Properties and deterioration/degradation of oil -Propriedade e degradação / degradação do petróleo
(Tradução Marconi do capítulo 4 da IEC 60422 Ed. 4-2013)
O desempenho de um óleo mineral em um sistema de isolamento depende de alguns recursos básicos de óleo que podem afetar o desempenho geral do equipamento elétrico. A fim de satisfazer as suas múltiplas funções de capacidades dielétricas, de líquido refrigerante e de extinção de arco, o óleo deve possuir certas propriedades, em particular:
• alta resistência dielétrica para suportar os estresses elétricos impostos pela operação
• Viscosidade suficientemente baixa para que sua capacidade de circulação e transferência de calor não seja comprometida
• Propriedades adequadas de baixa temperatura até a temperatura mais baixa no local de instalação
• Resistência à oxidação para maximizar a vida útil
Em serviço, o óleo mineral se degrada devido às condições de uso. Em muitas aplicações, o óleo isolante está em contato com o ar e está sujeito a oxidação. As altas temperaturas aceleram a degradação. A presença de metais, compostos organometálicos ou ambos podem atuar como catalisadores de oxidação. Mudanças de cor de óleo, formação de compostos ácidos e, em um estágio avançado de oxidação, pode ocorrer precipitação de lodo. As propriedades dielétricas e, em casos extremos, propriedades térmicas podem ser comprometidas.
Durante o serviço, além de produtos de oxidação podem se acumular no óleo e afetar suas propriedades elétricas, muitos outros contaminantes indesejáveis, como água, partículas sólidas e compostos polares solúveis em óleo. A presença de tais contaminantes e qualquer outro produto de degradação de óleo é indicada por uma mudança de uma ou mais propriedades como descrito na Tabela 1.
O óleo isolante mineral é uma mistura de hidrocarbonetos predominantemente parafínicos, nafténicos ou aromáticos, resultantes principalmente da destilação e refinação de petróleo bruto. O óleo obtido pode então ser adicionado e / ou misturado (misturado) para aplicações específicas.
Em vários países, é uma prática operacional comum para recuperação de petróleo e sua reciclagem. Para cumprir este requisito regulamentar, a IEC formalizou a norma IEC 62701, cancelada em fevereiro de 2015 e posteriormente considerada (janeiro de 2016) em termos de fusão com a norma 60296 e. 4 por decisão da IEC SMB (placa de gerenciamento de padronização). De acordo com estas diretrizes, novos óleos minerais isolantes não só serão “virgem”, mas também óleos “reciclado”.
Nesse cenário, a gestão do ciclo de vida dos óleos com diferentes características cria situações muito mais complexas (por exemplo, nas fases de formalização dos requisitos de compra e aceitação dos suprimentos).
Os processos de degradação ocorrem durante os vários estágios do ciclo de vida do transformador e distinguem-se por “isolamento elétrico degradado do óleo” e “degradação química do óleo”, abaixo das diferenças:
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Degradação dielétrica do óleo
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Degradação química do óleo
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| Causas | Contaminantes físicos como água, partículas, gases dissolvidos provenientes de fontes externas (atmosféricas) ou internas (degradação de materiais para estresses térmicos ou elétricos) | compostos polares de oxidação (lamas) e consumo de aditivos (se presentes) resultantes da degradação de materiais internos para estresse térmico ou elétrico |
| Efeito | redução da tensão de descarga, aumento da condutividade elétrica | redução de propriedades físico-químicas, como acidez total, fator de dissipação dielétrica, tensão interfacial, resistividade, concentração de aditivos e estabilidade à oxidação |
| contramedidas | tratamento físico (microfiltração, desumidificação e desgaseificação a vácuo) ou adsorção seletiva em caso de água no óleo | Recuperação seletiva ou tratamento seletivo por Mar Marconi (também eficaz contra compostos corrosivos e ácidos) |
Os mecanismos de degradação química do óleo são o resultado de reações complexas (por exemplo, oxidação catalítica) entre as substâncias orgânicas do óleo e os materiais contidos no transformador. A magnitude do fenômeno depende de algumas características peculiares, como o tipo de líquido isolante, o tipo de equipamento (potência, tensão, etc.), seu perfil de carga (porcentagem sobre carga nominal, duração em horas), condições de gravidade ambiente em que opera e das políticas de supervisão e manutenção.
A degradação é caracterizada principalmente pela variação no tempo (em pior sentido) de algumas propriedades específicas (indicadores sintomáticos) do que os valores dos mesmos indicadores para um novo líquido (não utilizado). A evolução dos processos de degradação do óleo ajuda a acelerar o processo de envelhecimento dos isoladores sólidos (cartões).
Lista das principais publicações do Mar Marconi sobre o assunto
V. Tumiatti – “Análise de Fluidos Técnicos como Diagnóstico de Degradação para Prevenção de Problemas Eficazes “- Seminário do Instituto Internacional de Pesquisa sobre Manutenção de Produção de Sistemas Hidráulicos e Sistemas de Lubrificação, Milan, 25-26 de novembro de 1998.
V. Tumiatti, R. Actis, A. Armandi, G. Di Iorio, G. Camino – “Diagnostic testing of oil samples on electric transformers” – (to be presented for SMI’99 – 3° Conferência Internacional sobre Manutenção de Instalações Industriais, Bolonha, 17-20 de fevereiro de 1999).
S. Kapila, P. Nam, V. Tumiatti, A. Armandi “Evaluation of Analysis Techniques for Finger printing Mineral Transformer Oil” CIGREWG15.01.TF06 – Leatherhead (UK) 13.01.1999.
M. Pompili, F. Scatiggio, V. Tumiatti. (2009). Líquidos isolantes: novas perspectivas e evolução regulatória.U & C. Unificação e Certificação, vol. LIV.; p. 41-44, ISSN: 0394-9605
