O papel dos antioxidantes no aumento da vida útil de cabos isolados com polietileno reticulado (XLPE)
Polietileno reticulado (XLPE)É um material isolante primário utilizado em cabos de média e alta tensão. Ao longo de sua vida útil, esses cabos enfrentam diversos desafios, incluindo condições climáticas variáveis, flutuações de temperatura, estresse mecânico e interações químicas. Esses fatores, em conjunto, influenciam a durabilidade e a longevidade dos cabos.
Importância dos antioxidantes em sistemas XLPE
Para garantir uma vida útil prolongada dos cabos isolados com XLPE, a seleção de um antioxidante adequado para o sistema de polietileno é crucial. Os antioxidantes desempenham um papel fundamental na proteção do polietileno contra a degradação oxidativa. Ao reagirem rapidamente com os radicais livres gerados no material, os antioxidantes formam compostos mais estáveis, como os hidroperóxidos. Isso é particularmente importante porque a maioria dos processos de reticulação do XLPE utiliza peróxidos.
O processo de degradação de polímeros
Com o tempo, a maioria dos polímeros torna-se gradualmente quebradiça devido à degradação contínua. O fim da vida útil dos polímeros é tipicamente definido como o ponto em que seu alongamento na ruptura diminui para 50% do valor original. Acima desse limite, mesmo uma pequena flexão do cabo pode levar a rachaduras e falhas. Normas internacionais frequentemente adotam esse critério para poliolefinas, incluindo poliolefinas reticuladas, para avaliar o desempenho do material.
Modelo de Arrhenius para previsão da vida útil de cabos
A relação entre temperatura e vida útil do cabo é comumente descrita pela equação de Arrhenius. Este modelo matemático expressa a taxa de uma reação química como:
K = D e(-Ea/RT)
Onde:
K: Taxa de reação específica
D: Constant
Ea: Energia de ativação
R: constante de Boltzmann dos gases ( 8,617 x 10-5 eV/K)
T: Temperatura absoluta em Kelvin (273+ Temp em °C)
Reorganizada algebricamente, a equação pode ser expressa na forma linear: y = mx + b
A partir dessa equação, a energia de ativação (Ea) pode ser derivada usando dados gráficos, permitindo previsões precisas da vida útil do cabo sob diversas condições.
Testes de envelhecimento acelerado
Para determinar a vida útil de cabos isolados com XLPE, os corpos de prova devem ser submetidos a experimentos de envelhecimento acelerado em, no mínimo, três (de preferência quatro) temperaturas distintas. Essas temperaturas devem abranger uma faixa suficiente para estabelecer uma relação linear entre o tempo até a falha e a temperatura. Notavelmente, a temperatura de exposição mais baixa deve resultar em um tempo médio até o ponto final de pelo menos 5.000 horas para garantir a validade dos dados do teste.
Ao empregar essa abordagem rigorosa e selecionar antioxidantes de alto desempenho, a confiabilidade operacional e a longevidade dos cabos isolados com XLPE podem ser significativamente aprimoradas.
Data da publicação: 23/01/2025