Proteção superficial e proteçãocatódica de transformadoreselétricos subterrâneos1IPTAdriana de AraujoZehbour PanossianNeus...
2• Introdução• Objetivos• Metodologia• Resultados• Conclusões• Atividades em andamento (ensaiosem campo)
3Câmaras subterrâneas (CS)Marca do nívelde águaTransformadorNa cidade de São Paulo há em torno de 4000 câmarasNa cidade de...
4TanqueDijuntorAcesso - pessoasCalçadaParede - concretoAcesso - equipamentosVista lateralAletas derefrigeração
Ambiente agressivo nas câmaras subterrâneasTemperatura de trabalho(< 70 oC)Temperatura máxima(< 120 oC)Água pluvial com de...
6VaporVaporVapores gerados peloVapores gerados peloaquecimento da água estagnada.aquecimento da água estagnada.
7BolhasEnferrujamento eEnferrujamento edesplacamentodesplacamentoEnferrujamento e depósitoEnferrujamento e depósitode detr...
8EnferrujamentoEnferrujamentoDesplacamentoDesplacamentoPerda da proteçãosuperficial
9• 500 kVA• repintura e retrofita cada 5 anos,sendo feita porequipe interna daAES• Epóxi alcatrão deEpóxi alcatrão dehulha...
10ObjetivosSeleção de um novo revestimento de proteçãosuperficialecologicamente correto e alto desempenhoecologicamente co...
11MetodologiaSeleção de novo revestimento
12TintaEspessura(μm)ResinaVOC(g/L)Espessuramáxima(µm)Fundo OutrosAA 450Epóxipoliamida377 140Epóxifosfato dezinco_BB 400176...
13Corpos de prova• chapas de aço-carbono (10 cm x 15 cm x 3 mm): bordastrabalhadas (remover cantos vivos), limpas (remover...
14Ensaios de desempenho - laboratórioNévoa salinaNévoa salina: ASTM B 117, inspeção visual semanal. Após3000 h, inspeção v...
15Ensaios de desempenho - laboratórioAmplitude de perturbação de potencial de 20 mV, numafaixa de frequência de 105Hz a 10...
16Amostras de água foram coletadas em 20 câmarassubterrâneas e quimicamente analisadas, uma delas foiselecionada para o en...
17Descolamento catódico: ASTM G8, método B(corrente impressa). 30 dias de imersão.Anodo3 corpos de prova
18MetodologiaSeleção de anodo de proteçãogalvânica
19Um reator foi desenvolvido para avaliação de anodos::alumínio, zinco e magnésio1 anodo ~ Ø 18 mm x 25 mm de alturaÁgua 1...
20ResultadoEnsaios no revestimento
21TintaNévoa salinaImersão emsolução salinaInspeçãovisualAvanço médio dacorrosão (mm)log do módulo de impedância(│Z│, Ohm....
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TintaImersão em água contaminadaDescolamentocatódicoInspeção visual Diâmetro equivalentemédio(ECD)ÁreaemersaÁrea imersaASe...
Condição dos corpos de provaao término do ensaio deimersão em água contaminadoRevestimento CBolhasBolhasBolhasBolhas
25ResultadoEnsaio dos anodos em águacoletada em campo com pHácido e pH alcalino
Seleção de anodo – TESTE 1 (pH 4.5)AnodoDuração(h)Potencial desistema(mV, Ag/AgCl)Corrente(mA)Taxa decorrosão(µm/y)Alumíni...
Anodo Duração (h)Potencial desistema(mV, Ag/AgCl)Corrente(mA)Taxa decorrosão(µm/ano)AlumínioAlumínio 936 -1106 3.146 1224Z...
Conclusions28A metodologia proposta atendeu as expectativas, sendo os ensaiosrealizados adequados na avaliação dos revesti...
29Ensaios em campo emandamento
30Corpos de prova revestidos com as tintas em estudo e comproteção catódica foram instalados em 3 câmarassubterrâneas.Com ...
