trasnmissão energia elétrica

7/27/2019 trasnmisso energia eltrica

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PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DO RIO GRANDE DO SUL

FACULDADE DE ENGENHARIA

PROGRAMA DE PS - GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

ROBERTO OSTERMANN

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE

TRANSFORMADORES DE POTNCIA INSTALADOS NO SISTEMA DE

TRANSMISSO DA COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELTRICA

Porto Alegre

2006


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ROBERTO OSTERMANN

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE

TRANSFOMADORES DE POTNCIA INSTALADOS NO SISTEMA DETRANSMISSO DA COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELTRICA

Dissertao apresentada como requisitoparcial obteno do Ttulo de Mestre em

Engenharia Eltrica, pelo Programa de Ps-Graduao em Engenharia Eltrica daPontifcia Universidade Catlica do RioGrande do Sul.

Orientador: Prof. Dr. Jos Wagner MacielKaehler

Porto Alegre

2006


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Ao meu pai, Jos Carlos Ostermann (in memoriam)


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AGRADECIMENTOS

No momento que estou transpondo a ltima barreira deste desafioque foi obter o ttulo de Mestre em Engenharia Eltrica, tenho muito, e amuitos agradecer, em especial:

A Deus pela vida, capacidade e sade para iniciar e concluir estetrabalho.

Aos meus filhos Pedro e Rafaela pela compreenso e carinho.Perdoem-me pela ausncia e falta de pacincia durante este perodo.E se educar tambm dar exemplos, procurem segui-lo, educao o caminho.

minha esposa Soraya pelo amor e dedicao, por compensar aminha ausncia na educao dos nossos filhos e tambm pelavibrao com as minhas vitrias que tambm so tuas.

minha me Helena, meus irmos Maria de Lurdes, Maria Cristina,Maria Luiza e Jos Carlos pela torcida.

Ao amigo Prof. Dr. Guilherme Alfredo Dentzien Dias, pelos conselhos,recomendaes e principalmente pela confiana demonstrada aolongo do Projeto de Pesquisa & Desenvolvimento que realizamosjuntos e pelo apoio na elaborao desta Dissertao.

Ao meu orientador Prof. Dr. Jos Wagner, pela cordial acolhida nafase final de elaborao desta Dissertao e pela qualificadaorientao recebida que muito valorizou este trabalho.

Ao Prof. Dr. Marcos Tello pela orientao acadmica recebida.

Companhia Estadual de Energia Eltrica pela oportunidade de estaraqui neste momento como profissional maduro na busca deconhecimento e realizando um sonho.

Ao meu grande amigo, Eng. Milton Roberto Layher, agora Mestre emEngenharia Eltrica, pelo incentivo, pelos conselhos, pela indicaode limites quando a imaginao voava e principalmente pela amizadedemonstrada.


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Aos amigos, tambm colegas de trabalho, da Seo de Manutenode Transformadores pela demonstrao de amizade, esprito deequipe, cooperao e torcida ao longo deste perodo.

Aos Engenheiros. Daniel Gazzana e Samuel Martins Corra pelaamizade, profissionalismo e competncia demonstrados durante odesenvolvimento do SGTF CEEE / AT.

Aos bolsistas de Engenharia Eltrica Bianco Santana e Cristina dosSantos Hassler (agora Engenheira) pelo apoio e ajuda recebidadurante o desenvolvimento deste projeto de pesquisa.

Aos Eletrotcnicos (futuros engenheiros) Eduardo Dalto de Freitas eTiago Augusto de Oliveira da Turma de Manuteno de Gravata, aosEngenheiros Ricardo Lastra Olsen e Rosana Seligman do

Departamento de Superviso e Controle, pela cooperao naimplantao do Projeto Piloto de Monitoramento na SubestaoCampo Bom.

Ao amigo Jos Emlio Soares pelas aulas de ingls no final doexpediente, pelo apoio e pela amizade demonstrada.

professora Marlia Arajo Schmitz, que muito me auxiliou a transpora terrvel barreira da proficincia em lngua estrangeira.

s amigas, Eng. Zuleika Wichrowski Bittencourt Gautrio e Dra. MariaLuiza Sperb Indrusiak que me auxiliaram na formatao final desta

Dissertao.

