TITLUL PROIECTULUI:
Solutii de protectie durabile
ale contactelor cupru –
aluminiu aferente instalatiilor de transmitere a energiei electrice in vederea
asigurarii securitatii si eficientei energetice-ELCUAL
ACRONIMUL: ELCUAL
REZUMATUL PROIECTULUI
Proiectul si-a propus realizarea unor solutii de protectie impotriva coroziunii in timp a contactelor electrice cupru-aluminiu, durabile si rezistente termic, care vor creste performantele instalatiilor de transmitere a energiei electrice din infrastructura critica si vor scade costurile de mentenanta prin reducerea timpului de remediere in cazul deteriorarilor avansate. Acestea vor asigura o durata de viata mare a instalatiilor aferente de producere, transport, distributie si furnizare a energiei electrice, prevenind accidentele imprevizibile de functionare. In cadrul SEN (Sistemul Electroenergetic National), instalatiile de inalta si medie tensiune sunt realizate pe baza de conductori de aluminiu. Conductorii de cupru sunt utilizati in fabricarea instalatiilor si echipamentelor electroenergetice de joasa tensiune si, in ultimul timp, la instalatiile noi din cadrul serviciilor interne ale statiilor de transformare. In principiu, contactele electrice cupru-aluminiu sunt necesare la conectarea celor 2 tipuri de instalatii realizate pe baza de conductori de cupru si aluminiu.
Datele din exploatare releva faptul ca la instalatiile din statiile de transformare au loc distrugeri datorate coroziunii contactelor electrice cupru - aluminiu avand ca urmare o serie de incidente imprevizibile in exploatare. Acest fenomen de coroziune are loc datorita diferentei de potential imprimate de caracterul electrochimic al metalelor in contact, care este o masura directa a tendintelor acestora de a forma ioni in medii umede. Aceasta tendinta este intensificata si de prezenta curentului electric si a expunerii la intemperiile din mediul de exploatare: ploi, ninsori, vibratii, vant, poluare.
In cadrul Strategiei Energetice a Romaniei aprobata de Guvern, se prevede ca aplicarea unor solutii de protectie eficiente a infrastructuri critice se materializeaza prin protectia sistemelor de transmitere a energiei electrice fata de pierderile de energie, in vederea cresterii eficientei energetice in Romania pe intregul lant de resurse naturale, productie, transport, distributie si utilizare finala.Astfel, se vor rezolva o serie de probleme complexe si se vor asigura cerintele securitatii energetice si a dezvoltarii durabile in domeniul politicii energetice a UE.
Proiectul si-a propus realizarea unei solutii de protectie impotriva coroziunii in timp a contatelor electrice cupru – aluminiu din instalatiile din cadrul statiilor de transformare a energiei electrice, care va conduce la evitarea pierderilor de energie si a incalzirii zonei in mod necontrolabil si faciliteaza cresterea securitatii si eficientei energetice atat la interfata cu utilizatorii cat si in sistemul energetic national.
Consortiul cuprinde 4 parteneri fiind alcatuit prin selectarea entitatilor CDI si economice cu potential stiintific, tehnic si financiar adecvat cercetarii sistemelor de produse si tehnologii avansate. Echipele de specialisti sunt multidisciplinare, adecvate pentru realizarea, selectarea si controlul solutiilor noi cu performante specifice cerintelor constructive si functionale ale instalatiilor si echipamentelor care au contacte electrice cupru-aluminiu.
Rezultatele estimate au fost asigurate prin parcurgerea etapelor de cercetare industriala si experimentala si care au facilitat transferul tehnologic la partenerul viitor producator. Proiectul a cuprins de asemenea activitati de diseminare si brevetare a rezultatelor cercetarii.
Au fost elaborate materiale
compozite anticorozive noi care inglobeaza un continut ridicat de cunostinte si
inovatie si care, printr-o cercetare multidisciplinara, au atins
caracteristicile de calitate si siguranta necesare.
OBIECTIVELE GENERALE SI SPECIFICE ALE PROIECTULUI
Obiectivul general:
Realizarea unor materiale compozite noi, avansate, aplicabile prin tehnologii eficiente, care sa se incadreze in cerintele standardelor in vigoare la nivel european, prin rezistenta ridicata in conditiile agresive din mediile de functionare, asigurand o functionare de durata si prevenind riscurile de avarii.
Prin crearea de materiale compozite noi, avansate, cu aplicatii in energie, proiectul se incadreaza in obiectivele specifice domeniilor S/T de varf si anume:
· dezvoltarea cunoasterii stiintifice in domenii ale stiintei si ingineriei referitoare la materiale compozite avansate pentru generarea, transportul si distributia energiei
· cresterea capacitatii si performantelor in productia de materiale
· promovarea si diseminarea cunostintelor si rezultatelor C-D.
