Avaliação comparativa da validade da fórmula de Poffenberger-Swart na determinação de tensões flexurais para diferentes condutores de energia

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas, 2013.O presente trabalho de natureza experimental, realizado por meio da utilização de extensometria, visa a validação da Fórmula de Poffenberger-Swart (P-S), aplicada extensivamente em todo o mundo para a determinação da tensão flexural nominal considerada responsável pela falha por fadiga de cabos condutores. Para efeito de comparação e determinação das limitações da expressão analítica foram realizados medições e cálculos aplicando a fórmula de P-S para seis cabos condutores com diferentes: i) materiais (alumínio, alumínio liga, alma de aço, alma de compósito); ii) geometrias (fios de seção circular ou em forma de Z); iii) configuração (com e sem alma); iv) dimensões. Os ensaios foram executados, de acordo com as recomendações da CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978), em uma bancada de 46,8 metros de comprimento, em ambiente climatizado, com sistema de controle dos equipamentos totalmente automatizado. Para a verificação da consistência da fórmula foram aplicadas diferentes amplitudes de flexão. A tensão nominal encontrada pela média dos extensômetros apresentou uma boa aproximação com o valor teórico obtido pela fórmula de P-S. Dois estudos adicionais compõem este trabalho: o estudo baseado na avaliação da influência da variação da carga de esticamento (variação da EDS – Every Day Stress), aplicada em cabos condutores de energia elétrica sobre a tensão média residual encontrada nos fios de alumínio da camada mais externa; e o estudo para avaliação da influência da sequência da carga de aperto dos parafusos do grampo de suspensão, que é avaliada a partir de células de carga (load washers). A carga de aperto é outro fator que influencia na vida de um condutor. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe aim of this experimental work is to evaluate the effects of aeolian vibration, concerned the analysis of stress at the last point of contact of the assembly cable/suspension clamp (LPC) is an important factor to determine fretting fatigue resistance has it focus on the construction of a Wöhler curve or SN curve for a chosen cable/clamp conductors set. The LPC is the most likely point of failure. Thus, one studied in this work is the validation of Poffenberger - Swart Formula through the strain gages. Strain gages are glued on aluminum wires of the outer layer of the conductor at the point diametrically opposite to the LPC. For this purpose, the evaluation was carried out in six different cables in different displacement amplitudes YB. These cables differ in the geometry of the aluminum wire (circular or shaped Z) or the core that may be of steel, aluminum or composite . The tests were performed according to CIGRE (1985), EPRI (1979) and IEEE (1978) recommendations, in a rig fully instrumented and closed loop controlled, on a total span of 46,8 meters long, operating on a climatized environment. The nominal stress found by averaging the strain is a good approximation to the stress found by the P-S formula. The study based on the evaluation of the influence of load stretch variation (variation of EDS - Every Day Stress) applied at cable conductors of electricity, on average stress aluminum wires found in the outermost layer. Such assessment is carried out from strain gauges glued at two meters of distance from the last point of contact. Another study was to evaluate the influence of the sequence of the load screw tightening the suspension clamp, which is evaluated from load cells (load washers). The clamping load is another factor that influences the conductor life