Para entender melhor o processo de secagem na parte ativa, vale recapitular alguns pontos estruturais sobre transformadores:
- Normalmente, o transformador possui um núcleo composto de aço silício e enrolamentos primários e secundários, que são fios de cobre recobertos com papel isolante ou, em alguns casos, revestidos com verniz isolante, que em conjunto com o óleo é o que faz a isolação elétrica do mesmo. Este conjunto, núcleo + enrolamentos, recebe o nome de parte ativa.
- Quanto menos umidade houver na parte ativa, maior será a vida útil do equipamento, além de reduzir drasticamente o risco de falha por curto, devido à presença de umidade.
- Com o passar dos anos, o transformador trabalhando e o óleo envelhecendo, tem-se o aumento na umidade da parte ativa em função da absorção de água do ambiente ou até mesmo em função da oxidação da celulose do papel isolante.
- O papel e o papelão isolantes têm uma capacidade de absorção de água cerca de 800 vezes maior do que a do óleo. Então, toda água contida no óleo vai sendo absorvida pelo papel até que se tenha um ponto de saturação dessa umidade, que é uma função diretamente proporcional à temperatura do óleo no equipamento.
O Anexo B da NBR-10.576 apresenta a forma de medição da saturação relativa da água no óleo e a correlação com a condição da isolação celulósica quanto à umidade:
Tabela B.1 – Correlação da saturação relativa da água no óleo e a condição da isolação celulósica – Saturação relativa da água no óleo (%) / Condição da isolação celulósica
< 5 – Isolação seca
> 5 < 20 – Isolação moderadamente úmida
20 a 30 – Isolação úmida
> 30 – Isolação extremamente úmida
Fonte: IEC 60422
Quando a saturação relativa da água no óleo ultrapassar o valor de 5%, é necessário fazer o serviço de secagem de parte ativa.
Método de secagem de parte ativa por “hot oil spray”
Existem vários métodos de secagem de parte ativa. O mais comum e que a Trafocare utiliza é o “hot oil spray” ou “spray de óleo quente”, no qual ocorre a drenagem de 80% do óleo e 20% permanecem no transformador. Um sistema de bicos aspersores instalados em pontos estratégicos na tampa principal do transformador, aos quais está conectada a mangueira de saída da máquina termovácuo (TV) e a mangueira de entrada da TV conectada à válvula de dreno do transformador, permite a recirculação dos 20% do óleo remanescente pelo sistema máquina – transformador – máquina.
Simultaneamente, há a aplicação do vácuo pleno no tanque do transformador. Este processo é executado até que a temperatura do óleo atinja 85/90°C e permanece nesta condição por um período de tempo entre 24/72 h, dependendo do tamanho do transformador. O spray de óleo quente em contato com a parte ativa, eleva a temperatura dos enrolamentos, o que aumenta significativamente a eficiência de extração da água do papel/ papelão isolantes pelo vácuo pleno aplicado. Também remove (solubiliza) a umidade do papel, quando as gotículas de óleo condensam, arrastando essa umidade para o fundo do transformador. Na recirculação, que consiste em passar o óleo pela máquina TV, o óleo é tratado, retirando-se essa umidade.
Por fim, o óleo retorna para o transformador através do spray 100% seco. Após o período especificado, o processo é encerrado (ciclo), com a injeção de Ar/N2 Super Seco para a “quebra de vácuo“.
Este processo “hot oil spray” carece de pleno domínio tecnológico. Portanto, o procedimento deve ser muito bem executado e também deve ser realizado por profissionais experientes. O sucesso desta prática, baseia-se em dois pontos muito importantes:
- A temperatura do óleo, que precisa atingir 85/90°C;
- A execução do vácuo pleno no transformador (vácuo é retirar todo o ar de dentro do transformador por meio de uma bomba de vácuo e isso faz com que toda a água vaporizada que está no interior do equipamento seja arrastada para fora do transformador).
Este processo exige equipamentos especiais, como mangueiras especificadas, bombas auxiliares e a máquina termovácuo, além de ser um processo longo. Para esclarecer, a cada ciclo é necessário Interromper o processo, pressurizar com nitrogênio seco na pressão de 0,15-0,25 kgf/cm2 e, após 24 h de repouso, faz-se a medição da umidade da isolação sólida, também chamada de URSI – que precisa ser menor que 2% para que a secagem da parte ativa seja considerada satisfatória.