Obiective specifice:
Studii si analize in vederea orientarii cercetarii si dezvoltarea cunostiintelor in domeniul stiintei si a tehnologiilor de varf
· Studiu privind posibilitati de elaborare si selectare de recepturi de materiale performante
· Investigarea comportarii formularilor noi la solicitari functionale complexe
· Analiza posibilitatilor de realizare a unor tehnologii pentru obtinerea si aplicarea solutiilor de protectie performante
· Investigarea comportarii formularilor noi la solicitari functionale complexe in vederea evaluarii duratei de viata
· Realizare si experimentare de materiale si tehnologii noi. Diseminare si promovare rezultate.
REZULTATELE PROIECTULUI
Tehnologie inovativa prin crearea unui produs nou, performant, de protectie impotriva coroziunii in timp a contactelor electrice cupru-aluminiu, durabil si rezistent termic, care va creste performantele instalatiilor de transmitere a energiei electrice din infrastructura critica si va scadea costurile de mentenanta prin reducerea timpului de remediere in cazul deteriorarilor avansate.
Beneficii estimate:
· cresterea increderii prin utilizarea unui produs competitiv si complex, care inglobeaza o serie de elemente inovatoare, moderne si avansate, dezvoltarea de noi produse in domeniul materialelor de inginerie avansata, modernizarea sectorului energetic
· durata de viata mare a instalatiilor de producere, transport, distributie si furnizare a energiei electrice, prevenind accidentele imprevizibile de functionare.
Diseminarea informatiei prin promovarea produsului la nivel institutional stiintific, industrial pe intreaga perioada a derularii proiectului.
CONSORTIUL PROIECTULUI:
Coordonator proiect:
SC
Filiala Institutul de Cercetari si
Modernizari Energetice – ICEMENERG SA, Bucuresti
Adresa: B-dul Energeticienilor nr.8, Cod 032092, sector 3, Bucuresti
Tel: +021 3462769; +4021 3465241; Fax: +4021 3465310, web: www.icemenerg.ro
Director proiect: Lucia-Elena Lacatusu
Tel: +4021-3462769 int 116; fax 021346.27.90, e-mail: Lucia.Lacatusu@icemenerg.ro
Partener 1
Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Microtehnologie-IMT
Adresa:Voluntari, str. Erou Iancu Nicolae nr. 32B, Cod 077190, judet:Ilfov
Tel: 0214908212, fax: 0214908238, web: www.imt.ro
Responsabil de proiect: Victor Moagar-Poladian
Tel. 021490.82.12/31, Fax: 021 490.85.82, e-mail: victor.moagar@imt.ro
Partener 2
Universitatea din Bucuresti - UB – Facultatea de Chimie
Adresa: B-dul Mihail Kogalniceanu, Nr. 36-46, Cod 050107, Sector 5, Bucuresti
Tel: 021307.73.00, fax: 0213077354, web: www.chimie.unibuc.ro
Responsabil de proiect: Prof. dr. Minodora LECA
Tel. 0213143508/2123, Fax: 0213159247 , e-mail: minlec@yahoo.com
Partener 3
SC
Filiala ICEMENERG-SERVICE S.A.
