A melhoria da qualidade dos sistemas de distribuição de energia elétrica, a redução de seus custos operacionais e a harmonia com o meio ambiente têm norteado os pesquisadores na busca de novos elementos estruturais. Este processo também permite que as companhias distribuidoras de energia conheçam todas as fases dos produtos adquiridos, desde a compra da matéria prima até sua produção final. As cruzetas de madeira, um dos principais elementos estruturais dos sistemas aéreos de distribuição de energia elétrica no Brasil, vêm apresentando acelerada degradação, reduzindo sobremaneira suas características mecânicas, ocasionando sua quebra ou troca por manutenção. Quando da quebra desse elemento estrutural, sérios transtornos podem ser observados tanto para as concessionárias quanto para os seus clientes, inclusive desligamentos inesperados. Assim, melhorar o NBI (nível básico de impulso), substituir madeiras nativas e em extinção por materiais recicláveis, aumentar a vida útil das cruzetas constitui num dos principais objetivos das empresas distribuidoras de energia e também do mercado. Este trabalho vem de encontro a esses anseios, apresentando toda uma metodologia para o uso do polipropileno na construção de elementos estruturais tanto mãos francesas quanto cruzetas. Também serão apresentados simulações mecânicas, ensaios elétricos e cálculos de viabilidade econômica. / The researchers that seek new materials for components of the electric power systems look for those that assist to the following requirements: better quality, lower operational prices and harmony with the environment. It is very important that the distributer company of energy knows the product, from the purchase of the matter to its application in the net.The crossarms used in Brazil are mostly of wood. They suffer strong degradation and in short time it happens the bankruptcy of its mechanical characteristics. As consequence, they break or are changed for maintenance. The break of that structural element provokes serious upset for the concessionary and their customers, that can be reached by unexpected disconnection.For the substitution of the current wood crossarms, the distributer company of energy and the market look for to improve the BIL \"Basic Impulse Level\", to reduce the use of the native wood replacing it by recycling materials, and to increase the useful life of the crossarms. This work presents the methodology for the choice of the polipropileno, the mechanical simulations, the electric tests and a calculation of economical viability of that material, to demonstrate its applicability.

A melhoria da qualidade dos sistemas de distribuição de energia elétrica, a redução de seus custos operacionais e a harmonia com o meio ambiente têm norteado os pesquisadores na busca de novos elementos estruturais. Este processo também permite que as companhias distribuidoras de energia conheçam todas as fases dos produtos adquiridos, desde a compra da matéria prima até sua produção final. As cruzetas de madeira, um dos principais elementos estruturais dos sistemas aéreos de distribuição de energia elétrica no Brasil, vêm apresentando acelerada degradação, reduzindo sobremaneira suas características mecânicas, ocasionando sua quebra ou troca por manutenção. Quando da quebra desse elemento estrutural, sérios transtornos podem ser observados tanto para as concessionárias quanto para os seus clientes, inclusive desligamentos inesperados. Assim, melhorar o NBI (nível básico de impulso), substituir madeiras nativas e em extinção por materiais recicláveis, aumentar a vida útil das cruzetas constitui num dos principais objetivos das empresas distribuidoras de energia e também do mercado. Este trabalho vem de encontro a esses anseios, apresentando toda uma metodologia para o uso do polipropileno na construção de elementos estruturais tanto mãos francesas quanto cruzetas. Também serão apresentados simulações mecânicas, ensaios elétricos e cálculos de viabilidade econômica. / The researchers that seek new materials for components of the electric power systems look for those that assist to the following requirements: better quality, lower operational prices and harmony with the environment. It is very important that the distributer company of energy knows the product, from the purchase of the matter to its application in the net.The crossarms used in Brazil are mostly of wood. They suffer strong degradation and in short time it happens the bankruptcy of its mechanical characteristics. As consequence, they break or are changed for maintenance. The break of that structural element provokes serious upset for the concessionary and their customers, that can be reached by unexpected disconnection.For the substitution of the current wood crossarms, the distributer company of energy and the market look for to improve the BIL \"Basic Impulse Level\", to reduce the use of the native wood replacing it by recycling materials, and to increase the useful life of the crossarms. This work presents the methodology for the choice of the polipropileno, the mechanical simulations, the electric tests and a calculation of economical viability of that material, to demonstrate its applicability.

