto de vista da sua composição química, são muito diferentes considerados em sua estrutura interna (microestrutura), Porque seus processos de fabricação são completamente diferentes.
A.1. Porcelana:
As matérias-primas misturadas e tomadas para o estado de uma pasta de conversação, são moldadas e recusadas e depois secas. Cohura em fornos adequados, após esmalte, produz coesão parcial de elementos constitutivos, transformações de fase e formação de vidro. O resultado é uma estrutura interna (microestrutura) heterogênea, composta de aluminosilicatas cercadas por uma matriz vítrea.
a.2. Vidro temperado:
As matérias-primas são fundidas em um forno para obter vidro líquido. Durante a moldagem e temperado, nenhuma partícula sólida é formada na solução ou nenhuma cristalização ocorre a partir do derretimento.O resultado é uma estrutura interna completamente homogênea.
b. Efeito da microestrutura de discos isolantes
em materiais frágeis, como porcelana ou vidro, a presença (ou ausência) de descontinuidades internas microestruturais é fundamental. Nestas descontinuidades, os microfutos são formados, durante o processo de fabricação. Esses microfallas são propagados ao longo do tempo sob o efeito das solicitações de serviço e, finalmente, assumem o isolante à sua falha.
A presença e a propagação subsequente de microfixes, é uma das razões de maior peso do que explicam por que Isoladores de porcelana, com o tempo, perdem resistência mecânica. Em serviço, e sob solicitações elétricas (pulsos de raios ou manobras), os fenômenos da ruptura dielétrica são desencadeados em pontos de irregularidade microestrutural. Esse efeito, adicionado à disseminação de rachaduras, acelera eventual de perfuração.
Tomando esses conceitos em conta, concluímos:
B.1. Porcelana:
é um material que, ao longo do tempo, perde resistência mecânica e torna-se vulnerável a falha elétrica (perfuração), devido à presença e crescimento de microfixes em sua microestrutura heterogênea.
B.2. Vidro temperado:
é um material com a perfeição microestrutural necessária, para suportar as combinações mais severas de estresse elétrico e mecânico em isoladores de suspensão.
c. Efeito das condições da superfície
As microfixes que podem estar presentes na superfície dos sinos dielétricos são grandemente importantes nas performances dielétricas e mecânicas dos isoladores. Isto é devido à grande concentração de tensões que ocorre nos fins desses microfallas e que podem produzir sua propagação e, portanto, a falha do isolante.
Como os microfistores de superfície são intrínsecos das cerâmicas de materiais, como porcelana ou vidro, deve ser procurado como neutralizar seu efeito. Os métodos utilizados para superar essa dificuldade são:
c.1. Porcelana:
A superfície dos sinos, robusta e porosa, é melhorada com a camada de esmalte. Esta camada vítrea tem um coeficiente de expansão térmica diferente do corpo de porcelana e, portanto, permite uma certa pré-compressão de superfície. Há razões cerâmicas que não permitem que esses coeficientes de expansão térmica seja muito diferente, portanto, a compressão superficial é limitada (aproximadamente 15 MPa), não muito eficaz para evitar a propagação dos microfistores de superfície.
c .2. Vidro temperado:
A superfície do dielétrico de vidro está sujeita a pré-compressão permanente, obtida durante a resfriamento sob condições controladas (processo chamado temperado). A pré-compressão que é alcançada é muito alta (aproximadamente 250 MPa), de modo que a disseminação de fissuras é muito inibida.
d. Resistência a choques térmicos
As variações de temperatura de hematizantes produzem, em materiais frágeis, fortes tensões de origem termomecânica, o que pode levar à sua quebra. Estas tensões são especialmente perigosas nos arrefecimentos após qualquer aquecimento, porque é nesta fase quando a superfície dos isoladores é de tração.
D.1. Porcelana:
As tensões termomecânicas enfrentam uma resposta mais fraca, por:
– d.1.a. Pré-compressão de baixa superfície, rapidamente excedida por trações de resfriamento de superfície.
