Óleo Isolante

8/18/2019 Óleo Isolante

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Universidade de Fortaleza - UNIFOR

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Curso de M an utenção e Operação de Su bestações Jul ho / 2003

Óleo I solante Óleo I solante


1. INTRODUÇÃO

O óleo mineral isolante é um derivado do petróleo, formado por uma mistura de hidrocarbonetos equando novo é quase transparente. Para aplicações emequipamentos elétricos são empregados dois tipos deóleo mineral isolante: naftênico e parafínico. Alémdesses tipos, são também utilizados óleos sintéticos, taiscomo : silicone, R-Temp, etc. A diversificação dos tiposfabricados deveu-se à proibição do uso de dielétricos à base de ascaréis.


Usado nos equipamentos elétricos, os óleos

isolantes também devem ter suas propriedades

constantemente avaliadas. As análises realizadas são

fundamentais para prolongar a vida útil do

equipamento elétrico, evitando com isso a interrupção

do fornecimento de energia. Por meio de análises

físico-químicas, controla-se a qualidade do óleo, e por

métodos cromatográficos pode-se detectar a existência

de falha nos equipamentos.

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Os óleos isolantes parafínicos e naftênicosapresentam propriedades físicas bastantes diferentes :• Densidade;• Ponto de anilina;• Ponto de fluidez

O uso do óleo parafínico foi estendido até a classede tensão de 145kV pelo Departamento Nacional deCombustíveis. Os fabricantes de transformadores cujasede é localizada em países muito frio, sempreapresentaram uma postura muito conservadora emrelação ao uso de óleo de base parafínica, face ao seu ponto de fluidez ser menor do que o de base naftênica.


Tal posicionamento não é aplicável ao Brasil, e

pode-se afirmar que a operação de equipamentos com

nível mais elevado de tensão imersos em óleo parafínico

é perfeitamente segura. O que se exige é que o óleo se

apresente em boas condições dielétricas, qualquer que

seja a sua natureza.


Dentre os mais variados materiais usados nafabricação dos transformadores temos :• ferro silício;• aço carbono;• cobre e suas ligas;• vernizes;• tintas;

• resinas impregnantes;• borracha, etc.

Destacam-se, pela importância de sua qualidade eno desempenho dos equipamentos, os compostos à basede celulose e os líquidos isolantes.




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Os compostos de celulose ou sejam : madeira, papelão, fita crepe, papel kraft e todos os outros materiais

similares, constituem a parte mais crítica da manutençãode transformadores, tendo em vista que os danos por elessofridos são, na maioria das vezes irreversíveis e suasubstituição onerosa.

Tanto a avaliação do seu estado como a suasubstituição é geralmente difícil.

Quanto ao líquido isolante, estas dificuldades nãoexistem e embora apresentem certo custo, a avaliação doestado do dielétrico bem como a sua recuperação trazemcomo principal benefício o prolongamento da vida útil doequipamento.


Na manutenção de transformadores, os materiaismais visados são isolação sólida e o dielétrico líquido.

O sistema de papel-óleo tem sido considerado aolongo do tempo como o melhor e mais barato tipo deisolação. Pode-se afirmar que a rigidez dielétrica do papel kraft embebido em óleo (sistema papel-óleo) écerca de 23% maior do que a soma da rigidez dielétricado papel kraft seco e do óleo isolante consideradosisoladamente.


A vida útil de um transformador depende da vidada sua isolação sólida. O constituinte básico da isolação éa celulose, polímero formado pela condensação demonômeros de glucose, ou seja, elevado grau de polimerização.

Algumas características do papel isolante :• Elevada porosidade, acarretando imediata absorção dos produtos de degradação do óleo.

• Extrema afinidade com a água, capaz de absorver de600 à 800 vezes mais água do que o óleo isolante.

• Capacidade de acelerar as reações de degradação doóleo isolante.




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• Gases e compostos de furano são produtos da

decomposição da celulose.

• A água é um dos seus produtos de degradação.

• A deterioração da celulose é diretamente dependenteda temperatura. Para cada 6ºC, dobra-se a taxa deenvelhecimento da isolação sólida.

A manutenção da isolação sólida está intimamenteligada à algumas ações :• Garantir que o teor da umidade da isolação sólida doequipamento novo seja a mínima possível através damedição da URSI (Umidade Relativa da Superfície daIsolação) quando do recebimento de transformadoresnovos e admitindo o valor máximo de 0,5%.


• Assegurar que o papel isolante apresente elevado graude polimerização (superior a 1000).

• Evitar a entrada de umidade no transformador duranteo transporte e montagem.

• Somente efetuar o enchimento de equipamentos novosou reparados com óleo isolante em condições adequadas.

• Controlar o regime de carga do equipamento.

• O grau de polimerização é um ensaio empregado paradeterminar o grau de envelhecimento ou limite em que o papel isolante ainda pode ser utilizado


O furfuraldeído é considerado como o principalcomposto formado na decomposição do papel isolante, e

sua concentração no óleo isolante pode oferecerinformações importantes a respeito das condições daisolação sólida do transformador.

Este ensaio é empregado para determinar aconcentração de Furfuraldeído (2-FAL) em óleo mineralisolante pelo método espectrofotométrico.

Monitorar, mesmo indiretamente pela análise doóleo isolante, as condições da isolação sólida,determinando a necessidade de secagem para evitarmaior perda de resistência mecânica.




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O teor de Furfuraldeído serve de base paraestimativa do Grau de Polimerização do papel isolantedo transformador, isto é, pode-se a princípio preverquando seria o fim de vida útil do papel isolante dotransformador sem que haja necessidade de amostraruma porção deste papel isolante, o que só seria possívelfazer com o transformador desenergizado. Nesteaspecto, este método apresenta uma vantagem emrelação ao da determinação do Grau de Polimerização(GP) diretamente no papel.


Devido ao processo de deterioração a que está

sujeito o óleo isolante em serviço, é necessário rigor na

especificação das características do produto novo a ser

adquirido bem como no controle do óleo em uso.

Na análise para a aquisição de óleo novo, é

importante realizar os ensaios necessários para a sua

perfeita caracter ização, além dos ensaios de aplicação e

desempenho.


Há duas especificações oficiais para a aquisiçãode óleo novo, onde estão estabelecidos os valoresmáximos ou mínimos exigidos das propriedadesfuncionais do óleo isolante. São as resoluções CNP09/85 para óleo naftênico (tipo A), e CNP-09/88 para

óleo parafínico (tipo B). Na análise do óleo isolante em operação,

realizam-se os ensaios referentes às características que podem sofrer alteração com o uso ou simplesmente coma estocagem.




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CARACTERÍSTICAS DO ÓLEO ISOLANTE"ÓLEO TIPO A"

Resolução 6/72 da Norma CNP-16

"ÓLEO TIPO B"Resolução 15/81 doReg. Tec. 06/Rev. 1

CARACTERÍSTICAS

VALOR

Aparência Claro, límpido, isento de material emsuspensão ou sedimento

Densidade, a 20/4ºC, máx. 0,9 0,86Viscosidade cinemática, cst, máx. a 20ºC 25 25 a 37,8ºC 11 12Ponto de fulgor, ºC, min 140 140Ponto de fluidez, ºC, máx -15 -9Índice de neutralização (IAT), mg KOH/g, máxColorimétrico 0,04 0,04Pontenciométrico 0,05 -Tensão interfacial a 25ºC, dina/cm, mim 40 40(2)Cor ASTM, máx 1 1Teor de água, ppm, máx. (1) 35 50Cloretos ausentes AusentesSulfatos ausentes AusentesEnxofre corrosivo Não corrosivo Não corrosivoPonto de anilina ºC anotar 83 a 94Rigidez dielétrica kV/2,5mm, min. (1)

Eletrodo de disco 30 30 Eletrodo VDE 42

Fator de potência a 100ºC, %, máx 0,5 0,5(2)Estabilidade à oxidação, a 100ºC, 164h Índ. Neutr. (IAT), mg KOH, %, máx. 0,5 0,5 Borra, %, máx. 0,15 0,15

T en são interfa ci al a 25ºC, di na /cm , min . an ota r 10


Na maioria dos casos, os contaminantes de umamassa de óleo isolante não estão dispersos nelauniformemente, daí a necessidade de efetuar a coleta daamostra para análise nos pontos em que haja maior possibilidade de localização desses contaminantes.