Adresa: B-dul Energeticienilor nr.8, Cod 032092, sector 3, Bucuresti
Tel: 0213484786, fax: 0213464365, e-mail: office@icemenerg-service.ro
Responsabil de proiect: Dorin Lucian FLOREA
Tel. 021346.47.86; Fax:021 346.43.65; e-mail: dorinlucian.florea@yahoo.com
AUTORITATEA CONTRACTANTA:
Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, Cercetarii,
Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)
DURATA PROIECTULUI: 38 luni
ETAPE / OBIECTIVE / ACTIVITATI / REZULTATE:
|
Detalierea activitatilor in corelatie cu
obiectivele propuse/
Rolul si responsabilitatile fiecarui participant |
Rezultate
|
|
Etapa I /Studii si analize in vederea orientarii cercetarii / 2009 |
Directii de cercetare
Studii
Analize
Informatii stiintifice
Raport de cercetare
|
|
Obiectiv I/ Studii si analize in vederea orientarii cercetarii si
dezvoltarea cunostiintelor in
domeniul stiintei si a tehnologiilor de varf |
|
|
Activitate I.1/ Analiza
influentei factorilor agresivi care produc degradarea contactelor electrice
cupru-aluminiu
CO –ICEMENERG |
|
|
Activitatea I.2/
Studii
privind tendinte noi in domeniul solutiilor care pot asigura performante in protectia contactelor electrice
cupru-aluminiu |
|
|
CO
–ICEMENERG/
Studiul unor tipuri noi de produse aplicabile la
protectia contactelor
electrice cupru-aluminiu
Studiul unor materii prime care pot asigura realizarea unor solutii de
protectie performante a contactelor electrice cupru-aluminiu |
|
|
P1
– IMT/
Studiul unor substante anorganice care pot asigura performante in
protectia contactelor electrice cupru-aluminiu. |
|
|
P2
– UB/
Studiul unor polimeri cu rezistenta termica ridicata aplicabili
in protectia contactelor
electrice cupru-aluminiu |
|
|
Activitatea I.3/ Prospectarea
unor materii prime eficiente CO –ICEMENERG |
|
|
Etapa II/ Cercetari privind elaborarea si selectarea unor solutii
performante / 2009 |
Compozitii de material nou
Metode de testare,
caracteristici primare
Raport de cercetare |
|
Obiectiv II/ Studiu privind posibilitati de elaborare si selectare
de recepturi de materiale performante |
|
|
Activitatea II.4/ Cercetari privind formulari de solutii de protectie a
contactelor electrice cupru-aluminiu
CO –ICEMENERG |
|
|
Activitatea II.5/ Incercari privind caracterizarea formularilor noi
de materiale compozite
CO –ICEMENERG |
|
|
Etapa III/ Experimentarea comportarii formularilor noi de solutii de
protectie .
Cercetari privind posibilitati de
realizare a unor tehnologii pentru obtinerea si aplicarea
solutiilor de protectie
performante/ 2010 |
Caracteristici functionale
Teste
pentru estimarea comportarii
Studii(1)
Raport de cercetare
|
|
Obiectiv III/ Investigarea
comportarii formularilor noi la solicitari functionale complexe |
|
|
Activitatea III.6/ Experimentari de laborator in vederea evaluarii
rezistentei la solicitarile
mediului de exploatare CO –ICEMENERG |
|
|
Activitatea III.7/
Incercari mecanice si electrice
in vederea evaluarii rezistentei
la solicitari P3- ICEMENERG-Service SA |
|
|
Activitatea III.8/ Investigari asupra structurii
suprafetetei contactelor electrice de cupru-aluminiu si a solutiilor de
protectie si analize reologice a recepturilor de materiale realizate |
|
|
P1-IMT/
Analize ale contactelor electrice de
cupru-aluminiu si a solutiilor de protectie supuse
la teste specifice mediului de functionare
Analiza structurii prin microscopie optica computerizata. |
|
|
P2-UB/
Analiza comportarii reologice a recepturilor de materiale realizate. |
|
|
Obiectiv IV/
Analiza posibilitatilor de realizare a unor
tehnologii pentru
obtinerea si aplicarea solutiilor de protectie performante |
Aspecte critice procesare si aplicare compozitii
Raport de cercetare |
|
Activitatea III.9/ Elaborarea tehnologiilor pentru obtinerea si
aplicarea a solutiilor de protectie noi
CO
–ICEMENERG |
|
|
Activitatea III.10/ Teste de anduranta in vederea evaluarii duratei de
viata CO –ICEMENERG |
|
|
Etapa IV/ Experimentarea comportarii materialelor in vederea evaluarii
duratei de viata. Elaborarea documentatiei de executie a prototipului.
Realizarea si experimentarea prototipului.
