EFEITO DO ENVELHECIMENTO TÉRMICO EM LUVAS ISOLANTES … · 2011. 10. 27. · propriedades elétricas e propriedades mecânicas mensuráveis em luvas isolantes por meio de ensaios

ANDERSON CARLOS RIBEIRO BATISTA e DEIVID WAGNER BORBA

EFEITO DO ENVELHECIMENTO TÉRMICO EM LUVAS

ISOLANTES CONFECCIONADAS EM MATERIAL

ELASTOMÉRICO

CURITIBA, 2011

ANDERSON CARLOS RIBEIRO BATISTA e DEIVID WAGNER BORBA

EFEITO DO ENVELHECIMENTO TÉRMICO EM LUVAS

ISOLANTES CONFECCIONADAS EM MATERIAL

ELASTOMÉRICO

CURITIBA, 2011

Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica com ênfase em Eletrotécnica na área de Engenharia e Ciência dos Materiais, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Dr. Edemir Luiz Kowalski

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus por mais uma oportunidade de aprendizado alcançado.

Agradecemos especialmente ao nosso Orientador, Professor Dr. Edemir Luiz Kowalski, pela

orientação, paciência e dedicação para o sucesso e conclusão deste trabalho.

Agradecemos ao LACTEC pelo apoio e estrutura de laboratórios que possibilitaram o

desenvolvimento deste trabalho, bem como todos seus colaboradores, que nos apoiaram durante o

período de estudos.

Agradecemos à equipe da divisão de ensaios elétricos (Laboratório de Alta Tensão) Carlos

Eduardo Ribas, Carlos Nakaguishi, Andrei Curkarevicz, Edson Estevão, Nilson de Oliveira, Victor

Simião, Vinicios Bacil e Ricardo Costa Scholz pelo apoio e colaboração no desenvolvimento deste

trabalho.

Eu Anderson Carlos Ribeiro Batista dedico este trabalho a minha amada mãe Rita de Cássia

Ribeiro, ao meu pai Luzardo Batista, a minha querida tia Dalila Lobo Ribeiro (em memória) e ao meu

grande primo Andrew Carlos Ribeiro.

Eu Anderson Carlos Ribeiro Batista dedico este trabalho aos filhos do Bairro do Braço.

Eu Deivid Wagner Borba agradeço a meu pai João Alfredo Borba Filho, minha mãe Tânia Mara

Ferreira dos Santos Borba, minha irmã Keila Borba, pelo apoio e incentivo durante este período.

Eu Deivid Wagner Borba agradeço minha namorada Fernanda, pela paciência e amor

compartilhado nesse difícil período.

I

Sumário

SUMÁRIO ................................................................................................................................................ I

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................ IV

LISTA DE TABELAS ............................................................................................................................ VI

LISTA DE SÍMBOLOS ........................................................................................................................ VII

LISTA DAS SIGLAS ........................................................................................................................... VIII

RESUMO .............................................................................................................................................. IX

ABSTRACT ........................................................................................................................................... X

1- INTRODUÇÃO ................................................................................................................................... 1

1.1- OBJETIVOS DO TRABALHO ......................................................................................................... 3

2- REVISÃO ........................................................................................................................................... 4

2.1- MANUTENÇÃO DE REDES ENERGIZADAS. ........................................................................................... 4

2.1.1- Método ao contato................................................................................................................ 4

2.1.2 – Método à distância ............................................................................................................. 4

2.2 – EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL E COLETIVA ..................................................................... 4

2.3 – LUVAS ISOLANTES ......................................................................................................................... 5

2.4 – ENSAIOS E TESTES PERIÓDICOS EM LUVAS ISOLANTES ...................................................................... 6

2.4.1 – Inspeção visual ................................................................................................................... 6

2.4.2 – Ensaios elétricos ................................................................................................................ 7

2.5- AGENTES DE DEGRADAÇÃO E ENVELHECIMENTO ................................................................................ 8

2.5.1- Envelhecimento térmico ....................................................................................................... 9

2.5.2- Envelhecimento elétrico ..................................................................................................... 10

2.6 - CORRENTE ELÉTRICA EM MATERIAIS SUJEITOS À CAMPO ELÉTRICO ALTERNADO .................................. 10

2.7 - ENSAIOS MECÂNICOS ................................................................................................................... 12

2.7.1- Ensaios mecânicos de tração ............................................................................................. 14

2.7.2 - Dureza Shore A ................................................................................................................. 14

3- MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................................ 16

II

3.1- AMOSTRAS .................................................................................................................................. 16

3.2 - EQUIPAMENTOS .......................................................................................................................... 16

3.2.1 - Estufas para envelhecimento térmico ................................................................................ 16

3.2.2 – Fonte de tensão CA .......................................................................................................... 17

3.2.3 – Equipamentos de medição ............................................................................................... 17

3.2.3.1 – Divisor capacitivo ...................................................................................................... 17

3.2.3.2 – Shunt ........................................................................................................................ 18

3.2.3.3 - Multímetros ................................................................................................................ 18

3.2.3.4 – Cabos........................................................................................................................ 18

3.2.3.5 – Cronômetro ............................................................................................................... 19

3.2.3.6 – Paquímetros .............................................................................................................. 19

3.2.4 – Cuba de ensaios de luvas isolantes .................................................................................. 20

3.2.5 – Sistema de inflagem ......................................................................................................... 20

3.2.6 - Durômetro ......................................................................................................................... 21

3.2.7 – Sistema para medida de dureza (suporte) ........................................................................ 21

3.2.8 – Microscopia óptica ............................................................................................................ 21

3.3 - MÉTODOS ................................................................................................................................... 22

3.3.1 – Envelhecimento térmico ................................................................................................... 22

3.3.2 – Ensaio elétrico. ................................................................................................................. 22

3.3.3 – Ensaio de inflagem (deformação mecânica) ..................................................................... 24

3.3.4 – Ensaio de dureza.............................................................................................................. 26

4 - RESULTADOS ................................................................................................................................ 27

4.1 – DUREZA SHORE A ...................................................................................................................... 27

4.2 - COMPRIMENTO DA LUVA ............................................................................................................... 28

4.3 – DIÂMETRO DO PUNHO.................................................................................................................. 30

4.4 – CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA ..................................................................................................... 31

4.5 – MICROSCOPIA SUPERFIAL ............................................................................................................ 32

5 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ................................................................................................. 34

5.1 - DUREZA SHORE A EM FUNÇÃO DA ESPESSURA DAS LUVAS ............................................................... 34

5.2 - CORRELAÇÃO ENTRE A DUREZA SHORE A, COMPRIMENTO E DIÂMETRO. ........................................... 35

5.3 – DUREZA SHORE A PELA CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA .................................................................. 37

5.4 – MICROSCOPIA DIGITAL DA SUPERFÍCIE DAS LUVAS .......................................................................... 39

III

6 - CONCLUSÕES ............................................................................................................................... 40

7 – TRABALHOS FUTUROS ............................................................................................................... 41

8 - REFERÊNCIAS ............................................................................................................................... 42

IV

Lista de Figuras

FIGURA 1 - LUVAS ISOLANTES UTILIZADAS EM LINHA VIVA .............................................................................. 2

FIGURA 2 - TÉCNICA DE ROLAGEM PARA IDENTIFICAÇÃO DE DEFEITOS EM LUVAS ISOLANTE ASTM F1236 .......... 6

FIGURA 3 - TESTE EM CAMPO PARA SE DETECTAR FUROS NA LUVA ................................................................. 7

FIGURA 4 - LIGAÇÕES CRUZADAS ............................................................................................................. 13

FIGURA 5 - A CURVA MOSTRA O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS CONHECIDOS COMO

ELASTÔMEROS, ENTRE OS QUAIS SE PODE CITAR A BORRACHA NATURAL .............................................. 14

FIGURA 6 - DURÔMETRO SHORE A ........................................................................................................... 15

FIGURA 7 - ESTUFAS FANEM MODELO 320 SE. ........................................................................................... 16

FIGURA 8 - TRANSFORMADOR HAEFELY UTILIZADO NO EXPERIMENTO PARA SE OBTER A CORRENTE DE FUGA. ... 17

FIGURA 9 - DIVISOR CAPACITIVO AMORTECIDO. ........................................................................................... 17

FIGURA 10 - DIVISOR DE TENSÃO (SHUNT). ................................................................................................ 18

FIGURA 11 - MULTÍMETROS FLUKE. ........................................................................................................... 18

FIGURA 12 - CABOS COAXIAIS UTILIZADO NOS ENSAIOS. .............................................................................. 19

FIGURA 13 - CRONÔMETRO MARCA DUMONT. ............................................................................................. 19

FIGURA 14 - PAQUÍMETRO MITUTOYO USADO PARA MEDIR DIMENSÕES FÍSICAS DURANTE O ENSAIO DE INFLAGEM.

