iCubas5D – Caraterização de Materiais

Abstract

O transformador de potência é um equipamento elétrico complexo, tendo um papel imprescindível no sistema de energia mundial. No seu ciclo de projeto uma das etapas vultosas é referente à área de Engenharia Mecânica, a construção das estruturas metálicas de construção soldada denominadas, Cubas. A investigação na indústria de transformadores de potência é um processo complexo, pois trata-se de equipamentos de elevada complexidade que, apesar das várias inovações ao longo dos anos, a constituição não tem sofrido muitas alterações. Mas o aumento do consumo de energia elétrica, a nível mundial, obriga a indústria de transformadores a apresentar produtos mais fiáveis, com potências mais elevadas, prazos de entrega mais curtos e preços competitivos. O presente trabalho está integrado no projeto – iCubas5D - da empresa Efacec Energia S.A., juntamente com a Universidade do Minho, que visa a implementação de um programa automático de dimensionamento e desenho, com a criação de uma ferramenta de cálculo avançado - Cubas5D. Esta dissertação é referente a uma fase inicial do projeto, e consiste na caraterização mecânica de diferentes materiais e tipos de soldadura utilizados atualmente na Efacec. Os ensaios planeados foram: ensaio de tração, ensaio de dobragem, ensaio de impacto, ensaio de dureza e microdureza. Em suma, esta dissertação tem como principal objetivo a caraterização mecânica dos diversos materiais utlizados na construção das estruturas soldadas, através da determinação das seguintes propriedades: tensão limite de proporcionalidade convencional a 0,2% (𝑅𝑝 (0,2%)), resistência da rutura à tração (𝑅𝑚), módulo de Young (𝐸), coeficiente de Poisson, (𝑣), entre outras. Estas propriedades, posteriormente, serão utilizadas em software de simulação numérica, para estudos em regime elastoplástico. Além disso, todas as propriedades mecânicas serão introduzidas na base de dados de materiais existente na empresa.

A power transformer is a complex electrical device, having an irreplaceable role in the global energy system. In its project cycle one of the most relevant steps is within the reach of Mechanical Engineering, i.e., the construction of metallic welded structures, Tanks. Research within the field of power transformers is an intricate process, considering it refers to a high complexity device and, although there were several innovations throughout the years, the constitution of a transformer hasn’t suffered many changes. However, the global rise in electrical energy consumption obligates the transformers industry to present more reliable products, with higher available power, shorter delivery time and competitive prices. The current paper is integrated within the project – iCubas5D – from Efacec Energia S.A. in a partnership with Minho University, which means to do the implementation of an automated dimensioning and drawing program with the creation of an advanced computation tool – Cubas5D. This dissertation refers to an initial stage of the project, consisting on a mechanical characterization of different types of material and welding forms currently being used at Efacec. The planned trials were: tensile test, bending test, impact test, hardness test and microhardness. Concluding, this dissertation has as a main goal: the mechanical characterization of the different types of material used in the construction of the welded structures through the determination of the following properties: limit conventional tension of proportionality in 0,2% (𝑅𝑝(0,2%)), tensile strength 𝑅𝑚, Young module (𝐸), Poisson coefficient (𝑣), between others. These properties will be introduced in the new tool in the future in order to perform studies in an elastic-plastic regime. In addition, all the mechanical properties will be introduced on the materials data base used in the company.