Diseminarea rezultatelor cercetarii/ 2011 |
Studii
Teste
pentru estimarea comportarii materialelor
Durata de viata
Performante
Cerere de brevet
depusa
Articole publicate
Specificatiietehnica
Documentatie de executie
prototip
Produs prototip
Teste
de estimare performante
Comunicari stiintifice
Materiale de informare
Raport de cercetare |
|
Obiectiv V/ Investigarea
comportarii formularilor noi la solicitari functionale complexe in
vederea evaluarii comportarii in exploatare. Realizarea si
experimentarea de materiale si
tehnologii noi. Diseminarea si promovarea rezultatelor cercetarii |
|
|
Activitatea IV.11/ Teste de anduranta in vederea evaluarii comportarii
in exploatare CO –ICEMENERG/ |
|
|
Activitatea IV.12/
Teste pentru evaluarea unor caracteristici
electrice, mecanice si climatice P3- ICEMENERG-Service SA |
|
|
Activitatea IV.13/
Studiul reologic al formularilor noi de solutii de
protectie P2 - UB |
|
|
Activitatea IV.14/ Cercetari in vederea evaluarii duratei de viata,
asistata pe calculator, prin studiul evolutiei solutiilor la solicitari
complexe de durata. Diseminarea rezultatelor cercetarii
P1- IMT |
|
|
Activitatea IV.15/
Elaborare documentatie de executie a prototipului
CO –ICEMENERG |
|
|
Activitatea IV.16/
Realizarea prototipului de solutii de protectie a
contactelor electrice cupru-aluminiu P3- ICEMENERG-Service SA |
|
|
Activitatea IV.17/
Experimentarea tehnologiei de aplicare a
prototipului de solutie de protectie a contactelor electrice
cupru-aluminiu. Diseminarea si promovarea
rezultatelor cercetarii CO
–ICEMENERG |
|
|
TOTAL |
2009 |
2010 |
2011 |
||||
|
|
Buget |
Cof |
Buget |
Cof |
Buget |
Cof |
Buget |
Cof |
|
CO |
678003,44 |
0 |
258376 |
0 |
261105 |
0 |
158522,44 |
0 |
|
P1 |
63682 |
0 |
5000 |
0 |
20000 |
0 |
38682 |
0 |
|
P2 |
35000 |
0 |
5000 |
0 |
5000 |
0 |
25000 |
0 |
|
P3 |
73000 |
33500 |
0 |
0 |
43000 |
15000 |
30000 |
18500 |
|
Total |
849685,44 |
33500 |
268376 |
0 |
329105 |
15000 |
252204,44 |
18500 |
REZULTATE:
ETAPA I
Studii si analize in vederea orientarii cercetarii
Analiza tehnica si stiintifica a influentei factorilor agresivi care produc degradarea contactelor electrice cupru-aluminiu a permis studiul limitelor parametrilor fizico-chimici impusi de conditiile de functionare si unor metode eficiente de determinare a caracteristicilor functionale pentru o solutie de protectie durabila. Selectarea metodelor de determinare a caracteristicilor functionale s-a efectuat in urma unui studiu al standardelor internationale in domeniu.
Studiile privind tendinte noi in domeniul solutiilor care pot asigura performante in protectia contactelor electrice cupru-aluminiu s-au realizat prin documentarea din literatura de specialitate si analiza datelor privind:
1. tipuri noi de produse aplicabile la protectia contactelor electrice cupru-aluminiu
2. materii prime care pot asigura realizarea unor solutii de protectie performante a contactelor electrice cupru-aluminiu
3. substante anorganice care pot asigura performante in protectia contactelor electrice cupru-aluminiu.
4. polimeri cu rezistenta termica ridicata aplicabili in protectia contactelor electrice cupru-aluminiu
Studiile privind tipuri noi de produse aplicabile la protectia contactelor electrice cupru-aluminiu au directionat cercetarea catre un tip de protectie multifunctionala care trebuie sa aiba proprietatile a mai multor produse noi oferite de piata in domeniu, pentru ca sa reziste in conditiile de functionare a instalatiilor electroenergetice. S-au studiat materiile prime care pot asigura realizarea unor solutii de protectie performante a contactelor electrice cupru-aluminiu.
Substantele anorganice care pot asigura performante in protectia contactelor electrice cupru-aluminiu, au fost studiate prin colaborarea partenerului 1-IMT cu conducatorul de proiect si s-a ajuns la concluzia ca acest domeniu nu ofera posibilitatea realizari unei protectii anticorozive durabile a contactelor electrice cupru-aluminiu la un cost convenabil.
Polimerii cu rezistenta termica ridicata aplicabili in protectia contactelor electrice cupru-aluminiu, au fost studiati de partenerul 2- Universitatea din Bucuresti- Facultatea de chimie si s-a ajuns la concluzia ca rasinile epoxidice pot fi utilizate ca lianti pentru elaborarea unei protectii durabile ale contactelor electrice cupru-aluminiu.
Prospectarea unor materii prime eficiente s-a efectuat prin studiul si selectarea materiilor prime accesibile pe piata interna pentru structurarea unor compozitii flexibile si performante.
Sinteza studiilor si datelor primite de la parteneri a permis coordonarea rezultatelor pentru orientarea cercetarii catre solutii de protectie complexe a contactelor electrice cupru-aluminiu cu urmatoarele proprietati:
- sa ofere protectie anticoroziva prin aderenta buna la metal si formarea unei pelicule retistente la mediile poluante din exploatare
- sa fie flexibila pentru a prelua tensiunile datorate vibratiilor si socurilor mecanice si termice
- sa fie conductiva pentru a evita aparitia fenomenelor Corona la trecerea curentului electric
- sa ofere rezistenta termica corespunzatoare solicitarilor specifice regimului termic de functionare a instalatiilor electroenergetice.