..................................................................................................................................................... 20

FIGURA 15 - CUBA PARA ENSAIO DE LUVAS ISOLANTES. ............................................................................... 20

FIGURA 16 - VISTA LATERAL DO INFLADOR FEERGS. .................................................................................... 20

FIGURA 17 - DURÔMETRO PORTÁTIL SHORE A. .......................................................................................... 21

FIGURA 18 - SUPORTE PARA FIXAÇÃO DE LUVAS PARA ENSAIO DE DUREZA SHORE A. ..................................... 21

FIGURA 19 - MICROSCÓPIO DIGITAL DINO LITE. .......................................................................................... 22

FIGURA 20 - ENVELHECIMENTO TÉRMICO DAS AMOSTRAS. ........................................................................... 22

FIGURA 21 - VISTA DOS SUPORTES DE ENSAIO............................................................................................ 23

FIGURA 22 - ARRANJO DE ENSAIO PARA AQUISIÇÃO DA CORRENTE DE FUGA. ................................................. 24

FIGURA 23 - INFLADOR FEERGS PARA MEDIR DEFORMAÇÃO MECÂNICA. ......................................................... 25

FIGURA 24 - AQUISIÇÃO DO COMPRIMENTO DA AMOSTRA. ............................................................................ 25

FIGURA 25 - MARCAÇÕES PARA REALIZAÇÃO DE MEDIDAS. .......................................................................... 25

FIGURA 26 - SUPORTE E DURÔMETRO SHORE A. PODE-SE OBSERVAR NA FIGURA DA DIREITA AS MARCAS NA LUVA

DONDE SE REALIZAVA A MEDIDA DE DUREZA. ...................................................................................... 26

FIGURA 27 - DUREZA SHORE A EM FUNÇÃO DO TEMPO DE ENVELHECIMENTO, CLASSE 00 E CLASSE 0. ............. 27

FIGURA 28 - DUREZA SHORE A EM FUNÇÃO DO TEMPO DE ENVELHECIMENTO, CLASSE 2 E CLASSE 4. ............... 27

V

FIGURA 29 - TEMPO DE ENVELHECIMENTO EM FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO, CLASSE 00 E CLASSE 0.

..................................................................................................................................................... 28

FIGURA 30 - TEMPO DE ENVELHECIMENTO EM FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO, CLASSE 2 E CLASSE 4. 28

FIGURA 31 - IMAGEM DAS LUVAS CLASSE 00 E 0 ROMPIDAS DURANTE O ENSAIO DE INFLAGEM. A SETA MOSTRA

RUPTURA. ...................................................................................................................................... 29

FIGURA 32 - IMAGEM DA LUVA CLASSE 2 ROMPIDA DURANTE O ENSAIO DE INFLAGEM. A SETA MOSTRA RUPTURA.

..................................................................................................................................................... 29

FIGURA 33 - TEMPO DE ENVELHECIMENTO VERSUS DIÂMETRO DO PUNHO, CLASSE 00 E CLASSE 0. .................. 30

FIGURA 34 - TEMPO DE ENVELHECIMENTO VERSUS DIÂMETRO DO PUNHO, CLASSE 2 E CLASSE 4. .................... 30

FIGURA 35 - CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA MEDIDA NAS AMOSTRAS, CLASSE 00 E CLASSE 0. ......................... 31

FIGURA 36 - CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA MEDIDA NAS AMOSTRAS, CLASSE 2 E CLASSE 4. ........................... 31

FIGURA 37 - IMAGEM DO MICROSCÓPIO DIGITAL COM AUMENTO DE 40 VEZES DA SUPERFÍCIE DA LUVA CLASSE 00.

À ESQUERDA A IMAGEM DA SUPERFÍCIE SEM ENVELHECIMENTO E À DIREITA A IMAGEM DA SUPERFÍCIE APÓS

110 DIAS DE ENVELHECIMENTO A 90 °C. ........................................................................................... 32

FIGURA 38 - IMAGEM DO MICROSCÓPIO DIGITAL COM AUMENTO DE 40 VEZES DA SUPERFÍCIE DA LUVA CLASSE 0. À

ESQUERDA A IMAGEM DA SUPERFÍCIE SEM ENVELHECIMENTO E À DIREITA A IMAGEM DA SUPERFÍCIE APÓS








FIGURA 41 – GRÁFICO DE BARRAS MOSTRANDO O NÚMERO MÉDIO DE DIAS EM FUNÇÃO DA CLASSE DE

ISOLAMENTO PARA SE ULTRAPASSAR O LIMITE DE DUREZA DE 47 SHORE A. .......................................... 34

FIGURA 42 - DUREZA SHORE A E FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO, CLASSE 00 E CLASSE 0. ............... 35

FIGURA 43 - DUREZA SHORE A E FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO COMPRIMENTO, CLASSE 2 E CLASSE 4. ................. 36

FIGURA 44 - DUREZA SHORE A E FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO DIÂMETRO, CLASSE 00 E CLASSE 0. ...................... 37

FIGURA 45 - DUREZA SHORE A E FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO DIÂMETRO, CLASSE 2 E CLASSE 4. ........................ 37

FIGURA 46 - DUREZA SHORE A EM FUNÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA CORRIGIDA, CLASSE 00 E 0. ...... 38

FIGURA 47 - DUREZA SHORE A EM FUNÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA DE FUGA CORRIGIDA, CLASSE 2 E 4. ........ 38

VI

Lista de Tabelas

TABELA 1 - CLASSES DE LUVAS ISOLANTES (NBR 10622/89) ........................................................................ 5

TABELA 2 - TENSÕES DE ENSAIO E CORRENTE MÁXIMA ADMISSÍVEIS PARA ENSAIO CA ................................... 8

TABELA 3 - VALORES DE TENSÃO PARA ENSAIO CC ...................................................................................... 8

TABELA 4 - PARÂMETROS UTILIZADOS NO ENSAIO DE TENSÃO APLICADA COM CORRENTE DE FUGA .................. 23

VII

Lista de Símbolos

L(T) – Tempo para a ruptura do material;

D0 – Diâmetro inicial;

L0 – Cumprimento inicial;

T – Temperatura absoluta;

A.B – Constantes determinadas experimentalmente;

L(E) – Tempo para a ruptura do material;

E – Campo elétrico;

k.n.A.B - Constantes determinadas experimentalmente;

CA – Corrente Alternada;

CC – Corrente Continua;

f – Freqüência (Hz);

ω – Freqüência angular (radianos/segundo);

– Capacitância geométrica;

I – Corrente que flui através do busto do material;

– Corrente elétrica (parcela resistiva);

- Corrente elétrica (parcela capacitiva);

– Corrente de fuga;

Rshunt – Resistor ôhmico;

- Permissividade elétrica do material;

- Permissividade elétrica do vácuo;

A – Área do eletrodo;

d – Distancia entre os eletrodos;

V – Tensão elétrica alternada;

Z1.Z2 – Impedância do circuito CA;

Q1.Q2 - Ângulo de inclinação da curva (tensão X corrente), em função do envelhecimento térmico;

δ – Ângulo de defasagem entre os vetores de tenso e corrente;

P - Potencia dissipada;

– Tensão referente ao inicio do efeito corona.

VIII

Lista das Siglas

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas;

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica;

ASTM - American Society for Testing and Materials;

IEC - International Electrotechnical Commission;

IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers;

EPI - Equipamento de Proteção Individual;

EPC – Equipamento de Proteção Coletivo;

COPEL – Companhia Paranaense de Energia;

NR – Norma Regulamentadora;

MIT – Manual de Instruções Técnicas.

IX

Resumo

Atualmente os materiais poliméricos elastoméricos são amplamente utilizados na fabricação de

EPI’s para linha viva devido a sua flexibilidade e excelente característica isolante. Como estes

equipamentos de proteção são altamente exigidos, realizou-se um estudo sobre a correlação entre as

propriedades elétricas e propriedades mecânicas mensuráveis em luvas isolantes por meio de ensaios

não destrutivos em função do processo de envelhecimento térmico acelerado em laboratório.

As medidas foram realizadas sobre luvas isolantes novas, de duas marcas diferentes

atualmente disponíveis no mercado nacional. Após as medidas iniciais, foram realizados

envelhecimentos em estufa, à temperatura de 70 °C e 90 °C, por diversos tempos, objetivando se

chegar ao momento em que o envelhecimento acelerado seja detectado pelas propriedades elétricas

e/ou mecânicas acompanhadas. Estudos comparativos entre as propriedades avaliadas foram

realizados, objetivando correlacionar as propriedades elétricas e mecânicas das luvas.

Como resultado verificou-se que a propriedade mecânica dureza Shore A atinge os limites de

dureza estabelecidos por normas técnicas nacionais e estrangeiras, antes de haver comprometimento

das propriedades elétricas. Estes resultados possibilitaram sugerir a importância do acompanhamento

das propriedades mecânicas das luvas isolantes.

X

Abstract

Currently the elastomeric polymer materials are widely used in the manufacture of Personal

Protective Equipment for live line due to its flexibility and excellent insulation characteristics. Since these

protective equipment are highly required, a study was developed, according to the correlation between

electrical and mechanical measurable properties in insulated gloves depending on the thermal aging

process accelerated in the laboratory.

The measurements were carried out upon new insulating gloves of two different brands which

are currently available in the national market. After the initial measurements, aging in ovens were

performed at the temperatures of 70 °C and 90 °C several times, in order to get at the moment the

accelerated aging is detected by the electrical and / or mechanical monitored properties. Comparative

studies of evaluated properties were performed, in order to correlate the electrical and mechanical

properties of the gloves.

As a result, one could see that the mechanical hardness property Shore A reaches the

hardness limits set by national and foreign technical standards, before losing the electrical properties.

These results suggest that possible importance of monitoring the mechanical properties of insulated

gloves.

1

1- Introdução

O nível de dependência da sociedade com relação à energia elétrica atinge nos dias atuais

níveis sem precedentes históricos. A falta da distribuição de uma energia elétrica com qualidade e

confiável afeta diretamente os setores de serviços e produção industrial além de influenciar a qualidade

de vida da sociedade.