– D.1.b. Defeitos de superfície e internos que melhoram os esforços gerados.
– D.1.c. Módulo elástico alto que reforça a natureza frágil.
D.2. Vidro temperado:
resistir melhor por:
– D.2.a. Alta pré-compressão superficial mais difícil de superar pela resfriamento de tensões de tração.
– D.2.b. Ausência de defeitos estruturais.
– D.2.c. Módulo elástico menor, que permite uma melhor distribuição dos esforços gerados.
e. Características da expansão térmica
Os componentes dos isoladores de suspensão se expandem ou contrata de forma diferente, porque têm coeficientes diferentes da expansão térmica (CET). Para evitar tensões internas que possam causar fadiga, deve ser tratado que os componentes dos isoladores têm características semelhantes.
Para os isoladores de suspensão, os padrões incluem a exigência de um ensaio termomecânico, uma vez que há evidência de correlação entre o efeito de diferentes CET e desempenho. A Tabela II pode observar os valores CET dos componentes do isolante da suspensão.
E.1. Porcelana:
O CET do sino de porcelana é 44% menor que o do material da tampa e o badalo.Portanto, e devido a movimentos relativos durante variações de temperatura, eles são mais vulneráveis à fadiga.
E.2. Vidro temperado:
O CET do sino de vidro é apenas 20% menor que o do material da tampa e o badalo. Portanto, eles estão na prática, insensíveis à fadiga.
f. Relação entre material dielétrico e resistência residual
sinos dielétricos (porcelana ou vidro) pode ser severamente danificada durante o seu armado, despacho, transporte ou serviço, por impacto mecânico ou arco de energia. No entanto, a resistência mecânica residual do isolante deve ser alta o suficiente, como se para garantir que não haja queda de linha, além de manter um alto grau de integridade elétrica. O isolador de suspensão com seu sino dielétrico quebrado é chamado de “coto”.
f.1. Porcelana:
O comportamento do “coto” é imprevisível, porque os mecanismos de falha de Bells submetidos a impactos ou arcos de energia, envolvem várias fraturas na área da cabeça do sino. Por outro lado, do ponto de vista elétrico, o início de inserições internas de importância na área da cabeça, é quase certamente o início de uma perfuração quando há sobrecargas elétricas.
f.2. Vidro temperado:
A pré-compressão superficial dos sinos (produto do processo temperado), é equilibrada com uma pré-tração dentro deles. Quando a pré-compactação da superfície é excedida com tensões externas excepcionais, a pré-tração interna é liberada. O isolador desintegra, exceto na área da cabeça, onde o vidro é suportado pelo cimento circundante. Os fragmentos são perfeitamente cunhados entre si. A resistência mecânica do toco AVT é pouco menor que a resistência mecânica do isolador saudável. O comportamento elétrico do coto ainda é confiável, devido à embalagem perfeita dos fragmentos de vidro. Se a tensão elétrica que suporta um elemento da string na forma de um toco aumenta, o arco disruptivo é produzido no ar, devido à menor distância entre o clapper e a tampa (veja a figura 1).
G. Design do sino dielétrico
Os sinos são fabricados por um processo de pressionar e, eventualmente, girar, de uma pasta de plástico, seguida pela cocura. O designer de um isolante deve ter em mente que, para minimizar o efeito das tensões térmicas que ocorrem durante a cocura, as seções finas devem ser evitadas no produto e transições súbitas. Essas limitações impedem a realização de um design ideal do perfil do sino.
G.2. Vidro temperado:
sinos dielétricos são produzidos por moldagem. Esse processo não impõe limitar restrições ao designer em termos de mudanças em formas e espessuras. Como conseqüência, as tarefas têm designs ideais de perfil de sino para uma variedade de aplicações em áreas contaminadas (veja a Figura 2).
H. Comparação do desempenho entre os isoladores AVT e porcelana
– H.1.a. Porcelana: pode ser vulnerável à perfuração por impulso íngreme, devido a falhas microestruturais internas (porosidade, micrografias).