ETAPA II
Cercetari privind elaborarea si selectarea unor solutii
performante
Pentru formularea solutiilor de protectie anticoroziva au fost studiate materialele care confera un echilibru optim al proprietatilor critice, si anume: polimeri, pulberi metalice, pigmenti anticorozivi, aditivi reologici, de conductivitate, dispersanti si solventi.
Formularea compozitiilor peliculogene a constat in determinarea raportului optim polimer/pulberi metalice, a cantitatii si a naturii pigmentilor si aditivilor necesari dispersarii cu efect maxim. S-a urmarit introducerea unei concentratii ridicate de pigmenti metalici in dispersia polimerica, optimizarea vâscozitatii pentru asigurarea stabilitatii in timp, compatibilitate ridicata intre componentele sistemului. Alegerea componentilor structurali pentru formularea compozitiilor peliculogene s-a facut utilizând relatiile structura-proprietati cunoscute pentru acestia. Materialele utilizate pentru obtinerea compozitiilor au fost:
- rasini epoxidice si rasini fenilmetil siliconice
- pigmenti anticorozivi cu proprietati de bariera activa
- aditivi pentru stabilizarea pigmentilor anorganici, ce previn gelifierea si separarea, imbunatatind dispersia
- aditivi reologici care imbunatatesc dispersia in sistemele cu mai multi pigmenti, determinând o orientare mai buna a pigmentilor metalici
- aditivi de conductivitate care imbunatatesc conductivitatea electrica
- pulberi ale unor metale cu proprietati conductive controlate
- solventi compatibili cu polimerii, ce regleaza rapid vâscozitatea, pentru o buna aplicare pe suport
Realizarea in laborator a solutiilor de protectie anticoroziva s-a facut prin dispersie la viteza mare, obtinându-se suspensii coloidale. O caracteristica a suspensiilor coloidale este ca particulele mici, fine, nu se depun sub actiunea fortei de gravitatie.
Cele mai bune rezultate ale dispersarii s-au obtinut cu tehnologia DISPERMAT Dissolver (VMA-GETZMANN GMBH-Germania), prin introducerea celei mai mari puteri mecanice posibile la viteze tangentiale de 18-25 m/s, cu instalarea efectului “doughnut” (curgere laminara). Au fost stabilite etapele tehnologiei de dispersie si au fost prezentate principalele observatii cu privire la realizarea compozitiilor peliculogene.
In raport cu natura si rolul pe care il are in procesul de utilizare protectia anticoroziva studiata, au fost stabilite metodele de testare pentru determinarea caracteristicilor de calitate ale solutiei peliculogene in stare lichida si ale peliculelor reticulate. Au fost stabilite metodele de testare pentru determinarea caracteristicilor de calitate ale peliculelor reticulate care vor fi utilizate pentru experimentarile de laborator ulterioare, si anume: durata de uscare aparent completa, aderenta peliculei la suport, rezistenta peliculei la lovire, duritatea peliculelor, flexibilitatea, rezistenta la variatii de temperatura si rezistenta la imersie in apa si in solutii de 1-3 % acid sulfuric si 1-4 % clorura de sodiu, rezistivitatea de volum/suprafata si rezistenta la vibratii.
Pentru caracterizarea solutiilor anticorozive realizate, intr-o prima faza au fost retinute recepturile lichide omogene, fara aglomerari, depuneri si separari de faze si cu stabilitate in timp. De asemenea au fost urmarite caracteristicile tehnologice necesare pentru obtinerea unor pelicule de protectie cu performantele dorite. In urma testelor efectuate s-au selectat recepturile care au prezentat stabilitate, o uscare relativ rapida si in profunzime si aspectul uniform, omogen, fara pori si asperitati. Rezultatele cele mai bune s-au obtinut cu recepturile pe baza de rasini epoxidice: DER 331, Epilox T19-34/700, Epilox T19-38 si recepturile pe baza de rasina siliconica.
Utilizând aceste recepturi, au fost realizate teste de rezistenta la temperatura si medii agresive. A fost stabilita ca metoda de evaluare incercarea prin imersia epruvetelor protejate cu pelicula de incercat in solutie 3 % de acid sulfuric. Epruvetele imersate au fost supuse la 40 de cicluri de temperatura (8 ore la 60 grdC, 16 ore la temperatura camerei), pentru a se observa modificarile aparute, precum: pierderea adeziunii, schimbarea de culoare, fisurarea, basicarea si alte caracteristici care pot fi observate vizual. Observatiile si rezultatele obtinute in urma testului efectuat au permis selectarea primara a materialelor de protectie a contactelor cupru-aluminiu.