No caso de óleo isolante mineral, cuja densidade é


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NBR 10576 : “Guia para Acompanhamento de Óleo

Mineral Isolante de Equipamentos Elétricos”1. OBJETIVOEsta norma orienta os usuários de equipamentos naavaliação das condições do óleo isolante e nos seusesforços para mantê-los em condições de serviço. Paraisto, recomenda ensaios padronizados e procedimentosde avaliação e descreve métodos pararecondicionamento e regeneração de óleo, quandonecessário.


2. NORMAS E DOCUMENTOS COMPLEMENTARES Na aplicação desta Norma é necessário consultar:

NBR 5755 - Líquidos isolantes - Determinação de água -Método Karl Fischer - Método de ensaioNBR 6234 - Óleo Água - Determinação de tensãointerfacial - Método de ensaioNBR 6869 - Óleos isolantes - Determinação da rigidezdielétrica - Método de eletrodos de discos - Método deensaio.NBR 7070 - Guia para amostragem de gases e óleo emtransformadores e análise dos gases livres e dissolvidos -Procedimento.


NBR 7180 - Petróleo e derivados - Determinação dedensidade de petróleo e derivados - método dodensímetro - Método de ensaio.

NBR 7274 - Interpretação da análise dos gases detransformadores em serviço - Procedimento

NBR 8840 - Guia de amostragem de líquidos isolantes -Procedimento.

Resolução CNP 06/85 - Especificação de óleo mineralisolante tipo “A” base naftênica, para transformadores eequipamentos de manobra; Resolução de 16/7/85, publicada no DOU de 26/7/85.




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Resolução CNP 15/81 - Especificação de óleo isolantetipo “B” base parafínica para transformadores e

equipamentos de manobra; Resolução de 15/09/81, publicada no DOU de 06/12/81.

NBR-12133 - Líquidos isolantes elétricos :Determinação do fator de perdas dielétricas e da permissividade relativa (constante dielétrica).

NBR-11341 - Produtos de petróleo - Determinação dos pontos de fulgor e de combustão em vaso aberto.


NBR-14248 - Produtos de petróleo - Determinação doíndice de neutralização - Método do indicador

ASTM D-1500 - Test for ASTM color of pertoleum products

ASTM D-2668 - Test Method for 2,6 - Ditertiary -Butilpara - Cresol and 2,6 - Ditertiary - Butyl Phenol inEletrical Insulating Oil by Infrared Absorption


3. CONSIDERAÇÕES GERAIS

3.1 O desempenho confiável de um óleo mineral num

sistema de isolamento depende de certas características

básicas do óleo que podem afetar o desempenho geral do

equipamento elétrico. No sentido de atender

satisfatoriamente seu papel múltiplo de dielétrico, agente

de transferência de calor e extintor de arco, o óleo deve

possuir certas propriedades básicas, tais como:




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a)Rigidez dielétrica suficiente para suportar as tensões

elétricas impostas pelo serviço; b)Viscosidade adequada para que sua capacidade de

circular e transferir calor não seja prejudicada;

c)Propriedades adequadas às condições climáticas

esperadas nos locais de instalação;

d)Resistência à oxidação adequada para assegurar uma

vida útil satisfatória.


3.2 O óleo mineral isolante em serviço está sujeito à

deterioração devido às condições de uso. O óleo em

serviço é submetido à reações de oxidação devido à

presença de metais e/ou compostos metálicos, que agem

como catalisadores.Como conseqüência podem ocorrer mudança de

cor, formação de compostos ácidos e, num estágio

avançado da oxidação, precipitação de borra que pode

prejudicar as propriedades elétricas.


3.2.1 Além dos produtos de oxidação, outros

contaminantes, tais como água, partículas sólidas e

compostos polares solúveis em óleo podem se acumular

no óleo durante o serviço e alterar suas propriedades.

A deterioração de outros materiais que possaminterferir no funcionamento adequado do equipamento

elétrico e diminuir sua vida útil, pode também ser

indicada por mudanças nas propriedades do óleo.




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3.3 O acompanhamento e a manutenção da qualidade do

óleo isolante são etapas essenciais para assegurar umaoperação confiável dos equipamentos elétricos.

A experiência atual revela uma grande variedade

de procedimentos e critérios. No entanto, é possível

resumir o valor e o significado de ensaios padronizados

em óleos isolantes e recomendar critérios uniformes para

a avaliação dos dados de ensaios.


Grandes companhias de eletricidade consideram,em geral, anti-econômicas a aplicação completa dessasrecomendações a transformadores de tensão menor ouigual a 15kV (por exemplo: transformadores dedistribuição).

Existem muitas dificuldades para definirfreqüências de ensaios e níveis permissíveis dedegradação do óleo que sejam aceitáveis para todas asaplicações de óleo isolante, devido à diferença entre políticas de operação, requisitos de confiabilidade e tipode sistemas elétricos.


Por outro lado, o usuário industrial cujasatividades dependem da confiabilidade do seusuprimento de energia, pode desejar instituir um controlemais rigoroso da qualidade do óleo dessesequipamentos, como meio de se resguardar contradefeitos.

Se um determinado nível de deterioração do óleoisolante é excedido, há uma diminuição da margem desegurança e o risco de defeitos deve ser considerado.Embora a quantificação do risco possa ser muito difícil,um primeiro passo envolve a identificação de efeitos potenciais da deterioração crescente.




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3.6 Categorias em equipamentosPara fins desta Norma, os equipamentos são

classificados em diversas categorias como indicado natabela abaixo :Categoria Equ ip amen to Tens ão de Ut il ização - kV

0A (1)B (2)

C

Transformadores de potência e reatores

≥ 460≥ 242≥ 72,5

-

-< 460< 242< 72,5

D (3)EFG

Transformadores deinstrumentos

≥ 460≥ 242≥ 72,5

-

-< 460< 242< 72,5

HDisjuntores e

chavesseccionadoras

- -


(1) Também se enquadram nesta categoria ostransformadores de classe de tensão inferiores onde osuprimento contínuo é vital e os equipamentos emaplicações especiais operando sob condições pesadas decarga.(2) Enquadram-se também nesta categoria,equipamentos de classe de tensão 36,2kV, utilizados emsistema de transmissão.(3) Buchas de papel impregnadas com óleo e outrosequipamentos hermeticamente fechados devem serclassificados nesta categoria. Qualquer ensaioconsiderado necessário deve ser de natureza específica erequer considerações especiais.


3.7 Manuseio e estocagem de óleo para equipamentos3.7.1 Transporte

3.7.1.1 Caminhões tanquea)Devem ser empregados com exclusividade paratransporte de óleos novos ou recondicionados. Quandoempregados no transporte de óleos que necessitemregeneração, os tanques devem ser submetidos a umacriteriosa limpeza, após utilização;

b)As superfícies interna dos tanques devem ser pintadasà base de resina epóxi, a menos que sejam de aço inoxou alumínio.




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3.7.1.2 Tambores

a) O transporte em tambores, quando conveniente eeconômico, deve reger-se pelas recomendaçõesdiscriminadas a seguir:

- Ser lacrado e próprio para armazenamento nãoabrigado;- Ter capacidade de 200 litros;- Ter revestimento interno resistente à ação do óleo(revestimento à base de resina epóxi);- Ter duas aberturas, em parte superior, providas de bujões que sejam estanques ao óleo e não permitamentrada de umidade.


b) Os bujões e os selos devem ser do tipo “tri-sure” ousimilar;

c) Os tambores devem ser transportados em posiçãohorizontal com a linha de centro dos bujões niveladas,de forma a manter pressão interna positiva em relação a pressão externa sobre os bujões, ou em posição verticalcom os bujões para baixo, sobre vigas, de maneira queimpeçam o contato direto com o piso.


