Avaliação teórica e experimental da transferência de calor em cabos de linhas aéreas com foco na análise da ampacidade

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Tiago Martins Portela
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais; UFMG
• Palavras-chave em Português: Túnel de vento; Transferência de calor; Simulação; Ampacidade; Cabos elétricos; Calor Transmissão; Engenharia mecânica; Simulação (Computadores)
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9RGLPJ

A ampacidade de cabos de linhas de transmissão está relacionada à capacidade de transporte de corrente elétrica diante do aquecimento dos seus condutores e das condições ambientais. Com a crescente demanda por energia, novos métodos são necessários para maximizar a utilização dos sistemas de energia existentes. Devido à legislação ambiental e por razões econômicas, nem sempre é possível a construção de novas linhas, sendo necessário o desenvolvimento de métodos que maximizam sua utilização. Um desses métodos é o aumento da ampacidade da linha, que pode ser obtido através da diminuição da temperatura média do cabo. Este trabalho propõe mudanças na geometria de um cabo comercial da fabricante Nexans, conhecido como Linnet. As mudanças propostas têm como objetivo melhorar a dissipação térmica do cabo, diminuindo sua temperatura média de operação, e consequentemente, aumentando sua ampacidade. No trabalho são apresentadas três propostas de modificação: a primeira é a utilização de um material de recobrimento com foco no aumento da emissividade do cabo; a segunda é a utilização de um colchão de ar, inserido entre o núcleo de aço e os fios de alumínio, com foco no aumento de sua resistência térmica; e a terceira é a utilização simultânea das duas primeiras alternativas. O desenvolvimento deste trabalho foi feito a partir de cálculos analíticos baseados em normas, dados medidos experimentalmente utilizando-se um túnel de vento e técnicas numéricas por meio de simulação computacional. O estudo desenvolvido possibilitou uma diminuição da temperatura de até 23% e aumento da ampacidade do condutor na ordem de 14%, a partir das adequações feitas no cabo. Os resultados indicaram que as utilizações do material de recobrimento e do colchão de ar são boas alternativas para aumentar a faixa operacional do cabo, em especial para condições críticas, onde se tem condições ambientais desfavoráveis e necessidade de transmissão de altas correntes.