a importancia da análise de óleo

A IMPORTANCIA DA ANÁLISE DE ÓLEO
Explicação técnica.
Líquidos isolantes elétricos – Descritivo técnico analise física química e
cromatográfica.
1.0. Critérios de controle de óleo isolante
A confiabilidade operativa dos equipamentos num sistema elétrico é uma condição
que se torna cada vez mais necessária e imprescindível. Para se obter esta
confiabilidade é essencial o controle de qualidade do Óleo Isolante em operação
empregando-se técnicas de manutenção preventivas capazes de evitar falhas.
O acompanhamento e a manutenção da qualidade do Óleo Isolante são etapas
essenciais para assegurar uma vida útil maior do isolamento e um desempenho
confiável do sistema.
2.0. Controle da qualidade do óleo isolante
Para que possa atender satisfatoriamente o duplo papel de dielétrico e agente de
transferência de calor, ele deve possuir certas propriedades básicas, tais como:
Rigidez Dielétrica suficiente para suportar as tensões dielétricas impostas pelo
serviço e viscosidade adequada para que sua capacidade de circular e transferir
calor não sejam prejudicados. Além disso, deve ter resistência à oxidação
adequada para assegurar uma longa vida em serviço.
Como o Óleo Isolante se deteriora em serviço, estas propriedades podem ser
afetadas, prejudicando assim o bom funcionamento do equipamento.
A deterioração do Óleo começa logo após o contato com o equipamento e é
influenciada pelos seguintes fatores: presença de oxigênio, temperaturas elevadas,
presença de metais e umidade que atuam como catalisadores das reações de
oxidação.
Numa fase inicial de oxidação formam-se produtos solúveis no Óleo a quente,
porém insolúveis no Óleo a frio, podendo precipitar nas regiões mais frias do
equipamento. Num estágio avançado de oxidação formam-se borras que podem
ser insolúveis mesmo no Óleo quente e se depositam sobre a isolação sólida,
núcleo e paredes do tanque. Além de prejudicar a troca de calor e alterar as
características dielétricas do Óleo, a formação destes produtos acelera o
envelhecimento do papel, diminuindo a vida útil do isolamento.
Além dos produtos de oxidação, outros contaminantes como: água, partículas
sólidas e compostos polares solúveis podem se acumular no Óleo durante o
serviço e alterar suas características.
A qualidade do Óleo isolante pode ser avaliada através dos seguintes ensaios:
Tensão Interfacial, Índice de Neutralização, Rigidez Dielétrica, Teor de Água,
Perdas
Dielétricas
e
Cor.
Os resultados destes ensaios fornecem informações valiosas, a partir das quais
pode-se decidir por um recondicionamento ou regeneração do Óleo, garantindo
assim sua qualidade em serviço.
Detecção de Falhas Incipientes através da Análise Cromatográfica dos Gases
Dissolvidos no Óleo Isolante.
Durante a operação de um transformador ou reator, o Óleo e outros materiais
dielétricos sofrem sob a ação da temperatura e tensões elétricas, processos de
decomposição química que resultam na formação de gases que se dissolvem total
ou parcialmente no Óleo. Os principais gases formados são: Hidrogênio, Monóxido
de Carbono, Dióxido de Carbono, Metano, Etileno, Etano e Acetileno.
O monitoramento da evolução destes gases é feito através da Análise
Cromatográfica, o que permite detectar falhas ainda incipientes e acompanhar seu
desenvolvimento. Assim, falhas do tipo: arco elétrico, superaquecimento e
descargas parciais geram gases característicos e através da avaliação da
quantidade e perfil de composição da mistura gasosa, pode-se identificar a
natureza e gravidade do problema. Isto possibilita a programação antecipada de
desligamentos no sistema para correção dos problemas.
Além da grande vantagem de evitar despesas com grandes reparos ou até mesmo
com a perda total do equipamento, a Análise Cromatográfica não requer
desligamentos e nem transporte de aparelhagem para o local, ao contrário do que
ocorre com os ensaios elétricos. Uma amostra de Óleo é colhida em uma seringa
com o equipamento energizado e enviada ao Laboratório da DATALINK para
análise.
3.0. Analise físico químico:
Cor e aparência
A Cor não é uma propriedade crítica, porém é útil se associada a outros ensaios. À
medida que o Óleo vai oxidando a sua Cor vai escurecendo.
A observação da aparência da amostra é importante já que se pode detectar
presença de sedimentos, borra sujeira e água livre e/ou emulsionada.
Teor de água
A Água pode originar-se da atmosfera ou ser produzida pela deterioração de
materiais isolantes. Ela pode estar presente no Óleo de três formas: livre,
emulsionada ou dissolvida.
Tanto a Água livre quanto a emulsionada causam decréscimo na Rigidez Dielétrica
e em menor grau em aumento nas Perdas Dielétricas.
A Água dissolvida pode ou não afetar as propriedades elétricas dependendo do
estado de deterioração do Óleo. Um elevado Teor de Água, além de prejudicar as
propriedades dielétricas do Óleo e diminuir a resistência de isolamento do
equipamento, acelera a deterioração química do papel isolante e do próprio Óleo.
Óleos que apresentam Teor de Água alta e Rigidez Dielétrica baixa devem ser
recondicionados.
