RIGIDEZ DO OLEO

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Instituto Federal de Goiás
Manutênção Industrial
Professor: Ronaldo
JOÃO BATISTA
JAIRTON
FLORISMAR
SERGIO
AGUIAR
Rigidez Dielétrica de Óleo Mineral
Sumário
Objetivos
► Avaliar as condições de uso de um óleo isolante usando um teste de rotina com eletrodos de disco;
► Obter respostas dos critérios de consistência estatística.
Introdução
O óleo mineral, parafina líquida, petrolato líquido pesado, óleo branco ou vaselina líquida é um produto secundário derivado da destilação do petróleo no processo de produção da gasolina. É um óleo transparente, incolor e quimicamente quase inerte. É um produto de baixo custo, produzido em grandes quantidades. Existe óleo mineral de grau técnico e de grau medicinal. Tem diversas aplicações, como óleo de transformação; para transporte e armazenagem de metais alcalinos (evitando a reação destes com a humidade atmosférica), etc.
Por serem usados nos equipamentos elétricos, como transformadores e outros, 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.
Nesse ensaio de Laboratório, será avaliada a condição de uso de um óleo isolante mineral. Os ensaios dessa experiência seguem as normas estabelecidas na NBR 6869:1989. Basicamente, tais normas estabelecem que para a verificação da rigidez dielétrica do óleo, deve-se submetê-lo a uma tensão elétrica e determinar o valor de tensão para o qual ocorre uma descarga de corrente entre os terminais de eletrodos da amostra de óleo.
Paralelamente à realização do ensaio, uma avaliação de caráter estatístico também é realizada com base em dois critérios: o primeiro, com base nas razões entre o desvio padrão e a média dos valores medidos; o outro como base na comparação entre os valores obtidos.
Óleos Isolantes
O óleo isolante é, em grande parte dos casos, um óleo mineral, isto é, composto de hidrocarbonetos derivados de petróleo. Para aplicações em equipamentos elétricos são, em geral, empregados dois tipos de óleo mineral isolante:	naftênicos	e	parafínicos.
O óleo mineral isolante em serviço está continuamente deteriorando-se devido às reações de oxidação, que podem ser aceleradas pela presença de compostos metálicos, oxigênio, alto teor de água e calor excessivo. Tais alterações	podem	levar	ao			comprometimento	do	equipamento.	Como conseqüência, podem ocorrer mudanças de cor no óleo, formação de compostos ácidos e num estágio mais avançado da oxidação, precipitação de borra. Essas mudanças nas características devem ser acompanhadas por análises físico-químicas periódicas. A metodologia recomendada está descrita na NBR-10576, cujo título é “Guia para acompanhamento de óleo mineral isolante	de	equipamentos	elétricos”.	Os	ensaios		para	avaliação	do desempenho do óleo indicados por essa norma, assim como a metodologia que deve ser usada, são os apresentados na Tabela 3.1 que inclui breve explicação			sobre		a			importância	de		cada	determinação. A amostragem de óleos isolantes deve seguir os procedimentos indicados nas normas NBR-7070 e NBR-8840. Abaixo, ainda na Tabela 3.1, são mostrados os diversos métodos de verificação de algumas grandezas
inerentes aos óleos minerais.
	Ensaio
	Método
	Descrição
	
Cor
	
	ensaio comparativo com padrões de cores; não é um ensaio crítico, mas útil na avaliação sobre o estado de oxidação do óleo isolante
	
Densidade
	
NBR - 7148
	ensaio empregado para classificar o óleo isolante como naftênico ou parafínico, também pode ser usado para verificação de mudanças marcantes no óleo isolante
	
Tensão interfacial (*)
	
NBR - 6234
	ensaio empregado para avaliar se a presença de contaminantes polares e/ou produtos de oxidação do óleo isolante ainda permitem seu uso
	Teor de água (ppm) (*)
	NBR - 10710
	ensaio empregado para determinar a concentração de água dissolvida no óleo
	
Índice de neutralização(*)
	
NBR - 14248
	ensaio empregado para quantificar a presença de contaminantes polares ácidos, normalmente produtos de oxidação do óleo isolante
	
Rigidez dielétrica (*)
	
NBR - 6869
	ensaio usado para avaliar a capacidade do óleo isolante de suportar tensões elétricas sem falhar; usualmente, este parâmetro é influenciado pela presença de partículas e/ou água no óleo isolante
	
