PT2266930E

PT2266930E - Betão pobre termocondutor

Info

Publication number: PT2266930E
Application number: PT101785715T
Authority: PT
Inventors: Schmidt Fernand
Original assignee: Intellectual Property Man Luxembourg Sarl
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2016-06-16
Also published as: EP2266930B1; DK1903015T3; DK2266930T3; PT1903015E; ATE516254T1; EP2266930A1; PL1903015T3; SI1903015T1; PL2266930T3; EP1903015A1; ES2369421T3; LU91278B1; ES2574605T3; EP3059215A1; EP1903015B1; DE202007019377U1

Description

DESCRIÇÃO

BETÃO POBRE TERMOCONDUTOR

Introdução 0 presente invento refere-se a um betão pobre termocondutor, que é indicado especialmente para assentamento subterrâneo de linhas de alta tensão.

Como alternativa para linhas de alta tensão aéreas foi desenvolvido e executado na prática com êxito o assentamento subterrâneo de linhas de alta tensão. Para tensões até 400 kV são utilizados, entre outros, os denominados cabos VPE (cabos com um isolamento de malha de polietileno (VPE)).

As perdas no transporte de corrente representam um factor fundamental no funcionamento de linhas de alta tensão. Estas perdas estão dependentes da temperatura de serviço que, por sua vez, depende da carga, da profundidade de colocação, da disposição dos cabos, da distância entre os cabos, da quantidade de sistemas conduzidos paralelos, da resistência térmica do isolamento e do solo, bem como da temperatura à superfície da terra. A resistência térmica da superfície da terra tem, por conseguinte, um papel importante na optimização do funcionamento de cabos de alta tensão assentes subterrâneos. A resistência térmica da superfície da terra está fortemente dependente da humidade do solo. A resistência térmica específica do solo húmido situa-se em 1,0 Km/W, enquanto a resistência térmica específica do solo seco se situa em 2,5 Km/W. Portanto, o solo húmido conduz o calor melhor que o solo seco. Porque nos cabos de alta tensão assentes subterrâneos, tendo em consideração o tempo de duração do isolamento VPE, se parte de uma temperatura máxima constante permitida de 90 °C, acontecerá que o solo na periferia do cabo de alta tensão seca e, assim, a resistência térmica especifica aumenta. Para contrariar esta tendência, enche-se a zona seca com um balastro especial - uma mistura de areia e cimento (betão pobre) que na situação de seco apresenta uma resistência térmica especifica inferior a 1,2 Km/W. Através só desta medida consegue-se uma capacidade de carga de corrente 10% mais elevada com um grau de carga de m=0,7. O artigo de Van de Wiel (VAN DE WIEL G M L M ET AL:"HEAT-REMOVING PROPERTIES OF LEAN CONCRETE AROUND HIGH-VOLTAGE CABLES", ELEKTROTECHNIEK, N.V. NOORDNEDERLANDSE DRUKKERIJ , MEPPEL, NL, Bd. 61, Nr. 8 August 1983 (1983-08), páginas 576-582, XP008079723,ISSN:0013-5801) é válido como ο próximo estado da Técnica, porque ele se ocupa das caracteristicas de condução térmica de betão pobre, no qual estão embutidos os cabos de alta tensão. Neste caso é recomendado um betão pobre termocondutor, que apresenta um aglutinante de cimento Portland de 100Kg/m3 (d<0,lmm) e uma mistura de saibro (d = 2 - 32 mm) e areia (d = 0,125 - 2 mm) numa relação de mistura de 1:1 contém uma densidade de 2100 Kg/m3. A areia é designada como areia para argamassa normalmente aplicada na fábrica de betão. A codificação da areia segundo 1 FO III é a seguinte: pobre em saibro, muito grossa, reduzida percentagem de argila, bom gradiente de grão. Este betão pobre desvia bem o calor e em caso de reparação pode ser facilmente eliminado com ferramentas de trabalho simples. Nos corpos de teste deste betão pobre foram apuradas resistências térmicas de 0,3 Km/W (húmido) e 0,5 Km/W (seco). A condutibilidade térmica foi medida através de um aparelho que utiliza o método de agulhas.

Tarefa do invento A tarefa do presente invento é, consequentemente, propor a utilização de um betão pobre termocondutor, que apresenta uma resistência térmica inferior a 0,5 Km/W.

Descrição geral do invento

Esta tarefa será solucionada, de acordo com o invento, através de um betão pobre de acordo com a reivindicação 1.