Rigidez dielétrica
Mede a capacidade que um Óleo Isolante tem em suportar tensões elétricas sem
falhar. Água livre e partículas sólidas, particularmente estas últimas quando
combinadas com altos níveis de água dissolvida reduzem drasticamente a Rigidez
Dielétrica.
O ensaio de Rigidez Dielétrica não é sensível a produtos de oxidação do Óleo.
Tensão interfacial
É a medida d força necessária para se romper uma interface óleo/água. Quando o
Óleo é novo esta interface é rígida e a força é grande. À medida que o Óleo vai
deteriorando vão se formando compostos polares que tendem a se concentrar na
interface óleo/água e quanto maior for esta concentração menor será o valor da
Tensão Interfacial.
Este ensaio é sensível tanto a produtos de oxidação quanto a contaminantes
polares solúveis.
Índice de neutralização
É a medida dos constituintes ou contaminantes ácidos no Óleo.
Este valor aumenta como resultado da oxidação.
Perdas dielétricas
Este ensaio detecta a presença de contaminantes polares solúveis no Óleo,
produtos de oxidação, Água, partículas metálicas, etc.
É um ensaio muito sensível, mesmo quando a contaminação é pequena.
O ensaio pode ser feito a 25º C, 90º C ou a 100º C.
4.0. Periodicidade de ensaios
Anualmente. Quando este se encontra dentro dos parâmetros normais.
5.0. Cromatografia
Consta de três fases distintas: extração dos gases dissolvidos através de vácuo e
agitação da amostra coletada em seringa, a análise cromatográfica desta mistura
gasosa e a interpretação dos resultados obtidos.
Comparando a evolução dos gases dissolvidos no Óleo isolante, através dos
resultados obtidos pela Análise Cromatográfica e estabelecendo as relações de
gases de acordo com critérios preestabelecidos (por exemplo: Rogers, IEC, Duval,
Dornemburg, Doble ou Pugh e Laborelec), é possível identificar a falha incipiente
que está se desenvolvendo, bem como a sua gravidade, antes que danos maiores
possam ocorrer ao equipamento.
5.1. Diagnósticos:
Arco
Grandes quantidades de hidrogênio e acetileno são produzidas, com pequenas
quantidades de metano e etileno. Dióxido e monóxido de carbono também podem
ser
formados
caso
a
falha
envolva
a
celulose.
O
óleo
poderá
ser
carbonizado.
Gás – Chave – Acetílio.
Descargas parciais
Descargas elétricas de baixa energia produzem, hidrogênio e metano, com
pequenas quantidades de etano e etileno. Quantidades comparáveis de monóxido
e dióxido de carbono podem resultar de descargas em celulose.
Gás – Chave – Hidrogênio
Óleo superaquecido
Os produtos de decomposição incluem etileno e metano, juntamente com
quantidades menores de hidrogênio e etano. Traços de acetileno podem ser
formados se a falha é severa ou se envolver contatos elétricos.
Gás – Chave – Etileno
Celulose superaquecida
Grandes quantidades de dióxido e monóxido de carbono são liberadas da celulose
superaquecida, Hidrocarbonetos gasosos, como metano e etileno, serão formados
se afalha envolver una estrutura impregnada em óleo.
Gás – Chave – Monóxido de Carbono
Eletrólise
A decomposição eletro; etílica da água ou a decomposição da água associada
com a ferrugem resulta na formação de grandes quantidades de hidrogênio, com
pequenas
quantidades
dos
outros
gases
combustíveis.
Gás – Chave – Hidrogênio.
Á análise cromatográfica é uma técnica sensível e confiável de monitoramento das
condições dos equipamentos , complementando os resultados de ensaios
elétricos. Em certos casos de falhas incipientes a análise cromatográfica se mostra
mais eficiente que os ensaios elétricos convencionais, visto que eles não
apresentam
sensibilidade
neste
estágio
do
problema.
O diagnóstico da análise cromatográfica dos gases dissolvidos no óleo apresenta
um índice de acerto elevado, desde que o técnico que analisa os resultados tenha
experiência com interpretação de resultados e conhecimento da metodologia
empregada.
Periodicidade de ensaios
Semestralmente. Quando este se encontra dentro dos parâmetros normais.
6.0. Conclusão
A escolha do momento certo de substituir ou tratar o Óleo Isolante deteriorado
deve ser feito com muita cautela. Decisões antecipadas não são economicamente
favoráveis.
Decisões atrasadas causam: dificuldade de limpeza do isolamento por processos
convencionais, devido a impregnações com produtos da oxidação na celulose;
dificuldade de regeneração do Óleo a níveis recomendados devido à presença de
alguns produtos de oxidação formados (compostos polares não ácidos), que não
são retirados pelo processo; dificuldade de se obter uma resistência à oxidação
adequada do Óleo após regeneração, mesmo com adição de inibidores artificiais;
Perda de vida útil do isolamento
A Análise cromatográfica é uma técnica sensível e confiável de monitoramento das
condições dos equipamentos, complementando os resultados de ensaios elétricos.
Em certos casos de falhas incipientes a Análise Cromatográfica se mostra mais
eficiente que os ensaios elétricos convencionais, visto que eles não apresentam
sensibilidade neste estágio do problema.
O diagnóstico da Análise Cromatográfica dos Gases dissolvidos no Óleo apresenta
um índice de acerto elevado, desde que o técnico que analisa os resultados tenha
experiência com interpretação de resultados e conhecimento da metodologia
empregada.