Manutenção Preventiva de Transformadores

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INFORMATIVO TÉCNICO- Manutenção de Transformadores 
 
FUNÇÕES DOS ÓLEOS ISOLANTES: 
Os transformadores são máquinas elétricas estáticas constituídas pelos 
seguintes 
componentes básicos, do ponto de vista do material: 
- Núcleo: Construído com chapas superpostas de liga Aço silício; 
- Bobinas: Construídas em fios de cobre, retangulares ou redondos, revestidas 
pelo 
material isolante que poderá ser papel, vernizes ou resinas, ou combinações 
destes 
materiais; 
- Tanque: Construído em aço revestido por sistema de pintura adequado; 
- Estrutura de Montagem da Parte Ativa: A parte ativa, constituída pelo núcleo 
e 
bobinas, é montada no interior do tanque através do uso de estruturas de 
madeira, 
papelão prensado ou mesmo aço. 
 
 
Núcleo do Transformador – Fabricado pela MTR 
 
- Outros Componentes: Além dos materiais citados acima, são empregados 
outro sem menores quantidades para outras funções como soldas à base de 
estanho, materiais de fixação em resina, papelão prensado, colas e etc. 
Nos transformadores, a passagem da corrente elétrica pelas espiras de material 
condutor da bobina primária induz um campo eletromagnético no núcleo de 
aço silício, que por sua vez, induz uma corrente elétrica na bobina do 
secundário. 
 
 
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 A relação de transformação obtida, será função do número de espiras 
existentes em cada bobina. Xm, será necessário que não ocorra a passagem de 
corrente entre as espiras de uma mesma bobina, ou das bobinas para o núcleo 
e partes aterradas. O isolamento elétrico entre as espiras é feito por meio de 
papel ou outro isolante sólido, como os vernizes, colocado sobre a superfície 
do condutor. A resistência elétrica dos condutores das bobinas causa, quando 
da passagem da corrente, o seu aquecimento. O calor assim gerado, irá causar 
a degradação térmica do material isolante e, portanto, é fácil observar que 
quanto mais eficientemente for removido maior será a vida útil do sistema. 
Assim, vemos que a principal função dos isolantes fluidos é a refrigeração das 
espiras de material condutor. Além disso, é fácil observar que quanto 
melhores forem as características isolantes do fluido utilizado, mais 
econômico poderá ser o projeto do sistema pela redução da quantidade do 
isolante sólido e pela diminuição das distancias entre espiras, entre bobinas e 
núcleo e entre estes e as partes aterradas. 
Portanto, vemos que os líquidos isolantes devem cumprir duas funções 
principais nos transformadores: 
- Refrigeração 
- Isolamento Elétrico 
 
 
 
Vista da parte ativa sendo inserida na carcaça após reforma. Trafo 500 KVA 
 
CARACTERÍSTICAS E ESTRUTURA 
Através do exposto no capítulo 2, podemos concluir que os óleos para 
transformadores devem possuir inicialmente 2 características: 
 
 
 
 
 
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- Boa Condutibilidade Térmica 
Neste ponto, podemos observar que o material a ser empregado deve atender a 
duas exigências opostas, isto é, os materiais isolastes elétricos são também 
isolantes térmicos. Para compensar esta deficiência natural, é necessário que o 
líquido a ser utilizado tenha uma viscosidade tal que permita a sua rápida 
circulação entre as fontes de calor e o meio externo. 
Assim, obtemos a terceira característica dos óleos isolantes: - Baixa 
Viscosidade 
 
 
 