Obrigada pela presença!31aaraujo@ipt.br
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PROTEÇÃO SUPERFICIAL E PROTEÇÃO CATÓDICA DE TRANSFORMADORES ELÉTRICOS SUBTERRÂNEOS (INTERCORR_2012_ artigo_94)

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Carbon steel structures for underground electrical transformers are often subject to severe corrosion due to exposure to contaminated and heated stagnated water found in underground chambers. Therefore, they are continually maintained which requires high costs and sometimes it affects the power supply. To overcome this problem, AES Eletropaulo and IPT are developing a study with the specific aim of establishing technical specifications for products and services to replace the current paint (coal tar epoxy) for higher performance and environmentally friendly paints. Additionally, the study includes the use of cathodic protection in conjunction with the selected painting systems. In this paper, the adopted methodology as well as the obtained results are presented and discussed. Four new organic paints were evaluated. For comparison, the current used painting system was included. Accelerated corrosion tests and immersion tests in water collected from the field and in a saline solution were performed to evaluate the performance of the selected painting systems. A specific test for the selection of a galvanic anode for the cathodic protection system was also performed. Among the tested painting systems, two were considered more appropriate for the replacement of the coal tar epoxy based system and an aluminum anode was identified as the best for sacrificial anodes. Currently, nonaccelerated tests are being conducted in the field to validate the results obtained in the laboratory.

A estrutura de aço-carbono de transformadores elétricos subterrâneos frequentemente sofre intensa corrosão decorrente da exposição à água, contaminada e aquecida, estagnada nas câmaras. Por esta razão, operações de manutenção dos transformadores são constantemente realizadas, o que gera custos e, às vezes, prejuízos ao abastecimento de energia. Com a preocupação de evitar tais consequências, a AES Eletropaulo e o IPT estão desenvolvendo um estudo com o objetivo específico de estabelecer especificações técnicas de produtos e serviços para a substituição da tinta atual orgânica (alcatrão de hulha) de proteção superficial dos transformadores por outra de elevado desempenho e ecologicamente correta, associada ao uso de proteção catódica. Nesse artigo, é apresentada a metodologia adotada e os resultados obtidos. Quatro tintas orgânicas de nova tecnologia foram avaliadas comparativamente com a tinta atual. Ensaios acelerados de corrosão e ensaios de imersão em água coletada em campo e em solução salina foram realizados em laboratório para avaliar o desempenho das tintas. Adicionalmente, um ensaio específico foi conduzido para a seleção de anodo de proteção catódica galvânica. Dentre os revestimentos ensaiados, dois se mostraram mais adequados e o alumínio foi identificado como metal mais adequado como anodo de sacrifício. Atualmente, ensaios não acelerados estão sendo conduzidos em campo, para validar os resultados obtidos em

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PROTEÇÃO SUPERFICIAL E PROTEÇÃO CATÓDICA DE TRANSFORMADORES ELÉTRICOS SUBTERRÂNEOS (INTERCORR_2012_ artigo_94)

  1. 1. Proteção superficial e proteçãocatódica de transformadoreselétricos subterrâneos1IPTAdriana de AraujoZehbour PanossianNeusvaldo L. de AlmeidaAlberto S. JuniorAES Eletropaulo - São PauloMetropolitan ElectricityClay M. Martins
  2. 2. 2• Introdução• Objetivos• Metodologia• Resultados• Conclusões• Atividades em andamento (ensaiosem campo)
  3. 3. 3Câmaras subterrâneas (CS)Marca do nívelde águaTransformadorNa cidade de São Paulo há em torno de 4000 câmarasNa cidade de São Paulo há em torno de 4000 câmarassubterrâneas. O transformador elétrico instaladosubterrâneas. O transformador elétrico instaladonessas câmaras está exposto há um ambientenessas câmaras está exposto há um ambienteagressivo.agressivo.
  4. 4. 4TanqueDijuntorAcesso - pessoasCalçadaParede - concretoAcesso - equipamentosVista lateralAletas derefrigeração
  5. 5. Ambiente agressivo nas câmaras subterrâneasTemperatura de trabalho(< 70 oC)Temperatura máxima(< 120 oC)Água pluvial com detritosÁgua pluvial com detritosurbanos e infiltração (esgoto eurbanos e infiltração (esgoto elençol freático)lençol freático)Água estagnada (contaminada eaquecida)Termómetro
  6. 6. 6VaporVaporVapores gerados peloVapores gerados peloaquecimento da água estagnada.aquecimento da água estagnada.
