medição da insolação e elevação de temperatura em para- raios com encapsulamento polimérico...
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Medição da Insolação e Elevação de Temperatura em Para-Raios com Encapsulamento Polimérico
Fonseca, L.G1, Carvalhais, T.B.M² , Ursine , W.A.M³ , Silva, P.C.S4 , Souza , R.R.R5 , Cortez , M.F.B6 , Andrade , R.M7
1 – Leonardo Guimarães Fonseca, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica , [email protected] , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.2 – Túlio Borel Magalhães Carvalhais , Curso de Graduação em Engenharia Mecânica, [email protected] , Estagiário do Projeto P&D 235.
3 – Wagner Antônio Moreira Ursine , Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica , [email protected] , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.4 - Paul Campos Santana Silva , Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica , , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.
5 – Rafael Ricardo Ribeiro de Souza , Curso de Graduação em Engenharia Mecânica , [email protected] , Estagiário do Projeto P&D 235.6 – Márcio Fonte Boa Cortez , Departamento de Engenharia Mecânica , [email protected] , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.
7 - Roberto Márcio de Andrade, Departamento de Engenharia Mecânica, [email protected], coordenador do projeto P&D 235.-
IntroduçãoPara-raios são utilizados para proteger equipamentos de alto valor comercial e
grande importância para o funcionamento do sistema de distribuição de energia
contra surtos de tensão. Estes dispositivos de segurança estão instalados em
subestações de energia e em linhas de distribuição e, portanto, expostos às
intempéries como chuva, poluição, e à ação do aquecimento pela radiação solar.
O diagnóstico destes equipamentos pode ser feito através de termografia
infravermelha, visando detectar pontos quentes em sua superfície que evidenciem
a presença de defeitos. Entretanto, a radiação solar pode influenciar este processo,
gerando pontos de aquecimento excessivo, mesmo na ausência de defeitos.
Neste trabalho pretende-se avaliar o efeito da radiação solar na temperatura
superficial de um para-raios com encapsulamento polimérico.
MetodologiaFoi realizado um experimento para observar o aquecimento de um para-raios sob
influencia apenas da radiação solar e das condições do ambiente. O experimento
consiste em posicionar o dispositivo em um local onde não haja influencia de
sombreamento devido a edificações ou obstáculos naturais, como árvores. A
nebulosidade também é importante nesse aspecto, de forma que é necessário um
dia com céu limpo. A figura 1 ilustra a montagem utilizada:
Figura 1 – Montagem do experimento. a) Para-raios (ao centro), solarímetros e anel de
sombreamento (à esquerda); b) Abrigo meteorológico.
A temperatura do para-raios foi monitorada através da captura de termogramas. A
irradiação solar foi monitorada utilizando dois piranômetros, sendo um deles
responsável pela radiação total, e o outro pela radiação difusa, através de um anel
de sombreamento. As condições ambientais foram anotadas em um abrigo
meteorológico, utilizando um termo-higrômetro de bancada.
O para-raios foi posicionado sob a ação da radiação solar entre 8:00 horas e 16:00
horas. Nesse período, foram coletadas informações sobre a radiação solar e as
condições do ambiente a intervalos de 15 minutos. Os termogramas foram
capturados a intervalos de 1 hora, todos na mesma altura em relação ao solo, em
quatro posições distintas, igualmente espaçadas de 90º.
ResultadosA Figura 2 ilustra a irradiação solar mensurada ao longo do dia.
A Figura 3 ilustra a distribuição de temperaturas no para-raios, ao meio dia.
A velocidade do vento ao longo do dia apresentou valores desprezíveis, de forma
que o principal efeito de dissipação ocorreu devido à convecção natural.
Os termogramas da figura 3 foram registrados por volta de 12:00 horas, quando a
temperatura ambiente estava proxima a 35ºC. Observa-se temperaturas da ordem
de 50ºC em algumas regioes expostas ao sol, enquanto na regiao sombreada a
temperatura maior esta na faixa dos 40ºC.
ConclusõesConclui-se que o diagnóstico de falha em para-raios pode ser mascarado por
efeitos de radiação solar, uma vez que a diferença de temperatura ao longo da
circunferencia do para-raios chegou proxima aos 10ºC. É necessário realizar
correções em função da radiação solar nesse tipo de diagnóstico.
AgradecimentosOs autores agradecem aos financiadores do projeto P&D 235, ANEEL-CEMIG, e à
equipe do LabTerm.
Referências[1] DUFFIE, J.A. & BECKMAN W.A .; Solar Engineering of Thermal Processes;
Third Edition/2006, Wiley.
[2] INCROPERA, Frank P. & DeWITTD, D. P.; Fundamentos de Transferência de
Calor e Massa, 1990. LTC.
Figura 2: Irradiação solar mensurada ao longo do dia.
a) b)Figura 3: Temperatura superficial do para-raios, obtida através de termografia. a) Face voltada para o sol; b)Face sombreada.
a) b)