Sabendo que a principal função dos fluidos isolantes é a refrigeração das 
bobinas, é fácil observar que estes materiais não devem sofrer a ação da 
temperatura. Temos, então a quarta característica que devem apresentar os 
óleos isolantes: - Boa Estabilidade Térmica 
Durante a operação dos transformadores os isolantes líquidos, por circularem 
em todo o sistema, estarão em contato com todos os demais materiais 
presentes nos equipamentos. Estes materiais não devem sofrer ataque químico 
por parte do líquido isolante de forma a não perder suas propriedades originais 
e chegamos assim à última característica básica dos óleos isolantes: - Baixa 
Reatividade Química 
Assim, em resumo, os óleos isolantes para transformadores devem apresentar 
as seguintes características fundamentais: 
- Boa Condutibilidade Térmica; 
- Boas Características de Isolamento Elétrico; 
- Baixa Viscosidade; 
- Boa Estabilidade Térmica; 
- Baixa Reatividade Química; 
- Resistência ao fogo. 
É importante ainda, apontar que os transformadores instalados em locais onde 
o risco de incêndios e explosões deve ser minimizado, exigem uma 
propriedade especial do isolante a ser empregado, a propriedade de resistência 
ao fogo. Assim, os transformadores instalados em locais de circulação de 
pessoas, como prédios residenciais e comerciais, instalações industriais 
internas e veículos, devem ter um meio isolante que, além das propriedades 
básicas já descritas, seja também retardante de chama. No decorrer deste 
trabalho veremos que este conjunto de propriedades é a base para a avaliação 
da qualidade e do comportamento em serviço dos óleos isolantes. 
PRINCIPAIS ESTRUTURAS: 
Neste item vamos apresentar e discutir as estruturas químicas dos óleos 
isolantes para transformadores mais utilizados até o momento. Será de 
fundamental importância observar que todas as estruturas apresentadas 
atendem às características discutidas no item 3. 1. De forma a facilitar a 
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apresentação das diversas estruturas e a compreensão de suas aplicações, 
dividiremos os óleos isolantes em 2 tipos principais: 
- Óleos de Uso Geral: São os que atendem apenas às características 
essenciais. 
- Óleos de Segurança: São aqueles considerados como retardantes de chama. 
Óleos de Uso Geral: 
São óleos minerais obtidos a partir da refinação do petróleo, constituindo-se 
basicamente de Hidrocarbonetos. Seu processo de obtenção inicia-se com a 
destilação do petróleo bruto separando-se a fração de 20 cSt de viscosidade. 
Esta fração é então refinada removendo-se os compostos não hidrocarbônicos 
por processos químicos e, em seguida, removendo-se compostos ácidos e 
insaturados por meio de agentes adsorventes, hidrogenação catalítica ou 
extração por solventes. 
 
 
 
Assim, o produto obtido é constituído quase exclusivamente por 
Hidrocarbonetos e as propriedades do produto quando em operação, irão 
seguir as desta classe de compostos químicos. Atualmente, no mercado 
brasileiro, encontramos 2 tipos de óleos isolantes minerais classificados como 
Parafínico e naftênicos. Esta classificação diz respeito ao petróleo básico do 
qual foi refinado. Para fins de manutenção e operação convencional em 
transformadores podemos considerar igualmente os dois tipos, sem 
necessidade de diferenciação. A estrutura básica dos Hidrocarbonetos 
saturados, chamados Alcanos, é dada a seguir e será utilizada neste trabalho 
para descrever o comportamento em serviço deste produto. 
-C-C-C...C-C-C- 
 
ENSAIOS 
Ponto de Anilina: 
Este ensaio consiste em misturar uma amostra de óleo isolante com anilina e 
aquecer sob agitação até que os dois produtos se misturem de forma 
homogênea. A temperatura em Celsius onde ocorre a mistura é chamada de 
Ponto de Anilina. A anilina é um composto aromático leve e mistura-se bem 
aos aromáticos leves presentes no óleo isolante. Assim, quanto maior o teor de 
aromáticos leves no óleo, menor será a temperatura de mistura e vice-versa. 
Os compostos aromáticos leves são facilmente oxidados nas condições de 
operação dos transformadores. O limite inferior procura garantir que o teor 
destes compostos não seja excessivo para que não ocorra a rápidaoxidação da 
massa de óleo. 
 
 
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Por outro lado, os compostos aromáticos leves atuam como inibidores 
naturais, quando presentes em pequenas quantidades, por um mecanismo que 
será discutido mais adiante. Por isso é também estabelecido um limite superior 
para garantir que o produto possui aromáticos leves capazes de inibir o 
processo de oxidação dos demais hidrocarbonetos. 
Cor: 
Este ensaio consiste em comparar a cor de uma amostra do óleo, com uma 
série de padrões de cores pré definidas. 
Os hidrocarbonetos que constituem o óleo são incolores. Assim, quanto 
melhor for o processo de refino, mais clara será a cor do produto final. Os 
valores adotados na tabela 1, procuram garantir o processo correto de refino. 
Pontos de Fulgor e Fluidez- 
São ensaios simples que informam sobre os extremos da faixa de peso 
molecular dos hidrocarbonetos existentes no óleo avaliado. O ensaio de Ponto 
de Fulgor (Vaso Cleveland) consiste em aquecer o óleo isolante e, 
simultaneamente, expô-lo à ação de uma chama próxima à superfície do 
produto. Com o aquecimento, os compostos voláteis presentes no óleo irão 
vaporizar até que inflamarão sob a ação da chama. A temperatura onde ocorre 
a chama (Flash) é tomada como o ponto deFulgor. 
Assim, podemos concluir que este ensaio é uma determinação indireta da 
quantidade de compostos voláteis presentes na amostra de óleo. Quanto maior 
for o teor de voláteis, menor será o Ponto de Fulgor. É estipulado um valor 
mínimo como forma de garantir um teor máximo de voláteis. 
 