In urma testarii caracteristicilor functionale si tehnologice ale formularilor primare cele mai bune rezultate au fost obtinute cu compozitiile pe baza de:
- polimer DER 331 si Epilox T 19-38/700 aditivate cu 50-60% aluminiu pasta, aluminiu flks, cupru
- polimer siliconic Baysilone aditivat cu 50-60% aluminiu pasta, aluminiu flks
ETAPA III
Experimentarea comportarii
formularilor noi de solutii
de protectie.
Cercetari privind posibilitati de realizare a unor tehnologii
pentru obtinerea si aplicarea solutiilor de protectie performante
Analiza solicitarilor asupra contactelor cupru-aluminiu datorate factorilor agresivi din mediul de functionare a instalatiilor de transport a energiei electrice a directionat cercetarile catre elaborarea unor solutii de protectie anticoroziva ale caror peformante sa asigure urmatoarele performante:
- aderenta la metal, pentru realizarea unei bune protectii anticorozive, fara a afecta caracteristicile contactului electric;
- elasticitatea, necesara preluarii tensiunilor care apar la variatiile de temperatura, datorita coeficientilor de dilatare diferiti, pentru a preveni aparitia de fisuri;
- realizarea unei pelicule compacte si omogene, cu o buna rezistenta chimica, pentru a impiedica degradarea datorita intemperiilor si pentru a evita formarea de produsi de coroziune la suprafata metalica, ceea ce poate conduce la incalzirea contactului si/sau la scurtcircuite;
- sa fie rezistenta la temperatura si socuri termice cauzate de schimbarea regimului de exploatare si/sau a climei.
Analizând toate implicatiile tehnologice, pentru asigurarea conexiunii de durata s-au estimat limitele de incadrare a valorilor caracteristicilor functionale, care dau siguranta realizarii unei protectii de calitate.
Determinarea caracteristicilor electrice ale recepturilor realizate au scos in evidenta caracterul electroizolant al acoperirilor cu lianti organici. Pentru asigurarea caracterului conductor a fost nevoie de limitarea introducerii de lianti organici in recepturi. Acest fapt a dus la reducerea rezistentei recepturilor de acest tip la mediile agresive din exploatare. Din acest motiv cercetarea din aceasta faza a lucrarii s-a orientat spre elaborarea unui sistem anticoroziv format dintr-o vopsea conductoare si o vopsea flexibila care sa asigure etansarea fata mediile agresive din exploatare.
Pentru formularea solutiilor de vopsea conductoare au fost studiate materiale care sa confere un echilibru optim al proprietatilor critice, si anume: polimeri, pulberi metalice si solutii de pasivare. Formularea compozitiilor de vopsea conductoare a constat in determinarea raportului optim polimer/pulberi metalice, a cantitatii si a naturii agentilor de pasivare cu efect maxim. S-a urmarit introducerea unei concentratii ridicate de pigmenti metalici in dispersia polimerica, optimizarea viscozitatii pentru asigurarea stabilitatii in timp, compatibilitate ridicata intre componentele sistemului.
Cu sistemele realizate au fost facute experimentari pentru determinarea performantelor electrice, termice, mecanice si chimice potrivit solicitarilor din mediului de functionare. In urma acestor determinari au fost selectate sistemele necesare protectiei contactelor cupru-aluminiu.
Pentru vopselele flexibile de etansare si protectie anticoroziva s-au realizat investigatii privind structura prin microscopie optica computerizata. Măsurătorile efectuate pentru analiza structurii prin microscopie au stabilit efectul pe care diversele medii agresive ( t-temperatura de 250 grdC, a-apa, h- hidroxid de sodiu 3%, a-acid sulfuric 3%) le au asupra topografiei de suprafata.
A fost efectuata caracterizarea reologica sub actiunea fortelor de forfecare in conditii stationare (prin forfecare intre cilindri coaxiali) a dispersiilor de pulberi metalice si pigmenti anticorozivi care au ca lianti polimeri. S-au stabilit efectele naturii polimerului, pigmentului, agentului reologic si antispumantului asupra comportarii reologice, in scopul prevederii comportarii dispersiilor in conditii de aplicare.
Realizarea in laborator a solutiilor de protectie anticoroziva s-a facut prin dispersie la viteza mare, obtinându-se suspensii coloidale. Din analiza comportarii reologice a rezultat ca, desi toate probele sedimenteaza in timp indelungat, ele se redisperseaza usor prin agitare.
