Isolantes industriais Materiais eletricos.

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RODRIGO 
ROBSON DORIVAL CORDEIRO 
VALDECIR AÉCIO GRAEFF 
JORGE BELINE 
MATEUS GUSTAVO GUIMARAES GERBER 
ACADÊMICO DO 5º PERÍODO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
CENTRO UNIVERSITÁRIO AVANTIS 
 
 
 
 
 
MATERIAIS ELÉTRICOS 
 
ISOLANTES DE USO INDUSTRIAL 
(ISOLANTES GASOSOS, ÓLEO MINERAL, ÓLEO DE SILICONE) 
 
 
 
 
Professor.: LUIZ ANTONIO ALVES 
 
 
 
 
 
 
Balneário Camboriú 
2018 
Isolantes Gasosos 
 
 Os gases dielétricos que oferecem maior interesse na indústria são (em 
função dos conceitos explanados até agora) são: o Ar Atmosférico, o Nitrogênio, o 
Dióxido de Carbono, o Hidrogênio, os gases nobres e o Hexafluoreto de Enxofre, mas 
para uso industrial o mais utilizado e o Hexafluoreto de Enxofre e o Hidrogênio. Alguns 
gases nobres também são utilizados em processos industriais como nos processos de 
soldagem divido a sua fraca tensão disruptiva, e outros na própria eletricidade como o 
neônio e o argônio que são usados para encher bulbos de determinados tipos de lâmpadas 
e o Hélio em particular que é utilizado como agente de refrigeração para dispositivos que 
usam o fenômeno da supercondutividade. 
 O ar é o mais importante dos dielétricos gasosos, e é um material isolante 
confiável, porque rodeia todos os aparelhos elétricos e dependem muito dele para um 
funcionamento seguro. 
O Hexafluoreto de Enxofre é usado em equipamento de energia elétrica e foi 
sintetizado pela primeira vez em 1900, mas sem muito interesse industrial. Na segunda 
guerra mundial, foi sugerida sua 
utilização como gás isolante em geradores Van de Graaff. 
É transparente, inodoro, não inflamável e quimicamente estável. Ou seja, não 
reage com qualquer outra substância. Com seis átomos de fluoreto em torno do átomo 
central de enxofre é estável e útil para equipamentos por sua alta rigidez dielétrica, 
principalmente em disjuntores. 
Principais características: 
• Isolador elétrico de alto desempenho, podendo extinguir efetivamente arcos 
elétricos nos aparelhos de alta e média tensão enchidos com SF6; 
• Não é perigoso inalar, já que o conteúdo de oxigênio é bastante alto; 
• Seis vezes mais pesado que o ar; 
• Não se liquefaz a temperatura ordinária, a não ser que seja submetido a 
pressões bem elevadas; 
• Apresenta fraca condutibilidade sônica; 
• É reciclável quando usado em equipamentos de energia elétrica; 
• Não agride a camada de ozônio; 
 
Suas principais vantagens e desvantagens são; 
Ele garante uma isolação elétrica extremamente boa com extinção do arco 
elétrico. 
Possibilidade de construir aparelhos compactos, e que usam quantidade pequena 
de material, sendo seguros e durarem mais tempo. OSF6 é um bom isolador porque é 
fortemente dopado em elétrons negativos. Significa que as moléculas de gás pegam 
elétrons livres e constroem íons negativos, que não se movem rapidamente. Ou seja, tem 
dielétrico de capacidade resistiva muito alta e extingue efetivamente arcos elétricos em 
circuito de média e alta tensão. Devido a sua rigidez dielétrica ser maior do que a dor ar 
e a do nitrogênio, em condições normais de pressão, para igualar-se com um isolante 
líquido (mais especifico o óleo), o gás deve ser usado debaixo de pressões elevadas. 
Implica na utilização de tanques selados, capazes de manter as pressões que serão 
desenvolvidas pela variação de temperatura, isso para uso comercial. Embora seja um gás 
caracterizado por sua alta estabilidade química, a presença de enxofre na sua molécula, 
debaixo de certas condições produz uma corrosividade que é de importância significativa. 
 