3.7.1.3 Conteiners de borracha sintética

É necessário levar em consideração que aexperiência insuficiente com este tipo de embalagem não permite considerá-lo totalmente isento de produtoscontaminantes do óleo. De qualquer forma para asempresas que a utilizam, baseadas em garantia defabricante, recomenda-se a adoção das seguintesmedidas:

a) Utilizá-los unicamente como embalagem provisória,evitando-se mantê-los com óleo por longos períodos;




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b) Segregar os destinados a óleos limpos dos destinadosa óleos que exijam recondicionamento ou regeneração,

uma vez que sua limpeza adequada apresenta grandedificuldade;c) As suas válvulas devem ser firmemente fechadas apósenchimentos, se possível posicionadas de forma amanter pressão interna positiva em relação à externasobre as mesmas.

Nota: Todo óleo supos tamente em condição de uso deveser submetido aos ensaios básicos imediatamente após otransporte, de forma a permitir uma classificaçãoadequada, quer para efeito de estocagem, quer paraimediata utilização.


3.7.2 Estocagem

Estes procedimentos referem-se apenas a óleos

limpos ou recondicionáveis. A estocagem de óleos

destinados à regenaração obedece a critérios particulares

de cada empresa.


3.7.2.1 TanquesA estocagem em tanques devem ser

preferencialmente utilizada devendo os tanques possuiras seguintes características básicas:

a) o revestimento de proteção interna deve ser o mesmo já indicado para reservatórios de caminhões tanques;

b) Os tanques, em particular os destinados a óleo limpo,devem ser providos de dispositivos capazes de evitar a penetração de umidade (respiros com sílica-gel ou pressurizadores de nitrogênio);c) As tubulações de conexão aos tanques devem sermantidas limpas e livres de umidade.




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3.7.2.2 Tambores

a) Os tambores devem ser estocados preferencialmenteem locais coberto. Devem ser empilhados ou na posiçãovertical, com os bujões para baixo, sobre estrados demadeira, de forma a permitir a operação emempilhadeira, ou na posição horizontal, com os bujõessituados de tal forma que a linha de centro dos mesmosfique aproximadamente em posição horizontal;

b) No primeiro caso o número de filas superpostas variacom as condições locais de armazenamento e com osrecursos disponíveis para empilhamento e remoção detambores inferiores;


c) Os tambores devem ser claramente marcados, para

completa identificação do óleo nele contido.

3.7.2.3 Conteiners de borracha sintética

A estocagem em conteiner de borracha é

desaconselhável.


4. CONDIÇÕES ESPECÍFICAS

4.1 Compatibilidade de óleos

4.1.1 A operação de completar o nível de óleo, emequipamento, deve ser feita preferencialmente com óleoisolante novo que atenda às Resoluções CNP 06/85 (óleo

tipo A) ou CNP 15/81 (óleo tipo B). Em nenhum caso,as propriedades do óleo adicionado devem ser inferioresa aquelas do óleo do equipamento. Óleos novos, queatendem às normas CNP, podem ser misturados, emqualquer proporção.




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4.1.2 A prática indica que normalmente nenhum

problema é encontrado quando óleo novo é adicionadoem pequena porcentagem (menos que 5%), a óleos

usados. Entretanto, uma adição maior que 5% a um óleo

altamente envelhecido pode causar a precipitação de

borra.


4.1.4 Os resultados obtidos na amostra da mistura nãodevem ser inferiores aos do pior dos óleos individuais.

4.1.3 Entretanto, quando quantidades substanciais deóleos usados ou de óleos novos e usados vão sermisturadas, é recomendável realizar ensaios emlaboratório para determinar se as propriedades da misturados óleos são ainda satisfatórias. Ensaios decompatibilidade de óleos são particularmente importantesno caso de óleos inibidos.


5. INSPEÇÃO5.1 Amostragem5.1.1 As amostras devem ser representativas do óleoisolante contido no equipamento. Procedimentos deamostragem sem os devidos cuidados ou contaminaçãono recipiente da amostra conduzem a conclusõeserrôneas a respeito da qualidade do óleo e conduzem a perdas de tempo, de esforços e despesas envolvidas emsegurança, transporte e ensaio da amostra.

5.1.2 Para amostragem de óleo isolante emequipamento, proceder conforme a NBR 8840. Asamostras para análise de gases dissolvidos devem serfeitas de acordo com a NBR 7070.




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5.2 Ensaios no óleo e seus significados

Os ensaios a seguir servem de base paradeterminar se as condições do óleo são adequadas paraque ele continue em operação, e para sugerir o tipo deação corretiva necessária:

a) Cor - ASTM-D-1500b) Rigidez dielétrica - NBR 6869 (Eletrodos de disco)c) Teor de água - NRB 5755 / NBR 10710d) Índice de neutralização - NBR 14248e) Fator de potência - NBR 12133f) Tensão interfacial - NBR 6234


g) Sedimentos e/ou borra precipitávelh) Resistividade - IEC 247i) Conteúdo total de gases - NBR 7070 j) Ponto de fulgor - NBR 11341k ) Ponto de fluidez - NBR 11349l) Teor de askarel - NBR 13882m) Índice de refração - NBR 5778n) Viscosidade cinemática - NBR 10441o) Densidade - NBR 7148p) Determinação do teor de 2,6-diterciário-butil- paracresol NBR 12134


5.2.1 CorEnsaio comparativo com padrões de cores. Não é um ensaio críticomas útil na avaliação sobreo estado de oxidação do

óleo isolante




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Um rápido aumento ou um valor elevado da cor éuma indicação da deterioração ou contaminação do óleo.Além da cor, a aparência do óleo é significativa paradetectar turvação ou sedimentos que podem indicar a presença de água livre, borra insolúvel, carbono, fibras,sujeiras, etc.

A cor de um óleo é determinada pela luz

transmitida e é expressa por um valor numérico baseadoem comparações com um série de padrões de cor.


A classificação da cor é feita comparando-se a cordo óleo com as cores de uma escala-padrão numerada de0 a 8.A comparação é feita com o auxílio de um comparadorde cores. As cores-padrão são representadas por placasde vidro dispostas num disco rotativo. A amostra de óleoa ser testada é colocada em um tubo de vidro. O disco decores é então girado até que as cores do óleo e da escalacoincidam.


Se a cor do óleo for intermediária de duas cores do

disco, o resultado será estimado por interpolação. A

observação não deve prolongar-se por mais de 10 a 15s.

O testador deve descansar a vista entre os intervalos de

preferência sobre uma superfície de cor cinza.




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Nº Cor Padrão

1 Lírio1.1/2 Creme claro2 Amarelo pálido extra

2.1/2 Cidra pálido extra3 Cidra pálido

3.1/2 Laranja pálido extra4 Laranja pálido

4.1/2 Vermelho descorado5 Vermelho claro6 Vermelho escuro7 Vinho8 Marron


• AparênciaFornece umaindicação através daavaliação visual,quanto ao aspecto(claro e límpido) e a presença decontaminantes, comoágua e partículas.


• PartículasÉ um indicativo dapresença decontaminantes deorigem sólida.Um feixe de luz é

lançado sobre a amostrado óleo, e se existirempartículas em suspensão,elas refletirão a luz,tornando-se visíveis.




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5.2.2 - Rigidez dielétrica - É a capacidade de um óleosuportar tensões elétricas sem falhar.


A tensão de ruptura dielétrica é importante como

uma medida da capacidade de um óleo suportar tensões

elétricas sem falhar. Um óleo limpo e seco tem uma

rigidez dielétrica elevada. Água livre e partículas sólidas

particularmente estas últimas quando combinadas com

altos níveis de água dissolvida, tendem a migrar para

regiões de elevado potencial elétrico e reduzem

drasticamente a rigidez dielétrica.