O método de secagem da parte ativa por “ciclo de óleo quente”
A outra possibilidade também utilizada, chama-se “ciclo de óleo quente”, que usa o próprio óleo do transformador, cuja temperatura é elevada dentro do equipamento por meio de resistências auxiliares e da própria máquina termovácuo. Este processo se resume em elevar a temperatura do óleo entre 85/90°C e fazer com que esse óleo permaneça nessa temperatura por pelo menos 24 horas (o que obriga a isolar os radiadores) e depois faz-se uma drenagem rápida em um tanque ou carreta com injeção simultânea de N2/Ar Sintético Super Seco. Imediatamente após a drenagem, inicia-se o processo de vácuo no transformador até que se atinja o vácuo pleno e que deve ser mantido por um período mínimo de 24 h com o sistema de vácuo funcionando continuamente. Após este período, o vácuo deve ser “quebrado“ com injeção simultânea de N2/Ar Sintético Super Seco e o tanque do transformador pressurizado entre 0,15-0,25 kgf/cm2. Este período é considerado 01 Ciclo. Após 24h de repouso, faz-se a medição da umidade da isolação sólida, também chamada de URSI – que precisa ser menor que 2% para que a secagem da parte ativa seja considerada satisfatória.
A vantagem deste processo é que não são necessárias bombas de sucção auxiliares e é um processo mais brando, ou seja, ele não “seca” tão rapidamente os enrolamentos como o “hot oil spray”.
O processo “ciclo de óleo quente” é mais lento. Como no “hot oil spray”, se for obtido o valor de URSI (máximo) de 2% no primeiro ciclo, é preciso repetir o ciclo até que essa condição seja atingida. Esses dois processos de secagem de parte ativa exigem que o transformador esteja desligado.
Método de secagem de parte ativa por “filtros e absorção seletiva”
Foi desenvolvida uma terceira tecnologia para secagem de parte ativa, esta com o transformador energizado, chamada de “secagem de parte ativa através de filtros e absorção seletiva”, que é um processo em que se retira a água do óleo como se fosse um termovácuo; entretanto, ao invés de utilizar a máquina termovácuo, utilizamos o filtro que absorve água seletivamente. Esse filtro tem a capacidade de absorver uma grande quantidade de água e o processo também é contínuo e deve ser executado com o transformador energizado.
O processo de “secagem de parte ativa através de filtros e absorção seletiva” consiste na retirada da água do óleo através da recirculação do óleo por meio de uma máquina especialmente projetada para este fim, contendo todo o aparato de segurança para que o serviço seja efetuado com o transformador energizado (ligado). Utiliza elemento filtrante especial, que absorve a água contida no óleo com grande eficiência, onde o óleo após filtragem atinge valores < 5,0 ppm de água. Quando o óleo volta seco ao transformador, ele vai reabsorvendo a umidade da parte ativa em um processo lento e continuo até que a umidade relativa do óleo atinja valores recomendados pelo anexo B da NBR- 10.576, ou seja, < 5,0%. Essa inércia de transferência de água da parte ativa para o óleo é muito grande, o que proporciona um prazo de execução do serviço muito longo, podendo chegar a meses, dependendo do tamanho do transformador e da umidade inicial da parte ativa.
Uma desvantagem deste processo é que o elemento filtrante deve ser trocado sempre que atingir a saturação, o que demanda alto custo do produto (elemento filtrante) e operacional (pessoal + deslocamentos + diárias etc.). Esse elemento filtrante usado precisa ser descartado de modo ambientalmente adequado, através de empresas licenciadas para este fim.
A Zeolita como aliada na secagem da parte ativa
Existem outros equipamentos que utilizam a Zeolita, um mineral que tem a mesma capacidade do filtro de absorção seletiva. A grande vantagem de utilizar a Zeolita é a possibilidade de recuperá-la e reutilizá-la, dentro das próprias colunas de secagem; portanto, não há geração de resíduos.
Neste processo, a Zeolita vai sendo reativada em duas colunas de secagem que trabalham em paralelo, porém, em processos distintos: enquanto uma coluna está processando o óleo, a outra está reativando a Zeolita, sendo que quando a primeira atinge a saturação, a segunda já está reativada e pronta para retornar ao processo. É importante salientar que este processo, além de ser automático, pode ser executado remotamente, através de um sistema de monitoramento on-line. Este é uma grande vantagem deste processo, pois reduz drasticamente os custos de operação, eliminando completamente a necessidade de supervisão local e/ou substituição de filtros.
Quando a Zeolita perde totalmente a utilidade, após o processo de reativação, pode ser descartada e até reciclada, pois é um material amplamente utilizado para várias aplicações.
Os mesmos parâmetros de umidade relativa do óleo descritos no item anterior são aplicados neste caso, para definição de finalização de processo de secagem.
Porque escolher a TRAFOCARE para execução deste serviço?
A Trafocare dispõe de um grande “know how” de serviços já executados pelos nossos profissionais. A empresa conta com equipamentos de última geração, garantindo a eficiência e segurança do serviço. Nosso diferencial é o alto grau de conhecimento, tanto da equipe de planejamento e engenharia, quanto da equipe de execução.