 
Fórmula química: SF6 
Peso molecular: 146,05 g/mol 
Peso específico: 5,11 
Constante Dielétrica: 1.0021 a 20°C e 1 bar; (apenas 6% maior a 20bar) 
Rigidez Dielétrica a 3 bar: equivalente à do óleo mineral 
Temperatura de sublimação: -63,9ºC 
Temperatura crítica: 45,5º C 
Pressão de vapor (20ºC): 22,77 atm. 
Pressão crítica: 37,1 atm. 
Densidade em estado de gás (20ºC, 1 atm.): 6,16 g/l 
Densidade em estado líquido (ponto de saturação à -50ºC): 1,91 kg/l 
Densidade em estado líquido (21ºC): 1,371 g/ml 
Grau de estabilidade térmica: até 800ºC 
Solubilidade em água (10 °C, 1 atm.): 0,0076 m/ml H2O 
Calor latente de vaporização: 38,6 cal/g 
 
 
Óleo Mineral 
 
ISOLANTE 
Óleos minerais isolantes são derivados do petróleo, destinados à utilização em 
transformadores, chaves elétricas, reatores, disjuntores, religadores, etc. 
Funções básicas: 
* Isolante; e 
* Refrigeração. 
Para isolar deve estar livre de umidade e de contaminantes; 
Para resfriar deve possuir baixa viscosidade e baixo ponto de fluidez para 
facilitar sua circulação. 
Condições Ideais: 
* Baixa viscosidade; 
* Alto poder dielétrico; e 
* Alto ponto de fulgor; 
* Estar livre de ácidos, álcalis e enxofre corrosivo; 
* Resiste à oxidação e à formação de borras; 
* Ter baixo ponto de fluidez e não atacar os materiais usados na construção de 
transformadores; 
* Ter baixa perda dielétrica e não conter produtos que possam agredir o homem 
ou o meio ambiente. 
 
Propriedades físicas 
* Viscosidade: deve ser baixa para circular com facilidade e dissipar 
adequadamente o calor. 
* Ponto de Fulgor: para a segurança dos equipamentos com relação à 
possibilidade de incêndios, deve-se assegurar um ponto de fulgor mínimo adequado. 
* Ponto de Anilina: indica o poder de solvência do óleo por matérias com as 
quais entrará em contato. Um baixo ponto de anilina indica maior solvência do produto, 
o que não é desejável. 
* Tensão Interfacial: indica a existência de substâncias polares dissolvidas no 
óleo. Estas substâncias prejudicam as propriedades dielétricas do óleo, além de 
contribuírem para o seu envelhecimento. Um alto valor é desejável. 
 * Cor: o óleo isolante novo costuma ser claro. O escurecimento em serviço 
indica sua deterioração. 
* Ponto de Fluidez: sendo a temperatura abaixo da qual o óleo deixa de escoar, 
esta característica deve ser compatível com a mínima temperatura em que o óleo vai ser 
utilizado. 
* Densidade: influi na capacidade de transmissão de calor do óleo. Nos óleos 
isolantes encontra-se entre 0,850 e 0,900, estando mais próxima de um dos dois valores 
segundo sua predominante composição em hidrocarbonetos (parafínicos ou naftênicos). 
* Propriedades químicas 
Estabilidade à oxidação: é importante para o bom desempenho do óleo e 
durabilidade do sistema isolante. A oxidação é decorrente da estocagem do óleo e das 
próprias condições de operação dos equipamentos elétricos e se manifesta através de 
borra e de acidez do óleo. Estes efeitos indesejáveis podem ser atenuados através da 
utilização de aditivos antioxidantes. 
* Acidez e água: devem ser extremamente baixos para evitar a passagem de 
corrente elétrica, reduzir a corrosão e aumentar a vida de todo o sistema. 
* Compostos de enxofre (sulfatos): devem estar ausentes para evitar que o óleo 
cause corrosão ao cobre e à prata existentes nos equipamentos. 
* Tendência à evolução de gases: esta característica mede a tendência de um 
óleo desprender ou absorver gases (normalmente o hidrogênio), sob determinadas 
condições. Um valor positivo indica desprendimento de gases, enquanto que, um valor 
negativo significa absorção de gases, importante para a operação segura do equipamento. 
 
