XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia ... · Estas categorias foram identificadas tendo por base os valores determinados na NBR 14643:2001 – tabela 6

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XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica

SENDI 2008 - 06 a 10 de outubro

Olinda - Pernambuco - Brasil

Padronização de Materiais Elétricos em Função da Classificação da Agressividade

Atmosférica

Iêda N. Silva Montenegro

Antonio R. M. Filgueira

Anadite Maria de Luna

Narcelio de Araújo Pereira

Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial -

NUTEC

Companhia Energética do Ceará -

COELCE


NUTEC


NUTEC [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

Ana Luiza Maia Waydson Martins

Ferreira Solange Maria Bastos Girão

Jocilane de Araújo Rodrigues


NUTEC


NUTEC


NUTEC


NUTEC [email protected] [email protected].

br [email protected] [email protected]

PALAVRAS-CHAVE:

Agressividade atmosférica; Corrosão Atmosférica; Padronização de Materiais Elétricos.

RESUMO

Um Modelo de padronização de materiais elétricos para COELCE, buscando melhor desempenho e vida útil, baseado em parâmetros oriundos das Estações de Corrosão Atmosférica do Ceará e sua aplicação em estudos de caso. A agressividade é determinada mensalmente através dos resultados da pesquisa no Estado, Projeto Corrosão e Degradação Atmosférica dos Materiais Elétricos, com duração de quatro (04) anos ininterruptos, previsto conclusões para 2008. Os dados aplicados no modelo representam agressividade atmosférica de 45 meses, junho 2003 - março 2007. O resultado da aplicação deste modelo sinalizou benefícios técnicos e econômicos que podem ser utilizados em outras localizações no nordeste com micro climas idênticos, como por exemplo: materiais mais resistentes à corrosão e degradação atmosférica; aumento da vida útil dos equipamentos e instrumentos; maior segurança nos trabalhos executivos; menor agressão ao meio ambiente; otimização dos recursos de investimentos; redução do custo anual de manutenção e melhoria nos índices de qualidade.

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1. INTRODUÇÃO

A agressividade da atmosfera do Ceará desperta bastante interesse entre os pesquisadores de diversas entidades brasileiras e latino-americanas especialistas em estudos de processos de corrosão desenvolvidos nos materiais elétricos expostos em ambientes que são característicos das regiões de clima tropical marinho, haja vista os prejuízos causados ao sistema elétrico.

Foi para melhor conhecimento cientifico das origens da agressividade atmosférica e adoção de procedimentos mais efetivos em busca de soluções para minimizar os efeitos destes agressores que a COELCE iniciou através do NUTEC em parceria com o CENTEC e a FUNCEME, no ano de 2003, o Projeto “Corrosão e Degradação Atmosférica dos Materiais Elétricos – Ciclo II”, que se encontra em fase de desenvolvimento aprovada no âmbito da ANEEL até o ano de 2008.

A classificação da agressividade atmosférica é feita por meio de estudos estatísticos do somatório dos resultados obtidos dos ensaios das amostras coletadas durante as monitorações mensais, em função de várias variáveis, das quais citamos os dados meteorológicos das estações distribuídas em diferentes microclimas; Teores de cloretos, sulfatos e partículas sedimentáveis coletados nas Estações e analisados em laboratório; Taxa de corrosão dos materiais padrão (aço carbono, cobre eletrolítico, bronze (± 80% de Cu), liga de alumínio 6063 e liga de alumínio 1100) expostos nas Estações, os quais são representativos dos materiais utilizados na rede de distribuição de energia elétrica e considerou-se também as medições de temperatura e umidade relativa do ar, as quais resultam em tempo de umectação.

Baseados nestes parâmetros serão apresentadas algumas tabelas representativas destes resultados e também, a tabela de um modelo que norteará os critérios de recomendações para decisões técnicas da nova padronização dos materiais elétricos da COELCE. Este modelo terá sua aplicação demonstrada em forma de mapas da resistência dos materiais elétricos expostos sob as condições da agressividade atmosférica dos microclimas classificados neste trabalho.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1 Resultados E Interpretações

2.1.1 Teores de poluentes atmosféricos Os resultados dos poluentes atmosféricos são correspondentes aos valores obtidos das monitorações

realizadas mensalmente, em 18 estações distribuídas no estado do Ceará, no período de junho de 2003 até março de 2007. Estes resultados são referentes aos teores de Cloretos (em mg de Cl¯/m².dia), de Sulfatos (em mg de SO2/m².dia), e de Partículas Sedimentáveis (em mg de partículas/m².dia).