 
 
 
Ponto de Fluidez 
O ensaio de Ponto de Fluidez consiste em resfriar uma amostra do óleo 
isolante até que cesse seu escoamento pela ação da gravidade. A temperatura 
em Celsius onde isto ocorre é tomada como o Ponto de Fluidez. Os 
hidrocarbonetos de alto peso molecular e cadeia reta são os mais sensíveis à 
diminuição da temperatura e, portanto, mais elevado será o Ponto de Fluidez 
quanto maior for o teor destes compostos na amostra. Observamos portanto, 
que os dois ensaios em conjunto visam garantir que o produto foi obtido a 
partir do refino da faixa correta de destilação do petróleo. 
Densidade e Viscosidade: 
Estes dois ensaios tem o mesmo objetivo dos 2 anteriores. A densidade é a 
medida da quantidade de massa por volume dos materiais e a Viscosidade é a 
medida da força necessária para o escoamento de um líquido. Ambas as 
 
 
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propriedades são função, nos hidrocarbonetos, do seu peso molecular. O 
conjunto de ensaios até aqui descrito destina-se, como podemos ver, 
exclusivamente a avaliação da qualidade de fabricação do produto. 
Tensão Interfacial: 
Este ensaio é feito colocando-se uma camada de óleo isolante sobre uma 
camada de água e, em seguida, fazendo-se um anel de platina imerso na água 
passar para a camada de óleo. A força necessária para fazer com que o anel 
rompa a superfície da água é tomada como a Tensão Interfacial Óleo/Água. 
A água é o óxido de hidrogênio, portanto, um material altamente oxigenado e 
de elevada polaridade molecular. Os hidrocarbonetos, por outro lado, são 
substancias de muito baixa polaridade em sua molécula e não oxigenadas. 
Assim, quanto mais puro for o óleo, menor será sua interação com a camada 
de água e mais alto será o valor obtido para o ensaio. Um valor mínimo 
garante baixos teores de substancias oxigenadas e polares no produto. 
Este ensaio, como veremos adiante, ao contrário dos anteriores é de grande 
importância na avaliação das condições de operação dos óleos minerais. 
Rigidez Dielétrica: 
Este ensaio é uma medida da capacidade do isolante de resistir ao impacto 
elétrico.Consiste em colocar uma amostra de óleo entre 2 eletrodos padrão e 
submete-la a incrementos constantes de tensão alternada até que ocorra a 
ruptura do meio isolante e a conseqüente descarga entre os eletrodos.Os 
hidrocarbonetos que compõem o óleo isolante, por apresentarem polaridade 
elétrica muito baixa, possuem uma Rigidez Dielétrica “intrínseca” 
extremamente elevada. Esta resistência ao impacto é sensivelmente diminuída 
pela presença de impurezas polares, como a água e outros oxigenados, e 
sólidas, como partículas microscópicas.Vemos, portanto, que este ensaio 
objetiva verificar a pureza do produto e, por conseguinte, a qualidade dos 
processos de fabricação, transporte e manuseio. 
Perdas Dielétricas: 
Este ensaio consiste na determinação da tangente ou seno do angulo de fase 
entre tensão e corrente quando se aplica uma tensão a 60 Hz no óleo a 
analisar. A amostra é colocada entre os 2 eletrodos de um capacitor e, em 
seguida é aplicada uma tensão constante a uma temperatura fixa. A leitura 
obtida para os parâmetros 
 
 
acima é tomada como o fator de Perdas Dielétricas. Como no caso anterior, o 
valor de perdas intrínseco aos hidrocarbonetos é extremamente baixo e é 
alterado pela presença de impurezas. Neste caso, por ser um ensaio executado 
em condições de equilíbrio é sensível também às impurezas solúveis, que não 
interferem na Rigidez Dielétrica. 
 
