A norma "EN IEC 60811-1-2 Métodos comuns de teste para materiais de isolamento e revestimento de cabos elétricos - Parte 1-2: Métodos gerais de aplicação - Métodos de envelhecimento térmico", que se baseia em uma norma europeia e posteriormente publicada pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), descreve os métodos de envelhecimento térmico aplicados aos compostos de isolamento e revestimento mais comuns, elastoméricos, cloreto de polivinila (PVC), polietileno (PE), polipropileno (PP) e compostos similares.
Esta norma inclui métodos de teste a serem usados em testes de isolamento polimérico e materiais de aquecimento de cabos elétricos usados para distribuição e comunicação elétrica, incluindo cabos usados em navios.
Testes de envelhecimento acelerado permitem estudar o desempenho dos cabos em um curto período de tempo, simulando o desempenho dos materiais de que são feitos a longo prazo. Geralmente neste caso o envelhecimento é feito em estufa de ar quente com circulação de ar natural ou forçada. As amostras são colocadas no centro do forno e mantidas na temperatura definida pelo tempo especificado na norma específica para o cabo. No final do processo de envelhecimento acelerado, após as amostras retornarem à temperatura ambiente, elas são submetidas a um teste de determinação de propriedades mecânicas para verificar os efeitos do processo na amostra.
Envelhecimento térmico refere-se a mudanças irreversíveis de longo prazo na estrutura, composição e morfologia dos materiais como resultado da exposição a temperaturas que provavelmente serão encontradas durante o serviço. Essas mudanças podem resultar de uma combinação de carga mecânica e mudanças químicas. Dentre elas, a oxidação pelo contato com o oxigênio atmosférico é geralmente a mais importante. Na prática, o envelhecimento físico ou a vida útil de um material plástico é definido em termos de um limite crítico para uma propriedade física facilmente mensurável, como o estresse de fratura.
O grau de alteração no desempenho do isolamento dos cabos elétricos determina o nível de envelhecimento dos materiais de isolamento. Se o desempenho de isolamento do material atingir um determinado valor, o grau de envelhecimento do isolamento será sério. O valor além do qual o isolamento não pode mais ser usado com segurança é chamado de fim da vida útil do isolamento.
Fatores comuns que causam o envelhecimento do isolamento são envelhecimento térmico, envelhecimento elétrico, envelhecimento químico ou envelhecimento mecânico, mas mais de 80% das falhas de cabos são causadas pelo calor, e a chave para encurtar a vida útil do cabo é o envelhecimento térmico, tendo a temperatura como principal fator. Portanto, o efeito do envelhecimento térmico na vida útil do cabo é significativo.
Em suma, a essência do envelhecimento térmico são as complexas mudanças químicas e físicas causadas pela alta temperatura ambiente ou pelo calor de corrente contínua durante a operação do cabo, levando ao aumento da temperatura do isolamento e à deterioração do desempenho da camada de isolamento. Isso faz com que a temperatura do isolamento aumente e o desempenho da camada de isolamento diminua.
Métodos comuns para previsão da vida útil do envelhecimento térmico de cabos incluem avaliação convencional e avaliação acelerada. Primeiro, é um método de teste de vida reconhecido internacionalmente com alta confiabilidade, mas o tempo de teste é muito longo. Segundo, é um método rápido para simular o mecanismo de envelhecimento do cabo. Seu princípio é acelerar a reação física e química dos materiais aumentando a temperatura de envelhecimento do isolamento para simular o processo de envelhecimento. Ao testar o valor característico da vida útil do cabo com este método, a função entre a vida útil do cabo, o tempo de envelhecimento e a temperatura de envelhecimento é estabelecida. Os dados do teste são analisados para obter o modelo de previsão da vida útil do envelhecimento térmico, calculando assim a vida útil do cabo sob operação normal do isolamento. O modelo de Weibull e o modelo de Arrhenius são frequentemente usados para analisar a vida útil dos cabos.
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