Desenvolvimento e avaliação de formulações de polietileno para aplicação em equipamentos utilizados em redes de distribuição de energia elétrica em regiões de elevada agressividade ambiental

Abstract

Resumo: A rede de distribuição de energia elétrica aérea protegida, também conhecida como rede compacta, é uma configuração economicamente viável por possuir sistemas de construção e manutenção muito similares aos da rede de distribuição aérea convencional, que é o modelo mais utilizado atualmente no país. Entretanto a rede protegida possui limitação de uso em regiões com elevada agressividade ambiental, principalmente próximo à orla marítima. Os acessórios confeccionados de materiais poliméricos apresentam falhas devido as condições de múltiplos estresses a que estão submetidos durante operação, somado aos poluentes presentes em tais regiões. Surge então a necessidade de materiais que possuam melhor performance perante essas solicitações. Buscando atender essa necessidade foram desenvolvidas composições de polietileno de alta densidade bimodal e blendas de polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com incorporação de aditivos antioxidantes, retardantes de chama e fotoestabilizantes. Essas formulações foram avaliadas por ensaios mecânicos antes e após envelhecimento em câmara de intemperismo, e por ensaios térmicos e elétricos. Verificou-se a importância da dispersão dos aditivos na matriz polimérica, pois a falta da homogeneização causou a dispersão dos valores de tensão na ruptura e no alongamento, e a variação destes antes e após o ensaio de intemperismo foi ampla. Para as composições de blenda preparadas em homogeneizador intensivo de laboratório, os resultados das propriedades mecânicas apresentaram variação menor que 25%, antes e após o ensaio de intemperismo, conforme normas específicas do setor elétrico. Porém por se tratar de um processamento mais agressivo ao material, possivelmente a concentração de 0,3% de aditivo antioxidante não tenha sido suficiente para promover boa estabilidade térmica às composições, sendo evidenciados resultados ligeiramente inferiores para a resistência ao trilhamento elétrico. Quando avaliadas as composições preparadas com HDPE bimodal, com boa homogeneização, ocorreu pequena dispersão e variação dos resultados de tração na ruptura e alongamento mesmo após períodos de intemperismo artificial. Para essas composições a concentração de 0,3% de aditivo antioxidante conferiu boa estabilidade térmica e melhores resultados para a resistência ao trilhamento elétrico, onde algumas composições apresentaram valores acima 3,50 kV. Avaliando globalmente os resultados das composições de HDPE bimodal e somado ao fato da padronização de coloração cinza para confecção dos acessórios, a composição 3c seria a mais indicada para confecção de espaçadores. Palavras-Chave: polietileno bimodal, blenda polimérica, retardante de chama, trilhamento elétrico.

Abstract: The spacer cable is viable economical system for distribution of electricity and the maintenance is very similar to the conventional electrical distribution system, which is the most used in Brazil. However, the spacer cable system has limited use in areas with high environmental stress, especially near the coast. Polymeric equipment used in this system are submitted in multiple stresses conditions during operation added environmental stress normally could fail. Materials with a better performance to use in these conditions are needed. In these work formulations with bimodal high density polyethylene compositions and high density polyethylene (HDPE) and linear low-density polyethylene (LLDPE) blends incorporating by antioxidant additives, flame retardants and UV stabilizer were developed. They were evaluated by mechanical properties before and after accelerated ageing, thermal and resistance electrical tracking tests. It was observed that the dispersion of additives in polymeric matrix was very important, because the inhomogeneity cause the dispersion in stress-strain properties and the decrease these properties after accelerated ageing was large. For the blend compositions, prepared in intensive laboratory homogenizer, the mechanical properties variation were less than 25% comparing before and after the accelerated ageing, as the electricity sector specifies. However, this processing method is more aggressive possibly the concentration of 0.3% antioxidant additive has not been sufficient to promote good thermal stability to the compositions and probably caused lower results to the electrical tracking resistance. When evaluated the bimodal HDPE compositions with good additives homogeneity the dispersion of the results and the variation of tensile strength and elongation before and after accelerated ageing were lower. For these formulations the concentrations of 0.3% antioxidant additive conferred good thermal stability and better results for electrical tracking resistance, where some compositions show values above 3.50 kV. Evaluating the results of bimodal HDPE compositions and added to the fact the standardization of gray color for clothing accessories, the 3c composition would be the most suitable for making spacers. Key-words: bimodal polyethylene, polymer blend, flame retardant, electrical tracking.