2.1.2 Classificação da agressividade atmosférica das Estações de estudo de corrosão do Ceará Os resultados quanto à classificação da agressividade atmosférica das estações de estudo estão

determinados em função de algumas variáveis, tais como, tempo em que a superfície dos materiais fica exposta sob as condições de umidade relativa do ar maior que 80% e temperatura acima de 0 ºC, concentrações dos poluentes presentes na atmosfera (cloretos, sulfatos e partículas sedimentáveis) e demais tipos de agressividade oriundas dos parâmetros meteorológicos comuns nos micro climas que caracterizam cada estação (volume de precipitação por mês (em mm), velocidade dos ventos (em m/s), direção dos ventos, temperatura (em oC), umidade relativa do ar (em percentagem) e horas de insolação).

a) Em termos de tempo de superfície úmida Os resultados foram calculados a partir do binômio temperatura-umidade relativa do ar registrados

eletronicamente – Modelo Pingüim. Sensores internos medem estas grandezas a cada dez (10) minutos e as informações são armazenadas em memória eletrônica, posteriormente são enviadas a um computador para que sejam visualizadas na forma de tabelas ou gráficos.

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b) Em termos de contaminação A Tabela 1 corresponde aos resultados da classificação da agressividade atmosférica das Estações

de Estudo de Corrosão, obtidos no referido período da pesquisa, segundo NBR 14643:2001, estes resultados estão em função da classificação em termos de tempo de superfície úmida, da categoria respectiva à classificação por SO2 e da categoria respectiva à classificação por Cl-.

c) Em categorias de corrosividade estimada baseada em dados atmosféricos Ainda de acordo com a NBR 14643:2001, as Categorias de Corrosividade Estimada de Atmosfera

apresentada na Tabela 2, são os resultados correspondentes aos dados coletados na pesquisa quanto à classificação em termos de contaminação por SO2 (categorias referentes aos resultados das medias das taxas de deposição de SO2 expressas em mg/(m2.d)) e em termos de contaminação por Cl- (categorias referentes aos resultados das medias das taxas de deposição de Cl- expressas em mg/(m2.d)), sob as condições de tempo de superfície úmida. Estes resultados são específicos de cada Estação.

Categoria Corrosividade C1 Muito baixa C2 Baixa C3 Média C4 Alta C5 Muito alta

d) Em categorias de corrosividade em taxa de corrosão de material padrão após o primeiro ano de exposição dos corpos – de – prova nas Estações

Na Tabela 3 estão apresentadas as categorias de corrosividade para os corpos-de-prova confeccionados com material padrão, aço carbono – (I), cobre eletrolítico (III) e bronze (VII) os quais tiveram as taxas de corrosão determinadas experimentalmente através da perda de massa após o primeiro ano de exposição nas Estações de Estudo de Corrosão Atmosférico do Ceará; e as respectivas conclusões quanto às categorias de corrosividade da atmosfera identificadas.

Estas categorias foram identificadas tendo por base os valores determinados na NBR 14643:2001 – tabela 6 – “Taxa de corrosão para o primeiro ano de exposição para cinco categorias de corrosividade”. e) Taxa de corrosão do material padrão, aço carbono – (I), após um, dois e três anos de exposição dos corpos – de – prova nas Estações.

O estudo do comportamento dos corpos-de-prova em aço carbono expostos nas estações tem sido continuado com objetivo de acompanhar o comportamento deste material quando fica exposto sob as condições de agressividade atmosférica, específica para cada Estação de Estudo, por maiores períodos de tempo para fins de determinação da taxa de corrosão em estado estacionário. Ver Tabela 4. A exposição de corpos-de-prova com duração de um ano tem sido repetida a cada ano da pesquisa para avaliar o efeito de reprodutibilidade dos resultados quanto ao comportamento sob as condições de agressividade atmosférica e clima de cada ano do projeto. f) Vida útil dos corpos – de – prova de aço carbono expostos nas Estações

Para estimar a vida útil do material em aço carbono exposto nas estações de estudo sob a condição de agressividade atmosférica, partiu-se da avaliação do percentual residual dos corpos-de-prova que é definida pela relação percentual entre a massa final (após a retirada por decapagem do produto de corrosão) e a massa inicial do corpo-de-prova, antes da exposição nas estações, por um período de um ano, dois e três anos de exposição. Conforme procedimento para o cálculo da vida útil a seguir:

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♦ 1 (um) ano de exposição

Vida útil (%) = (Mf /Mi) x 100 (1) Mf - é igual a massa final do corpo-de-prova exposto durante um ano na estação, após decapagem do produto de corrosão; Mi - é igual a massa inicial do corpo-de-prova antes da exposição na estação.