É expressa pela tensão (kV) na qual ocorredescarga entre dois eletrodos metálicos dentro decondições especificadas. Procura-se simular na práticao que pode ocorrer no equipamento.

Os resultados dos testes de rigidez dielétrica

estão sempre ligados à presença de água no óleo, principalmente se contiver impurezas sólidasmicroscópicas mesmo em pequenas quantidades. Seessas impurezas existirem em óleo livre de umidade, aqueda na rigidez será desprezível.




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Foi provado por evidência fotográfica que

partículas e fibras presentes em óleo seco não tendem aformar pontes através do espaçamento entre oseletrodos, mas na presença de umidade estas seformarão.

Isto porque a alta tolerância relativa entre partículas de água e fibras faz com que elas se dirijam para a região de alto campo entre os eletrodos onde setornam polarizadas e formam cadeias de dipolos aolongo das linhas de campo.


No óleo isolante, a água pode se apresentar de 3formas distintas :•Dissolvida - em solução homogênea;•Emulsificada - sob forma de gotas minúsculas emsuspensão;•Livre - Depositada na parte inferior do equipamento;

Uma quantidade muito pequena de águaemulsificada tem uma influência significativa na reduçãoda rigidez dielétrica. Água dissolvida tem pouco ounenhum efeito sobre a rigidez dielétrica do óleo. Águalivre também tem grande influência na diminuição darigidez dielétrica. Isto não significa que o óleo estejasatisfatório uma vez, que este teste não fornece dadossobre a presença de ácidos e borra.


Realização do ensaio

Na realização do ensaio devemos considerar:

• Os eletrodos - forma e espaçamento;

• A cuba - volume de óleo e material de que é construída;

•A realização do teste - com ou sem agitação, taxa decrescimento da tensão, e espaço de tempo entre asaplicações de tensão.




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Nos eletrodos em forma de discos p lanos, forma-

se um campo eletrostático uniforme na linhacorrespondente ao eixo dos discos e um campoaltamente não uniforme nas margens dos mesmos.

Para se obter um campo uniforme ideal em todosos pontos deveria-se usar eletrodos esféricos.

Entre os extremos de um campo distorcido e umcampo ideal, chegou-se a uma terceira configuração queé a VDE, a qual utiliza eletrodos capeadosesfericamente.


A medição da rigidez dielétrica, portanto, serve

em primeiro lugar para indicar a presença de

contaminantes tais como água ou partículas condutoras,

que podem estar presentes quando baixos valores são

encontrados nos ensaios. Entretanto, valores elevados na

rigidez dielétrica não indicam a ausência de todos os

contaminantes ( por exemplo, produtos de oxidação do

óleo).


5.2.3 Teor de água

Se elevado, aceleraa deterioração do papel isolante e éindicativo de

condiçõesoperacionaisindesejáveis doequipamento




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Embora seja formada em óleo mineral como sub produto da oxidação deste, a maior parte de água

existente no óleo é absorvida do ar.O controle da umidade do óleo isolante é

importante devido a sua ação em abaixar a rigidezdielétrica, provocar hidrólise da celulose, e corrosão dosmetais com os quais tiver contato.

Ciclos térmicos normais que ocorrem na operaçãofazem com que o teor de água em equilíbrio entreóleo/celulose se altere, e ao sofrer resfriamento (quedade demanda ou à noite) a água que se dissolvera com oaumento da temperatura se condensa, podendo migrar para o fundo do tanque ou ser absorvida pala celulose.


A água pode originar-se da atmosfera ou ser produzida pela deterioração de materiais isolantes. Aágua pode estar presente no óleo isolante na forma livreou dissolvida. A água pode ser detectada por inspeçãovisual na forma de gotículas ou pode estar emulsionada,quando pode ou não ocasionar turvação do óleo.

Na forma livre, a água ocasiona um decréscimoda rigidez dielétrica e da resistividade, e em menor grau,um acréscimo das perdas dielétricas


A água em solução (dissolvida) pode ser

determinada por meios físicos ou químicos, e pode ou

não afetar as propriedades elétricas, dependendo do

estado de deterioração do óleo. Um elevado teor de água

acelera a deterioração química do papel isolante e é

indicativo de condições de operações indesejáveis, querequer correções.




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Realização do ensaioUm outro método para determinação de água em

óleo isolante é o coulométrico, normalizado pela NBR 5755. O princípio do método é a produção de iodo por eletrólise, partindo de um reagente específico (KarlFischer). A quantidade de iodo produzida é proporcionalà quantidade de eletricidade (coulomb) consumida naeletrólise. Os instrumentos modernos quantificam aeletricidade envolvida integrando a corrente eletrolíticaem um determinado tempo.

Avaliação dos resultadosQuanto menor o teor de água encontrada nos óleos

em operação, mais protegida estará a isolação sólida emelhor o estado do óleo como dielétrico.


5.2.4 Índice de neutralização

É uma medida daquantidade demateriais ácidosexistentes no óleo.


O índice de neutralização de um óleo é medida

dos constituintes ou contaminantes ácidos no óleo. Este

valor aumenta como resultado da oxidação e é utilizado

como um guia geral para determinar quando um óleo

deve ser substituído ou regenerado, desde que limites de

rejeição convenientes tenham sido estabelecidos e outrosensaios sejam utilizados para confirmação da

necessidade de correção.




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Índice de NeutralizaçãoO teste de acidez mede o teor de ácidos formados

por oxidação que são responsáveis pela formação de borra. Os ácidos reagem com os hidrocarbonetosinsaturados do óleo e à medida que sua concentraçãoaumenta, forma-se a borra. Reagem com os metais nointerior do equipamento e formam sabões metálicos quesão outra espécie de borra. A acidez é expressa emmgKOH requeridos para neutralizar o ácido contido em1g do óleo.


Se baseia na titulação de uma certa massa de óleocom solução padrão de hidróxido de potássio.


Avaliação dos resultados

O óleo novo sempre apresenta uma pequenaacidez, devido à presença de frações de não-hidrocarbonetos incompletamente removidos durante asua purificação. À medida que o óleo envelhece, estaacidez aumenta e indicará a necessidade ou não de suaregeneração. Os resultados do teste de acidez sempre sãoassociados aos da tensão interfacial para efeito de julgamento da qualidade do óleo.

A experiência tem demonstrado que um óleoisolante que apresente um Índice de Neutralização nafaixa de 0,15 a 0,20 mgKOH/g já se encontra emacelerado processo de deterioração.


5.2.5 Fator de potência

Permite determinar as perdas dielétricas doóleo, causadas pela presença decontaminantes solúveisno óleo, especialmenteos de natureza polares(sabões metálicos, água, produtos de oxidação,etc.)




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Esse ensaio deve ser avaliado como comparativo

em relação aos resultados anteriores. Variações podemser monitoradas mesmo quando a contaminação é tão

leve que não possa ser detectada por métodos químicos.

Em geral, há uma relação entre o fator de perdas

dielétricas e a resistividade a altas temperaturas, com a

resistividade decrescendo a medida que o valor de perdas

dielétricas aumenta.


Informações úteis adicionais podem ser obtidas a partir de medidas de resistividade e de valor de perdasdielétricas à temperatura ambiente (25ºC) e atemperaturas mais altas, como por exemplo, 90ºC e100ºC.

Um resultado satisfatório a 90ºC ou 100ºC, emconjunto com um valor insatisfatório à temperatura mais baixa (25ºC) é uma indicação da presença decontaminantes precipitáveis a frio, sendo que resultadosinsatisfatórios nas duas temperaturas, alta e baixa,indicam uma maior contaminação e que o óleo estámenos susceptível de ser restaurado a um nívelsatisfatório por recondicionamento.


Pode ser expressa geralmente em porcentagem deduas maneiras : fator de dissipação (Tg δ) ou fator de potência (Cos ϕ), que até uma certa ordem de grandeza(+5%) são iguais.

A perda dielétrica é causada na prática pelacondutividade que é responsável pelo movimento das

cargas na direção do campo elétrico. Comoconseqüência desse movimento, as cargas elétricastransferem parte da energia acumulada para as moléculaslíquidas, causando dissipação dessa energia sob formade calor.