Surpreendentemente verificou-se que através da adição de pelo menos 75% de peso de uma areia natural com granulação redonda que apresenta uma granulação de k 0/2f5, segundo EN 13139 e EN 13242, a resistência térmica do betão pobre reduz-se drasticamente e apresenta um valor inferior a 0,50 Km/W. O técnico especialista partia, até agora, do principio de que a forma do grão para granulações finas de pedra inferiores a 4 mm para as caracteristicas de argamassa, entre outras, não era importante e por isso poderia ser desprezada (ver, p. ex., a DIN 13139 parágrafo 5.4.1). Em conexão com a resistência térmica verificou-se com surpresa que a forma do grão desempenha um papel muito importante e que, quanto mais redonda for a forma do grão, mais fraca é a resistência térmica do betão pobre.

Além disso, constatou-se que o risco de deterioração do cabo de alta tensão durante a aplicação do betão pobre de acordo com o invento é mais reduzido em comparação com um betão normal.

Através da reduzida resistência térmica do material de balastro, pode ser aumentada a carga do cabo VPE, sem que através disso, se verifique o aumento de temperatura do cabo. Com a mesma carga a temperatura do cabo VPE é mais reduzida em conformidade, através do que o tempo de duração dos cabos aumenta em conformidade. Como alternativa em sistemas novos pode ser reduzida a profundidade de colocação e/ou a distância minima entre os cabos VPE, através do que se reduzem em conformidade os custos de construção. 0 betão pobre de acordo com o invento pode ser facilmente produzido no local e aplicado rapidamente a custos favoráveis. A aplicação não apresenta problemas e o enchimento do espaço oco é muito bom. Além disso, ele não necessita de qualquer compressão elevada, porque o betão pobre endurece em contacto com o solo.

Uma outra vantagem do betão pobre consiste na sua cor clara que servindo como indicação de aviso e segurança em posteriores trabalhos de escavações é fácil a sua identificação.

Como betão pobre compreende-se em conexão com o invento, uma mistura de areia e cimento que apresenta, pelo menos, 40 Kg/m3 de um agente aglutinante e normalmente não ultrapassa 120 Kg/m3 . Como areia natural com granulação redonda compreende-se em conexão com o invento, uma areia natural cujos grãos são essencialmente arredondados ou redondos, ou seja, essencialmente sem arestas vivas. A areia natural com granulação redonda contrasta com a areia de fracção, cujos grãos apresentam formas de grãos angulares até esquinados ou fragmentados. A forma de grão da areia de fracção é, essencialmente, irregular.

Surpreendentemente verificou-se que se for utilizada areia natural com uma granulação de d 0/1 f5, a resistência térmica continua a diminuir e são atingidos valores inferiores a 0,45 Km/W ou até inferiores a 0,40 Km/W e, por vezes, até é conseguida uma resistência térmica de +/- 0,36 Km/W. Era absolutamente imprevisível que através da selecção correcta da areia num betão pobre, a resistência térmica de um betão pobre pudesse ser melhorada desta forma. A areia natural utilizada com granulação redonda não deverá conter, essencialmente, percentagens de areia de grão grosso ou areias de fracção. Estes materiais pioram a resistência térmica do betão pobre.

Valores aceitáveis de resistências térmicas inferiores a 0,5 Km/W podem ser alcançadas com um betão pobre de acordo com o invento que adicionalmente apresenta até 25% de peso de uma areia de fracção com uma granulação angular que apresenta uma granulação de <0/2 f5.

De acordo com as particularidades da construção a percentagem de aglutinante pode comportar até 120 Kg/m3 . Uma percentagem deste tipo de aglutinante é aconselhável em especial na montagem em regiões húmidas, porque em contacto com a água subterrânea infiltrada uma parte do aglutinante pode ser escavada durante o processo de endurecimento.

Como aglutinante é utilizado, de preferência cimento "Portland". O betão pobre contém, de preferência, pelo menos, 80% do peso, de preferência, pelo menos 85%, principalmente preferido, pelo menos 90% e especialmente preferido 95% de uma areia natural com granulação redonda, que apresenta uma granulação de <0/1 f5 de acordo com EN 13139 e EN 13242.

Os melhores valores de resistência térmica (+/- 0,36 KM/W) são alcançados se for utilizado um betão pobre com essencialmente 100% de peso de areia natural com uma granulação redonda, que apresenta uma granulação de <0/1 f5 e aproximadamente 40 Kg/m3 de cimento "Portland".

De acordo com um outro aspecto, o invento refere-se à utilização de um betão pobre deste tipo como material de balastro para o assentamento subterrâneo de linhas de alta tensão

Descrição com o auxílio de um exemplo

Seguidamente será descrito um aperfeiçoamento do invento com o auxilio do exemplo seguinte.