♦ 2 (dois) anos de exposição Vida útil (%) = (Mf /Mi) x 100 (2)

Mf - é igual a massa final do corpo-de-prova exposto durante dois anos na estação, após decapagem do produto de corrosão; Mi - é igual a massa inicial do corpo-de-prova antes da exposição na estação.

♦ 3 (três) anos de exposição Vida útil (%) = (Mf /Mi) x 100 (3)

Mf - é igual a massa final do corpo-de-prova exposto durante três anos na estação, após decapagem do produto de corrosão; Mi - é igual a massa inicial do corpo-de-prova antes da exposição na estação.

Na Tabela 5 são apresentados todos os parâmetros determinados na pesquisa de agressividade atmosférica que influenciaram para a classificação da corrosividade atmosférica das Estações de Estudo de Corrosão Atmosférica. Estes parâmetros são correlacionados a fim de se quantificar a vida útil do material exposto sob as condições de agressividade das estações do Ceará.

Partindo dos dados da tabela 5 é possível se estimar quantitativamente o tempo de vida útil dos materiais utilizados na rede de distribuição de energia elétrica de forma a tornar este valor o mais próximo do real, buscando uma otimização no uso dos materiais especificados e a padronização ao sistema elétrico.

2.2. Aplicação do Modelo Através dos dados inseridos nesta tabela é possível ser informada quanto a estimativa do primeiro

ano da vida útil de um material a ser utilizado na rede de distribuição de energia instalada em uma determinada micro-região do estado e dos dois anos posteriores os quais de acordo com as classificações apresentadas no mapa, Figura 1, é possível observar que existe mudança na categoria de corrosividade da atmosfera da estação em função da vida útil do material, aço carbono e os demais estudados nesta pesquisa. Pretende-se com este mapa contribuir no sentido de orientar decisões para utilização de materiais adequadamente resistentes às condições de agressividade de climas tropicais marinho, típicos do Ceará e do Nordeste.

2.3. Estudo de Caso Entre as demais soluções para os problemas de corrosão, encontram-se os corpos-de-prova em chapas das ligas de cobre e alumínio, os quais foram expostos nas estações de Iguatú, Maracanaú e Cofeco, durante os três primeiros anos da pesquisa, para serem estudados quanto ao comportamento corrosivo, por ensaios metalográficos e de resistência mecânica, Figuras 2 e 3. Estes resultados são referências para fundamentar a pesquisa de cabos elétricos nus (sem revestimentos), os quais já se encontram em exposição nas estações a partir do ano 3 do Ciclo II. E entre outros casos, têm-se a finalidade de fornecer os dados técnicos para detalhamento das recomendações de tratamentos anticorrosivos para aumentar a vida útil dos materiais a serem usados na rede de distribuição de energia elétrica das regiões sob pesquisa que estão demarcadas nos mapas.

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Tabela 1 - Classificação da Agressividade Atmosférica