 
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Estabilidade à Oxidação: 
Neste ensaio, a amostra de óleo é submetida a aquecimento a 100 Celsius, 
com borbulhamento de oxigênio e em presença de catalisador de cobre. Ao 
final de 164 horas a amostra é retirada do sistema e determina-se o seu teor de 
borra e índice de acidez. A borra, sobre o que falaremos mais adiante, é um 
produto da oxidação dos hidrocarbonetos. Também os produtos ácidos 
determinados pelo índice de acidez são resultantes da sua oxidação. Este 
ensaio visa, portanto, avaliar a estabilidade química da amostra em estudo. É 
muito importante observar que este ensaio não guarda nenhuma relação com o 
processo real de oxidação do isolante no transformador. Trata-se apenas de 
uma medida da qualidade de fabricação do produto e indica uma tendência à 
oxidação mais rápida ou mais lenta. 
Enxofre Corrosivo: 
É um ensaio simples que consiste em imergir uma pequena tira de cobre 
polido na amostra de óleo e, após submeter o conjunto a aquecimento sob 
atmosfera de Nitrogênio por 16 horas a 140 Celsius, observar o aparecimento 
de manchas negras de sulfeto de cobre na superfície da tira. Seu objetivo é 
verificar a eficiência da remoção dos compostos de enxofre durante o 
processo de refino. 
Teor de Aditivo Antioxidante: 
O objetivo deste ensaio é apenas o de verificar a presença e teor de aditivo 
antioxidante na amostra de óleo, por meios químicos. Sua importância reside 
no fato de que um óleo isolante contendo este tipo de aditivo irá apresentar 
excelentes resultados no ensaio de Estabilidade à Oxidação, impedindo a 
verificação da real estabilidade química do produto original. No caso dos 
óleos adquiridos com este aditivo, é necessário verificar se o teor é aquele 
especificado por ocasião da compra. 
Teor de Água: 
Este ensaio consiste na determinação, através de reações químicas, da 
quantidade de água presente na amostra de óleo sob análise. A água apresenta 
solubilidade muito baixa nos hidrocarbonetos, contudo em óleos minerais 
novos, é solúvel até a faixa de 60 a 70 ppm/ Acima destes teores 
iremosencontrar água em suspensão no óleo isolante. No caso dos óleos 
novos, este ensaio visa verificar a qualidade dos processos de fabricação e 
transporte e manuseio do produto. 
Índice de Acidez Total: 
É uma determinação por via química da quantidade total de todos os 
compostos capazes de reagir com solução alcoólica de Hidróxido de Potássio. 
Todos os compostos ácidos, ou que possam dar reação ácida nestas condições, 
irão ser determinados por este método. 
 
 
 
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Assim, iremos determinar a presença de compostos oxigenados, sulfurados e 
outros. Para óleos novos, irá também verificar a qualidade dos processos de 
refinoe fabricação. Os óleos de origem mineral foram os primeiros produtos 
desenvolvidos para utilização como fluido refrigerante em transformadores. 
Portanto, os projetos básicos da maioria dos transformadores isolados a óleo 
são baseados nas suas propriedades e os fluidos desenvolvidos para aplicações 
especiais, que estudaremos a seguir, procuram aproximar-se de suas 
características. Assim, a compreensão das propriedades dos óleos minerais é 
essencial para o perfeito entendimento dos demais. 
 
MANUTENÇÃO PREVENTIVA DOS TRANSFORMADORES: 
a) Conceitos Básicos: 
A manutenção preventiva é uma técnica baseada na intervenção em 
equipamentos, corrigindo preventivamente situações ou componentes cuja 
deterioração ou desgaste é previamente conhecido. Tem como objetivo 
principal reduzir a ocorrência de falhas, evitando as interrupções de 
funcionamento e diminuindo os custos da manutenção tradicional corretiva. 
De uma forma prática, isto se traduz na substituição de partes dos 
equipamentos mais sujeitas ao desgaste, antes que venham a falhar, com o 
objetivo de prolongar a vida útil de todo o sistema e evitar a ocorrência de 
falhas. É também freqüentes a alteração de condições de operação com o 
objetivo de aumentar a expectativa de vida.Nos transformadores, o 
componente mais sujeito ao desgaste e deterioração é o sistema papel/óleo 
isolante. Assim, sua vida útil está diretamente relacionada à vida do 
isolamento sólido aplicado sobre as espiras. Uma vez perdido este isolamento, 
a tarefa básica do transformador não mais será executada e o reparo necessário 
consistirá no reisolamento total das bobinas. Portanto, observamos que a 
manutenção preventiva destes equipamentos não pode consistir na 
substituição periódica do papel isolante, devido ao alto custo desta operação. 
Nos transformadores elétricos, a manutenção preventiva consiste em 
minimizar os fatores que aceleram o envelhecimento do papel isolante. 
A manutenção preventiva visa também otimizar as condições de operação dos 
transformadores de forma a reduzir a probabilidade de ocorrência de falhas. 
No caso dos transformadores isto consiste em manter o meio isolante livre de 
impurezas que possam prejudicar seu desempenho. 
 