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As perdas dielétricas são medidas aplicando-seuma tensão constante com freqüência determinada àeletrodos imersos no líquido isolante, e medindo acapacitância com uma ponte Schering. A medição das perdas elétricas sempre está ligada à uma temperatura.

Fator de potência é medido à 25ºC e 100ºC.Fator de dissipação é medido à 90ºC


Avaliação dos resultadosO aumento do fator de potência sempre está

associado à presença de substâncias que causam altacondutividade, principalmente no estado coloidal,formando microemulsão.

A indicação das perdas dielétricas é indicaçãosegura de :• Contaminação com água;• Contaminação com substâncias metálicas finamentedivididas e provenientes do ataque aos metais em contatocom óleo ou restos de fabricação.• Contaminação proveniente da deterioração da isolaçãosólida e do óleo em si.


5.2.6 Tensão interfacial

Um decréscimo no valor datensão interfacial éindicativo da presença decontaminantes.




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A tensão interfacial entre a água e o óleo é umensaio para se detectar contaminantes polares solúveis e produtos de oxidação. Esta característica varia muitorapidamente durante os estágios iniciais deenvelhecimento, mas tende a se estabilizar quando adeterioração é ainda moderada.


A tensão interfacial é definida como a força deatração entre moléculas diferentes de óleo isolante eágua.

Esse teste mede a concentração dessas moléculas polares em suspensão e em solução no óleo, nos dandoassim uma medida bem certa dos componentes de borrano óleo. O teste se baseia na tensão interfacial da águacontra o óleo; a força de atração entre as moléculas deágua e óleo na interface é influenciada pela presença dastais moléculas polares no óleo. Quanto mais moléculas polares existirem no óleo, menor a força de atração entreas moléculas de óleo e água.



Os instrumentos usados são os tensiômetros. Atensão interfacial é determinada medindo-se a forçanecessária para afastar no sentido ascendente um anel plano de fio de platina colocado na interface água-óleo.

Avaliação dos resultadosO valor da tensão interfacial decresce rapidamente

nos primeiros anos de operação do equipamento.A tensão interfacial deve ser sempre associada ao

valor do índice de neutralização quando do julgamentodas condições do óleo isolante.




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5.2.7 Sedimento e/ou borra precipitávelEste ensaio determina a presença de sedimentos

e/ou borra no óleo. A matéria sólida compreende produtos de oxidação ou degradação provenientes demateriais isolantes sólidos ou líquidos, fibras de origensdiversas, carbono ou óxidos metálicos, decorrentes dascondições de operação do equipamento.

A presença de partículas sólidas pode reduzir arigidez dielétrica do óleo e, além disso, os depósitos podem retardar as trocas de calor, com uma subsequentedeterioração do isolamento. Borra precipitável consisteem produtos formados num estágio avançado deoxidação e é um aviso prévio de depósitos de borra noequipamento.


5.2.8 Conteúdo de gasesPara a maioria das aplicações de óleo mineral, a

determinação do conteúdo total de gases tem poucosignificado para se avaliar a quantidade e o desempenhodo óleo em serviço. Todavia, para certos tipos deequipamento, um teor máximo de gases pode serespecificado mediante acordo entre fabricante ecomprador, no enchimento do equipamento ou emserviço. A análise de gases no óleo, para a detecção defalhas incipientes, é tratada nas NBR 7070 e NBR 7274.


5.2.9 Ponto de fulgor

Ensaio empregado paradeterminar a temperaturamínima no qual osvapores do óleo isolantese tornam inflamáveis.Serve de indicativo da presença decontaminantes,usualmente outros tiposde hidrocarbonetos.




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5.2.10 Ponto de fluidez

Ensaio empregado para determinar a temperaturamínima (ponto de congelamento) em que um óleoisolante se apresenta como um líquido.

5.2.11 Teor de askarel

Ensaio para determinar a concentração de bifenila policlorada (PCB) em óleo mineral isolante.


5.2.12 Índice de refração

Ensaio empregado para avaliar se um óleoisolante está contaminado o suficiente, principalmente por outros tipos de hidrocarbonetos, impedindo seu usoem aplicações elétricas.


5.2.13Viscosidade CinemáticaEnsaio empregado paraavaliar se um óleo isolanteapresenta fluidez adequada para emprego em aplicações

elétricas, bem como na suacapacidade de refrigeração.




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5.2.14 Densidade

Ensaio empregado paraclassificar o óleo isolantecomo naftênico ou parafínico.Também pode ser usado naverificação de mudançasmarcantes no óleo isolante.


A densidade relativa do óleo, isto é, a relaçãoentre a massa de determinado volume de óleo e a massade igual volume de água pura na temperatura de 15ºC, édeterminada com um densímetro que tenha umagraduação de 0,600 à 1.100, e divisões de 0,050.

A temperatura do óleo será medida com umtermômetro. O óleo é cuidadosamente colocado numa proveta evitando-se a formação de bolhas de ar. Atemperatura ambiente não deve variar mais que 2ºCdurante a medição.

A densidade do óleo tipo B à 20ºC/4ºC deverá serno máximo de 0,86 e, para o óleo tipo A deverá ser nomáximo de 0,90. Valores diferentes dos citados podemindicar contaminação do óleo por líquidos estranhos.


5.2.15 Teor de inibidor de oxidaçãoOs inibidores artificiais de oxidação (por

exemplo: diterc-butil-p, cresol-DBPC), são utilizadosnos óleos isolantes para aumentar a proteção contra aoxidação do óleo nos sistemas isolantes expostos ao ardurante sua vida útil. A eficiência do inibidor é funçãodo tipo de óleo, da ausência de contaminantes e de sua

concentração.A determinação do teor de inibidor residual deóleos isolantes inibidos envelhecidos em serviço é umamaneira de se verificar a taxa de consumo do inibidor.Quando se deseja inibir um óleo isolante, normalmente éusado uma concentração de inibidor de (0,3 ± 0,03)%em relação ao peso de óleo.




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• Estabilidade à oxidação

Uma diminuição daestabilidade à oxidação,indicará o envelhecimentodo óleo. Norma : ASTM D-2440


•Ponto de anilinaEnsaio empregado paraavaliar se a composição doóleo mineral isolante estácontaminada por produtos,usualmente outros tipos dehidrocarbonetos. Também pode ser indicativo deconcentração inadequada decompostos aromáticos.


• Enxofre corrosivoEnsaio qualitativo, empregado para acusar a presença ounão de enxofre como contaminante no óleo mineralisolante. Norma NBR-10505

• Cloretos e sulfatosEnsaio, qualitativo, empregado para acusar a presençaou não cloretos e/ou sulfatos como contaminantes noóleo mineral isolante. Norma NBR-5779




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• Compatibilidade de materiais isolantesEnsaio empregado para avaliar se algum componente ou

matéria-prima (papel, borracha, tintas, etc.) utilizada naconstrução de equipamentos elétricos são incompatíveiscom óleos isolantes. Norma NBR-14274

• Teor de fulfuraldeídoEnsaio para determinar a concentração de Furfuraldeídoem óleo mineral isolante pelo métodoespectrofotométrico. Norma em desenvolvimento naABNT.


5.3 VALORES DE REFERÊNCIA PARA INÍCIODE CONTROLE DE ÓLEOS ISOLANTES NOVOSEM EQUIPAMENTOS NOVOS

5.3.1 O óleo mineral isolante é normalmente fornecido

aos usuários, em tambores, em caminhões tanques ou

nos próprios equipamentos elétricos.


5.3.2 No óleo isolante novo, certas propriedades querefletem a presença de contaminantes dissolvidos, podem diferir daquelas apresentadas por um óleo novoque já entrou em contato com os materiais de construçãodos equipamentos.

A extensão destas alterações varia com o tipo deequipamento, devido aos diferentes tipos de materiaisusados e às proporções entre isolantes líquidos e sólidos,e deve ser mantida em limites aceitáveis através detécnicas de processamento do próprio óleo e de umaseleção prévia e cuidadosa dos materiais.