Atualmente, a madeira ainda é o material mais usado nas cruzetas das redes aéreas de distribuição de energia elétrica no Brasil, o que vem causando problemas às companhias distribuidoras de energia elétrica quanto a: (i) degradação devida a defeitos e a ataques de fungos e de insetos, (ii) aumento dos custos operacionais, para a substituição das peças danificadas e (iii) problemas ambientais, uma vez que a matéria-prima está se tornando escassa e apresenta restrições ambientais. Nesse sentido, estudos vêm sendo realizados visando a substituição da madeira por outros materiais, tais como aço, concreto e materiais poliméricos reforçados com fibras. Embora os materiais termoplásticos com função estrutural sejam de uso bastante recente, quando comparados com madeira, concreto ou metais, vários fatores contribuem para sua utilização (e.g., o alto consumo energético na produção do aço e do cimento e a abundância de material plástico com custo competitivo). Diante disso, este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma cruzeta de polímero reciclado, de modo que ela seja comercialmente competitiva e que apresente vantagens quando comparada com as demais cruzetas existentes no mercado, tais como peso reduzido, facilidade de instalação e possibilidade de retorno de parte do capital investido, uma vez que, quando danificadas, o material pode ser novamente reciclado. Para tanto, realizou-se uma análise das propriedades geométricas de possíveis seções transversais para as cruzetas. Uma vez definidas as seções mais adequadas, foram feitos modelos reduzidos de cruzetas poliméricas e ensaios experimentais, cujos resultados foram validados por análise numérica feita com o programa ANSYS. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos representaram de forma satisfatória o comportamento verificado nos ensaios e comprovaram a viabilidade de empregar os polímeros reciclados em cruzetas e em outros elementos estruturais. Entretanto, com era de se esperar, será necessário melhorar algumas de suas características, tais como a resistência e a rigidez. / Nowadays, wood is still the most used material in crossarms of aerial power distribution lines in Brazil. However, it has caused problems to power utilities concerning (i) degradation due to defects and attacks of fungi and insects, (II) higher operational costs to replace damaged pieces and (III) environmental problems, as the raw material has become scarce and presented environmental restrictions. In this sense, studies have been conducted aiming to replace wood by other materials, such as steel, concrete and polymeric materials reinforced with short fibers. Although thermoplastic materials with structural function have a recent use, when compared to wood, concrete or metals, several factors contribute to their application (e.g., high energetic consumption in the production of steel and cement and the abundance of plastic material with competitive cost). Therefore, this work aims contribute to the development of a recycled polymer crossarm, to be commercially competitive, with advantages over the ones existing in the market, such as lower weight, easiness of installation and possibility of recovering part of the invested capital, when damaged, the material can be recycled again. An analysis of the geometric properties of possible transversal sections for the crossarms was conducted. After defining the most adequate sections, reduced models of polymeric crossarms and experimental tests were made. The results were validated by numerical analysis performed by ANSYS. The numerical models developed satisfactorily represented the behavior verified in the tests, proving the viability of using the recycled polymers in crossarms and other structural elements. However, as expected, some of their characteristics, such as resistance and stiffness, must be improved.