 
 
 
 
 
 
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Vista de núcleo retirado para manutenção na MTR – (Trafo 1,5 MVA) 
 
 
Vista do Transformador após a REVISÃO completa na MTR (trafo 1,5 MVA) 
 
b) Prolongamento da Vida Útil: 
O papel isolante utilizado em transformadores é produzido a partir da celulose 
vegetal de fibra longa. Devido à sua utilização, esta celulose deve ser o mais 
pura possível que eventuais impurezas não prejudiquem suas propriedades 
isolantes. Assim, o processo de envelhecimento do papel isolante será 
estudado a partir do comportamento da celulose. A celulose é, do ponto de 
vista químico, um açúcar polimérico (polissacarídeo) que sofre degradação 
pela ação do calor e agentes químicos. Entre as reações químicas dos 
polissacarídeos, a mais importante para o papel isolante é a de hidrólise, isto 
é, sua decomposição por ação da água. 
 
 
 
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A seguir, ilustramos estes processos. 
(1)CELULOSE+CALOR->H20+C02+CELULOSE(2) Sob a ação do calor, a 
molécula da celulose (1) parte-se em 2 ou mais pedaços, (celulose 2) menores 
que a molécula original. ÁCIDOS(1)CELULOSE+H20 ---------- 
>CELULOSE(2)+CELULOSE(3) CALOR Em contato com a água em 
presença de ácidos e calor, a molécula da celulose hidrolisa-se, resultando em 
2 ou mais moléculas de celulose de peso molecular menor que o 
original.Como em todo polímero, suas propriedades mecânicas e elétricas 
dependem do peso molecular e, portanto, do tamanho da molécula. A 
continuidade dos processos descritos acima faz com que o papel isolante 
perca, ao longo do tempo, suas propriedades de resistências mecânica e 
elétrica, levando o transformador a falhar. 
Podemos concluir agora, que a principal ação de manutenção preventiva 
para aumento da vida útil de transformadores consiste em proteger o papel 
isolante da ação do calor, da água e dos compostos ácidos. 
c) Prevenção de Falhas: 
Durante a operação dos transformadores, seu sistema isolante é 
constantemente solicitado eletricamente. Para que não ocorram descargas e é 
necessário que o isolamento esteja sempre em perfeitas condições. Um dos 
fatores que prejudicam as propriedades isolantes dos materiais é a presença de 
impurezas misturadas de forma heterogênea. A existência de descontinuidades 
nos materiais isolantes deforma o campo elétrico na vizinhança, ocasionando 
a ocorrência de pequenas descargas parciais. Este processo altera as 
propriedades isolantes do material, prejudicando o seu desempenho.No que se 
refere aos óleos isolantes, estas impurezas consistem principalmente na 
presença de água e partículas sólidas em suspensão. 
Comportamento da Água: 
A água pode estar presente nos óleos isolantes em solução ou em suspensão, 
e a sua interferência nas propriedades do isolante será função da forma em que 
se encontra. A água será dissolvida, até o limite de sua solubilidade no fluido 
em questão e nesta forma, por compor uma mistura homogênea com o 
isolante, não irá interferir significativamente nas suas propriedades elétricas. 
A quantidade total de água que um fluido será capaz de dissolver é função da 
quantidade de compostos polares e oxigenados presentes no líquido.Quando 
em solução, a água irá participar da reação de hidrólise do papel isolante, 
diminuindo a sua vida útil. 
A água em suspensão no líquido isolante irá atuar de maneira idêntica a um 
apartícula sólida não condutora, alterando o campo elétrico nas 
proximidades e interferindo negativamente nas propriedades de Rigidez 
Dielétrica e Perdas Dielétricas. 
 
 
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- Efeito das Partículas Sólidas: 
Os sólidos suspensos nos fluidos isolantes podem ser não condutores e não 
magnéticos. 
 
 
O seu efeito é idêntico ao já descrito para a água, devendo ser observado que 
no caso de partículas condutoras e magnéticas, sua intensidade é 
extremamente mais elevada. Devemos observar que as partículas em questão 
são de dimensões microscópicas, na faixa de 0,5 a 200 µm. A principal ação 
de manutenção preventiva para prevenção de falhas em transformadores é a 
remoção de água e partículas sólidas em suspensão. 
 