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5.3.3 A rigidez dielétrica e o teor de água além dasconsiderações anteriores, devem ser condizentes com a

função e categoria (tipo e tensão) do equipamento.5.3.4 As características do óleo em equipamentos novossão parte integrante do projeto do equipamento o qual éde responsabilidade do fabricante. Entretanto, o usuário pode requerer que tais características estejam acima dos padrões mínimos, para operação contínua.

5.3.5 A tabela 3 do anexo C, apresenta os valores dereferência para início de controle de óleos isolantes emequipamentos novos.


5.4 AVALIAÇÃO DE ÓLEOS ISOLANTES USADO

5.4.1 Periodicidade das análises de óleo em serviço

Não é possível se determinar uma regra geral para

a periodicidade das análises do óleo em serviço que

possa ser aplicada a todas as situações encontradas.

5.4.1.1 A periodicidade depende do tipo, função,

categoria (classe de tensão), e condições de serviço do

equipamento e do óleo, devendo levar em consideração

ainda os fatores econômicos.


5.4.1.2 Sugere-se a seguinte periodicidade de análises para diversas categoria de transformadores e reatores:a) Antes de energização;b) Um mês após energização;c) Um mês antes do término da garantia;d) Posteriormente a cada dois anos.

5.4.1.3 Outros critérios devem ser seguidos em condições

especiais, como por exemplo:a) Transformadores, em sobrecarga, requerem análisesmais freqüentes;b) Equipamentos, onde algumas propriedadessignificativas do óleo se aproximam do limiterecomendado para a continuação em serviço, requeremanálises mais freqüentes.




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5.4.2 Procedimento de ensaio5.4.2.1 A escolha dos ensaios, o número e os tipos de

ensaios que podem ser feitos numa dada amostra de óleodependem das circunstâncias locais e das consideraçõeseconômicas.

5.4.2.2 As condições dos óleos em serviço variamlargamente dependendo da extensão de sua degradação edo seu grau de contaminação. Em geral, as condições deuma amostra de óleo não podem ser avaliadas através deum único ensaio, mas sim baseadas na avaliação dascaracterísticas significativas determinadas emlaboratórios. Todavia, alguns usuários acham vantajosofazer ensaios de campo como procedimento seletivo.


5.4.3 Ensaio de campo

5.4.3.1 Os ensaios de campo são geralmente limitados à

inspeção visual (cor e aparência), rigidez dielétrica e,

com alguma aproximação, o índice de neutralização.

5.4.3.2 As experiências têm mostrado que os ensaios de

rigidez dielétrica feitos no local freqüentemente

produzem resultados satisfatórios.


5.4.3 Ensaio de laboratório

5.4.4.1 O esquema completo de avaliação inclui todos os

ensaios listados na seção 5.2. De acordo com a avaliação

das condições gerais do óleo, os resultados

freqüentemente possibilitam identificar se, se trata dedegradação, ou de contaminação. Assim, uma ação

adequada pode ser tomada para assegurar a operação do

equipamento.




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5.4.4.2 Freqüentemente, os ensaios em laboratórios procuram estabelecer se o óleo pode ou não continuarem serviço. Normalmente os ensaios suficientes para seconseguir este objetivo são os seguintes:

a) Inspeção visual;b) Índice de neutralização (I.A.T);c) Rigidez dielétrica;d) Teor de água;e) Tensão interfacial;f) Perdas dielétricas.


Notas:a) Com o objetivo de estimar se o óleo pode continuarem serviço, alguns usuários fazem o ensaio do teor deágua somente quando a rigidez dielétrica aproxima-se dovalor limite.

b) Para óleos de disjuntores, chaves seccionadoras a óleoe comutadores de derivações em carga é suficienteverificar a rigidez dielétrica, seja periodicamente ou sejadepois de um certo número de operações. Para oscomutadores é conveniente determinar o teor de água.


c) Borra precipitável ocorre somente quando a oxidaçãoé suficientemente avançada. Experiências mostram que oensaio não é necessário quando o índice de neutralizaçãoé inferior a 0,3 mg KOH/g.

d) Transformadores de instrumentos, devido a seu pequeno volume de óleo não tem o líquido dielétricorotineiramente submetido a ensaios.




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5.4.5 Classificação do óleo em serviço

5.4.4.1 é impossível estabelecer a importância de ensaiosespecíficos ou recomendar valores limites de ensaios para todas as aplicações existentes do óleo isolante emserviço.

5.4.5.2 entretanto, é possível se resumir a importânciados ensaios rotineiros e sugerir métodos de tratamento para óleo sob exame. Estes métodos são baseados naexperiência atual.


5.4.5.3 Os óleos em serviço podem ser classificadoscomo a seguir:

a) Grupo 1: este grupo contém óleos que se encontramem condições satisfatórias para continuar em serviço.Inclui-se neste grupo os óleos que atendem aos valoreslimites típicos apresentados na tabela 4 do anexo C.

b) Grupo 2: este grupo contém óleos que requeremsomente recondicionamento para voltarem a serviço.Essa condição é geralmente indicada por uma baixarigidez dielétrica e/ou elevado teor de água, tendo ounão partículas sólidas em suspensão, enquanto todas asoutras propriedades estão ainda satisfatórias.


O tratamento apropriado consiste na remoção deumidade e/ou de materiais insolúveis por métodosfísicos. O tratamento adequado deve produzir ummelhoramento significativo das condições do líquidocom valores de rigidez dielétrica e do teor de águatendendo para aqueles encontrados na tabela 3 do anexoC. Todavia, deve ser mencionado que uma quantidadeexcessiva de água no óleo pode também ser indicativode uma condição indesejável de umidade no isolamentosólido, que também requer correção;




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c) Grupo 3: este grupo contém óleos em condição precária que somente podem ser restaurados por

regeneração. Essa condição é geralmente indicada pelaevidência de uma borra insolúvel ou precipitada e porvalores de índice de neutralização e/ou das perdasdielétricas e/ou tensão interfacial que ultrapassemaqueles limites indicados na tabela 4 do anexo C. Osóleos isolantes desse grupo devem ser regenerados ousubstituídos por outro novo dependendo deconsiderações econômicas;

d) Grupo 4: este grupo contém óleos em condições tão precária que é tecnicamente aconselhável a sua alienação.Comumente a maioria das propriedades é satisfatória.


5.4.5.3 Ações corretivas

Algumas sugestões de ações a serem tomadas sãodetalhadas na tabela 4 do anexo C. As recomendaçõesseguintes devem ser observadas:

a) Quando o resultado do ensaio ultrapassar os limitesrecomendados, compara-lo com os resultados prévios e,se necessário, retirar uma nova amostra paraconfirmação, antes de tomar qualquer providência;

b) Se for observada uma aceleração na deterioração,fazer ensaios mais freqüentes.


Categoria de equipamento (C)Característica (B)

Método deensaio O, A, D e E B e F C, G e H

Aparência VisualClaro e isentode materiais emsuspensão

Claro e isentode materiaisem suspensão

Claro e isentode materiais emsuspensão

Cor ASTM-D-1500 1,0 1,0 1,0Índice de neutralização (IAT),mg KOH/g

ASTM-D-9740,03 0,03 0,03

Teor interfacial mN/m a 25ºC NBR 6234 40 40 40

Teor de água, ppm NBR 5755IEC 733

15 15 25

Rigidez dielétrica, kVEletrodo discoEletrodo VDE

NBR 6869IEC 156

-70

4070

3050

Fator de perdas dielétricas, %a 25ºCa 90ºCa 100ºC

IEC 247Ou

ASTM-D-924

0,050,500,60

0,050,500,60

0,050,700,90

Anexo C - Tabela 3 - Valores de referência (A) para início decontrole de óleos isolantes novos em equipamentos




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(A) Estes valores de referência são aplicados a ensaiosrealizados em amostras retiradas após 24 horas a até 30dias do enchimento do equipamento, antes daenergização.(B) Além dos acima mencionados, outras características podem ser determinadas nos casos de necessidade deidentificação do tipo de óleo ou de maiores informaçõessobre o mesmo.(C) Para óleos de tanque de comutador, os valores dereferência são os mesmos do óleo do equipamento,respeitando a classe de tensão.