Identificação da Estação CAT

(1) Classificação por SO2 Classificação por Cl - Ambiente

AtmosféricoN.º Nome CT. 1 CT. 2 CT. 3 CT. 4 CT.A CT.B CT.C CT.D

1 Itapipoca T4 A0 A1 A2 A2 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

2 Acaraú T4 A0 A0 A1 A3 B1 B1 B1 B1 Marinha

3 Sobral T4 A0 A1 A2 A3 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

4 Camocim T4 A0 A1 A2 A2 B2 B2 B2 B2 Marinha

5 Inhuçu T4 A1 A1 A1 A2 B1 B1 B1 B1 Urbana

6 NUTEC T3 A0 A1 A2 A2 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

7 COFECO T4 A2 A2 A3 A3 *B3 *B3 *B3 *B3 Marinha

8 Maracanaú T4 A0 A1 A1 A3 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

9 Pecém T4 A1 A1 A2 A3 B1 B1 B1 B1 Marinha

10 B.Sucatinga T4 A1 A1 A2 A2 B2 B2 B2 B2 Marinha

11 Itaiçaba T4 A0 A1 A1 A2 B1 B1 B1 B1 Marinha

12 Aracati -- A0 A1 - - B1 B1 B1 - Rural Urbana

13 Limoeiro T3 A0 A1 A2 A2 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

14 Quixadá T4 A1 A1 A1 A2 B1 B1 B1 B1 Urbana

15 Crateús T3 A0 A1 A1 A2 B0 B1 B1 B1 Rural Urbana

16 Iguatú T3 A0 A1 A1 A2 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

17 Crato T3 A0 A1 A2 A2 B1 B1 B1 B1 Rural Urbana

18 Guaramiranga T5 A0 A1 A1 A3 B1 B1 B1 B1 Marinha

19 Pacotí (*) T5 - A1 A1 A2 - B1 B1 B1 Urbana

Observações:

CAT (1) - Classificação em termos de Tempo de Superfície Úmida;

Classificação Por SO2 - Classificação em Termos de Contaminação por SO2 (Categorias Referentes Aos Resultados das

Médias das Taxas de Deposição de SO2 Expressas em mg/(m2.d) – Média Para Cada Ano da Pesquisa (Ano1, Ano2, Ano 3 e

Ano 4), respectivamente (CT.1, CT.2, CT.3 e CT.4);

Classificação por Cl- - Classificação em Termos de Contaminação por Cl- (Categorias Referentes aos Resultados das Médias

das Taxas de Deposição de Cl– Expressas em mg/(m2.d) - Media para cada ano da pesquisa (Ano1, Ano2, Ano 3 e Ano 4),

respectivamente (CT.A, CT.B, CT.C e CT.D);

PACOTÍ (*) - A Estação Pacoti foi instalada após 24 (vinte e quatro meses) após Iniciado a Pesquisa das demais estações, em

substituição da estação Aracati – 12.

*B3 – Teor de Cloreto acima dos valores classificados na Norma NBR 14643:2001

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Tabela 2 - Categorias de Corrosividade Estimada da Atmosfera

ESTAÇÃO AÇO CARBONO ZINCO E COBRE ALUMÍNIO CT1 CT2 CT3 CT4 C.1 CT1 CT2 CT3 CT4 C.2 CT1 CT2 CT3 CT4 C.3

1. Itapipoca 3 3 4 4 C4 3 3 4 4 C4 3 3 4 4 C4 2. Acaraú 3 3 3 5 C4 3 3 3 5 C4 3 3 3 5 C4 3. Sobral 3 3 4 5 C4 3 3 4 5 C4 3 3 4 5 C4 4. Camocim 5 5 4 4 C5 5 5 4 4 C5 5 5 4 4 C5 5. Inhuçu 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 6. NUTEC 3 3 4 4 C4 3 3 3 3 C3 3 3 3 3 C3 7. COFECO 5* 5* 5* 5* C5

* 5 5 5 5 C5 * 5 5 5 5 C5 *

8. Maracanaú 3 3 3 5 C4 3 3 3 5 C4 3 3 3 5 C4 9. Pecém 3 3 4 5 C4 3 3 4 5 C4 3 3 4 5 C4 10. Barra de

Sucatinga 5 5 4 4 C5 5 5 4 4 C5 5 5 4 4 C5

11. Itaiçaba 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 12. Aracati 3 3 - - C3 3 3 - - C3 3 3 - - C3 13. Limoeiro 3 3 3 4 C3 3 3 3 3 C3 3 3 3 3 C3 14. Quixadá 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 3 3 3 4 C3 15. Crateús 2 3 3 4 C3 3 3 3 3 C3 3 3 3 3 C3 16. Iguatu 3 3 3 4 C3 3 3 3 3 C3 3 3 3 3 C3 17. Crato 3 3 4 4 C4 3 3 3 3 C3 3 3 3 3 C3 18. Guaramiranga - 4 4 5 C4 4 4 4 5 C4 4 4 4 5 C4 19. Pacotí (*) - 4 4 5 C4 - 4 4 5 C4 - 4 4 5 C4

Observações: CT1 – Categorias de Corrosividade Estimada de Atmosfera respectiva ao Ano 1 (Junho de 2003 a Junho de 2004);

CT2 – Categorias de Corrosividade Estimada de Atmosfera respectiva ao Ano 2 (Junho de 2004 a Junho de 2005)

CT3 – Categorias de Corrosividade Estimada de Atmosfera respectiva ao Ano 3 (Junho de 2005 a Junho de 2006);

CT4 – Categorias de Corrosividade Estimada de Atmosfera respectiva ao Ano 4 (Junho de 2006 a Março de 2007)

C.1 - Conclusões quanto à categoria de corrosividade estimada da atmosfera com relação ao AÇO CARBONO;

C.2 - Conclusões quanto à categoria de corrosividade estimada da atmosfera com relação ao ZINCO E COBRE;

C.3 - Conclusões quanto à categoria de corrosividade estimada da atmosfera com relação ao ALUMÍNIO.