A fost elaborata tehnologia pentru obtinerea si aplicarea solutiilor de protectie noi. Cele mai bune rezultate ale dispersarii s-au obtinut cu tehnologia DISPERMAT Dissolver (VMA-GETZMANN GMBH-Germania), prin introducerea celei mai mari puteri mecanice posibile la viteze tangentiale de 18-25 m/s, cu instalarea efectului “doughnut” (gogoasa). Au fost stabilite etapele tehnologiei de dispersie si au fost prezentate principalele observatii cu privire la realizarea compozitiilor peliculogene.
In raport cu natura si rolul pe care il are in procesul de utilizare protectia anticoroziva studiata, au fost stabilite metodele de testare pentru determinarea caracteristicilor de calitate ale solutiei peliculogene in stare lichida si ale peliculelor reticulate. Au fost stabilite metodele de testare pentru determinarea caracteristicilor de calitate ale peliculelor reticulate care vor fi utilizate pentru verificarile produselor obtinute, si anume: durata de uscare aparent completa, aderenta peliculei la suport, rezistenta peliculei la lovire, duritatea peliculelor, flexibilitatea, rezistenta la variatii de temperatura si rezistenta la imersie in apa si in solutii de 1-3 % acid sulfuric si 1-4 % clorura de sodiu, rezistenta relativa de contact si rezistenta la vibratii.
Utilizând aceste recepturi, au fost realizate teste de rezistenta la compresiune, rezistenta la apa si, respectiv, rezistenta la ulei de transformator dupa 60 de cicluri termice.
Observatiile si rezultatele obtinute in urma testelor efectuate au permis selectarea sisteme de protectie cu cele mai bune proprietati pentru care, in etapa urmatoare, vor fi realizate investigari ale comportarilor la solicitari functionale complexe.
Etapa IV
Experimentarea comportarii materialelor in vederea evaluarii duratei de viata. Elaborarea documentatiei de executie a prototipului. Realizarea si experimentarea prototipului. Diseminarea rezultatelor cercetarii
Studiul reologic si cercetarile privind posibilitatile de realizare a materialelor de protectie cu caracteristicile corespunzatoare utilizarii in medii cu solicitari complexe au stabilit utilizarea rasinilor epoxidice de joasa viscozitate ca polimeri in compozitii.
Testarea caracteristicilor
electrice si a efectului mediului din exploatare a condus la selectarea
recepturilor de vopsea flexibila de etansare ce prezinta pentru rezistenta
relativa de contact cele mai reduse cresteri in decursul experimentarilor.
Rezultatele obtinute cu ocazia acestor experimentari arata ca solutia de
protectie a contactelor cupru-aluminiu selectat se incadreaza in domeniile de
performanta impuse de solicitarile din exploatarea instalatiilor RET.
Simularea pe calculator a prezentei din punct de
vedere electric a materialului polimeric intre cele doua parti metalice ale
contactului a fost emulate prin variatia parametrului ECC (conductanta electrica
de contact). Printr-o alegere judicioasa a acestui parametru se pot lua in
considerare si degradarile proprietatilor conductive ale regiunii de contact
datorate efectului temperaturii, presiunii aplicate si, daca se introduce un
termen de divizare, chiar si efectul topografei suprafetei de contact poate
intra in calcul.
La elaborarea tehnologiei de obtinere s-a urmarit realizarea unor produse
performante la costuri reduse, selectarea unor materii prime, utilaje si
procedee simple si accesibile. Elaborarea metodologiei de aplicare s-a efectuat
luând in considerare conditiile de aplicabilitate a produselor cercetate in
cadrul remedierii eficiente a echipamentelor electroenergetice si performantele
materialelor avute la dispozitie. Aceste date s-au coordonat cu analiza
solicitarilor din exploatarea echipamentelor electroenergetice.
Elaborarea specificatiei tehnice de material s-a efectuat tinând cont de
reglementarile standardelor internationale in vigoare pentru asigurarea
calitatii si protectieii mediului si limitele caracteristicilor impuse in
vederea asigurarii performantelor cerute de solicitarile din mediul de
exploatare a instalatiilor RET.
Realizarea prototipului si experimentarile s-au efectuat urmarind
posibilitatile de aplicare, rezistenta in conditiile de exploatare RET si
mentinerea caracteristicilor electrice ale contactelor cupru-aluminiu.
Protejarea elementelor de noutate rezultate
din cercetare s-a realizat prin depunerea cererii de brevet
de inventie cu titlul "COMPOZITIE POLIMERICA EPOXIDICA SI PROCEDEU DE
OBTINERE A ACESTEIA", având numarul de inregistrare
A01375/09.12.2011.