Anexo C/Tabela 4 - Valores limites típicos para óleosminerais isolantes continuarem em operação

Características Métodode ensaio

Tipo deensaio

Valor limite típico Ação sugerida Observação

Aparência VisualLaboratório

e campo

O,A,B,C,D,E,F,G,H:Claro, isento demateriais emsuspensão

A indicada pelosoutros ensaios -

Rigidez dielétrica, kVElet disco esp. 2,5mm

Min.

NBR 6869

Laboratórioe campo

B e F: 30C e G: 25

H: 20

Recondicionamentoou se maiseconômico, ou seoutros ensaiosindicaremconveniência,substituição do óleo

-

Rigidez dielétrica, kVElet VDE esp. 2,5mm

Min.IEC 156

Laboratórioe campo

O,A,D,E: 60B e F: 50C e G: 35

H: 30


-



Características Métodode ensaio

Tipo deensaio

V al or li mi te típ ic o Aç ão su ge ri da Ob se rv açã o

Teor de água, ppmMáx.

NBR 5755

IEC 733Laboratório

O,A,D e E: 25B e F: 35

C: 40

Verificar umidade.Recondicionamentoou se mais econômico,ou se outros ensaiosindicarem

conveniência,substituição do óleo

Os valores indicadosaplicáveis somente

para óleos comacidez menor ouigual a 0,1

mgKOH/g

Fator de dissipação, %A 25ºCA 90ºCMáx.

IEC 247 LaboratórioO,A,B,C,D,E,F,G: 0,5O,A,B,D,E,F,: 15C,G: 75

Fator de potência, %A 25ºC

A 100ºCMáx.

ASTM D-924

LaboratórioO,A,B,C,D,E,F,G: 0,5O,A,B,D,E,F,: 20C,G: 100

Investigar, analisar seções 5.5 e 8.2.2 seoutros ensaiosindicaremconveniências,regenerar.Se mais econômicosubstituir

-




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CaracterísticasMétodo de

ensaioTipo deensaio

Valor limitetípico

Ação sugerida Observação

Índice de neutralização(IAT) mg KOH/g

máx

ASTM D-974

LaboratórioO,A e B,: 0,3

C e H: 0,5

Regeneração ou se maiseconônico, ou se outrosensaios indicaremconveniência, substituiçãodo óleo

Aumentar afrequência do ensaioquando o índice de

acidez total for maior ou igual a 0,3

Tensão interfacial,MN/m a 25ºC

Min. NBR 6234 Laboratório

O,A,B,C : 20Regeneração ou se maiseconônico ensaiosindicarem conveniência,substituição do óleo

-

Resistividade volumétricaa 20ºC

GΩma 90ºC

Min.

IEC 247 Laboratório

O,A,B: 200B e C: 60O,A,B: 10

B,C: 3

Investigar, analisar seções5.5 e 8.2.2 se outrosensaios indicaremconveniências, regenerar.Se mais econômicosubstituir

-



Características Métododeensaio

Tipo deensaio

Valor l imite típico Ação sugerida Observação

Ponto de fulgor, ºCASTM D-

92Laboratório

O,A,B,C,D,E,F,G:Decréscimo máximode 15ºC

Verificar proveniência deSubstituição do óleouma inspeção noequipamento podeser necessária

-

SedimentosVer anexo

A Laboratório

Nenhum sedimentoou borra precipitáveldeve ser detectado.Resultados inferioresà 0,02% em massadevem ser desprezados


-

Teor total de gases, % NBR 7070 Laboratório - - -


Notas:

a) Na interpretação dos resultados deve-se levar em

consideração vários fatores como: condições de uso,

idade do equipamento, evolução das características do

óleo, etc.;b) Estende-se por substituição a troca de óleo por outro

novo ou regenerado.




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6. Tratamento

6.1 RecondicionamentoProcesso que elimina por métodos físicos,

partículas sólidas do óleo e diminui o teor de água e

gases dissolvidos para um nível aceitável. Esses métodos

incluem técnicas de filtração, centrifugação e tratamento

à vácuo.


6.1.1 Equipamentos para recondicionamento4.1.1.1 Filtros: equipamento geralmente baseado no princípio de forçar o óleo a passar sob pressão, por placas de celulose ou outro elemento filtrante. Essestipos de filtros são preferencialmente usados na remoçãode contaminantes em suspensão e o meio filtrante deveser capaz de remover no mínimo partículas maiores que5µm.

Este sistema não promove a desgaseificação doóleo. A capacidade de remoção de água de um filtro édependente da umidade do meio filtrante. Quando sefiltra um óleo contendo água, o meio filtranterapidamente entra em equilíbrio com o teor de água doóleo.


Neste caso, a eficiência do processo é controlada

pela análise constante da rigidez dielétrica ou do teor de

água do óleo. Deve-se tomar cuidado para que os filtros

de papel sejam de boa qualidade e que nenhuma fibra de

desprenda dele. O papel filtrante deve ser previamente

secado em estufa e imediatamente colocado em óleo

para evitar rehidratação, antes de sua utilização.




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6.1.1.2 Centrífugas: em geral, uma centrífuga pode

reter uma maior quantidade de contaminantes, do queum filtro convencional, mas em contra-partida pode não

remover alguns contaminantes sólidos mais fixos, como

um filtro pode fazer.Consequentemente, a centrífuga é geralmente

usada para uma primeira limpeza, quando grandes

quantidades de óleo contaminado são tratados.

Freqüentemente, a saída da centrífuga é acoplada a um

filtro para limpeza final.


6.1.1.3 Sistema termo-vácuo: constituídos por filtros,aquecedores e câmara sob vácuo, sendo um eficienteequipamento de redução dos teores de gás e água deóleos isolantes. Após passagem pelo filtro, o óleo éfinalmente pulverizado a quente na câmara sob vácuo,reduzindo os teores de gases e umidade.

Caso o óleo contenha água livre, deve-se utilizaruma centrífuga como tratamento prévio. Algunsequipamentos possuem colunas com anéis de Raschingcom a finalidade de proporcionar um grande aumento dasuperfície do óleo na câmara para maior eficiência do processo.


Nota: A temperatura dentro da câmara de vácuo deveser função do vácuo utilizado, a fim de evitar eventuaisdestilações das frações do óleo e/ou inibidores deoxidação. A tabela abaixo, serve como orientação para aescolha da relação vácuo-temperatura.

Temperatura ºCPressão (Pa) Óleo s/ inibidor Óleo c/ inibidor

6,66 60 4566,66 65 55133,32 80 70

Nota: 1 mmHg= 133,32 Pa




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6.1.2 Escolha de processo

a) Filtros normalmente retiram eficientemente partículassólidas, mas são poucos eficientes na remoção de água e

não promovem a desgaseificação do óleo;

b) Centrífugas são em geral satisfatórias para remoção

de água livre no óleo e podem em muitos casos remover

também algumas impurezas sólidas. Entretanto, tendem

a aerar o óleo;


c) Os sistemas termo-vácuo removam eficientemente a

água e gases dissolvidos no óleo, bem como pequenas

quantidades de água livre. Se o óleo apresentar material

sólido e/ou borra, é aconselhável passá-lo previamente

por um filtro antes de processá-lo à vácuo.

Nota: Borra é mais solúvel em óleo aquecido do que

frio, portanto para remoção um tratamento à frio é

conveniente.


6.1.3 Aplicação ao equipamento elétrico

6.1.3.1 Recondicionamento direto: o óleo é passado

através de um sistema de recondicionamento e então

armazenado em recipientes apropriados, ou colocado

diretamente no equipamento.