* – Resultado mais elevado que os valores classificados na Norma NBR 14643:2001

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Tabela 3 - Categorias de Corrosividade Identificada para as Taxas de Corrosão dos Corpos-de-Prova Após o Primeiro Ano de Exposição

ESTAÇÃO

AÇO CARBONO – (I) COBRE

ELETROLÍTICO – (III)BRONZE – (VII)

TAXA (I)

CAT. (I)

CONC.(I)

TAXA (III)

CAT. (III)

CONC.(III)

TAXA (VII)

CAT. (VII)

CONC.(VII)

4. Camocim 735,55 C5 muito alta

75,85 C5 (*) muito alta

66,6 C5 (*) muito alta

6. NUTEC 193,05 C2 baixa 29,13 C5 muito alta

12,8 C4 alta

7. COFECO 6589,9

7 C5 (*) muito

alta 69,28 C5 (*) muito

alta 98,6 C5 (*)

muito alta

8. Maracanaú 1365,8

3 C5

muito alta

24,20 C4 alta 8,5 C3 média

9. Pecém 252,91 C3 média 39,31 C5 muito alta

21,9 C4 alta

16. Iguatu 83,62 C2 baixa 10,88 C3 média 11,0 C3 média Observações: TAXA (I) = Taxa de Corrosão expressa em grama por metro quadrado ano (g/(m2.a)) determinada para os corpos-de-prova

confeccionados em AÇO CARBONO - (I);

TAXA (III) = Taxa de Corrosão expressa em grama por metro quadrado ano (g/(m2.a)) determinada para os corpos-de-

prova confeccionados em COBRE ELETROLÍTICO - (III);

CAT. (I) = Categorias de corrosividade para os corpos-de-prova confeccionados em aço carbono – (I) que tiveram as taxas

de corrosão determinadas experimentalmente através da perda de massa, após o primeiro ano de exposição nas Estações;

CAT. (III) = Categorias de corrosividade para os corpos-de-prova confeccionados em cobre eletrolítico (III) que tiveram as

taxas de corrosão determinadas experimentalmente através da perda de massa, após o primeiro ano de exposição;

CAT. (VII) = Categorias de corrosividade para os corpos-de-prova confeccionados em bronze (VII) que tiveram as taxas de

corrosão determinadas experimentalmente através da perda de massa, após o primeiro ano de exposição;

CONC. (I) = Conclusão quanto à categoria de corrosividade da atmosfera das estações identificada relativa ao

comportamento dos corpos-de-prova em aço carbono (I);

CONC. (III) = Conclusão quanto à categoria de corrosividade da atmosfera da estação identificada relativa ao

comportamento dos corpos-de-prova em cobre eletrolítico (III);

CONC. (VII) = Conclusão quanto à categoria de corrosividade da atmosfera da estação identificada relativa ao

comportamento dos corpos-de-prova em bronze (VII);

A Categoria de Corrosividade expressa como C5 (*) corresponde ao valor da taxa de corrosão superior ao limite máximo

estipulado para categoria C5. Trata-se de estações com atmosfera altamente corrosiva para o material padrão em questão.

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Tabela 4 - Categorias de Corrosividade Identificada para as Taxas de Corrosão dos Corpos-de-Prova com Um Ano, Dois e Três Anos de Exposição

ESTAÇÃO

EXPOSIÇÃO DO AÇO CARBONO – (I) 1 ANO 2 ANOS 3 ANOS

TAXA (I).1

CAT. (I)

CONC.(I).1

TAXA(I).2

CAT. (I)

CONC.(I).2

TAXA (I).3

CAT. (I)