Exemplo

Os cabos VPE para alta tensão são assentes de forma ideal num plano a uma profundidade de 1,5 m, sendo que uma distância de eixos 0,5 m entre os cabos individualmente não pode ser atingida. Os cabos VPE são assentes numa camada de balastro de aproximadamente 60 cm de espessura de betão pobre que com o passar do tempo endurece devido à humidade do solo e forma uma camada rija. Para protecção contra danos mecânicos a camada de betão pobre pode ser coberta com placas de material plástico e adicionalmente assinalada com cintas de sinalização.

Em geral são conhecidos da literatura os seguintes valores de resistências térmicas:

Betão gasoso: 4,54 Km/W

Betão: 1,2 Km/W

Tijolo: 2,0 Km/W

Solo húmido: 1,0 Km/W

Solo seco: 2,5 KM/W

Em conexão com o presente invento foram produzidos blocos de 0,8x0,6X0,6 m a partir de diferentes misturas, deixados secar durante aproximadamente 8 semanas e, depois testados. A resistência térmica foi medida segundo o método "Transient needle" gue é descrita com mais pormenores num artigo da Electrical Research Association: "Methods of

Determining thermal resistivity of soil in situ for the calculation of cable ratings" Technical Report F/T 181-1955. A agulha de medição consiste num tubo de aço com um comprimento de aproximadamente 500 mm e com um diâmetro de 6,5 mm no gual é aplicado um arame aguecido electricamente. A sonda é aplicada no material a testar, é cablada electricamente e ligada aos instrumentos de medida. Passado um breve espaço de tempo de pré-aguecimento é feita a leitura da temperatura em intervalos regulares e dai calculada a resistência térmica.

Foram testados os seguintes betões pobres:

Exemplo 1: 75% de areia natural 0/2 f5, 25% de areia de fracção 0/4 f5 50 Kg/m3 de cimento "Portland",

Resistência térmica obtida: 0,50 Km/W

Exemplo 2: 75% de areia natural 0/1 f5, 25% de areia de fracção 0/4 f5 50 Kg/m3 de cimento "Portland"

Resistência térmica obtida: 0,48 Km/W

Exemplo 3: 85% de areia natural 0/1 f5, 15% de areia de fracção 0/4 f5, 50 Kg/m3 de cimento "Portland"

Resistência térmica obtida: 0,43 Km/W

Exemplo 4: 100% de areia natural 0/2 f5, 70 Kg/m3 de cimento "Portland"

Resistência térmica obtida: 0,38 Km/W Exemplo 5: 100% de areia natural 0/1 f5, 40 Kg/m3 de cimento "Portland"

Resistência térmica obtida 0,36 Km/W Exemplo 6: Comparação

Escória de alto forno 0/4, 50 Kg/m3 de cimento "Portland"

Resistência térmica obtida: 0,55 Km/W Lisboa, 8 de Junho de 2016.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Betão pobre termocondutor, cuja resistência térmica é inferior a 0,50 Km/W que comporta pelo menos, 40 Kg/m3 de aglutinante e, pelo menos, 75% do peso de uma areia natural com granulação redonda, em que a areia natural apresenta uma granulação de < 0/2 f5, de acordo com EN 13139 e EN 13242.
2 - Betão pobre de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a areia natural apresentar uma granulação de < 0/1 f5.
3 - Betão pobre acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a areia natural com granulação redonda não apresentar, essencialmente, qualquer percentagem na área de granulometria ou material de fracção.
4 - Betão pobre de acordo com uma das anteriores reivindicações, caracterizado por, o betão pobre conter pelo menos 80% do peso, de preferência, pelo menos 85%, especialmente preferido, pelo menos, 90% e principalmente preferido, pelo menos 95% de uma areia natural com granulação redonda, que apresenta uma granulação de < 0/1 f5.
5 - Betão pobre de acordo com uma das anteriores reivindicações, caracterizado por o betão pobre apresentar adicionalmente até 25% do peso de areia de fracção com granulação angular que apresenta uma granulação de < 0/2 f5.
6 - Betão pobre de acordo com uma das anteriores reivindicações, caracterizado por apresentar menos de 120 Kg/m3 de aglutinante.
7 - Betão pobre de acordo com uma das anteriores reivindicações, caracterizado por o aglutinante ser cimento "Portland".
8 - Betão pobre de acordo com uma das anteriores reivindicações, caracterizado por a resistência térmica comportar menos de 0,45 Km/W, ou especialmente preferido menos de 0,45 Km/W ou especialmente preferido menos de 0,40 Km/W e principalmente preferido ã 0,36 Km/W. Lisboa, 8 de Junho de 2016.