MANUTENÇÃO PREDITIVA EM TRANSFORMADORES: 
a) Conceitos Básicos: 
Esta é a mais moderna técnica de manutenção atualmente em uso e consiste 
em acompanhar, periodicamente, as características e propriedades dos 
diversos componentes de um sistema e proceder a uma intervenção quando 
verificado que se encontra na iminência de falhar. É a metodologia mais 
rentável do ponto de vista econômico-financeiro, já que além dos benefícios 
da manutenção preventiva, evita também intervenções precoces e substituição 
de partes dos equipamentos que ainda apresentem boas condições 
defuncionamento. 
Nos transformadores elétricos isolados a óleo a inspeção direta de seus 
componentes não é possível sem a retirada de operação dos equipamentos. Já 
que isto é exatamente o que se procura evitar através da manutenção, será 
necessário um procedimento indireto.Durante a operação dos transformadores, 
o líquido isolante estará circulando em seu interior, em contato com todos os 
demais componentes do equipamento.Assim, quando da ocorrência de falha 
em qualquer de suaspartes, algumas das propriedades do liquido isolante 
serão alteradas. A manutenção preditiva nos transformadores, portanto, 
baseia-se no acompanhamento periódico e sistemático das propriedades do 
seu líquido isolante. 
Qualquer variação destas propriedades que não seja conseqüência do 
envelhecimento normal do produto será uma indicação da existência de 
falha incipiente no transformador. 
b) Falhas em Transformadores: 
Nos transformadores, iremos observar dois tipos principais de falha: Falhas de 
Material e Falhas Elétricas. As falhas de material consistem na degradação 
precoce dos materiais existentes nos transformadores, sendo as mais comuns à 
oxidação do aço do tanque ou núcleo, a deterioração dos materiais de soldas, o 
desfibramento do papel e a deterioração dos demais isolantes sólidos. 
 
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Nestes casos, ocorrerá a contaminação do líquido isolante pelos materiais 
degradados na forma de partículas sólidas ou de seus constituintes solúveis, 
alterando as propriedades do óleo.As falhas elétricas são aquelas conseqüentes 
das anteriores, isto é, a ocorrência de pontos quentes por mau contato ou 
degradação do papel, sobreaquecimento generalizado devido ao excessivo 
envelhecimento do óleo ou papel, e descargas elétricas de alta ou baixa 
energia devidas à falhas do isolamento. Em todos estes casos ocorrerá a 
elevação da temperatura do ponto onde ocorre a falha e, conseqüentemente, a 
pirólise de diminutas quantidades do material isolante. Os produtos desta 
pirólise podem, em muitos casos, ser detectados pormeio de ensaios simples. 
 
 
 
COMPORTAMENTO EM SERVIÇO DOS ÓLEOS ISOLANTES: 
ÓLEOS MINERAIS DE USO GERAL: 
Estes óleos, que chamaremos apenas de Óleos Minerais Isolantes, apresentam 
reação de oxidação durante sua operação normal em transformadores e os 
procedimentos de manutenção devem levar em conta esta característica. A 
seguir, estudaremos este comportamento. 
a) Processo Oxidativo dos Óleos Minerais Isolantes: 
Como visto anteriormente, os óleos minerais isolantes são constituídos 
basicamente por compostos químicos da classe dos Hidrocarbonetos. Portanto, 
o seu comportamento com relação à oxidação será determinado por estes 
compostos. Os Hidrocarbonetos, sob a ação do calor, reagem com o oxigênio 
dissolvido no óleo conforme a seguir: 
1)...C-C-C- + 02 -> ...C-C-C. (RADICAL LIVRE) + H20 
2) ...C-C-C. + 02-’ ...C-C-C-O-O. (RADICAL PERÓXIDO) 
3)...C-C-C-O-O. + -C-C... -’ .C-C- (RADICAL LIVRE) + ...C-C-C-O-H 
(HIDROPERÓXIDO) 
4) ...C-C-C-O-O-H + 02 -> ..C-C-C-O-O. (RADICAL PERÓXIDO) + OH- 
Como podemos observar, as etapas 2, 3 e 4 formam uma reação em cadeia isto 
é, repete-se indefinidamente com velocidade crescente ao longo do tempo. A 
etapa lenta da reação é a primeira, a reação do hidrocarboneto com o oxigênio. 
Por isso, os aditivos anti-oxidantes devem ser substancias que atuem nesta 
primeira etapa, reagindo com os radicais livres formados sem dar origem a 
novos radicais livres. Este comportamento é observado nos compostos 
aromáticos leves, que constituem a maioria dos anti-oxidantes para óleos 
minerais.O. desenvolvimento da reação ao longo do tempo, pode ser. 
Representado graficamente come a seguir: Comportamento Tempo de 
Operação x Envelhecimento. 
 