CONC.(I).3

4. Camocim 735,55 C5 Muito

alta 499,27 C4

Alta -- -- --

6. Nutec 193,05 C2 Baixa 186,81 C2 Baixa 135,05 C2 Baixa

7. Cofeco 6589,97 C5 (*) Muito alta

6117,55 C5 (*) Muito alta

-- -- --

8. Maracanaú 1365,83 C5 Muito

alta 715,55 C5

Muito alta

549,36 C4 Alta

9. Pecém 252,91 C3 Media 178,45 C2 Baixa 135,92 C2 Baixa 16. Iguatu 83,62 C2 Baixa 69,02 C2 Baixa 52,01 C2 Baixa

Observações: TAXA (I).1 = Taxa de Corrosão expressa em grama por metro quadrado ano (g/(m2.a)) determinada para os corpos-de-prova

expostos durante um ano;

TAXA (I).2 = Taxa de Corrosão expressa em grama por metro quadrado ano (g/(m2.a)) determinada para os corpos-de-prova

expostos durante dois anos;

TAXA (I).3 = Taxa de Corrosão expressa em grama por metro quadrado ano (g/(m2.a)) determinada para os corpos-de-prova

expostos durante tres anos;

CAT. (I).1 = Categorias de corrosividade para os corpos-de-prova que tiveram as taxas de corrosão determinadas

experimentalmente através da perda de massa, após o primeiro ano de exposição nas Estações;


experimentalmente através da perda de massa, após dois anos de exposição nas Estações;


experimentalmente através da perda de massa, após tres anos de exposição nas Estações;

CONC. = Conclusão quanto à categoria de corrosividade da atmosfera identificada relativa ao comportamento dos corpos-

de-prova durante exposição na estação;

A Categoria de Corrosividade expressa como C5 (*) corresponde a valor de taxa de corrosão superior ao limite máximo

estipulado para categoria C5. Portanto, trata-se de estações com atmosfera altamente corrosiva para o material padrão em

questão.

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Tabela 5 - Modelagem de Padronização Classificatória da Agressividade Atmosférica

Categoria de Corrosividade

NBR 14643:2001

Níveis de poluição – Classificação

COELCE

Vida útil do aço carbono 1010 ( % )

Níveis de poluição IEC – 815

1 ano de exposição (*)

1 ano de exposição na pesquisa

2 anos de exposição na pesquisa

3 anos de exposição na pesquisa

Estação Valor encontrado Estação Valor

encontrado Estação Valor encontrado

C1 Ausência de Poluição

ou poluição desprezível

% > 99,9 --- --- --- --- --- --- I

(20 a 21 mm/kV)

C2 Poluição Muito Leve

ou Moderada

98,3 < % < 99,9 Iguatu

NUTEC 99,1 98,4

Iguatu NUTEC

98,69 96,74

Iguatu NUTEC

74,36 69,93

I (20 a 21 mm/kV)

C3 Poluição Leve ou

Moderada 96,6 < % < 98,3 Pecém 97,8 Pecém 96,85 Pecém 73,76 II (22 a 23 mm/kV)

C4 Poluição Média ou

Mediana 94,5 < % < 96,6 ---

---

---

---

--- II ou III

(23 a 24 mm/kV)

C5 Poluição Muito Intensa

ou Severa 87,4 < % < 94,5 Camocim Maracanaú

94,5 89,6

Camocim Maracanaú

84,69 88,99

Camocim Maraca naú

(**) 68,32

C5 (*) Poluição Excepcional

ou Extremamente Severa

44,6 < % < 87,4

COFECO

43,4

COFECO

0,00

COFECO

0,00

IV (29 a 31 mm/kV)

Observações: A Categoria de Corrosividade expressa como C5 (*) corresponde a valor de taxa de corrosão superior ao limite máximo estipulado para categoria C5. Portanto, trata-se de estações com atmosfera altamente corrosiva para o material padrão em questão, o qual não resiste dois anos de uso sem aplicação de revestimento de proteção anticorrosiva. (*) Valores teóricos encontrados da transformação das faixas da taxa de corrosão do aço carbono (NBR 14643:2001).

(**) A estação de Camocim foi depredada neste ano.

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Figura 1 - Mapa da Corrosividade dos Materiais Elétricos para as Estações

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SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 82III – COFECO – AUMENTO DE 100X. PÁTINA (VERDE).

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 82III – COFECO – AUMENTO DE 200X. PÁTINA (VERDE) E ÓXIDO (VERMELHO E VERMELHO ESCURO).

SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 112III – MARACANAÚ – AUMENTO DE 100X. ÓXIDO (VERMELHO ESCURO).

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 112III – MARACANAÚ – AUMENTO DE 200X. ÓXIDO (VERMELHO ESCURO).

SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 170III – IGUATÚ – AUMENTO DE 100X. ÓXIDO (VERMELHO ESCURO).

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 170III – IGUATÚ – AUMENTO DE 200X. ÓXIDO (VERMELHO ESCURO).

Figura 2 – Estudo de Caso - Microscopia Ótica – Amostras de Cobre Eletrolítico - Superfícies

Externas e Seções Transversais

RESINA DE EMBUTIMENTO

CHAPA DE COBRE

ÓXIDO DE COBRE (VERMELHO E VERMELHO ESCURO)

CLORETO (PÁTINA - VERDE)

ÓXIDO DE COBRE (VERMELHO ESCURO)


CHAPA DE COBRE

CHAPA DE COBRE

ÓXIDO DE COBRE (VERMELHO ESCURO)


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SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 83V – COFECO – AUMENTO DE 100X. PRESENÇA DE ALVÉOLOS.

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 83V – COFECO - AUMENTO DE 100X. CORROSÃO ALVEOLAR E POR PITES.

SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 112V – MARACANAÚ – AUMENTO DE 100X. PRESENÇA DE ALVÉOLOS.

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 112V - MARACANAÚ – AUMENTO DE 100X. CORROSÃO ALVEOLAR.

SUPERFÍCIE EXTERNA DA AMOSTRA 170V – IGUATÚ – AUMENTO DE 100X. FORMAÇÃO DE ALVÉOLO.

SEÇÃO TRANSVERSAL DA AMOSTRA 170V – IGUATÚ - AUMENTO DE 100X. AUSÊNCIA DE ALVÉOLOS E PITES.

Figura 3 – Estudo de Caso - Microscopia Ótica – Amostras de Alumínio Al6063 - Superfícies

Externas e Seções Transversais


CHAPA DE ALUMÍNIO

CAMADA DE ÓXIDO

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3. CONCLUSÕES

Os resultados das concentrações dos poluentes atmosféricos coletados das Estações durante todo este período da pesquisa foram aproximadamente constantes. Portanto, entre estes anos, não houve variação na classificação da agressividade atmosférica das estações, Tabela 1.

Segundo a Tabela 5 da Norma NBR14643:2001, do resultado da avaliação da classificação dos poluentes presentes na atmosfera sob uma determinada condição de tempo de superfície úmida é possível estimar a categoria de corrosividade da atmosfera para os materiais-padrão aço carbono, zinco, cobre e alumínio, daí podemos concluir quanto a similaridade da categoria de corrosividade estimada para cada uma das estações em relação aos materiais padrão submetidos a esta pesquisa (aço carbono, zinco, cobre e alumínio).

Então, têm-se a seguir as categorias de corrosividade estimadas das estações: Aracati, Limoeiro, Quixadá, Crateús e Iguatú – três (3). Portanto, a corrosividade da atmosfera é

média; As estações serranas de Inhuçu, Guaramiranga e Pacoti, as estações localizadas nas proximidades de

regiões litorâneas, tais como, Itapipoca, Acaraú, Itaiçaba e Pecém, e as estações localizadas nas proximidades de regiões mais industrializadas, tais como, Maracanaú, NUTEC, Sobral e Crato – quatro (4). Portanto, a corrosividade da atmosfera destes microclimas é alta;

E as estações marinhas de Camocim e Barra da Sucatinga e COFECO – cinco (5). Portanto, a corrosividade da atmosfera é muito alta. Ressaltamos, em especial, que na estação COFECO os valores dos poluentes são superiores aos determinados como limites máximos de agressividade estimados em norma.

3.1 Observando a Tabela 3 é possível ser concluído: 1 – O alto valor da taxa de corrosão dos corpos-de-prova do aço carbono, cobre e bronze nas estações de Camocim e Maracanaú não correspondem à categoria determinada pela concentração dos poluentes medidas e tempo de umectação. Porque possivelmente, existem agressores na atmosfera de origem química ou climática que não estão sendo quantificados na pesquisa e considerados na norma. Já para a estação Pecém este problema acontece apenas com relação à taxa de corrosão determinada para o cobre eletrolítico e bronze, que significa, possivelmente, que não está sendo considerado e quantificado o elemento agressor para este material na norma e na pesquisa; 2 – Para a estação NUTEC, diferente do caso anterior, foi identificado o comportamento do aço carbono, em categoria em termo de taxa de corrosão, diferente do cobre eletrolítico e bronze e estas categorias são diferentes da estimada através dos poluentes analisados, ou seja, no NUTEC a velocidade de corrosão do aço carbono corresponde a uma corrosividade de atmosfera C2 (baixa) e para o cobre eletrolítico e bronze uma categoria de corrosividade, respectivamente, C5 (muito alta) e C4 (alta), enquanto para os poluentes foi estimada como C3 (média). Isto significa, possivelmente, a existência de um poluente que não está sendo quantificado na atmosfera que é agressivo para o cobre eletrolítico e não é agressivo para o aço carbono; 3 – Na estação COFECO os valores identificados através da taxa de corrosão, acima do limite estipulado pela norma, correspondem aos estimados pelos constituintes da agressividade atmosférica, bem como na estação Iguatú; estimada e identificada como corrosividade média (C3).