Propriedades elétricas 
* Rigidez dielétrica: é a capacidade do óleo de resistir à passagem da corrente 
elétrica. Quanto mais puro estiver o óleo, maior a rigidez dielétrica. Umidade, partículas 
sólidas e gases dissolvidos prejudicam a capacidade isolante do óleo. 
A rigidez dielétricaé fortemente afetada quando o óleo possui íons e partículas 
sólidas higroscópicas. Neste caso é preciso tratar o óleo com aquecimento e filtragem. 
* Fator de potência: é uma indicação das perdas dielétricas no óleo. O óleo será 
melhor, quanto menores forem estas perdas. A condução de corrente nos óleos pode ser 
causada por elétrons livres resultantes da ação do campo eletromagnético sobre as 
moléculas ou por partículas carregadas. 
O fator de potência mede a contaminação do óleo por água e contaminantes 
sólidos ou solúveis. 
 
ÓLEOS ISOLANTES 
 
TRANSFORMADORES DE TODAS AS CLASSES DE TENSÃO 
 
 
Nossos produtos são desenvolvidos com a mais alta tecnologia, passando por 
diversos testes antes de chegar ao mercado. Os Óleos Isolantes que oferecemos atendem 
plenamente às especificações da Resolução ANP nº 36/2008. 
LUBRAX AV 66 IN 
Óleo mineral naftênicos inibido com 0,3%m de antioxidante (BHT), 
recomendado para uso como fluido isolante em transformadores, disjuntores e 
equipamentos de manobra operando sob qualquer classe de tensão. Lubrax AV 66 IN 
atende às exigências da norma americana ASTM D3487. 
LUBRAX AV 70 IN 
Óleo isolante mineral naftênico, inibido com 0,3%m de antioxidante (BHT), 
recomendado para uso como fluido isolante em transformadores, disjuntores e 
equipamentos de manobra operando sob qualquer classe de tensão. Lubrax AV 70 IN 
atende às exigências da resolução ANP 36/2008 e da norma europeia IEC 60296. 
 
 
 
Óleo Silicone 
 
 Compostos conhecidos desde o início do século, mas a partir dos anos 1970 
quando problemas ecológicos associados aos PCB (Bifenilas Poli cloradas), 
potencialmente carcinogênicas, começam a preocupar estudiosos do mundo todo 
principalmente quando falamos no óleo conhecido como Askarel. Em 1981 ele é proibido 
no Brasil por uma Portaria Ministerial, sendo importado até o ano de 1989 por aqui. 
 Dentre as principais características, destaca-se: boa estabilidade térmica e à 
oxidação, a inércia química dos elevados pontos de fulgor e ignição e a sua relativamente 
boa inocuidade fisiológica, toxicológica e ambiental. A sua degradação no ambiente é 
assegurada quer por catalisadores do solo quer por ação da luz. 
 A rigidez dielétrica do silicone é, como em outros líquidos, afetada pela 
umidade e por impurezas sólidas e apresenta um aspecto particular: após uma disrupção 
há formação de um depósito, constituído por sílica, carbeto de silício e polímero 
reticulado, que origina uma ponte entre o s eletrodos, causando grande dificuldade, na 
prática, se conseguir um dimensionamento seguro para tensões mais elevadas. 
As características de transmissão térmica sã mais desfavoráveis e a simples 
substituição do ascarel por silicone num transformador obriga normalmente a uma sub 
graduação. O coeficiente de dilatação térmica mais elevado tem de ser considerado nas 
novas concepções. 
Além disso os silicones exibem uma certa tendência à formação de siloxanos 
reticulados, de consistência gelatinosa, sob influência de descargas parciais. Na 
concepção de transformadores que venham a usar esse dielétrico, há de s e prever um 
desenho que evite as descargas parciais. 
 
 
 
 
 
Referências: 
 
 
BARROSO, Thamiris. Dielétricos Gasosos. 1. 2009. Disponível em: 
<https://www.ebah.com.br/content/ABAAAAiU8AK/dieletricos-gasosos>. Acesso em: 
01 dez. 2018. 
 
ELIAS, Samuel. Dielétricos Gasosos: Função Regeneração (Ar ATM, SF6, Ar2, 
N2,H2,CO2).1.2016.Disponívelem:<https://www.passeidireto.com/arquivo/30846628/d
ieletricos-gasosos---funcao-regeneracao-ar-atm-sf6-ar2-n2-h2-co2>. Acesso em: 01 dez. 
2018. 
 
HOSTIN, Valdir. Um guia básico de isolantes em transformadores a óleo. 1. 
2015. Disponível em: <http://iltech.com.br/blog/?p=1169