 
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Observamos neste gráfico uma inflexão acentuada no ponto 3, representando 
o momento em que as concentrações de produtos de oxidação torna-se 
significativa e, portanto quando a manutenção preventiva deve realizar-se.Os 
mecanismos de terminação da reação de oxidação são os seguintes: 
I) RAD.PERÓXIDO + RAD. PERÓXIDO -> ÁLCOOIS 
2) HIDROPERÓXtDOS + 02 -> ÁCIDOS 
3) ÁCIDOS + ÁLCOOIS -> ÉSTERES POLIMÉRICOS (BORRA) 
4) RAD. LIVRE + RAD. LIVRE ->HIDROCARB. POLIMÉRICOS 
(BORRA) 
 
 
 
Estes produtos finais de oxidação são compostos oxigenados com polaridade 
elétrica na molécula e, portanto maus isolantes elétricos. Além disso, 
observamos a presença de ácidos que são aceleradores da degradação do papel 
isolante.Os produtos poliméricos formados na última etapa da reação, são 
extremamente prejudiciais, já que pelo seu alto peso molecular são sólidos que 
se depositam sobre as espiras do transformador impedindo a transmissão do 
calor. Por serem oxigenados, irão também acumular água, acelerando ainda 
mais a degradação do papel. 
b) Degradação Térmica dos Óleos Minerais: 
Os hidrocarbonetos sofrem pirólise gerando outros hidrocarbonetos de menor 
peso molecular. lsto é, sob a ação do calor suas moléculas “quebram” em 
pedaços de vários tamanhos, incluindo compostos de muito baixo peso 
molecular e, portanto, gasosos. Esta reação, obedece a leis termodinâmicas 
predeterminadas e assim, os produtos gerados pela pirólise serão função da 
temperatura a que o óleo for submetido. As reações de pirólise mais 
importantes para a manutenção são as seguintes: 
I) ...C-C-C-C-C- + CALOR -> ...C-C-C-C=C- + H2 (HIDROGÊNIO) 
2) ...C-C-C-C-C-+ CALOR -’ ...C-C-C=C- + CH4 (METANO) 
3) ...C-C-C-C-C-+ CALOR -- ...C-C=C- + C2H6 (ETANO) 
4) ...C-C-C-C-C-+ CALOR -> ...C-C=C- + C2H4 (ETILENO) 
5) ..C-C-C-C-C-+ CALOR-> ...C-C=C- + C2H2 (ACETILENO) 
As reações 1 e 3 ocorrem a baixas temperaturas, em seguida, temos as reações 
2,4 e 5 em ordem crescente de temperatura. 
c) Manutenção Preventiva: 
- Extensão da Vida Útil: 
Como vimos anteriormente, a extensão da vida útil dos transformadores 
isolados a óleo mineral consiste em proteger o papel isolante do ataque da 
água e compostos ácidos. Os melhores resultados serão obtidos quando a 
 
 
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intervenção da manutenção for realizada antes que a reação de oxidação 
chegue às últimas etapas. 
Caso seja formada grande quantidade de Borra e compostos ácidos, a troca, 
secagem, ou regeneração do óleo será ineficiente, já que os produtos sólidos 
de oxidação permanecerão depositados sobre o papel isolante. Sua remoção 
só é possível com a abertura da unidade, lavagem da parte ativa e posterior 
secagem. 
Para atingir este objetivo, devemos proceder periódica e sistematicamente aos 
ensaios que são sensíveis à água, ácidos e materiais oxigenados, isto é, Teor 
de Água, Índice de Acidez e Tensão Interfacial. 
A combinação dos ensaios de acidez e tensão interfacial é que nos permite 
determinar o ponto de inflexão da curva de envelhecimento dos óleos 
minerais. O ensaio de acidez determina os compostos ácidos já formados e o 
de tensão interfacial é sensível aos produtos intermediários de oxidação. 
Prevenção de Falhas: 
Como para os outros óleos isolantes, o objetivo de prevenção de falhas é 
alcançado pelo acompanhamento das propriedades sensíveis à presença de 
impurezas insolúveis: 
 
 
 