  7. 7. 7BolhasEnferrujamento eEnferrujamento edesplacamentodesplacamentoEnferrujamento e depósitoEnferrujamento e depósitode detritosde detritosComo resultado da exposição àComo resultado da exposição àuma atmosfera de alta umidade euma atmosfera de alta umidade eà água contaminada, em poucosà água contaminada, em poucosanos a proteção superficial doanos a proteção superficial dotransformador tem sua eficiênciatransformador tem sua eficiênciacomprometida.comprometida.
  8. 8. 8EnferrujamentoEnferrujamentoDesplacamentoDesplacamentoPerda da proteçãosuperficial
  9. 9. 9• 500 kVA• repintura e retrofita cada 5 anos,sendo feita porequipe interna daAES• Epóxi alcatrão deEpóxi alcatrão dehulhahulhaHidrocarbonetos aromáticospolicíclicos (PAH)(PAH)Alta concentração decompostos orgânicos voláteis(VOC)(VOC)
  10. 10. 10ObjetivosSeleção de um novo revestimento de proteçãosuperficialecologicamente correto e alto desempenhoecologicamente correto e alto desempenhoSeleção de anodo para proteção catódicagalvânica de transformadores elétricossubterrâneos
  11. 11. 11MetodologiaSeleção de novo revestimento
  12. 12. 12TintaEspessura(μm)ResinaVOC(g/L)Espessuramáxima(µm)Fundo OutrosAA 450Epóxipoliamida377 140Epóxifosfato dezinco_BB 400176 400 _ _C 300300Epóximodificado143 1000 _ STST/CDCD/ERERD 300300 255 500 _ STST/CDCD/DTDTE 300300 150 150 _ STST/CDCD/ERER/DTDTSTST - aceita aplicação em superfície com tratamento mecânico (padrão St 3)e em superfícies reoxidadas (flash rust), comum após o hidrojateamento.DTDT - aceita aplicação em condições de elevada umidade relativa e sobresuperfícies levemente úmidas que ocorre em tratamento porhidrojateamento (damp steel surface)ERER - alta retenção de tinta nas arestas (edge retentive).CDCD - resistência à perda de aderência catódica (cathodic disbonding)..Características da tintaEstabelecidoTabela 1: Características das tintas selecionadas
  13. 13. 13Corpos de prova• chapas de aço-carbono (10 cm x 15 cm x 3 mm): bordastrabalhadas (remover cantos vivos), limpas (removercontaminantes), jateadas (Sa 2½, ISO 8501-1, rugosidadeem torno de 50 µm), pintadas (de acordo com o boletim),incisão horizontal com exposição do aço (2 mm de aberturae 70 mm de comprimento).• seleção dos corpos de ensaio apropriados: falhas imperceptíveis: ASTM D 5162 (holiday detector); espessura: (definida na Tabela): ASTM B 499; aderência: ASTM D 4541 (> 15 MPa)
  14. 14. 14Ensaios de desempenho - laboratórioNévoa salinaNévoa salina: ASTM B 117, inspeção visual semanal. Após3000 h, inspeção visual, medida do avanço de corrosão eensaio de espectroscopia de impedância eletroquímica(EIE). 4 CPs (2 c/ incisão)
  15. 15. 15Ensaios de desempenho - laboratórioAmplitude de perturbação de potencial de 20 mV, numafaixa de frequência de 105Hz a 10-3Hz para a obtençãodo diagrama de Bode (módulo total de impedância, |Z|).Imersão em solução salinaImersão em solução salina: solução com 5 % de cloreto desódio, durante 2880 h (4 meses). Periodicamente ensaio deespectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). 3 CPs
  16. 16. 16Amostras de água foram coletadas em 20 câmarassubterrâneas e quimicamente analisadas, uma delas foiselecionada para o ensaio de imersão (3600h). 3 CPs.Água: pH 7.8; condutividade 54 µS/cm; cl-2 mg/L; SO42-6 mg/L.Os corpos de prova revestidos foramexpostos parcialmente a água contaminada eoutra parte aos vapores gerados pelo seuaquecimento.VaporVaporImersãoImersãoAquecimento ~ 70Aquecimento ~ 70 ooCCImersão em água contaminadaImersão em água contaminada
  17. 17. 17Descolamento catódico: ASTM G8, método B(corrente impressa). 30 dias de imersão.Anodo3 corpos de prova
  18. 18. 18MetodologiaSeleção de anodo de proteçãogalvânica
  19. 19. 19Um reator foi desenvolvido para avaliação de anodos::alumínio, zinco e magnésio1 anodo ~ Ø 18 mm x 25 mm de alturaÁgua 1: pH 7.8; condutividade 54 µS/cm; clpH 7.8; condutividade 54 µS/cm; cl--2 mg/L; SO2 mg/L; SO442-2-6 mg/L.6 mg/L.Água 2: pH 4.5,;condutividade 73 µS/cmpH 4.5,;condutividade 73 µS/cm; clcl--22 mg/L; SO22 mg/L; SO442-2-5 mg/L.5 mg/L.Monitoramento do potencial e ofluxo de corrente. Ao final,cálculo da taxa de corrosão.5 cupons (aço-carbono): 1 ~ Ø 60 mm4 ~ Ø 30 mm.
