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 , leo1fonseca@gmail.com , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.2 – Túlio Borel Magalhães Carvalhais , Curso de Graduação em Engenharia Mecânica, borel_12@hotmail.com , Estagiário do Projeto P&D 235.

3 – Wagner Antônio Moreira Ursine , Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica , wagnerursine@gmail.com , 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 , rafael.ricardo.rs@gmail.com , Estagiário do Projeto P&D 235.6 – Márcio Fonte Boa Cortez , Departamento de Engenharia Mecânica , fonteboa@demec.ufmg.br , pesquisador colaborador do Projeto P&D 235.

7 - Roberto Márcio de Andrade, Departamento de Engenharia Mecânica, rma@ufmg.br, 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)