– h.1.b. Vidro temperado: Apoiar pulsos frontais de onda íngreme sem perfuração, devido à sua homogeneidade microestrutural interna.
H.2. Apoie os efeitos das cargas mecânicas cíclicas
– H.2.a. Porcelana: Resistência mecânica residual desce até 30%. A pré-compressão do esmalte pode ser insuficiente para evitar a disseminação de rachaduras de superfície. As rachaduras podem ser originadas em pontos de descontinuidade internos que podem ser propagados.
– H.2.b. Vidro temperado: a resistência mecânica não é afetada pelo tempo ou por cargas cíclicas. A pré-compressão dada pelo temperado impede a propagação de rachaduras.
H.3. Resistência a mudanças de temperatura
– H.3.a. Porcelana: Eles podem apresentar altas tensões
sunnch interna, devido à diferente expansão e contração de seus componentes (cerâmica, cimento e metal). Pode causar a fratura do sino. O coeficiente de expansão térmica da porcelana é 44% menor que o dos componentes metálicos (tampa e válvula).
– H.3.b. Vidro temperado: Desde o coeficiente da expansão térmica do vidro é muito semelhante ao do cimento e do dos metais, as tensões internas do Sunnch são muito baixas.
H.4. Resistir aos efeitos dos arcos de energia
– H.4.a.Porcelana: O sino dielétrico pode explorar a existência de um arco de energia, dada a existência de fissuras ou canais de perfuração produzidos por outros arcos de energia ou por efeitos derivados das alterações de temperatura abruptas.
– H.4.B . Vidro temperado: efeitos térmicos extremos derivados dos arcos de energia. A resistência ao choque térmico do AVT é maior do que a dos isoladores de porcelana, uma vez que sua estrutura interna é praticamente desertada. Se em algum caso extremo o sino explodiu, a linha não cair pelo que é descrito na Tabela I.
H.5. Diferença de peso
– H.5.a. Porcelana vs. Vidro temperado: para cargas mecânicas de 70/80 kN, os isoladores de porcelana são 35% mais pesados que o equivalente de vidro temperado. Para 120 kN cargas, este valor é de 63%.
H.6. Resistência a danos ao transporte, armazenamento e montagem
– H.6.a. Porcelana: Eles são vulneráveis ao dano. Sua resistência mecânica superficial é 70% menor que a do AVT.
– H.6.B. Vidro temperado: a alta resistência mecânica do AVT minimiza ou impede este tipo de dano.
H.7. Detecção de danos à linha
– H.7.a. Porcelana: A identificação das unidades danificadas requer equipamento especial e consome muito tempo.
-? H.7.B. Vidro temperado: inspeção visual de distância facilita a rápida identificação de uma unidade com falha.
H.8. Linhas caindo por falha mecânica
– H.8.a. Porcelana: A resistência mecânica é bastante reduzida pelas fissuras no sino dielétrico. Há uma alta possibilidade de linhas caindo.
– H.8.B. Vidro temperado: Mesmo depois de perder todo o material do sino, o stump remanescente mantém uma alta porcentagem da carga de design mecânica. Não há queda de linha.
H.9. Em pedaços danificados, não deve haver arco interno
– H.9.a. Porcelana: Arcos internos ocorrem nas fissuras do sino dielétrico. Possibilidade de expulsão do clapper e destruição completa devido aos efeitos térmicos derivados de um arco de energia.
– H.9.B. Vidro temperado: Se o arco ocorrer, é externo. Não há downloads interruptivos internos.
H.10. Manutenção de linha sob carga
– H.10.a. Porcelana: As razões de segurança aconselham os isoladores da cadeia de testes para detectar falhas internas antes de executar tarefas de manutenção sob tensão. Seu maior peso dificulta essa manutenção.
– H.10.B. Vidro temperado: não é necessário testar os isoladores individuais antes de prosseguir para a manutenção, sim uma inspeção visual. O baixo peso facilita a manutenção.
* Task Sales Manager SRL.
Mais informações: www.tareasrl.com.ar
ver também:
ombrer srl Apresenta sua nova linha de produtos em alta tensão