Desenvolvimento e avaliação de sensor termosensível para detecção de aquecimento de conectores elétricos

Abstract

Resumo:Quando os conectores elétricos utilizados nas redes de transmissão e distribuição apresentam falhas, acarretam interrupções no fornecimento de energia. Uma vez que não é possível determinar a taxa de degradação das conexões com precisão, torna-se difícil programar manutenções preventivas. Devido à grande maioria das falhas em conexões ser precedida de fenômenos térmicos, estudou-se materiais com propriedades termocrômicas e materiais com transições de fase na temperatura indicativa de falhas em conexões. Esse estudo teve como objetivo desenvolver um dispositivo sinalizador de sobreaquecimento que indica quando a conexão elétrica precisa ser substituída. Dentre os materiais termocrômicos caracterizados e avaliados quanto à resposta ao aquecimento e à fotodegradação estão as fitas termoindicadoras, as tintas termocrômicas irreversíveis e os pigmentos termocrômicos reversíveis. Tais materiais apresentaram, em geral, uma boa correlação de transição de cor na temperatura indicada pelo fabricante. Porém, em alguns casos, exibiram descolorações ou alterações de cor ao serem submetidos a temperaturas mais elevadas (próximas a 100ºC). Além disso, ao serem expostos à radiações ultravioleta (UV) apresentaram sinais de degradação de cor e não sendo, portanto, aplicáveis a ambientes externos pois perdem sua funcionalidade. Diante disso desenvolveu-se um sensor com base na temperatura de transições de fase de materiais, como a cera de polietileno e a parafina. Esses sensores mostraram-se eficientes quanto à sinalização de aquecimento à sua temperatura de fusão. A cera de polietileno foi avaliada quanto à fotodegradação quando adicionados pigmentos e aditivos (antioxidante e fotoestabilizante). Em geral, as composições não apresentaram alterações significativas da morfologia, estrutura, propriedades térmicas e coloração com a exposição à radiações UV. Estes materiais podem ser aplicados na confecção do sensor desenvolvido neste trabalho. A fim de obter sensores para temperaturas intermediárias, estudou-se composições de cera de polietileno e parafina. Observou-se que as composições contendo frações acima de 50% de cera de polietileno apresentaram maior miscibilidade, indicando efeitos de co-cristalização. Além disso, as temperaturas de amolecimento não apresentaram um aumento linearmente proporcional à composição devido à interações entre os componentes. Por fim, estudou-se o efeito da fotodegradação do filme de policarbonato, que possui a função de proteger o sensor desenvolvido. Com o envelhecimento acelerado em câmara de intemperismo artificial houve um aumento aceitável da opacidade. As medidas de cor não exibiram alterações significativas em até 1000 horas de envelhecimento. Palavras-chave: Conexão elétrica. Sensor de temperatura. Materiais termocrômicos. Ceras.