Neste contexto, as concessionárias de energia, principalmente aquelas encarregadas de

realizar a distribuição de energia aos consumidores, se encontram pressionadas não somente pela

sociedade, como também pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

Índices de continuidade e freqüência no fornecimento de energia são estabelecidos e o não

cumprimento dos mesmos acarreta à aplicação de multas severas.

Uma das áreas mais afetadas e mais importantes na distribuição de energia elétrica está

associada à manutenção das redes. Em função da necessidade do fornecimento contínuo de energia,

a manutenção das redes elétricas energizadas chamado de serviço em linha viva, assume um papel de

importância prioritária.

A manutenção das redes elétricas é realizada por pessoas e neste momento além das

necessidades da concessionária de energia deve-se considerar como fundamental o bem estar do

funcionário, ou seja, o eletricista que executa este serviço.

Visando a segurança e a vida do eletricista, as concessionárias de energia estabelecem

procedimentos e metodologias para a execução das atividades realizadas em linha viva, onde

equipamentos de proteção individual (EPI’s) e equipamentos de proteção coletiva (EPC’s) assumem o

papel de auxiliar a garantia da integridade física do eletricista vindo de encontro ao conceito de

segurança [1].

Os EPI’s e EPC’s, a fim de garantir a segurança dos eletricistas, são testados periodicamente

por meio de ensaios elétricos estabelecidos por normas técnicas, fabricantes e concessionárias. A

Norma Regulamentadora NR 10 [2], no caso do Brasil, vem em momento propício exigir e regulamentar

a necessidade de ensaios que avaliem o isolamento elétrico destes equipamentos. Deve-se ressaltar

que antes da publicação da NR 10 [2], muitas empresas que utilizam EPI’s e EPC’s, não realizavam os

ensaios necessários para se avaliar estes materiais.

Entre os equipamentos considerados EPI’s para os eletricistas, destaca-se a luva isolante

confeccionada em material elastomérico como pode ser visto na Figura 1.

2

Figura 1 - Luvas isolantes utilizadas em linha viva [3].

Com a finalidade exclusiva de oferecer proteção pessoal contra choques elétricos, as luvas de

proteção podem ser aplicadas em serviços em equipamentos energizados até 36.000 volts. Quando

conservadas em boas condições e corretamente usadas, oferecem proteção contra choques elétricos,

queimaduras, lesões sérias ou morte.

Os cuidados e forma adequada de uso são essenciais para a segurança do usuário, devendo-

se inspecionar o material visualmente no mínimo uma vez ao dia e cada inspeção deve incluir o interior

e a superfície externa, pois este equipamento pode ser danificado por produtos químicos,

especialmente à base de petróleo, como óleos, gasolina, fluído hidráulico, inibidores, cremes. Além da

inspeção visual, deve-se realizar ensaio dielétrico na mesma a cada seis meses, ou a qualquer

momento quando seu usuário detectar ou suspeitar da funcionalidade da mesma. Com relação aos

testes realizados na luva isolante, verifica-se que o acompanhamento diário realizado pelo eletricista na

inspeção visual é bastante subjetivo, podendo se realizar interpretações não corretas sobre o estado do

equipamento.

O ensaio elétrico verifica a suportabilidade à tensão para a qual a luva foi confeccionada, bem

como se a intensidade da corrente elétrica que flui pela luva se encontra em níveis seguros. Observa-

se no contexto de ensaios periódicos de EPI’s e EPC’s a total desconsideração à avaliação das

propriedades mecânicas destes equipamentos. Trabalhos recentes, realizados por Kowalski, Hernaski

e Merino [4, 5, 6] mostraram em estudos realizados sobre amostras em forma de filmes que as

propriedades mecânicas de materiais elastoméricos são comprometidas antes das propriedades de

3

isolamento elétrico. Assim equipamentos podem ser aprovados em ensaios elétricos periódicos, porém

suas propriedades mecânicas podem estar comprometidas.

O presente trabalho objetiva verificar se os resultados obtidos em amostras de materiais

elastoméricos podem ser observados em EPI’s, mais especificamente em luvas isolantes e propor

possíveis técnicas de ensaios mecânicos não destrutivos em luvas isolantes. Para este estudo um

conjunto de luvas isolantes de diferentes classes de isolamento e de dois fabricantes diferentes,

disponíveis comercialmente no Brasil tiveram suas propriedades elétricas e mecânicas avaliadas em

função de envelhecimento térmico, por meio de ensaios não destrutivos.

1.1- Objetivos do trabalho

O presente trabalho objetiva verificar se o equipamento luva isolante possui comprometimento

das propriedades mecânicas antes do comprometimento das propriedades elétricas. Para se atingir

este objetivo serão monitorados simultaneamente em função do envelhecimento térmico as

propriedades mecânicas e elétricas de um conjunto de luvas a citar a corrente elétrica de fuga sob

tensão AC, dureza Shore A, comprimento e diâmetro da luva sob pressão constante.

Como resultado deste estudo pretende-se indicar uma técnica de ensaio mecânico não

destrutivo que permita avaliar o comportamento mecânico de luvas isolantes.

4

2- Revisão

2.1- Manutenção de redes energizadas.

Segundo o MIT (manual de instruções técnicas da COPEL) [7], defini-se como manutenção de

redes em linha viva, todas as atividades executadas em redes energizadas ou desenergizadas não

aterradas. Estas atividades podem ser realizadas utilizando dois métodos, contato e à distância.

2.1.1- Método ao contato

O método é empregado quando o eletricista tem contato direto com condutores energizados

em redes convencionais de 13,8 kV e até 34,5 kV e redes compactas, utilizando como proteção luvas,

mangas e lençóis isolantes, cestas aéreas, escadas, andaimes e plataformas isoladas. O método

baseia-se numa proteção redundante, ou seja, numa proteção dupla, mesmo que falhe a primeira

proteção o eletricista ainda continuará protegido.

2.1.2 – Método à distância

Este método utilizado em redes energizadas com tensões de até 138 kV, a manutenção é feita

com bastões de elevação e varas manuais de manobra com ferramentas encaixadas em sua

extremidade.

2.2 – Equipamentos de proteção individual e coletiva

Para que os serviços de manutenção das redes de distribuição sejam realizados pelos métodos

antes descritos, um conjunto de equipamentos de proteção individual e coletiva deve ser utilizado.

Conforme NR 6 [8], define-se EPI’s como todo dispositivo ou produto, de uso individual utilizado pelo

trabalhador, destinado à proteção de riscos suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho,

e EPC’s como todo dispositivo, sistema, ou meio, móvel ou fixo de abrangência coletiva, destinado a

preservar a integridade física e a saúde dos usuários ou terceiros.

Os principais EPI’s aplicados são:

I. Capacete;

5

II. Luvas isolantes;

III. Óculos de segurança para proteção;

IV. Protetor auricular;

V. Mangas de proteção;

VI. Botas de proteção, entre outros.

Os EPC’s são os seguintes:

I. Vara de manobra;

II. Banqueta isolante;

III. Manta isolante;

IV. Grades sinalizadoras;

V. Fitas de sinalização;

VI. Cones, entre outros.

2.3 – Luvas isolantes

As luvas isolantes têm como objetivo evitar a passagem da corrente elétrica pelo corpo do

eletricista, mantendo-o isolado dos pontos energizados.

As luvas isolantes podem ser confeccionadas em borracha natural, sintética ou combinação de

ambas, e são classificadas por dois tipos (tipo 1: não resistente ao ozônio e tipo 2: resistente ao ozônio)

e seis classes de isolamento como mostra a Tabela 1.

Tabela 1 - Classes de luvas isolantes (NBR 10622/89) [9].

Classe Cor Tensão de Uso

(V) Tensão de Ensaio

(V) Tensão de Perfuração

(V)

00 bege 500 2.500 5.000

0 vermelha 1.000 5.000 6.000

1 branca 7.500 10.000 20.000

2 amarela 17.000 20.000 30.000

3 verde 26.500 30.000 40.000

4 laranja 36.000 40.000 50.000

As principais normas técnicas aplicadas para a especificação das condições mínimas

necessárias a estes equipamentos são:

I. IEC 60903 [10];

II. ASTM D120 [11];

III. NBR 10622 [9].

6

2.4 – Ensaios e testes periódicos em luvas isolantes

As normas internacionais IEC [10], ASTM [11] e nacional (NBR [9] recomendam que se façam

ensaios e testes periódicos nas luvas isolantes, a fim de se verificar que as mesmas contêm os

requisitos especificados para garantir a segurança de seus usuários. O ensaio mais utilizado é o de

tensão elétrica aplicada em CA com medição de corrente de fuga, o mesmo também pode ser feito em

CC. Além disso, também é aconselhado que se faça inspeção visual, e quando em campo, inflagem

manual a fim de se detectar alguma anormalidade.

2.4.1 – Inspeção visual

Antes de se iniciar atividades que necessitam da utilização de luvas isolantes, recomenda-se

que seja feita inspeção visual, a fim de detectar alguma irregularidade no material, como rompimento

dielétrico, rachaduras de idade e ozônio, depressões ou reentrâncias, mudança de coloração,

protuberância, entre outros. Para isso são usadas algumas técnicas onde a mais recomendada é o

método da rolagem ou inflagem manual como sugerido pela ASTM F1236 [12], ambos descritos abaixo:

Rolagem:

Este método consiste em rolar a superficie externa ou interna da luva, de modo a se destacar

fissuras, corte ou irregularidades como visto na Figura 2.