 
Rigidez Dielétrica e Perdas Dielétricas. 
No caso dos óleos minerais, entretanto, por serem oxidados ao longo do 
tempo de operação, os valores para avaliação desses parâmetros serão 
dependentes do grau de oxidação do óleo e, portanto, do seu nível de acidez e 
tensão interfacial. 
- As indicações de contaminação por água e partículas detectadas nos ensaios 
de Rigidez e Perdas Dielétricas devem ser verificadas pelo ensaio de Teor de 
Água e, se necessário, ensaios específicos para determinar a quantidade e 
natureza das partículas presentes. 
d) Manutenção Preditiva: 
A manutenção preditiva é realizada determinando-se periodicamente, por 
cromatografia da Fase Gasosa, os teores dos gases (conforme descrito na 
seção b) dissolvidos no óleo. É importante assinalar que este método de ensaio 
é sensível a quantidades extremamente pequenas de gases e, portanto, permite 
detectar falhas elétricas em estágio muito incipiente. Na prática, toma- seuma 
amostra de cerca de 50ml de óleo isolante que é, em laboratório , submetida a 
vácuo para extrair os gases dissolvidos. Uma pequena alíquota destes gases é 
então analisada e os resultados obtidos são avaliados de acordo com métodos 
pré estabelecidos, baseados na temperatura de formação de cada gás. O 
critério mais simples de diagnóstico é o chamado método dos “Gases Chave” 
que mostramos abaixo: 
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MÉTODO DO GÁS CHAVE 
GÁS CHAVE 
FALHA CARACTERÍSTICA 
HIDROGÊNIO (H2) 
METANO ( CH4 
DESCARGAS PARCIAIS NO ÓLEO 
ACETILENO (C2H2) 
ARCO ELÉTRICO NO ÓLEO 
ETILENO ( C2H4) 
SOBREAQUECIMENTO NO ÓLEO 
MONÓXIDO DE CARBONO 
DESCARGAS PARCIAIS NO PAPEL 
MONÓXIDO E DIÓXIDO DE 
CARBONO 
SOBREAQUECIMENTO NO PAPEL 
Esta tabela, relaciona o gás que predomina na mistura com a falha que Ihe deu 
origem. A próxima tabela, mostra o chamado Método IEC, ou método de 
Rogers para diagnóstico. A exemplo do anterior, está baseado na temperatura 
de formação dos gases, porém, considera as relações entre os seus teores ao 
invés de cada gás em separado. 
Este é o método atualmente normalizado pela ABNT, para Diagnóstico de 
Análises de Gases Dissolvidos em Óleos Isolantes. 
MÉTODO ABNT PARA DIAGNÓSTICO DE FALHAS 
1) Obter as relações a seguir e classifica-las, de acordo com o valor obtido: 
acetileno/etileno: até 0,1 -> código 0 
0,1 a 1 -> código I 
de 1 a 3 -> código 1 
3 ou acima -> código 2 
metano/hidrogênio: até 0,1 -> código 1 
de 0,1 a 1 -> código 0 
de 1 a 3 -> código 2 
3 ou acima -> código 2 
 
 
etileno/etano: até 0,1 -> código 0 
de 0,1 a 1 -> código 0 
de 1 a 3 -> código 1 
3 ou acima -> código 2 
2)Ordenar os códigos obtidos na seqüência apresentada acima e obter o 
Código de Falha. 
 
3) Aplicar o código de falha encontrado na tabela abaixo para obter o 
diagnóstico: 
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FALHA CARACTERÍSTICA 
CÓDIGO 
OPERAÇÃO NORMAL 
0 0 0 
DESCARGAS PARCIAIS DE BAIXA 
ENERGIA 
0 1 0 
DESCARGAS PARCIAIS DE ALTA 
ENERGIA 
1 1 0 
ARCO DE BAIXA ENERGIA 
1-2 / 0 / 1-2 
ARCO DE ALTA ENERGIA 
1 0 2 
FALHA TÉRMICA LEVE 
0 0 1 
FALHA TÉRMICA DE BAIXA 
TEMPERATURA 
0 2 0 
FALHA TÉRMICA DE MEDIA 
TEMPERATURA 
0 2 1 
FALHA TÉRMICA DE ALTA 
TEMPERATURA 
0 2 2 
É ainda de fundamental importância para a manutenção preditiva, a 
periodicidade regular na execução das análises. Esta periodicidade é definida 
de acordo com os diagnósticos obtidos.Para transformadores em operação a 
seguinte periodicidade, em casos de operação normal, pode ser considerada 
satisfatória: 
- Primeira Análise 
- Três meses após 
- Periodicidade Anual. 
CONCLUSÕES: 
A tecnologia resumida de forma breve neste trabalho constitui uma ferramenta 
inigualável da moderna Engenharia de Manutenção. Possibilita obter o melhor 
desempenho possível por maior tempo dos Transformadores Elétricos.