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NBR 16518 de 06/2017: as diretrizes para os óleos vegetais isolantes para equipamentos elétricos

Quais os ensaios para óleo vegetal isolante em serviço? Quais os requisitos para a estabilidade à oxidação? Como deve ser feito o armazenamento e manuseio do óleo pelo usuário? Quais os valores-limite para óleos vegetais isolantes em equipamento novos? Esses questionamentos estão sendo mostrados no texto sobre os óleos vegetais isolantes para equipamentos elétricos.

19/07/2017 - Equipe Target

Os conceitos dos óleos vegetais isolantes para equipamentos elétricos

A NBR 16518 de 06/2017 - Óleo vegetal isolante para equipamentos elétricos - Diretrizes para supervisão e manutenção fornece diretrizes para supervisão e manutenção da qualidade do óleo vegetal isolante em equipamentos elétricos. É aplicável ao óleo vegetal isolante fornecido originalmente de acordo com a NBR 15422, para uso em transformadores, reatores, disjuntores, comutadores e outros equipamentos elétricos nos quais possa ser efetuada a retirada de amostras de óleo e onde as condições normais de operação estabelecidas nas especificações do equipamento se aplicam. Auxilia o operador do equipamento elétrico a avaliar as condições do óleo e a mantê-lo em condições de serviço, prescrevendo recomendações sobre ensaios, procedimentos de avaliação e valores-limite. Também descreve procedimentos para recondicionamento e regeneração de óleos vegetais isolantes.

Muitas ações corretivas são normalmente efetuadas por empresas especializadas utilizando equipamentos e técnicas próprias. Descrições completas de tais processos e técnicas estão fora do escopo desta norma. O monitoramento das condições do equipamento elétrico pelo ensaio de análise de gases dissolvidos no óleo está fora do escopo desta norma. Para mais informações sobre procedimentos de análise de gases dissolvidos, recomenda-se consultar a NBR 7070.

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Quais os ensaios para óleo vegetal isolante em serviço?

Quais os requisitos para a estabilidade à oxidação?

Como deve ser feito o armazenamento e manuseio do óleo pelo usuário?

Quais os valores-limite para óleos vegetais isolantes em equipamento novos?

Existe um interesse e um uso cada vez maiores de refrigerantes dielétricos à base de óleos vegetais (ésteres naturais) para aplicação em equipamentos elétricos. Desse modo, tornou-se importante o desenvolvimento de diretrizes para auxiliar o operador de equipamentos na manutenção do óleo em condições adequadas de utilização. Os óleos vegetais isolantes são utilizados em equipamentos elétricos empregados na geração, transmissão e distribuição da energia elétrica.

O monitoramento e a manutenção da qualidade do óleo são essenciais para assegurar a operação confiável dos equipamentos elétricos preenchidos com óleo. As propriedades essenciais do óleo vegetal isolante, usado em equipamentos elétricos, devem ser mantidas dentro dos valores recomendados para que este possa executar suas várias funções como isolante elétrico e agente de transferência de calor. O óleo deve apresentar rigidez dielétrica adequada para suportar as solicitações elétricas impostas em serviço, bem como características adequadas de viscosidade, para que sua capacidade de transferência de calor seja eficiente para um determinado equipamento.

O óleo deve ter ponto de fulgor e combustão suficientemente altos para atender aos requisitos de segurança. O objetivo desta norma é fornecer aos usuários uma base para a compreensão do envelhecimento do óleo, de modo que decisões bem fundamentadas possam ser tomadas com relação às práticas de inspeção e manutenção. Recomenda-se consultar as instruções do fabricante do óleo e do equipamento. Em condições especiais elas prevalecem sobre as recomendações desta norma.

