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  23.07.13

Corroso subterrnea


Projeto do IPT-AES Eletropaulo desenvolve soluções para proteção de transformadores instalados em câmaras


Um projeto de P&D foi desenvolvido pelo Laboratório de Corrosão e Proteção do IPT em parceria com a concessionária de energia elétrica AES Eletropaulo para estudar alternativas de proteção contra a corrosão em transformadores elétricos, que são sujeitos a condições bastante agressivas nas câmaras subterrâneas. Uma equipe do laboratório estudou sistemas de proteção catódica galvânica, associados a revestimentos orgânicos ecologicamente corretos, para substituição das tintas à base de alcatrão de hulha ainda usadas na pintura dos equipamentos, mas cada vez mais em desuso pela sua toxicidade.

O projeto de quase três anos foi realizado no âmbito da Agência Nacional de Energia Elétrica, a Aneel. Os transformadores têm seu funcionamento comprometido, e chegam até mesmo a ter a vida útil reduzida, pelo contato com águas pluviais ou aquelas provenientes de eventuais vazamentos nas tubulações das redes de abastecimento e de esgoto. “Os índices elevados de contaminação das águas e a umidade constante do ambiente acabam por desencadear ou acelerar os processos corrosivos nos equipamentos, gerando altos custos de manutenção corretiva”, explica Clay Martins, gerente do projeto na AES Eletropaulo.

Ensaio de névoa salina para avaliação do desempenho dos esquemas de pintura quanto à resistência aos vapores presentes nas câmaras
 
Estimativas da concessionária apontam que aproximadamente 25 % das 4.057 câmaras subterrâneas operadas pela concessionária em 24 municípios do estado de São Paulo sofrem inundação pelo menos uma vez no ano, e os sistemas atuais de proteção anticorrosiva dos equipamentos nem sempre são capazes de garantir a integridade dos equipamentos.

Para encontrar alternativas de proteção contra o problema, a pesquisadora Adriana de Araújo e o técnico Alberto Siqueira Dias Jr. executaram uma série de ensaios em laboratório seguidos de testes em campo com uma aplicação experimental feita diretamente em algumas câmaras representativas das condições reais de operação. Os revestimentos foram aplicados em corpos de prova e submetidos a ensaios acelerados de corrosão que incluíam exposição em névoa salina, imersão em solução salina e imersão em águas contaminadas coletadas em campo – o objetivo era fazer uma comparação dos resultados com a tinta à base de alcatrão de hulha, que também foi submetida aos testes.

Ensaios em campo com exposição de corpos de prova revestidos com cinco diferentes esquemas de pintura e avaliação de sistema de proteção catódica, com uso de anodos de sacrifício
 
Segundo Adriana, o projeto foi desafiador por conta das dificuldades de realização dos trabalhos em campo, já que os transformadores estão instalados em espaços confinados e os ambientes têm elevada umidade e temperatura, com acúmulo de água estagnada.

PROTEÇÃO CATÓDICA – Um reator foi especialmente desenvolvido para a avaliação de desempenho de três anodos galvânicos, também conhecidos como ‘de sacrifício’, para a proteção catódica dos transformadores elétricos. Modelos fabricados a partir de ligas de alumínio, de zinco e de magnésio foram submetidos a ensaio de exposição à água contaminada com diferentes características.

A proteção catódica por meio de anodos galvânicos é empregada quando o objetivo é proteger um metal ou uma liga metálica de processos corrosivos.
Ensaio de avaliação de anodo de sacrifício em laboratório, com exposição de anodos e corpos de prova de aço-carbono a águas estagnadas coletadas nas câmaras subterrâneas
 
A técnica baseia-se na diferença do potencial de corrosão dos diferentes materiais metálicos, e o anodo corrói para preservar o material mais nobre. “Quando é adequadamente dimensionada, a proteção catódica associada a revestimentos de bom desempenho pode garantir uma vida útil aos transformadores elétricos instalados em câmaras além de 10 anos, ou seja, uma considerável redução nos custos operacionais das empresas”, explica Neusvaldo Lira de Almeida, pesquisador e gerente do projeto no IPT.

Dois dos cinco revestimentos foram considerados apropriados para a proteção anticorrosiva dos transformadores subterrâneos, e o anodo de liga de alumínio o mais adequado para uso na superfície externa dos equipamentos. “O resultado do trabalho culminou na revisão das especificações técnicas da AES Eletropaulo para compra e reforma de transformadores e protetores de rede, estabelecendo um novo padrão de pintura e a instalação de anodos nos equipamentos”, completa Martins.

ATERRAMENTO – Como parte da busca por soluções para os problemas decorrentes das infiltrações a que estão expostos os ativos subterrâneos, o Laboratório de Equipamentos Elétricos e Ópticos do IPT e a concessionária decidiram estudar simultaneamente como fazer a medição dos aterramentos para avaliar as condições das hastes dentro das câmaras transformadoras.

Todo transformador em uma câmara subterrânea tem um sistema de aterramento instalado geralmente embaixo da base de concreto, utilizando-se hastes de 2,4 a 3 metros de comprimento que são cravadas no solo e interligadas por cabos de cobre. Elas podem sofrer danos durante a instalação e, caso apresentem algum problema de corrosão, pode ocorrer seu rompimento ou, por conta dos constantes bombeamentos da água acumulada na câmara transformadora, uma alteração da resistência de contato com o solo. “Visualmente, a ocorrência da corrosão no transformador é facilmente identificada, mas nas hastes não; consequentemente, as operações de distribuição de energia podem ser prejudicadas”, explica o pesquisador do IPT Luiz Eduardo Joaquim.

Aproveitando os ensaios realizados com revestimentos, os pesquisadores decidiram pesquisar o método mais adequado para avaliação das condições das estruturas. “A ideia do projeto foi buscar um método para a medição periódica nas câmaras subterrâneas, pois os existentes são destinados a linhas de transmissão, aterramentos industriais e subestações, entre outros”, completa ele.

Essa gestão de ativos torna-se mais problemática em grandes cidades por conta das dificuldades de instalação das hastes auxiliares para a medição em locais de trânsito intenso e das interferências de aterramento de edifícios e de tubulações de água. Dois procedimentos de medições foram considerados; o primeiro foi o Método da Queda de Potencial, também conhecido como Medição de Aterramento de Três Pontos, que é normalmente empregado em regiões com poucas edificações – e, por esta razão, foi logo descartado para a avaliação das redes instaladas na capital paulista.

A segunda opção acabou por mostrar-se a mais interessante: o método denominado ‘Arnoux’ é normalmente aplicado na medição de linhas aéreas de transmissão e não demanda grandes distâncias para a execução das atividades. “Estudamos o ambiente e concluímos que a configuração geométrica do sistema de aterramento de uma câmara transformadora é bastante similar à do pé da torre da linha de transmissão”, afirma o pesquisador. A partir desta comparação, optou-se pela utilização de um equipamento de medição disponível no mercado internacional e cuja aplicação, até então, não abrangia sistemas subterrâneos de distribuição de energia.

As medições em campo feitas na região central da cidade de São Paulo tiveram resultados positivos. Após treinamento ministrado pelo IPT para engenheiros e técnicos de manutenção da AES Eletropaulo, a próxima etapa será a realização de novas medições em pontos estratégicos e com indicação de problemas de aterramento a fim de compilar os resultados em um banco de dados. Isso dará subsídios à validação do método como ação preditiva na rede da concessionária.