Figura 2 - Técnica de rolagem para identificação de defeitos em luvas isolante ASTM F1236 [12].

7

Inflagem Manual:

Com este método podem ser encontrados pequenos furos na luva isolante, e consiste em

segurar as bordas laterais da abertura da luva, alongar suavemente para fechar a extremidade aberta e

enrrola-la até o final do punho em direção da palma da mão, aprisionando o ar dentro da mesma. Após

segurar a luva proximo ao ouvido e com a mão livre, aperta-se a palma da luva para aumentar a

pressão do ar e identificar se ha vazamentos como mostra a Figura 3.

Figura 3 - Teste em campo para se detectar furos na luva [12].

2.4.2 – Ensaios elétricos

A norma NBR 10622 [9] determina que nos ensaios de tensão elétrica aplicada, as luvas

isolantes de proteção elétrica devem suportar o valor eficaz de uma onda senoidal, 60 Hz, de acordo

com sua classe de isolamento.

“Esta tensão elétrica será conseguida através de um transformador elevador monofásico

alimentado por uma fonte de baixa tensão de variação contínua, resultando em uma onda de tensão

senoidal com freqüência de 60 Hz e com variação máxima no fator de crista não superior a 5% para

mais ou para menos” [9].

Um eletrodo será utilizado para aplicar uniformemente essa forma de onda sobre a superfície

da amostra. A corrente de fuga é medida através de um amperímetro conectado em série com cada

luva.

A Tabela 2 indica os valores de tensão (valor eficaz), corrente máxima de fuga, a altura da

parte emersa, e o tempo de ensaio determinado para cada classe de luvas.

8

Tabela 2 - Tensões de Ensaio e Corrente Máxima Admissíveis para ensaio CA [9].

Classe das

Luva Tensão de ensaio

Corrente Máxima de Fuga (mA)

Luvas de

267 mm

Luvas de

356 mm

Luvas de

406 mm

Luvas de

457 mm

Altura da parte Emersa para Ensaio CA

00 2,5 kV/1 – 3 min 6 10 12 14 38mm (+/- 8mm)

0 5 kV/1 – 3 min 8 12 14 16 38mm (+/- 8mm)

1 10 kV/1 – 3 min _ 14 16 18 38mm (+/- 8mm)

2 20 kV/1 – 3 min _ 16 18 20 64mm (+/- 8mm)

3 30 kV/1 – 3 min _ 18 20 22 89mm (+/- 8mm)

4 40 kV/1 – 3 min

3minutos _ _ 22 24 127mm (+/- 8mm)

Obs.: A norma IEC determina que nos ensaios periódicos a tensão deve ser aplicada em tempo não inferior a 1 minuto e não superior a 3 minutos.

Os ensaios elétricos realizados nesse trabalho contemplaram os testes em campo elétrico

alternado, todavia as normas prevêem ensaios em CC, como mostra a Tabela 3 abaixo.

Tabela 3 - Valores de tensão para ensaio CC [9].

Classe das

luvas

Tensão de ensaio (valor médio) kV

Tensão mínima de perfuração (valor médio) kV

Tensão máxima de uso (valor médio) kV

00 10 20 0,75

0 20 35 1,5

1 40 60 11,25

2 50 70 25,5

3 60 80 39,75

4 70 90 54

2.5- Agentes de degradação e envelhecimento

As luvas isolantes durante seu uso estão expostas a stress de diversos tipos, como: esforços

mecânicos, elétricos, térmicos, fotoquímicos entre outros. Estes esforços podem iniciar processos de

degradação ou envelhecimento precoce das luvas, tornando inapropriada sua utilização.

A IEC 505 [13] define a degradação, como uma mudança de estado do material de forma

irreversível, inviabilizando sua utilização, além disso, o material pode sofrer ação de eventos

degradantes simultaneamente, aumentando assim a velocidade da deterioração do polímero [14].

9

2.5.1- Envelhecimento térmico

O polímero tem uma faixa de utilização de temperatura muito baixa, na faixa de 100 °C a 200

°C, quando utilizados em sistemas elétricos, estes materiais estão sujeitos a temperaturas elevadas,

tornando o material suscetível à quebra de cadeias de ligações, despolimerização e oxidação. As

reações moleculares internas e externas também irão influenciar na temperatura de início de

degradação térmica, isto está relacionado com a maneira que a temperatura é transportada no

polímero, afetando-a internamente ou superficialmente [14].

As taxas que as reações químicas se dão no material seguem a fórmula de Arrhenius, a taxa

de envelhecimento é considerada igual à taxa com que a reação dominante no processo ocorre, sendo

o tempo para a ruptura (L(T)) do material, inversamente proporcional a esta taxa. Assim, este modelo

pode ser expresso por:

(1)

onde T é a temperatura absoluta e A e B são constantes determinadas experimentalmente [4].

As ligações cruzadas do tipo dissulfídicas e polissulfídicas contidas nos elastômeros em função

do processo de vulcanização não são muito estáveis a ataques térmicos e com a ação da temperatura,

são dissociadas, bem como são sensíveis a ataques por radicais livres [15]. Dependendo da

temperatura e outros fatores são observados um aumento ou decaimento do número de ligações

cruzadas [16]. Além disso, observa-se que as ligações polissulfídicas (mais longas), são mais

suscetíveis a influência da temperatura, pois sua energia de ligação é maior que as ligações mais

curtas. Portanto a temperatura é fator decisivo no comportamento das ligações cruzadas. Em

temperaturas de 60 °C a 100 °C as ligações cruzadas diminuem e depois tendem a aumentar. Esse

comportamento ocorre devido à recombinação dos átomos de enxofre ligados a cadeia principal. As

ligações polissulfídicas primeiramente quebram, depois formam ligações mais curtas (monosulfídicas) e

assim a porcentagem de ligações polissulfídicas tende a diminuir com o aumento do envelhecimento

térmico, ao contrario das ligações monossulfídicas, que tendem a aumentar. Como resultado pode-se

esperar que a correlação entre as propriedades mecânicas e a distribuição de ligações cruzadas, onde

o aumento das ligações monossulfídicas origina a perda das propriedades mecânicas, ou seja,

aumentando a dureza [17, 18, 19].

Outro processo bastante complexo observado em elastômeros trata-se da termo-oxidação.

Nesse processo que envolve uma iniciação, propagação e terminação, a cadeia, ao sofrer o ataque por

10

parte do oxigênio sofre reações via radical livre, formando espécies reativas como hidroperóxidos e

radicais poliméricos. Como os hidroperóxidos são muito instáveis se dissociam em radicais livres

provocando a oxidação da cadeia e conseqüente endurecimento do material, porém sem causar

aumento na densidade de ligações cruzadas [20, 21].

2.5.2- Envelhecimento elétrico

O envelhecimento elétrico dos polímeros é de suma importância no contexto, pois as luvas

isolantes estarão sofrendo deterioração constante, já que são empregadas em linha viva e nos ensaios

elétricos são submetidas a altas tensões. Apesar disso, pouco se conhece sobre este processo, porém,

nota-se que fenômenos como trilhamento superficial e descargas parciais tem maior visibilidade neste

decurso, mas ainda não compreendidos totalmente. Sabe-se que o processo de injeção de cargas

influencia consideravelmente a vida útil dos materiais poliméricos [22].

Como não há referências sobre o envelhecimento por campo elétrico, é necessária a utilização

de modelos experimentais. Esses modelos têm produzido ajustes consideravelmente bons para os

dados. Os modelos mais usados são o modelo da potência inversa:

(2)

e o modelo que segue uma lei experimental

(3)

onde E é o campo elétrico, k,n, A e B são constantes determinadas experimentalmente.

2.6 - Corrente elétrica em materiais sujeitos à campo elétrico alternado

A corrente elétrica que flui através da borracha natural é função da tensão elétrica aplicada,

onde espera-se que o comportamento da corrente elétrica CA seja linear em relação a tensão CA

aplicada, seguindo a lei de Ohm. A não linearidade desta curva pode ser decorrente de mecanismos

isolados, tais como pequena descarga parcial interna no material, que ocorre em inclusões de baixa

rigidez dielétrica, geralmente vazios preenchidos com gás, presentes em materiais dielétricos sólidos

11

utilizados em sistemas de isolação de alta tensão, condução em função de alterações estruturais do

material, comprometendo a utilização do material isolante e alteração na distribuição de cargas

espaciais que passam a se deslocar pela ação do campo elétrico CA e não retornam a sua posição

original [23]. Outro fator relevante esta associado ao processo de envelhecimento, que segundo a IEC,

é definido como uma mudança irreversível das propriedades do material [24], sendo este um parâmetro

importante para estudo do comportamento elétricos do material.

Considerando-se um circuito RC submetido a uma tensão CA, com freqüência ω = , a

mérito de análise, pode se identificar a corrente elétrica que flui através de um material isolante de

capacitância geométrica C0 como mostra a equação (4):

(4)

Sendo j2= -1

A corrente elétrica capacitiva pode ser escrita como a equação (5):

V =

V (5)

Sendo a permissividade elétrica relativa do material, a permissividade elétrica do vácuo,

A é a área dos eletrodos e d a distância entre os eletrodos.