O desempenho confiável do óleo vegetal isolante em um sistema isolante depende de certas características básicas do óleo que podem afetar o desempenho geral do equipamento elétrico. No sentido de atender satisfatoriamente a seu papel múltiplo de dielétrico, agente de transferência de calor e líquido de alto ponto de combustão (classe K), o óleo vegetal isolante deve possuir certas características básicas, como: rigidez dielétrica suficiente para suportar as tensões elétricas impostas pelo serviço; condutividade térmica, calor específico e viscosidade adequados para que a sua capacidade de circular e transferir calor não seja prejudicada; ponto de combustão acima de 300 °C para atender aos requisitos de segurança da instalação.

O óleo vegetal isolante em serviço está sujeito à deterioração devido às condições de uso. Os mecanismos de degradação do óleo vegetal isolante podem se apresentar de duas formas distintas, uma oxidativa, quando a degradação ocorre na presença de oxigênio, e outra hidrolítica, quando a degradação ocorre na presença de umidade. Na prática, ambos os mecanismos ocorrem em conjunto. Medidas para evitar a exposição contínua e prolongada do óleo vegetal isolante ao ar, particularmente às temperaturas de operação, devem ser tomadas.

Portanto, não é recomendada sua aplicação em transformadores e em outros equipamentos sem sistemas de preservação de óleo (por exemplo, conservadores com respiro livre ou sem sistema de selagem). Os produtos de oxidação do óleo vegetal isolante podem reagir entre si, formando compostos de elevada massa molar, processo este denominado de oligomerização. A oligomerização dos produtos de oxidação não afeta a rigidez dielétrica do óleo vegetal isolante ou da isolação celulósica, entretanto, a exposição contínua do óleo vegetal isolante ao oxigênio pode aumentar sua viscosidade e, consequentemente, prejudicar sua capacidade de resfriamento.

Atenção especial deve ser dada a esse aumento de viscosidade, para que não ultrapasse o limite de 10 % em relação à viscosidade do óleo novo (original). No processo de degradação hidrolítica, a umidade do papel favorece a hidrólise do óleo vegetal isolante, gerando ácidos graxos livres, resultando no aumento do índice de neutralização. No entanto, esses ácidos são menos agressivos a celulose em comparação aos compostos ácidos formados na degradação do óleo mineral isolante.

Além dos produtos de oxidação e dos ácidos graxos livres, outros contaminantes, 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 possam interferir no funcionamento adequado do equipamento elétrico e diminuir sua vida útil pode também ser indicada por mudanças nas propriedades do óleo. A presença de tais contaminantes e de produtos de degradação do óleo pode ser indicada pela alteração de um ou mais parâmetros apresentados na tabela abaixo.

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Óleos vegetais isolantes são miscíveis e compatíveis com hidrocarbonetos, assim como líquidos isolantes de hidrocarbonetos halogenados. A mistura com óleo mineral isolante diminui o ponto de fulgor e pode diminuir o ponto de combustão do óleo vegetal isolante. Se o ponto de combustão do óleo vegetal isolante contaminado for menor que 300 °C, este não irá atender aos requisitos de “fluido de alto ponto de combustão (classe K)” descritos nas NBR 13231 e na série NBR 5356. Embora, em muitos casos, diferentes tipos de fluidos de alto ponto de combustão (classe K) (ésteres sintéticos, hidrocarbonetos sintéticos e hidrocarbonetos de alta massa molar) sejam miscíveis com óleos vegetais isolantes, tais misturas devem ser evitadas devido a um possível impacto negativo nas características de biodegradabilidade e toxidez dos óleos isolantes.

A cor não é uma propriedade crítica, mas pode ser útil para avaliação comparativa. Variações bruscas de coloração podem ser uma indicação de deterioração ou contaminação do óleo. Além da cor, o óleo pode apresentar turbidez ou sedimentos, que podem indicar a presença de água livre ou outros contaminantes. Deve-se observar que alguns fabricantes de óleos vegetais isolantes adicionam corantes para fins de identificação de seu produto.