Com relação às observações dos resultados da Tabela 4, podemos ressaltar que à medida que aumenta a permanência da exposição dos corpos-de-prova nas estações diminui a velocidade da reação de corrosão desenvolvida sobre a superfície destes materiais. Isto se deve ao efeito de proteção por barreira conseqüente da formação de camada de óxido de ferro que permanece aderida sobre o substrato. Porém, na estação COFECO a velocidade de corrosão e tão elevada que o aço carbono não resiste por mais de anos de exposição e na estação Camocim não apresenta resultado após três anos de exposição porque a mesma sofreu ações de vandalismo.

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Já para as respectivas categorias, o mesmo não acontece em todas as estações, tendo em vista que se trata de uma faixa de valores de taxa de corrosão, a mudança da resistência do corpo-de-prova nem sempre é suficiente para implicar em mudança de faixa de corrosividade.

O mais importante a ser observado dessas conclusões, trata-se da necessidade da continuidade da pesquisa para testar (conhecer) o comportamento de novos materiais que são desenvolvidos e lançados diariamente no mercado para serem aplicados sobre as condições da agressividade atmosférica de uma região do país caracterizada como tropical marinha altamente agressiva para os materiais metálicos e não-metálicos. Sendo este conhecimento básico e eficaz para subsidiar as informações para elaboração de recomendações técnicas aplicadas na aquisição de materiais mais resistentes e adequados ao uso, bem como, para orientar a aplicação de tratamentos anticorrosivos, de forma a aumentar a vida útil dos materiais usados na rede elétrica.

3.2 Conclusões Parciais da Modelagem da Padronização Classificatória Os resultados reportados através da tabela 5 mostram que é possível chegar a um modelo que traduz

a estimativa da vida útil de um material submetido à pesquisa em um estudo de corrosão atmosférica. Contudo, para que os parâmetros tabelados tornem-se representativos das mais distintas variações climáticas que se apresentam em uma determinada região (microclima), é necessário que a pesquisa transcorra durante um período mais longo e sem interrupção que possa contemplar coleta de dados em anos secos, chuvosos e intermediários. Assim, de posse com o somatório dos valores médios representativos de um período longo, em torno de dez anos, será possível definir com mais precisão a vida útil dos materiais expostos sob as condições da agressividade da atmosfera.

E com base neste modelo conclusivo é possível estender estes resultados a demais áreas com seus diversos tipos de agressividades atmosférica das empresas que trabalham com energia elétrica ou similares. Fornecendo recomendações técnicas e econômicas quanto as suas padronizações e especificações na escolha de matérias e equipamentos a serem usados.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS E/OU BIBLIOGRAFIA

[1] I. N. S. Montenegro, "Corrosão Atmosférica nos Materiais Utilizados no Setor Elétrico em Fortaleza", Dissertação de Mestrado, Depto. de Química, UFRN, Natal, 1996.

[2] “Corrosão E Proteção de Metais Nas Atmosferas da Iberoamerica, Parte 1-Mapas da Iberoamerica de Corrosividade Atmosférica” (Projecto Micat, Xy.1/Cyted).

[3] “Productos eletro-eletrônico en ambientes tropicales”, editor J. R. A. de Silva, Campinas, SP: Sitta Gráfica, 2003.

[4] Corrosão atmosférica – Classificação da corrosividade de atmosferas – ABNT NBR 14643. Jan. 2001.

[5] IEC Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditions, IEC – 815. 1986.

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XVIII Seminário Nacional de Distribuição de Energia ... · Estas categorias foram identificadas tendo por base os valores determinados na NBR 14643:2001 – tabela 6