A corrente resistiva é dada pela equação (6):

(6)

Onde representa perda dielétrica do material. Depois de devida manipulação matemática

chega-se a equação (7):

V. (7)

e substituindo na equação (4) se chega à equação (8):

. (8)

12

2.7 - Ensaios mecânicos

Os ensaios mecânicos permitem a determinação de propriedades mecânicas, características

de cada material, sob a ação de esforços.

Estes esforços são representados pelas grandezas: tensão e/ou deformação.

A tensão representa a resposta interna do material ao esforço externo aplicado, que atuam

sobre certa área de um objeto sob teste.

As principais propriedades dos materiais avaliados em ensaios são:

I. Resistência: Representada por tensões, definidas em determinadas condições;

II. Elasticidade: Propriedade do material, segundo o qual a deformação que ocorre em função da

tensão aplicada desaparece quando a tensão deformadora é retirada;

III. Plasticidade: Representa a capacidade de o material sofrer uma deformação permanente, sem

que haja o rompimento;

IV. Resiliência: Capacidade de o material absorver energia quando deformado e restituí-la,

cessada a ação da força deformadora;

V. Tenacidade: Representa a energia total necessária para provocar a fratura do material, desde

sua condição inicial, ou seja, de tensão nula.

A importância dos ensaios mecânicos está relacionada ao desenvolvimento de novas

tecnologias que, possibilitem melhor caracterizar o material, a fim de desenvolver novos materiais com

qualidade melhorada [25].

Os elastômeros fazem parte da classe de materiais poliméricos conhecidos como “termofixos”,

esses materiais são assim denominados porque uma vez que tenham sido aquecidos e resfriados

novamente, perdem em parte suas propriedades físicas, devido a alterações químicas sofridas durante

o processo de aquecimento.

A característica química que particulariza a classe dos elastômeros é a presença de ligações

cruzadas entre as cadeias poliméricas adjacentes, conforme mostra a Figura 4.

13

Figura 4 - Ligações cruzadas [4].

Além disso, os polímeros elastoméricos são amorfos, isto é, suas cadeias poliméricas estão

dispostas de maneira desordenada e enovelada, não apresentando, portanto, algum grau de

cristalinidade.

Quanto à característica mecânica desse tipo de material, quando submetido à tensão, os

elastômeros deformam-se elasticamente, podendo chegar a mais de 1000% do comprimento útil

original, mesmo quando submetidos a valores relativamente altos de tensão.

Os elastômeros apresentam macromoléculas desordenadas, por isso, a entropia, função

termodinâmica que quantifica o grau de desordem do sistema nessa situação é elevada em relação a

um estado de referência qualquer.

Contudo, a aplicação de tensão ao material promove o surgimento de certa organização no

material, pois as macromoléculas ficam parcialmente alinhadas entre si. Entretanto, tal conformação é

termodinamicamente desfavorável, visto que, com o ordenamento parcial das cadeias, a entropia passa

a ser menor, então o sistema tende a retornar seu estado de equilíbrio, restaurando a entropia [25].

Formalmente, quatro critérios devem atendidos para se classificar um polímero como

elastomérico:

I. São amorfos e não cristalizam com facilidade. Suas cadeias devem ser espiraladas e dobradas

no estado sem tensões;

II. Devem responder imediatamente à aplicação de uma força, para isso as rotações das ligações

das cadeias devem ser relativamente livres;

III. Presença de ligações cruzadas, servindo como pontos de ancoragem entre as cadeias, para

dificultar movimento relativo entre elas, retardando assim o comportamento plástico;

14

IV. O elastômero deve estar acima de sua temperatura de transição vítrea, que é definida como a

temperatura que separa o comportamento sólido do comportamento liquida em um solido

amorfo, que é a temperatura abaixo da qual o polímero tem comportamento frágil.

2.7.1- Ensaios mecânicos de tração

O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço axial que tende alongá-lo até

a ruptura, tensão a qual um corpo de prova é submetido quando sofre um esforço que tende a alongá-

lo ou esticá-lo [26].

Este ensaio permite conhecer como os materiais reagem ao esforço de tração, quais os limites

de tração que suportam e a partir de que momento se rompe [25].

O diagrama característico para materiais poliméricos em função de diferentes estruturas

químicas e morfológicas pode ser visto na Figura 5.

Figura 5 - A curva mostra o comportamento dos materiais poliméricos conhecidos como elastômeros, entre os quais se pode citar a borracha natural [4]

2.7.2 - Dureza Shore A

O ensaio Shore é utilizado para medir a dureza de materiais, e é dividido em varias escalas

dependendo do tipo de material a ser medido, tipo A, B, C, D, DO e OO, onde, o tipo A é indicado para

medir a dureza de borrachas.

Segundo a norma ASTM D2240 [27] os durômetros permitem a medição da dureza inicial, ou a

dureza de indentação após um determinado período de tempo. Além disso, também prevê que o valor

limite de dureza para as luvas seja de 47 Shore A.

15

A operação do instrumento como visto na Figura 6 é bastante simples. O material é submetido

a uma pressão definida aplicada através de uma mola calibrada que atua sobre o endentador, que

pode ser esférico ou cônico. Um dispositivo de indicação fornece a profundidade de endentação. O

valor da dureza é dado pela profundidade da penetração no material sob teste. Por causa da resiliência

de algumas borrachas, a leitura da dureza pode mudar ao longo do tempo, por isso o tempo de

endentação às vezes acompanha o valor medido da dureza.

Figura 6 - Durômetro Shore A [28].

16

3- Materiais e Métodos

Nos tópicos abaixo serão descritos os métodos e os materiais utilizados nos experimentos

realizados neste trabalho.

3.1- Amostras

As amostras utilizadas foram luvas isolantes novas de classe 00, 0, 2 e 4, com comprimentos

de 356 mm para as classes 00, 0 e 2 e 406 mm para classe 4, cujas tensões máximas de uso

recomendadas pela NBR 10622 [9], são 500, 1000, 17000 e 36000 volts respectivamente. Além da

NBR [9], foram seguidas outras entidades regulamentadoras, IEC [10] e ASTM [11], as quais a norma

brasileira se apóia.

3.2 - Equipamentos

3.2.1 - Estufas para envelhecimento térmico

Para se realizar o envelhecimento térmico das amostras foram utilizadas duas estufas de

secagem da marca Fanem modelo 320 SE com circulação mecânica, como mostra a Figura 7.

Figura 7 - Estufas Fanem modelo 320 SE.

17

3.2.2 – Fonte de tensão CA

Transformador CA com onda senoidal perfeita da marca Haefely Figura 8, variável de 0,5 a 100

kV, 7,5 kVA, 60 Hz.

Figura 8 - Transformador Haefely utilizado no experimento para se obter a corrente de fuga.

3.2.3 – Equipamentos de medição

3.2.3.1 – Divisor capacitivo

Divisor capacitivo desenvolvido pelo LACTEC modelo C-100 com fator de escala 996,6752,

utilizado em série com a fonte CA Figura 9, para ajuste fino na tensão aplicada.

Figura 9 - Divisor capacitivo.

18

3.2.3.2 – Shunt

Divisor de tensão (shunt) de 992 Ω, utilizado para coletar corrente de fuga entre o eletrodo

submerso na água e o terra, potencial zero comum.

Figura 10 - Divisor de tensão (Shunt).

3.2.3.3 - Multímetros

Multímetros Fluke Sisplam, utilizados para coletar os valores da corrente de fuga e a tensão de

saída da fonte CA.

Figura 11 - Multímetros Fluke.

3.2.3.4 – Cabos

Para conectar os equipamentos utilizados nos ensaios aos equipamentos de medição, foi

utilizado cabo coaxial com impedância de 50 Ω, Figura 12.

19

Figura 12 - Cabos coaxiais utilizado nos ensaios.

3.2.3.5 – Cronômetro

No ensaio para obtenção da corrente de fuga as amostras foram submetidas a tensão aplica

por tempos pré estabelecidos, para isso foi utilizado um cronometro digital Dumont, Figura 13 abaixo.

Figura 13 - Cronômetro marca Dumont.

3.2.3.6 – Paquímetros

Para medir as dimensões das amostras durante o ensaio de inflagem, foi utilizado um

paquímetro digital da marca Mitutoyo Figura 14.

20

Figura 14 - Paquímetro Mitutoyo usado para medir dimensões físicas durante o ensaio de inflagem.

3.2.4 – Cuba de ensaios de luvas isolantes

Cuba desenvolvida pelo LACTEC para ensaio de luvas isolantes, Figura 15.

Figura 15 - Cuba para ensaio de luvas isolantes.

3.2.5 – Sistema de inflagem

Inflador marca Feergs que pode ser visto na Figura 16, utilizado para medir deformações

mecânicas.

Figura 16 - Vista lateral do inflador Feergs. .

21

3.2.6 - Durômetro

As medidas de dureza Shore A foram coletadas utilizando-se o durômetro portatil digital com

capacidade de leitura de 0 a 100 Shore A e resolução de 0,15 Shore A Figura 17.

Figura 17 - Durômetro portátil Shore A.

3.2.7 – Sistema para medida de dureza (suporte)

Para o ensaio de dureza Shore A, foi utilizado um suporte Figura 18 desenvolvido pelo

LACTEC a fim de se obter uma superfície adequada para a melhor medida possível das amostras.

Figura 18 - Suporte para fixação de luvas para ensaio de dureza Shore A.

3.2.8 – Microscopia óptica

Para se observar alguma deformação causada por envelhecimento ou trilhamento elétrico, foi

utilizado um microscópio digital marca Dino Lite, modelo AM413T Figura 19, com resolução de 1,3

megapixels e capacidade de ampliação de até 200 vezes.