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Notas:

a) Este método é adequado para disjuntores etransformadores de potência.

b) Deve-se assegurar que o núcleo, as bobinas e o tanqueestejam completamente limpos. Esta limpeza énormalmente feita com óleo isolante recondicionado. Oóleo utilizado nesta limpeza pode não mais possuircaracterísticas de reutilização e necessitar novotratamento.


6.1.3.2 Recondicionamento por circulação: o óleocircula através de um sistema de recondicionamentosendo retirado pela válvula inferior do tanque doequipamento elétrico e recolocado pela válvula superior.O retorno do óleo deve ser feito cuidadosamente,impedindo-se, tanto quanto possível, a aeração.

O método de circulação é particularmente usado para remoção de contaminantes em suspensão. Estemétodo não remove, necessariamente, todacontaminação aderente. Experiências mostraram que égeralmente necessário passar o volume total de óleo pelosistema de recondicionamento pelo menos três vezes.


O número final de ciclos depende do grau decontaminação, e é essencial que o processo continue atéa amostra proveniente da válvula inferior doequipamento elétrico atender ao valor do ensaio derigidez dielétrica.

A circulação é normalmente feita com oequipamento elétrico desenergizado. A circulação comequipamento energizado também pode ser utilizada, porém requer condições especiais e rigorosas detratamento. Após o recondicionamento por circulação,deve-se deixar o óleo em repouso pelo menos por oitohoras antes da reenergização do mesmo.Nota: No caso do isolamento sólido do equipamentoestar contaminado com altos níveis de umidade, somenteeste procedimento não é eficiente.




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6.2 Regeneração

6.2.1 Considerações gerais

Regeneração de óleo mineral isolante usado

consiste no tratamento por processos físico-químicos

e/ou químicos específicos, a fim de melhorar suas

características visando sua reutilização como dielétrico.


6.2.2 Processos físico-químico

6.2.2.1 Processos de adsorção: consiste em colocar commeio adsorvente sólido, que possua alta atividadesuperficial o qual retém os contaminantes coloidais e emsolução e os produtos de deterioração do próprio óleo.

Os adsorvente mais eficientes no tratamento do óleoisolante são: as argilas (terra fuller), bauxita ativada(alumina) e carvão ativado. A eficiência dos materiaisadsorventes aumenta proporcionalmente ao seu grau desecagem.




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Existem dois métodos de adsorção:

a) Percolação por gravidade ou por pressão;- No processo de adsorção por percolação por

gravidade, certa quantidade de óleo é filtrada através deum leito de material adsorvente, pela ação da gravidade;

- A operação realiza-se num equipamento simples,formado de 3 tanques colocados em níveis diferentes;

- No tanque superior armazena-se o óleo isolante aser tratado. No tanque intermediário prepara-se um leitode material adsorvente para percolação do óleo. O tanqueinferior é o reservatório de óleo tratado;


Anexo B - Figura 1 -Diagrama esquemáticodo equipamento pararegeneração porpercolação por gravidade

Estocagem doóleo a regenerar Válvula

de nível

Óleo

Leito adsorvente

FiltroSuporte perfurado

Janela deinspeção

Agitador

Tanque para estocageme agitação do óleotratado


A camada adsorvente, suportada por uma placa perfurada coberta por uma lona e disposta no fundo dotanque de tratamento, geralmente de forma cilíndrica,deve obedecer às seguintes dimensões proporcionais:altura = 1 a 2 vezes o diâmetro;Esta proporcionalidade é importante para o equilíbrio“qualidade x quantidade”, visto que a qualidade é função

da altura e a quantidade é função do diâmetro ou largurada camada, obviamente não se considerando a natureza ea granulometria do adsorvente;Outro fator importante é manter constante a pressãohidrostática da coluna de óleo sobre o leito deadsorvente, pois a vazão e a adsorção dependem disto;




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- Para se obter essa pressão constante, umaválvula bóia, colocada na parte superior do tanque de

tratamento, regula a admissão do óleo usado;- O material adsorvente normalmente utilizado éde granulometria de 60 à 80 mesh;

- No processo de adsorção por percolação porgravidade, as primeiras frações filtradas são superrefinadas, as seguintes vão se tornando menos refinadasà medida que a coluna adsorvente vai perdendo a suaeficiência;

- Considera-se o tratamento terminado quando acoluna perde a sua eficiência e reconhece-se isto quandose verifica que as características do óleo não se alteram;


- Os resultados das determinações da acidez, das perdas dielétricas ou da tensão interfacial servem paracontrolar o tratamento;

- Este método é pouco usado devido ter um fluxolento, entretanto, tem a vantagem de ser simples e de baixo custo operacional;

- A percolação sob pressão é semelhante à percolação por gravidade em seus princípios gerais,exceto que o óleo é pressionado por uma bomba a passar através do adsorvente;

- O material adsorvente é colocado em tanques,geralmente cilíndricos, chamados percoladores,formando leitos ou camadas de filtração;


- A acomodação do adsorvente é feita no própriotanque sobre placas perfuradas cobertas com tecidosfiltrantes ou em recipientes apropriados, tais comocartuchos, sacos, colunas ou pacotes, que se alojam nostanques de tratamento;

- Essas máquinas são capazes de processargrandes volumes de óleo em tempo relativamente curto.Sendo a quantidade de argila relativamente pequena emrelação ao óleo, torna-se necessária a mudança freqüenteda argila;




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- Os equipamentos de tratamento de percolação

sob pressão podem ser utilizados para montagem emunidades móveis. Esta condição é indispensável para

equipamentos que necessitem tratamento do óleo em

campo, através da circulação do óleo no próprio

equipamento desenergizado, devido a disponibilidade e

importância do mesmo no sistema;


b) Processo de contato:- O processo de contato para regeneração de óleos

utiliza material adsorvente na granulometria de 200mesh com aquecimento. Esse processo permite o usomais eficiente do adsorvente e dá um produto uniforme.O nível de regeneração depende da quantidade de argilautilizada, a qual é determinada por uma análise do óleodeteriorado;

- Em um sistema típico o óleo é introduzido emum tanque de mistura e uma quantidade medida deadsorvente é introduzida através de um funil. Aquantidade de adsorvente é calculada conhecendo-se ovolume e o grau de acidez do óleo a tratar.


- A mistura óleo/adsorvente é aquecida na faixa de60 à 80ºC e agitada durante um tempo determinado;

- Terminada essa operação a mistura é transferida para um tanque de sedimentação para separação do óleodo adsorvente;

- Determina-se a acidez e a tensão interfacial doóleo tratado para verificar a eficiência do tratamento. Seo resultado do exame for desfavorável, o óleo deve sersubmetido a novo tratamento;




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- A seguir o óleo é centrifugado e/ou filtrado e

armazenado. O processo é realizado por batelada e ograu de regeneração depende da quantidade de

adsorvente empregado em operações distintas. O

processo de tratamento de adsorção por contato é

aplicado na regeneração de quantidades limitadas pela

capacidade do tanque de tra tamento.

- Por ser um processo por batelada não é

recomendado para tratamento no campo.


6.2.2.2 Regeneração com fosfato trisódicoa) O método do fosfato trisódico (terra fuller),conformefigura a seguir, consiste na mistura de óleo com umasolução de fosfato trisódico que se mantém a 80ºC poruma hora seguida de decantação.

A maior parte da solução de fosfato utilizada édrenada do tanque e a solução retida é lavada com um jato de água, após o que a mistura é centrifugada aquente, passando para o outro tanque onde se adicionaterra fuller ativada na granulação de 77 malhas/cm2

(200 mesh), com agitação seguida de decantaçãodurante uma período não inferior a 12 horas, separando-se a seguir as duas fases .


Anexo B - Figura 2 - Diagrama esquemático doequipamento de regeneração por terra Fuller /Fosfato trisódicoTanque paraestocagem eagitação doóleo tratado

BombaAquecedor

Centrífuga

Tanque de processamentonº1

BombaCentrífuga

Aquecedor FiltroPrensa

Estocagem do

óleo tratado

Tanque de processamentonº2

Bomba

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