Quanto ao fator de perdas dielétricas, é muito sensível à presença de contaminantes polares solúveis, produtos de envelhecimento ou coloides no óleo. As alterações nos níveis de contaminantes podem ser monitoradas pela medição destes parâmetros. A determinação das perdas dielétricas pode ser executada por meio da medição do fator de dissipação, do fator de potência ou do fator de perdas dielétricas. O fator de perdas do óleo não pode ser confundido com as perdas em carga e de excitação de um transformador ou reator, que são indicativas de sua eficiência energética.

Os valores associados ao fator de perdas do óleo são de magnitudes muito menores que as perdas em carga e de excitação. Óleos vegetais isolantes possuem fatores de perdas dielétricas inerentemente maiores que óleos minerais isolantes. O índice de neutralização é um parâmetro indicador do envelhecimento do óleo. Para óleos em serviço, é uma medida do conteúdo de constituintes ácido presentes no óleo. Quando comparado com o valor do produto novo, pode ser útil para detectar a contaminação por substâncias com as quais o óleo esteve em contato, revelar uma tendência de alteração química ou de deterioração do óleo.

Os óleos vegetais isolantes possuem índices de neutralização maiores que os óleos minerais isolantes, mesmo quando novos. O índice de neutralização pode ser usado como parâmetro para determinar quando o óleo deve ser substituído ou regenerado. O óleo vegetal isolante seco e limpo apresenta uma rigidez dielétrica inerentemente alta. Água livre e partículas sólidas, principalmente estas últimas em combinação com altos níveis de água dissolvida, tendem a migrar para regiões de alta solicitação elétrica e reduzir drasticamente a rigidez dielétrica do sistema isolante.

Portanto, esse ensaio serve principalmente para indicar a presença de contaminantes, como água ou partículas. Um valor baixo de rigidez dielétrica pode indicar a presença de um ou mais destes elementos. Recomenda-se tomar cuidado ao encher a célula de ensaio com óleo vegetal isolante para evitar a formação de bolhas de ar, que podem resultar em valores de rigidez dielétrica erroneamente baixos. Devido à maior viscosidade dos óleos vegetais isolantes, recomenda-se um tempo de repouso de 15 min da amostra, na temperatura ambiente, a fim de permitir a eliminação das bolhas de ar antes da execução do ensaio.

O método de pontos de fulgor e combustão deve ser usado para medir e descrever as propriedades dos líquidos em resposta ao calor e à chama, sob condições controladas de laboratório. Este método não pode ser usado para descrever ou avaliar riscos ou perigos de incêndio de líquidos sob condições reais de incêndio. Valores baixos de ponto de fulgor ou combustão de óleos vegetais isolantes podem ser usados como indicação qualitativa da contaminação por materiais com ponto de fulgor ou combustão mais baixos.

Para cumprir com a classificação de “fluido de alto ponto de combustão (classe K)” descrita nas NBR 13231 e na série NBR 5356, o óleo vegetal isolante deve apresentar ponto de combustão mínimo de 300 °C. Um ponto de combustão menor que 300 °C pode exigir a reclassificação ou a substituição do óleo vegetal isolante, dependendo da aplicação envolvida.

A água pode estar presente nos óleos isolantes de diversas formas, como, por exemplo, água livre (não solvatada) e em solução (solvatada). A presença de água livre pode ou não ser detectada por inspeção visual. A detecção visual pode ser verificada pela presença de gotículas ou turvação do óleo. Este tipo de água invariavelmente causa uma diminuição da rigidez dielétrica.

A água em solução não pode ser detectada visualmente, sendo determinada normalmente por meios físicos ou químicos. A rigidez dielétrica do óleo diminui na medida em que a água dissolvida aumenta e, de forma ainda mais significativa, quando se aproxima do ponto de saturação. Alguns reagentes utilizados no ensaio de determinação do teor de água da NBR 10710 podem não ser adequados para óleos vegetais isolantes. Recomenda-se contatar o fabricante do óleo em relação aos reagentes recomendados.

FONTE: Equipe Target

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