22

Figura 19 - Microscópio Digital Dino Lite.

3.3 - Métodos

3.3.1 – Envelhecimento térmico

Para o ensaio de envelhecimento térmico, as amostras foram divididas em dois grupos

compostos por um par de luvas de cada classe de isolamento. Um dos grupos foi submetido a uma

temperatura de 70 °C e o outro grupo a 90 °C. Para afixá-las dentro da estufa foram utilizados grampos

de madeira como visto na Figura 20. As amostras foram envelhecidas em períodos de 7, 21, 45, 60, 90

e 110 dias, e a cada fim de período de envelhecimento foram realizados os demais ensaios para se

observar o comportamento elétrico e mecânico das amostras.

Figura 20 - Envelhecimento térmico das amostras.

3.3.2 – Ensaio elétrico.

Os ensaios elétricos realizados nas luvas isolantes foram de caráter não destrutivo, e em vista

a norma NBR 10622 [9]. Foram feitas ponderações nos quesitos tempo de ensaio, tensão elétrica

23

aplicada (CA) e altura da parte emersa a água, como mostra a Tabela 4, com o intuito de não estressar

o material em razão dos subseqüentes ensaios realizados.

Tabela 4 - Parâmetros utilizados no ensaio de tensão aplicada com corrente de fuga [9].

Para afixar as amostras, foi utilizado suporte móvel de material isolante com garras do tipo

presilha, facilitando o manuseio e regulagem das distâncias relacionadas a cada classe, da orla da

amostra, parte emersa, até o inicio da parte submersa a água.

Para se realizar o ensaio, na parte interna da luva coloca-se água até a altura especificada,

sendo esta água o eletrodo de potencial. A seguir deve-se colocar a luva no recipiente com água

deixando o nível externo e interno de água iguais. A água externa fará o papel de eletrodo de terra. A

Figura 21, mostra o arranjo para o ensaio.

Figura 21 - Vista dos suportes de ensaio.

O diagrama da Figura 22 detalha o arranjo montado para os ensaios, onde foi utilizado uma

fonte de baixa tensão para alimentar o transformador elevador monofásico. A leitura da tensão é feita

por meio de um divisor capacitivo ligado a um multímetro digital. Em série ao eletrodo de terra coloca-

se um resistor shunt no qual se mede queda de tensão que será proporcional à corrente elétrica que

circula pela luva isolante dada pela Equação 9.

Classe das Luvas

Tensão CA aplicada (v)

Altura da parte emersa (mm)

00 500 50

0 1000 50

2 17000 70

4 30000 140

24

(9)

Figura 22 - Arranjo de ensaio para aquisição da corrente de fuga.

A aplicação da tensão de ensaio é feita com uma elevação de tensão a uma taxa constante de

2 kV/s. Após a aplicação da tensão nominal definida para cada classe de isolamento como indicado na

Tabela 4, se mantém a tensão aplicada por 90 segundos, instante este no qual se mede a corrente

elétrica de fuga.

A seguir a tensão é baixada a uma taxa constante até aproximadamente 50% da tensão

aplicada quando se desliga a fonte de tensão.

3.3.3 – Ensaio de inflagem (deformação mecânica)

O ensaio de inflagem da luva isolante foi escolhido por ser um ensaio não destrutivo, por meio

do qual se espera poder monitorar as grandezas comprimento e diâmetro da luva. Este ensaio terá o

papel de avaliar a deformação mecânica sofrida pela luva em função do envelhecimento térmico,

substituindo o ensaio de tração mecânica que é um ensaio destrutivo.

Para este experimento foi utilizado um inflador como visto na Figura 23, que aplica pressão de

ar nas amostras com tempo pré selecionável. As luvas de classe 00 e 0 foram submetidas a pressão

com tempo de 2,7 segundos, já as de classe 2 e 4 a uma pressão com tempo de 3 segundos. Após

este procedimento eram coletas as medidas de deformação do comprimento como mostra a Figura 24

e diâmetro do punho com o auxilio de paquímetros digitais. A fim de se realizar medidas com maior

precisão, as amostras foram marcas em pontos específicos como mostra a Figura 25.

25

Figura 23 - Inflador Feergs para medir deformação mecânica.

Figura 24 - Aquisição do comprimento da amostra.

Figura 25 - Marcações para realização de medidas.

26

3.3.4 – Ensaio de dureza

Com o auxilio do suporte, as medidas de dureza Shore A foram coletadas no punho do lado

superior mostrado na Figura 26.

Figura 26 - Suporte e durômetro Shore A. Pode-se observar na figura da direita as marcas na luva donde se realizava a medida de dureza.

A base deste suporte para ensaio de dureza Shore A é revestido com uma camada de

borracha com dureza de 37 Shore A, a fim de não alterar as medidas obtidas com o durômetro.

27

4 - Resultados

Na seqüência serão apresentados os resultados obtidos por meio dos ensaios de Dureza

Shore A, comprimento da luva sob pressão constante, diâmetro do punho da luva sob pressão

constante e corrente elétrica de fuga CA, em função do tempo e temperatura de envelhecimento.

4.1 – Dureza Shore A

Medidas de dureza Shore A em função do tempo e temperatura de envelhecimento são

mostradas na Figura 27 e Figura 28. Os valores obtidos com as medidas experimentais são

apresentados normalizados, pois desta forma torna-se mais observável as alterações sofridas pelas

amostras. O valor usado para a normalização dos dados experimentais foi 47,valor este que é o limite

máximo de dureza Shore A estabelecido em normas técnicas [9, 10, 11].

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

Classe 00

Dureza medida no punho superior

Luva 1 envelhecida a 70 °C




Limite para dureza shore A

Du

reza

Sh

ore

A (

norm

aliz

ada

)

Tempo de envelhecimento (dias)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

Classe 0






Limite para dureza Shore A

Du

reza

Sh

ore

A (

no

rma

liza

da

)


Figura 27 - Dureza Shore A em função do tempo de envelhecimento, classe 00 e classe 0.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

Classe 2







Du

reza

Sh

ore

A (

no

rma

liza

da

)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

1,35

1,40

Classe 4







Dure

za S

hore

A (

norm

aliz

ada)


Figura 28 - Dureza Shore A em função do tempo de envelhecimento, classe 2 e classe 4.

28

As curvas demonstram que o aumento da dureza Shore A nas amostras esta relacionado ao

tempo de envelhecimento e à sua espessura, ou seja, as luvas com classes de maior espessura

necessitaram de um tempo maior de envelhecimento para extrapolar o nível admissível de dureza por

norma. Também se observa que não há uma diferença considerável da variação da dureza Shore A

com a temperatura de envelhecimento.

4.2 - Comprimento da luva

Os valores das variações de comprimento em função do envelhecimento térmico são

apresentados nos gráficos da Figura 29 e Figura 30. As medidas tiveram seus valores normalizados

pelo valor do comprimento inicial de cada luva, ou seja, o valor medido antes dos processos de

envelhecimento (L0).

Figura 29 - Tempo de envelhecimento em função da variação do comprimento, classe 00 e classe 0.

Figura 30 - Tempo de envelhecimento em função da variação do comprimento, classe 2 e classe 4.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,14

1,15

1,16

Classe 00 Luva 1 envelhecida a 70 °C




Va

ria

çã

o d

o c

om

pri

me

nto

(n

orm

aliz

ad

o)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,14

1,15

1,16





Variação d

o c

om

prim

ento

(norm

aliz

ado)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,14

1,15

1,16





Vari

ação

do

com

pri

me

nto

(no

rmaliz

ad

o)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

1,13

1,14

1,15

1,16





Variação d

o c

om

prim

ento

(norm

aliz

ado)


29

Nas Figura 29 e Figura 30 acima se observa que para os 7 primeiros dias de envelhecimento

houve um aumento no comprimento das luvas em todas as classes isolantes, seguido de um período

com tendência a permanecer constante e uma posterior tendência a queda do comprimento. Observa-

se que para as luvas de classes 00 e 0, no caso das amostras envelhecidas a 90 °C as mesmas

romperam ao serem submetidas a pressão para 21 e 60 dias de envelhecimento respectivamente como

pode ser visto na Figura 31. Para a luva de classe 2, como mostra a Figura 32 houve a ruptura sob

pressão em 60 dias de envelhecimento a 90 C. No caso das luvas envelhecidas a 70 °C, não foram

observadas rupturas das amostras estudadas. Também se observa que existe uma dependência da

variação do comprimento em função da classe da luva, ou seja, em relação à sua espessura. As luvas

de menor classe de isolamento atingem um comprimento máximo seguido da tendência de queda em

menores tempos de envelhecimento.

Figura 31 - Imagem das Luvas classe 00 e 0 rompidas durante o ensaio de inflagem. A seta mostra ruptura.

Figura 32 - Imagem da Luva classe 2 rompida durante o ensaio de inflagem. A seta mostra ruptura.

30

4.3 – Diâmetro do punho

As variações do diâmetro do punho das amostras em função do envelhecimento térmico são

apresentados na Figura 33 e Figura 34. As medidas foram normalizadas pelo valor de diâmetro inicial

(D0), a fim de se observar com maior clareza suas alterações sofridas em função do envelhecimento.

Figura 33 - Tempo de envelhecimento versus diâmetro do punho, classe 00 e classe 0.