Diseminarea rezultatelor cercetarii s-a efectuat prin publicarea de articole in reviste de specialitate si participari la simpozioane si conferinte internationale din domeniu.
Astfel, in cadrul proiectului s-au realizat materiale de protectie de tip compozit ce includ particule de pigmenti si aditivi dispersati intr-o matrice continua de polimer epoxidic. Materialul de protectie la solicitari complexe realizat are urmatoarele avantaje:
- Asigura protectia anticoroziva si aderenta la suportul pe care se aplica (cupru si aluminiu);
- Se poate usca la temperatura si umiditatea mediului ambiant;
- Acoperirea este flexibila pentru a prelua tensiunile datorate vibratiilor si socurilor mecanice si termice;
- Este conductiva pentru a evita aparitia fenomenelor Corona la trecerea curentului electric;
- Ofera rezistenta termica corespunzatoare solicitarilor specifice regimului termic de functionare a instalatiilor electroenergetice.
S-a realizat transferul tehnologic la partenerul cofinantator (Filiala ICEMENERG SERVICE) in vederea introducerii in fabricatie a produsului realizat.
DISEMINARE:
Publicarea
de articole în reviste de specialitate
·
M. Micutz, T. Staicu, L. Lacatusu,
G. Oprea si M. Leca,”
Rheological behaviour of some dispersions for long lasting protection of
copper-aluminium contacts in power transmission equipment “,
Rev. Roumaine Chim., acceptata pentru
publicare
·
Lucia Lacatusu, Gela Prorocu, Adriana Bantas, „Analiza
influentei factorilor agresivi care produc degradarea contactelor electrice
cupru-aluminiu din instalatiile de transmitere a energiei electrice”,
TEHNOLOGIILE ENERGIEI producerea,
transportul si distributia energiei electrice si termice, Martie 2010,
p. 40, ISSN- 1842-7189, Editura ICEMENERG
·
Lucia LACATUSU, Gela OPREA, Adriana BANTAS, „Solutii de
protectie durabile ale contactelor cupru – aluminiu din infrastructura critica a
instalatiilor de distributie si transport a energiei electrice în vederea
asigurarii securitatii si eficientei energetice“,TEHNOLOGIILE ENERGIEI
producerea, transportul si
distributia energiei electrice si termice, Septambrie2011, ISSN- 1842-7189,
Editura ICEMENERG
·
Moagar – Poladian Victor,
Moagar – Poladian Gabriel, Boldeiu George, “Simulation of elastic membrane
behavior under electric field load with applications in micro sensors and
actuators”, HIGH PERFORMANCE COMPUTER
ENGINEERING SOLUTION SCIENTIFIC CONFERENCE; 19-21 May 2011, Sinaia,ISBN
978-973-0-11025-8; EDITIE ELECTRONICA – DVD
·
Lucia
Lacatusu, Adriana Bantas, Gela Prorocu, “Tehnologii de obtinere a unor solutii
de protectie durabile ale contactelor cupru – aluminiu”, TEHNOLOGIILE ENERGIEI
producerea, transportul si
distributia energiei electrice si termice, Noiembrie 2011, p.14,
ISSN- 1842-7189, Editura ICEMENERG
Comunicari la conferinte
internationale
· Lucia Lacatusu, Gela Oprea, Adriana Bantas, „Solutions for sustainable protection of copper-aluminium contacts from critical infrastructure of installations electricity distribution and transmission to ensure security and energy efficiency” , WEC CENTRAL & EASTERN EUROPE ENERGY FORUM - FOREN 2010
·
M. Micutz, T. Staicu, L. Lacatusu,
G. Oprea si M. Leca,”
Rheological behaviour of some dispersions for long lasting protection of
copper-aluminium contacts in power transmission equipment”,
THE 10th INTERNATIONAL CONFERENCE ON COLLOIDS AND SURFACES CHEMISTRY,
June 9th – 11th 2011, GALATI
·
Moagar – Poladian Victor,
Moagar – Poladian Gabriel, Boldeiu George, “Simulation of elastic membrane
behavior under electric field load with applications in micro sensors and
actuators”, HIGH PERFORMANCE COMPUTER
ENGINEERING SOLUTION SCIENTIFIC CONFERENCE; 19-21 May 2011, Sinaia
CONTACT:
Director proiect: Lucia-Elena Lacatusu
ICEMENERG SA
Centrul Economie Bazata pe Biomasa - Laboratorul Materiale Noi
Tel: +4021-3462769 int 116; fax 021346.27.90
e-mail: Lucia.Lacatusu@icemenerg.ro