Fator de dissipação a 100ºC
	
NBR - 12133
	ensaio empregado como indicativo de contaminantes solúveis no óleo isolante; deve ser avaliado como comparativo em relação aos resultados anteriores
Tabela 3.1-Ensaio de Grandezas de um óleo mineral. O ensaio relevante para esse relatório é o NBR 6869. Fonte: OLEOS SOLANTES: http://www.quimica.com.br/revista/qd382/oleos3.htm
(*) testes usados como referencial para indicar o momento em que se deve regenerar ou substituir o óleo.
Ensaio de Laboratório
Nas próximas seções, será descrito o método conhecido com Análise por eletrodos de Disco. O oléo testado possui rigidez dielétrica nominal de aproximadamente 45 KV. Esse dado foi previamente fornecido, servindo de referência para comparação com os valores medidos.
Materiais Utilizados
► 1 Testador de rigidez diéletrica de óleo, ELECTRIC TEST, marca SERTA.
Determinação da Rigidez Dielétrica do Óleo Isolante
O procedimento utilizado para determinação da rigidez do óleo consiste em um teste de rotina, ou seja, um teste que deve ser realizado com alguma periodicidade visando à substituição do óleo caso algumas de suas propriedades estejam foras do padrão.
No caso do teste utilizado, lançara-se mão de células de ensaio com eletrodos de disco (Figura.4.2.1). Os eletrodos possuem distância entre eles de aproximadamente de 2,5mm. A temperatura ambiente era de 24,4 0 C. 
Antes do ensaio, o líquido foi mantido em repouso entre 2 e 3 minutos para que as bolhas de ar pudessem ser expelidas.
Figura 4.2.1-Célula de ensaio com eletrodo de disco usada no experimento Fonte: PETRY, C.A.:”Rigidez Dielétrica de Óleo Mineral”.
Entre uma medição e outra, o óleo deve ficar em repouso por 1 minuto. O testador de rigidez dieletrica ELECTRIC TEST possui um botão girante que aumenta a magnitude do campo elétrico aplicado nos terminais dos eletrodos da célula. O botão deve ser rotacionado com velocidade constante. Junto ao instrumento, tem-se ainda um leitor digital do valor do campo correspondente ao giro do botão. O mecanismo de leitura do Testador dispara um pequeno estalo quando a rigidez do dielétrico entre os eletrodos é rompida. Com isso o valor do campo elétrico é lido no medidor digital.
No total, 5 medidas da rigidez foram obtidas com o Ensaiador de Rigidez Dielétrica. Essas medidas são mostradas nas Tabelas 4.2.1 e 4.2.2:
	Características do Ensaio
	Valor Nominal da rigidez
dielétrica
	Método Utilizado
	25 KV
	Eletrodos de Disco
	Tipo de Teste
	Espaçamento entre os
eletrodos
	Temperatura
ambiente [0C]
	Ensaio de Rotina
	2,5 mm
	24,4
Tabela 4.2.1 – Especificações do ensaio
	Resultados Obtidos
	
Teste
	Rigidez Dielétrica [KV]
	(x  x) 2
[KV]2
	1
	46
	1,85
	2
	45.3
	0,44
	3
	45.8
	1,35
	4
	47.5
	8,18
	5
	38.6
	36,5
	
Média( x )
	44,6
	5	 
Soma (x  x) 2
i1
	48,3
Tabela 4.2.2 – Resultados das Medições
		Foram registrados os momento exatos conforme a tensão era aplicada, e o	exato momento que ocorre a ruptura de isolação do óleo.
Exato momento onde ocorre a ruptura.
Momento final do teste ( Bolhas se formando entre os eletrodos)
Critérios de Avaliação Estatística
Para avaliar as medidas obtidas na seção 4.2, é necessário fazer uma verificação de natureza estatística. Serão avaliados doiscritérios, descritos a seguir.
Critério 1
Citando [1]:
“É dado pela razão entre o desvio padrão e a média dos 5 valores individuais. Se essa relação for maior do que 0,1 é provável que o desvio padrão das 5 medidas seja excessivo e portanto, o erro provável da média também o seja. Neste caso, não podem ser tiradas conclusões sobre a rigidez dielétrica do óleo.”
Onde:
x = média das 5 tensões de ruptura;
xi = tensão de ruptura obtida na medida;
s = desvio padrão.
O desvio padrão s das medidas de Rigidez Dielétrica da Tabela 4.2.2 é
s = 3,48 KV. Como
s  3,48
 0,078  0,1, então pelo critério 1 as medidas são
x
consistentes.
Critério 2
Citando [1]:
44,6
“Subtrair o valor mínimo encontrado para a tensão de ruptura do valor máximo obtido e multiplicar o resultado por 3. Se o produto for maior do que o segundo menor valor da tensão de ruptura, é provável que o desvio padrão seja excessivo.”
Usando os dados da Tabela 4.2.2. temos que:
(xmáx  xmín ).3  (47,5-38,6).3  26.7 KV
Como 45,3 KV é o segundo menor valor da tensão de ruptura e 26,7 KV< 45,3 KV, conclui-se que pelo critério 2, as medidas também são consistentes.
Conclusões
Os óleos minerais isolantes são líquidos que possuem muitas aplicações na indústria. Seria natural supor que seu uso adequado estaria ligado às normas de ensaio propostas pela NBR. O desenvolvimento do presente ensaio para a Rigidez do Óleo Isolante contribuiu de maneira positiva para o correto entendimento das condições de uso do óleo.
As medidas obtidas nas tabelas estão inevitavelmente contaminadas com algum tipo de erro, principalmente as medidas das tensões de ruptura, pois elas possuem, além do erro de medida do ensaiador, erros associados à interferência humana. É bom lembrar que o mostrador para a leitura das tensões é analógico, com isso erros de paralaxe estão presentes bem como a menor precisão de um instrumento analógico em comparação a um digital.
Mesmo assim, ambos os critérios de consistência estatística aprovaram os valores das medidas, o que permite concluir que o desvio padrão das medidas está dentro do limite tolerável.
Por fim, enfatiza-se na importância dos testes de rotina na indústria. Sem uma certa regularidade deles, produtos como o óleo mineral de isolação podem ter suas características alteradas e assim conseqüências desagradáveis possuem grande probabilidade de ocorrência, tanto para um usuário leigo como para um engenheiro de materiais.
Referências Bibliográficas
PETRY, C.A.:”Rigidez Dielétrica de Óleo Mineral”. Disponível em: .< http://www.inep.ufsc.br/~petry/Materiais_EEL_7051/Experiencia04.pdf	>. Acesso em 25 jun.2006;
WIKIPÉDIA: “Óleo Mineral”. Disponível em.< http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93leo_mineral>. Acesso em 25 jun. 2006.
APOSTILA DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL, PROFESSOR RONALDO
ÓLEOS ISOLANTES.”Métodos Analíticos para lubrificantes e isolantes”.	Disponível	em:
.<http://www.quimica.com.br/revista/qd382/oleos3.htm>. Acesso em 25 jun. 2006.