Figura 34 - Tempo de envelhecimento versus diâmetro do punho, classe 2 e classe 4.

Na Figura 33 e Figura 34 acima se observa que para os 7 primeiros dias de envelhecimento,

como no caso da medida do comprimento ocorre uma tendência ao aumento no diâmetro do punho das

luvas de classes 0,00 e 4. No caso da luva de classe 2 observa-se que para a temperatura de

envelhecimento de 70 °C ocorre inicialmente uma redução seguido de elevação e tendência à queda.

Observa-se nos casos as luvas classe 00, 0 e 2 após o período inicial tendem a variar seu diâmetro até

aproximadamente 90 dias de envelhecimento, para só depois tender a diminuir. A exceção são as luvas

de classe 4, que após o acréscimo dos primeiros dias, tenderam a diminuir seu diâmetro em

aproximadamente 4,5 % até o ultimo dia de envelhecimento sem variações significativas.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,98

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

Classe 00





Variação d

o d

iâm

etr

o d

o p

unho (

norm

aliz

ada)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09





Varia

çã

o d

o d

iâm

etr

o d

o p

un

ho

(n

orm

aliz

ad

a)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,92

0,94

0,96

0,98

1,00

1,02

1,04

1,06

1,08

1,10

1,12





Va

ria

çã

o d

o d

iâm

etr

o d

o p

unh

o (

no

rma

liza

da)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

0,96

0,97

0,98

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04





Variação d

o d

iâm

etr

o d

o p

unho (

norm

aliz

ada)


31

4.4 – Corrente elétrica de fuga

A Figura 35 e Figura 36 apresentam os resultados obtidos nos ensaios de corrente elétrica de

fuga CA, sob tensão aplicada.

Figura 35 - Corrente elétrica de fuga medida nas amostras, classe 00 e classe 0.

Figura 36 - Corrente elétrica de fuga medida nas amostras, classe 2 e classe 4.

Os gráficos das Figura 35 e Figura 36 evidenciam uma tendência à corrente elétrica

permanecer constante com o tempo e temperatura de envelhecimento. Os valores obtidos se

encontram em uma ordem de grandeza abaixo daqueles estabelecidos nas normas técnicas. Deve-se

considerar nestes casos, que o valor da corrente elétrica de fuga pode ser menor, em função de terem

sido aplicados, como especificado na Tabela 4 valores de tensão menores do que aqueles

estabelecidos por normas técnicas. Como o objetivo da realização da medida é o acompanhamento do

comportamento da corrente elétrica de fuga com o avanço do envelhecimento, observou-se a tendência

à estabilidade da mesma.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

4,0x10-4

4,5x10-4

5,0x10-4

5,5x10-4

6,0x10-4

6,5x10-4

7,0x10-4

7,5x10-4

8,0x10-4

8,5x10-4

9,0x10-4

9,5x10-4





Co

rren

te e

létr

ica

de

fug

a (

A)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

7,5x10-4

8,0x10-4

8,5x10-4

9,0x10-4

9,5x10-4

1,0x10-3

1,1x10-3

1,1x10-3

1,1x10-3

1,2x10-3

1,2x10-3

1,3x10-3

1,3x10-3

1,4x10-3

1,4x10-3

1,5x10-3

1,5x10-3

1,6x10-3

1,6x10-3





Corr

ente

elé

tric

a d

e f

uga (

A)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1206,1x10

-3

6,2x10-3

6,3x10-3

6,4x10-3

6,5x10-3

6,6x10-3

6,7x10-3

6,8x10-3

6,9x10-3

7,0x10-3

7,1x10-3

7,2x10-3

7,3x10-3

7,4x10-3

7,5x10-3

7,6x10-3

7,7x10-3

7,8x10-3

7,9x10-3





Co

rre

nte

elé

tric

a d

e f

ug

a (

A)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1205,6x10

-3

5,8x10-3

6,0x10-3

6,2x10-3

6,4x10-3

6,6x10-3

6,8x10-3

7,0x10-3

7,2x10-3

7,4x10-3

7,6x10-3

7,8x10-3




Luva 4 envelhecida a 90 ° C

Corr

en

te e

létr

ica d

e f

ug

a (

A)


32

4.5 – Microscopia superfial

Da Figura 37 à Figura 40 são apresentadas as microscopias digitais da superfície das luvas

isolantes envelhecidas a 90 °C. Optou-se por não apresentar as imagens das luvas envelhecidas a 70

°C, pelo fato das imagens não terem apresentado alterações perceptíveis na escala de ampliação do

microscópio, ou seja, 40 vezes.

Figura 37 - Imagem do microscópio digital com aumento de 40 vezes da superfície da luva classe 00. À esquerda a imagem da superfície sem envelhecimento e à direita a imagem da superfície após 110 dias de envelhecimento a 90 °C.


33



Como pode se observar nas microscopias digitais, não se verifica alterações como rachaduras

ou processos de trinca na superfície das luvas, mesmo com o avançado estágio do envelhecimento.

34

5 – Discussão dos Resultados

Em função dos resultados obtidos, onde se observou que a grandeza monitorada que

apresentou a variação mais representativa foi a dureza Shore A, na seqüência serão apresentadas as

discussões em função desta grandeza.

5.1 - Dureza Shore A em função da espessura das luvas

Nos gráficos da Figura 27 e Figura 28, pôde-se observar o comportamento da dureza Shore A

em função do tempo e temperatura de envelhecimento. No gráfico da Figura 41 é apresentado o

número médio de dias para se atingir o limite de 47 Shore A em função da classe de isolamento da

luva.

Figura 41 – Gráfico de barras mostrando o número médio de dias em função da classe de isolamento para se ultrapassar o

limite de dureza de 47 Shore A.

No gráfico da Figura 41 verifica-se que as luvas menos espessas atingem o nível máximo de

dureza em períodos menores de envelhecimento térmico. O envelhecimento térmico em elastômeros

pode produzir efeitos de cisão das cadeias devido à quebra dos entrecruzamentos polisulfídicos e

aumento de entrecruzamentos devido ao surgimento de entrecruzamentos monosulfídicos e dissulfícos,

bem como devido a reações radicalares com o oxigênio [17, 19]. Compostos a base de borracha

vulcanizados com enxofre, o índice de envelhecimento esta associado à temperatura de

envelhecimento e aumenta conforme a temperatura. Em temperaturas entre 60 ºC e 100 °C, as

ligações cruzadas tendem inicialmente com a quebra das ligações polisulfídicas a diminuir e em

14

56

91 97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

00 0 2 4 Nú

mero

de d

ias p

ara

ult

rap

assar

47 S

ho

re

A

Classe de isolamento

35

seguida a aumentar, devido à recombinação de átomos ligados a cadeia principal por meio de ligações

monosulfídicas [17]. Outro processo que ocorre trata-se da cisão das cadeias por termo-oxidação.

Nesse processo as cadeias são quebradas e seus radicais livres reagem com o oxigênio, causando um

endurecimento do material, porém não ocorre um processo de entrecruzamento de cadeias. Esse

processo inicia na superfície do material e com o passar de tempo de envelhecimento pode avançar no

volume do mesmo [18, 19]. Este último processo explica os fenômenos iniciais observados, ou seja, um

aumento da dureza do material, como também explica a dependência com relação à espessura das

luvas, pois as luvas menos espessas sofrem mais esses efeitos por possuírem um menor volume de

material com suas superfícies estando mais próximas. Com o avanço do envelhecimento os dois

processos passam a ocorrer simultaneamente causando uma tendência ao aumento da dureza do

material.

Este resultado torna-se muito importante, pois demonstra que luvas isolantes de classes

menos espessas tendem a perder as propriedades mecânicas mais rapidamente se comparadas às

luvas de classes mais espessas. Assim se a propriedade mecânica fosse um padrão de avaliação

periódico das luvas isolantes aquelas com classes mais baixa de isolamento tenderiam a ter um menor

tempo de vida.

5.2 - Correlação entre a Dureza Shore A, comprimento e diâmetro.

Os gráficos da Figura 42 e Figura 43 mostram a relação entre a variação do comprimento da

luva correlacionado à dureza Shore A.

Figura 42 - Dureza Shore A e função da variação do comprimento, classe 00 e classe 0.

0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15

0,995

1,000

1,005

1,010

1,015

1,020

1,025

1,030

1,035

1,040

1,045

1,050

1,055

1,060





Va

ria

çã

o d

o c

om

prim

en

to (

no

rma

liza

do

)

Variação da dureza Shore A (normalizada)

0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06





Va

ria

çã

o d

o c

om

prim

en

to (

no

rma

liza

do

)

Variação da dureza shore A (normalizada)

36

Figura 43 - Dureza Shore A e função da variação do comprimento, classe 2 e classe 4.

Os resultados obtidos mostram que existe uma tendência inicial de aumento do comprimento

da luva com o aumento da dureza, seguido de uma tendência a queda. Verifica-se que para as luvas

menos espessas esta tendência ocorre em períodos de tempos menores se comparados as luvas mais

espessas.

O fenômeno observado pode ser explicado pela discussão do item 5.1, ou seja, ocorre com o

envelhecimento térmico inicialmente predominantemente a cisão das cadeias por termo-oxidação.

Nesse processo as cadeias são quebradas e seus radicais livres reagem com o oxigênio, causando um

endurecimento do material. Este processo explica os fenômenos iniciais observados, ou seja, um

aumento da dureza do material, porém em função da cisão de cadeias ocorre um aumento da

deformação sob a pressão aplicada. Com o avanço do envelhecimento além deste processo ocorre

simultaneamente o aumento das ligações monosulfídicas e dissulfídicas explicando tendência à

redução da deformação sob pressão constante, bem como o aumento da dureza do material.