  20. 20. 20ResultadoEnsaios no revestimento
  21. 21. 21TintaNévoa salinaImersão emsolução salinaInspeçãovisualAvanço médio dacorrosão (mm)log do módulo de impedância(│Z│, Ohm.cm2em 0,01 Hz)Valor dereferênciaValor médio finalnévoaValor médio finalimersãoASemalteração4,8 8,021 8,066 7,997BSemalteração6,3 7,880 7,886 7,887CSemalteração4,0 7,889 8,869 7,896DSemalteração6,2 8,310 8,503 7,879ESemalteração6,8 7,837 8,359 7,854Névoa salina e Imersão em solução salinaNévoa salina e Imersão em solução salina
  22. 22. 22
  23. 23. TintaImersão em água contaminadaDescolamentocatódicoInspeção visual Diâmetro equivalentemédio(ECD)ÁreaemersaÁrea imersaASemalteraçãoEmpolamento (4(S4)) após 240 h 15,0BSemalteraçãoEmpolamento (3(S3)) após 240 h 11,8CSemalteraçãoNenhuma alteração após 3600 h 17,7DSemalteraçãoEmpolamento (2(S4)) após 864 h 19,1ESemalteraçãoEmpolamento (2(S4)) após 672 h 34,2Imersão em água contaminada e DescolamentoImersão em água contaminada e Descolamentocatódicocatódico
  24. 24. Condição dos corpos de provaao término do ensaio deimersão em água contaminadoRevestimento CBolhasBolhasBolhasBolhas
  25. 25. 25ResultadoEnsaio dos anodos em águacoletada em campo com pHácido e pH alcalino
  26. 26. Seleção de anodo – TESTE 1 (pH 4.5)AnodoDuração(h)Potencial desistema(mV, Ag/AgCl)Corrente(mA)Taxa decorrosão(µm/y)AlumínioAlumínio 912 -936 0.615 941Zinco 912 -610 mV-610 mV 0.021 15MagnésioMagnésio912-933 0.694 53< 850 mV (Ag / AgCl)potencial de equilíbrio dareação Fe2++ 2e ⇔ Fe
  27. 27. Anodo Duração (h)Potencial desistema(mV, Ag/AgCl)Corrente(mA)Taxa decorrosão(µm/ano)AlumínioAlumínio 936 -1106 3.146 1224ZincoZinco 936 -922 0.183 12Magnésio 336 h -1115 6.626 2750Interrompição dofluxo da correnteSeleção de anodo – TESTE 2 (pH 7.8)
  28. 28. Conclusions28A metodologia proposta atendeu as expectativas, sendo os ensaiosrealizados adequados na avaliação dos revestimentos. Dentre osensaios, destaca-se o de imersão em água coletada em campo, comosendo o ensaio que melhor permitiu classificar a eficiência dosrevestimentos;O anodo de liga de alumínio foi considerado o mais adequado para aproteção galvânica dos transformadores na condição de exposição àágua contaminada com pH ácido e alcalino;O revestimento C foi considerado o mais apropriado para a proteçãoanticorrosiva dos transformadores subterrâneos, devido a seu melhordesempenho nos ensaios de laboratório. Isso será confirmado emensaios em campo, em andamento.
  29. 29. 29Ensaios em campo emandamento
  30. 30. 30Corpos de prova revestidos com as tintas em estudo e comproteção catódica foram instalados em 3 câmarassubterrâneas.Com base em um projeto de proteção catódica, anodos dealumínio foram fixados em 5 transformadores, sendo 3 delesjá instalados em câmaras subterrâneas
  31. 31. Obrigada pela presença!31aaraujo@ipt.br

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