Em todo o mundo, as redes aéreas de distribuição de energia elétrica levam energia a todos os consumidores. Parte destas redes utilizam cruzetas como meio de sustentação mecânica para cabos. Estas cruzetas podem atualmente ser produzidas em fibra de vidro, plásticos reciclados (Polietileno, Polipropileno de primeira produção) e outros materiais híbridos, usando polímeros e barras de aço para inserir resistência mecânica. Os custos destes materiais ainda são elevados e o seu processo de reciclagem ainda apresenta problemas no processo de logística reversa, impondo custos elevados. Alguns países, como Noruega e Estados Unidos, usam cruzeta de madeira laminada com sucesso, como material alternativo em suportes de linhas de transmissão e de distribuição. A cruzeta tradicional de madeira nativa é ainda empregada no Brasil, com uso restrito às redes de distribuição de energia elétrica. A aplicação contínua da madeira é atribuída principalmente ao baixo custo comparado com o de outros materiais empregados nos elementos do sistema de energia elétrica. Entretanto, considerações ambientais e baixa estimativa de vida da madeira têm mudado esta situação, conduzindo ao aumento de pesquisa nesta área. Neste trabalho foram discutidas duas espécies de madeira de reflorestamento, Pinus elliottii e Eucalyptus citriodora, impregnadas com resinas poliuretanas derivadas do óleo de mamona e revestidas com manta geotêxtil. Durante a execução dos trabalhos, foi detectada fragilidades mecânicas na madeira Pinus elliottii. Apenas a madeira Eucalyptus citriodora atende plenamente as necessidades do produto final. É importante observar que a resina empregada é uma matéria prima totalmente nacional, e que esta pesquisa contribui para a sua aplicação no desenvolvimento de um novo produto (cruzetas de madeiras resinadas revestidas com geotêxtil), com tecnologia totalmente brasileira, utilizando-se madeiras de reflorestamento, tipo Eucalyptus Citriodora. Estas cruzetas, além de respeitarem as leis ambientais, também apresentaram um excelente desempenho mecânico e elétrico, com ótimas perspectivas de instalações na rede de distribuição de energia elétrica, a um custo competitivo. Este trabalho apresenta avanço significativo no aumento da vida útil destas madeiras, ampliando o tempo para substituições de cruzetas nas redes de distribuição de energia e contribuindo com a preservação da natureza. / Aerial distribution networks take energy to consumers worldwide. Part of these networks use cross arms as a means of mechanical support for cables. These cross arms can be currently produced on glass fiber, recycled plastics (polyethylene, polypropylene first production) and other hybrid materials, using polymers and inserting steel bars for mechanical strength. The costs of these materials are still elevated and its recycling process also presents problems in the reverse logistics process, imposing high costs. In some countries, like Norway and USA, wood laminated cross arms have been used as an alternative material to support transmission and distribution lines with success, whereas traditional native wood cross arms are still used in Brazil restricted to energy distribution networks. Wood application is continued mainly due to its low cost compared to other materials applied in the electric energy system. However, environmental considerations and low wood life time estimate have changed this situation leading to increased research in this area. In this work we discussed two types of wood reforestation, Pinus elliottii and Eucalyptus citriodora, impregnated with polyurethanes resins derived from castor oil and coated with a geotextile blanket. It is important to observe that the resin employed is a national raw material, and that this research contributes to its application in the development of a new product (cross arms of resinous woods lined with a geotextile blanket) with complete Brazilian technology, using reforested wood, type Eucalyptus citriodora. These cross arms not only comply with environmental laws, but also present an excellent mechanical and electrical performance with great installation perspectives in the electricity distribution network at a competitive cost. This paper presents a significant step forward in increasing the life of these woods, extending time to cross arm replacements in power distribution networks, and contributing to nature preservation.

Em todo o mundo, as redes aéreas de distribuição de energia elétrica levam energia a todos os consumidores. Parte destas redes utilizam cruzetas como meio de sustentação mecânica para cabos. Estas cruzetas podem atualmente ser produzidas em fibra de vidro, plásticos reciclados (Polietileno, Polipropileno de primeira produção) e outros materiais híbridos, usando polímeros e barras de aço para inserir resistência mecânica. Os custos destes materiais ainda são elevados e o seu processo de reciclagem ainda apresenta problemas no processo de logística reversa, impondo custos elevados. Alguns países, como Noruega e Estados Unidos, usam cruzeta de madeira laminada com sucesso, como material alternativo em suportes de linhas de transmissão e de distribuição. A cruzeta tradicional de madeira nativa é ainda empregada no Brasil, com uso restrito às redes de distribuição de energia