Comportamento similar observa-se nos gráficos das Figura 44 e Figura 45 que mostram os

resultados obtidos para a variação do diâmetro do punho da luva com a variação da dureza Shore A.

Nestes gráficos verifica-se que com o aumento da dureza ocorre um pequeno aumento no diâmetro do

punho das luvas seguido de uma tendência à redução do diâmetro.

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15

0,98

1,00

1,02

1,04

1,06

1,08

1,10

1,12

1,14

1,16





Vari

ação d

o c

om

pri

mento

(norm

aliz

ado

)


0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08





Vari

ação d

o c

om

pri

mento

(norm

aliz

ado

)


37

Figura 44 - Dureza Shore A e função da variação do diâmetro, classe 00 e classe 0.

Figura 45 - Dureza Shore A e função da variação do diâmetro, classe 2 e classe 4.

5.3 – Dureza Shore A pela corrente elétrica de fuga

Como os valores de tensão CA aplicados às luvas isolantes foram menores que os

estabelecidos por normas técnicas, para se realizar a comparação com os valores máximos aceitáveis,

estes tiveram o valor corrigido para os valores de tensão usados neste trabalho e indicados na Tabela

4. A correção foi feita considerando-se válida a lei de Ohm. Assim os limites de corrente elétrica de

fuga para as classes 00,0,2 e 4 serão 2 mA, 2,4 mA, 13,6 mA e 16,5 mA respectivamente. Os gráficos

das Figura 46 e Figura 47 referem-se às medidas de dureza Shore A correlacionadas ao limite de

corrente elétrica de fuga corrigida.

0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15

0,98

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09





Vari

ação

do

diâ

metr

o (

no

rmaliz

ad

o)


0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09





Variação d

o d

iâm

etr

o (

norm

aliz

ado)


0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15

0,93

0,94

0,95

0,96

0,97

0,98

0,99

1,00

1,01

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11





Variação d

o d

iâm

etr

o (

norm

aliz

ado)


0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

0,955

0,960

0,965

0,970

0,975

0,980

0,985

0,990

0,995

1,000

1,005

1,010

1,015

1,020

1,025

1,030

1,035

1,040

1,045





Variação d

o d

iâm

etr

o (

norm

aliz

ado)


38

0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15

0,0

5,0x10-4

1,0x10-3

1,5x10-3

2,0x10-3

2,5x10-3

Classe 00





Corrente de fuga máxima admissível


Corr

ente

elé

tric

a d

e f

uga (

A)

Dureza Shore A (normalizada)

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40

0,0

5,0x10-4

1,0x10-3

1,5x10-3

2,0x10-3

2,5x10-3

3,0x10-3







Corr

ente

elé

tric

a d

e f

uga (

A)


Figura 46 - Dureza Shore A em função da corrente elétrica de fuga corrigida, classe 00 e 0.

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

0,0

2,0x10-3

4,0x10-3

6,0x10-3

8,0x10-3

1,0x10-2

1,2x10-2

1,4x10-2

1,6x10-2

Classe 2







Co

rre

nte

elé

tric

a d

e f

ug

a (

A)


0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20

0,0

2,0x10-3

4,0x10-3

6,0x10-3

8,0x10-3

1,0x10-2

1,2x10-2

1,4x10-2

1,6x10-2

1,8x10-2

2,0x10-2

Classe 4







Co

rrente

elé

tric

a d

e f

uga (

A)


Figura 47 - Dureza Shore A em função da corrente elétrica de fuga corrigida, classe 2 e 4.

Nos gráficos das Figura 46 e Figura 47, pode-se observar que a corrente elétrica de fuga

medida nas luvas isolantes sofreu pouca variação em função do tempo e temperatura de

envelhecimento, ficando para todas as classes de isolamento com valores abaixo daqueles

considerados como máximo pelas normas técnicas [9, 10, 11], mesmo levando-se em consideração

que os valores de tensão aplicados são pouco inferiores aos estabelecidos nas referidas normas .

Também se observa que para todas as classes de isolamento, mesmo tendo-se atingido níveis de

dureza acima de 47 Shore A, as luvas possuem valor de corrente elétrica muito abaixo do valor máximo

aceitável corrigido para esta grandeza.

Este resultado é extremamente importante, pois confirma em equipamentos os resultados

obtidos por Kowalski [4], Hernaski [5] e Emílio [6] em estudos realizados sobre filmes de borracha,

onde mostrou-se que as propriedades mecânicas são comprometidas antes das propriedades elétricas.

Este fato ressalta a importância de se definir ensaios mecânicos para EPI’s e conseqüentemente

EPC’s, pois materiais que são aprovados em ensaios elétricos como mostrado neste estudo podem

possuir propriedades mecânicas comprometidas.

39

5.4 – Microscopia digital da superfície das luvas

As microscopias digitais da superfície das luvas testadas, como mostrado da Figura 37 à

Figura 40 não apresentaram resultados que venham a indicar a presença de processos de trincas ou

rachaduras que pudessem ser identificadas numa inspeção visual de rotina como indicada na norma

ASTM F 1236 [12], considerando-se que a capacidade do olho humano é menor que a ampliação do

microscópio digital que foi de 40 vezes. Este resultado mostra a importância de ensaios mecânicos não

destrutivos, pois mesmo com a propriedade mecânica dureza Shore A tendo ultrapassado o limite

máximo aceitável, não foram observadas alterações superficiais com a microscopia digital e

conseqüentemente a olho nu.

40

6 - Conclusões

Com a medida de Dureza Shore A pode-se observar a evolução do enrijecimento das amostras

em função do tempo e temperatura de envelhecimento, notou-se que as amostras mais espessas

sofreram pouca influencia com temperatura do envelhecimento (70 °C e 90 °C), tendo uma tendência a

endurecimento praticamente igual e que as classes menos espessas atingem o limite de dureza mais

rapidamente. Ainda foi possível visualizar através da dureza média das amostras o tempo ao qual o

material ultrapassou o limite de dureza permitido por norma. Estes resultados mostram que as luvas

menos espessas tendem a possuir um tempo de vida menor, quando avaliadas por meio de

propriedades mecânicas.

Nos ensaios de variação do comprimento e diâmetro das luvas observou-se a tendência à

variação destas grandezas, porém com percentuais reduzidos, dificultando desta forma o

acompanhamento das propriedades mecânicas das mesmas.

Os resultados encontrados nos ensaios de corrente elétrica de fuga em função de dureza

Shore A, demonstram que as amostras tendem atingir valores limitados por norma mecanicamente

antes que eletricamente, evidenciando a necessidade de se efetuar ensaios mecânicos não destrutivos

mais completos, pois os ensaios periódicos empregados são os elétricos. Estes resultados mostram

que somente o ensaio elétrico não é suficiente para avaliar a funcionalidade de um equipamento, pois

em ensaios elétricos o equipamento seria aprovado e mecanicamente estaria comprometido.

Com relação às imagens obtidas por meio da microscopia digital, não são observadas

alterações como trincas ou rachaduras na superfície, mostrando que a inspeção visual recomendada

não seria suficiente para se identificar os processos de degradação mecânica sofridos pelos

equipamentos.

Os resultados obtidos mostram que a dureza Shore A pela sua facilidade de medida

comparada às demais técnicas aplicadas, se demonstra como um ensaio mecânico não destrutivo que

poderá ser aplicado aos ensaios periódicos de luvas isolantes.

41

7 – Trabalhos Futuros

Estudar os efeitos de envelhecimento térmico em luvas isolantes com temperaturas inferiores a

70 °C e superiores a 100 °C, sobre as propriedades mecânicas e elétricas;

Estudar os efeitos de envelhecimento elétrico em luvas isolantes sobre as propriedades

mecânicas e elétricas;

Realizar estudos sobre ensaios mecânicos não destrutivos em luvas isolantes, além da dureza

Shore A;

Correlacionar a dureza Shore A com a tensão de deformação em materiais elastoméricos;

Estudar o comportamento da corrente elétrica contínua em luvas isolantes;

Estudar os efeitos do envelhecimento térmico e elétrico sobre amostras de material com

diferentes espessuras, correlacionando-os à propriedades mecânicas e elétricas.

42

8 - Referências

[1] L. Bitencourt, Celso, Historia do Surgimento do Conceito de Engenharia de Segurança do

Trabalho, Universidade Federal de Fluminense.

[2] NR – 10, Segurança em instalações e serviços em eletricidade, de 07 de dezembro de 2004.

[3] Fotografia Retirada em 10/04/2011 do Site: www.orionsa.com.br.

[4] Kowalski, Edemir Luiz, Estudo da borracha natural por meio de técnicas de caracterização de

dielétrico, Curitiba, 2006. Tese (Doutorado em engenharia) – Universidade Federal do Paraná.

[5] Hernaski, Guilherme Rachelle, Estudo para Avaliação de Propriedades Elétricas e Mecânicas

de Materiais Empregados na Confecção de Ferramentas para “Linha Viva”, Curitiba, 2010.

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do

Paraná.

[6] De Paz Junior, Emilio Merino, Avaliação da Degradação em Equipamentos de Proteção

Utilizados na Manutenção de Redes de Energia Elétrica Energizadas, Curitiba, julho de 2010.

Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Paraná.

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