elétrica. A aplicação contínua da madeira é atribuída principalmente ao baixo custo comparado com o de outros materiais empregados nos elementos do sistema de energia elétrica. Entretanto, considerações ambientais e baixa estimativa de vida da madeira têm mudado esta situação, conduzindo ao aumento de pesquisa nesta área. Neste trabalho foram discutidas duas espécies de madeira de reflorestamento, Pinus elliottii e Eucalyptus citriodora, impregnadas com resinas poliuretanas derivadas do óleo de mamona e revestidas com manta geotêxtil. Durante a execução dos trabalhos, foi detectada fragilidades mecânicas na madeira Pinus elliottii. Apenas a madeira Eucalyptus citriodora atende plenamente as necessidades do produto final. É importante observar que a resina empregada é uma matéria prima totalmente nacional, e que esta pesquisa contribui para a sua aplicação no desenvolvimento de um novo produto (cruzetas de madeiras resinadas revestidas com geotêxtil), com tecnologia totalmente brasileira, utilizando-se madeiras de reflorestamento, tipo Eucalyptus Citriodora. Estas cruzetas, além de respeitarem as leis ambientais, também apresentaram um excelente desempenho mecânico e elétrico, com ótimas perspectivas de instalações na rede de distribuição de energia elétrica, a um custo competitivo. Este trabalho apresenta avanço significativo no aumento da vida útil destas madeiras, ampliando o tempo para substituições de cruzetas nas redes de distribuição de energia e contribuindo com a preservação da natureza. / Aerial distribution networks take energy to consumers worldwide. Part of these networks use cross arms as a means of mechanical support for cables. These cross arms can be currently produced on glass fiber, recycled plastics (polyethylene, polypropylene first production) and other hybrid materials, using polymers and inserting steel bars for mechanical strength. The costs of these materials are still elevated and its recycling process also presents problems in the reverse logistics process, imposing high costs. In some countries, like Norway and USA, wood laminated cross arms have been used as an alternative material to support transmission and distribution lines with success, whereas traditional native wood cross arms are still used in Brazil restricted to energy distribution networks. Wood application is continued mainly due to its low cost compared to other materials applied in the electric energy system. However, environmental considerations and low wood life time estimate have changed this situation leading to increased research in this area. In this work we discussed two types of wood reforestation, Pinus elliottii and Eucalyptus citriodora, impregnated with polyurethanes resins derived from castor oil and coated with a geotextile blanket. It is important to observe that the resin employed is a national raw material, and that this research contributes to its application in the development of a new product (cross arms of resinous woods lined with a geotextile blanket) with complete Brazilian technology, using reforested wood, type Eucalyptus citriodora. These cross arms not only comply with environmental laws, but also present an excellent mechanical and electrical performance with great installation perspectives in the electricity distribution network at a competitive cost. This paper presents a significant step forward in increasing the life of these woods, extending time to cross arm replacements in power distribution networks, and contributing to nature preservation.

Atualmente, a madeira ainda é o material mais usado nas cruzetas das redes aéreas de distribuição de energia elétrica no Brasil, o que vem causando problemas às companhias distribuidoras de energia elétrica quanto a: (i) degradação devida a defeitos e a ataques de fungos e de insetos, (ii) aumento dos custos operacionais, para a substituição das peças danificadas e (iii) problemas ambientais, uma vez que a matéria-prima está se tornando escassa e apresenta restrições ambientais. Nesse sentido, estudos vêm sendo realizados visando a substituição da madeira por outros materiais, tais como aço, concreto e materiais poliméricos reforçados com fibras. Embora os materiais termoplásticos com função estrutural sejam de uso bastante recente, quando comparados com madeira, concreto ou metais, vários fatores contribuem para sua utilização (e.g., o alto consumo energético na produção do aço e do cimento e a abundância de material plástico com custo competitivo). Diante disso, este trabalho tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma cruzeta de polímero reciclado, de modo que ela seja comercialmente competitiva e que apresente vantagens quando comparada com as demais cruzetas existentes no mercado, tais como peso reduzido, facilidade de instalação e possibilidade de retorno de parte do capital investido, uma vez que, quando danificadas, o material pode ser novamente reciclado. Para tanto, realizou-se uma análise das propriedades geométricas de possíveis seções transversais para as cruzetas. Uma vez definidas as seções mais adequadas, foram feitos modelos reduzidos de cruzetas poliméricas e ensaios experimentais, cujos resultados foram validados por análise numérica feita com o programa ANSYS. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos representaram de forma satisfatória o comportamento verificado nos ensaios e comprovaram a viabilidade de empregar os polímeros reciclados em cruzetas e em outros elementos estruturais. Entretanto, com era de se esperar, será necessário melhorar algumas de suas características, tais como a resistência e a rigidez. / Nowadays, wood is still the most used material in crossarms of aerial power distribution lines in Brazil. However, it has caused problems to power utilities concerning (i) degradation due to defects and attacks of fungi and insects, (II) higher operational costs to replace damaged pieces and (III) environmental problems, as the raw material has become scarce and presented environmental restrictions. In this sense, studies have been conducted aiming to replace wood by other materials, such as steel, concrete and polymeric materials reinforced with short fibers. Although thermoplastic materials with structural function have a recent use, when compared to wood, concrete or metals, several factors contribute to their application (e.g., high energetic consumption in the production of steel and cement and the abundance of plastic material with competitive cost). Therefore, this work aims contribute to the development of a recycled polymer crossarm, to be commercially competitive, with advantages over the ones existing in the market, such as lower weight, easiness of installation and possibility of recovering part of the invested capital, when damaged, the material can be recycled again. An analysis of the geometric properties of possible transversal sections for the crossarms was conducted. After defining the most adequate sections, reduced models of polymeric crossarms and experimental tests were made. The results were validated by numerical analysis performed by ANSYS. The numerical models developed satisfactorily represented the behavior verified in the tests, proving the viability of using the recycled polymers in crossarms and other structural elements. However, as expected, some of their characteristics, such as resistance and stiffness, must be improved.

As empresas concessionárias de energia elétrica convivem com elevados custos de manutenção em suas redes de distribuição de energia elétrica; em particular um dos motivos está ligado a preço e durabilidade de cruzetas de madeira, seja na sua instalação inicial, seja na sua troca que pode ocorrer freqüentemente, havendo a necessidade de utilização de madeiras nobres em princípios as quais, além do preço, sofrem restrições ambientais em seus usos. Este trabalho visa à análise destas vigas de madeira, do ponto de vista de ensaios mecânicos e suas simulações computacionais, com base em madeiras com menores restrições ambientais, submetidas ou não a impregnação com resina poliuretana derivada do óleo de mamona. É apresentado, também, um texto para o auxílio de futuros leitores e usuários na aplicação do software ANSYS. / The power supply dealership companies live together with high maintenance costs on electrical systems, in private one of reasons is linked to the cost and durability of wood crossarms, either in its initial installation, either in its exchange that can occur frequently, having the necessity of noble wood use in principles which, beyond the price, suffer enviromental restrictions in its uses. This work aims at to the analysis of these beams wooden, of the point of view of mechanical tests and its computational simulation, on the basis of wood with lesser enviromental restrictions, submitted or not to the impregnation with castor-oil polyurethane resin. It is presented, also, a text for the aid of reading and using futures in the application of software ANSYS.

As empresas concessionárias de energia elétrica convivem com elevados custos de manutenção em suas redes de distribuição de energia elétrica; em particular um dos motivos está ligado a preço e durabilidade de cruzetas de madeira, seja na sua instalação inicial, seja na sua troca que pode ocorrer freqüentemente, havendo a necessidade de utilização de madeiras nobres em princípios as quais, além do preço, sofrem restrições ambientais em seus usos. Este trabalho visa à análise destas vigas de madeira, do ponto de vista de ensaios mecânicos e suas simulações computacionais, com base em madeiras com menores restrições ambientais, submetidas ou não a impregnação com resina poliuretana derivada do óleo de mamona. É apresentado, também, um texto para o auxílio de futuros leitores e usuários na aplicação do software ANSYS. / The power supply dealership companies live together with high maintenance costs on electrical systems, in private one of reasons is linked to the cost and durability of wood crossarms, either in its initial installation, either in its exchange that can occur frequently, having the necessity of noble wood use in principles which, beyond the price, suffer enviromental restrictions in its uses. This work aims at to the analysis of these beams wooden, of the point of view of mechanical tests and its computational simulation, on the basis of wood with lesser enviromental restrictions, submitted or not to the impregnation with castor-oil polyurethane resin. It is presented, also, a text for the aid of reading and using futures in the application of software ANSYS.