A todos os amigos aqui no citados que muito torceram e meapoiaram durante este perodo que parecia no ter fim.

Muito Obrigado!


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RESUMO

Esta dissertao descreve a concepo, a implantao e os

resultados alcanados no desenvolvimento do SGTF CEEE / AT, Sistema

de Gerenciamento de Transformadores de Potncia, implantado na rea de

Transmisso da CEEE.

Tem como referncia a experincia da concessionria assim como

uma reviso bibliogrfica das metodologias e tcnicas referente ao tema.

Inicia com uma abordagem sobre a evoluo da engenharia de manuteno

industrial no Brasil, traando um paralelo com o que ocorreu na manuteno

de transformadores no sistema eltrico brasileiro, passa por uma reviso nos

conceitos de transformadores de potncia, degradao do sistema isolante,

identificao de falhas atravs de anlise dos gases dissolvidos no leo e

envelhecimento do papel isolante.

Os fundamentos do Gerenciamento de Transformadores de Potncia

so demonstrados atravs do detalhamento das estruturas e recursos dos

Mdulos ou Ferramentas disponveis no sistema: Mdulos de Cadastro,

Manuteno, Avaliao da Vida til e Monitoramento.

So apresentados os resultados e benefcios alcanados com a

implantao do sistema de gerenciamento de transformadores bem como as

vantagens em estender os mesmos princpios a outros equipamentos ou

instalaes da concessionria.

Palavras-chave: Gesto da Manuteno, Manuteno Preditiva,

Transformador de Potncia, Vida til.


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ABSTRACT

This dissertation describes the conception, the implantation of the

results reached in the development of "SGTF - CEEE / ATTN" - System of

Administration of Power Transformers, that was implanted in the Area of

Transmission of CEEE.

It has as reference the experience of the energy company as well as a

bibliographical revision of the methodologies and techniques regarding the

theme. It begins with an approach on the evolution of the industrial

engineering maintenance in Brazil, drawing a parallel one what happened in

the evolution of the maintenance of transformers in the Brazilian electric

system, it goes by a revision in the concepts of power transformers,

degradation of the insulating system, identification of emissions through

analysis of the gases dissolved in the oil and aging of the insulating paper.

The base concepts of the Administration of Power Transformers are

demonstrated through the details of the structures and resources of the

"Modules" or available "Tools" in the system: Modules of Register,

Maintenance, Evaluation of the Useful Life and Monitoring.

The results and benefits reached with the implantation of the system of

administration of transformers are presented as well as the advantages in

applying the same ideas to the other equipments or facilities of the energy

company.

Key-words: Maintenance Management, Prediction Maintenance,

Power Transformer, Useful Life.


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SUMRIO

1. Introduo ...................................................................................20

1.1. Organizao da Dissertao e Metodologia adotada ..........22

2. REVISO BIBLIOGRFICA........................................................24

2.1. Manuteno .........................................................................24

2.1.1. Histrico da Manuteno ................................................24

2.1.2. Tipos de Manuteno .....................................................25

2.1.3. Mtodos e Prticas da Manuteno Moderna ................32

2.1.4. A Manuteno no Setor Eltrico .....................................43

2.2. Transformador de Potncia .................................................46

2.3. Degradao do sistema isolante..........................................52

2.3.1. Degradao do leo .......................................................54

2.3.2. Degradao do papel [17] ..............................................57

2.3.3. Avaliao do leo Mineral Isolante [19] .........................64

2.3.4. Formao dos Gases Dissolvidos no leo [29] ..............75

2.3.5. Mtodos de Deteco de Falhas ....................................79

2.4. Gerenciamento de Transformadores de potncia................85


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3. Sistema de Gerenciamento de Transformadores de potncia ....88

3.1. Contexto ..............................................................................88

3.2. Mdulo de Cadastro.............................................................91

3.2.1. Estrutura do Cadastro.....................................................93

3.2.2. Opes do Cadastro de Transformadores......................97

3.3. Mdulo de Manuteno .....................................................100

3.3.1. Programa de Manuteno Preventiva ..........................103

3.3.2. Manuteno Preditiva ( Ferramentas de Avaliao ) ....107

3.3.3. Histrico de Manuteno ..............................................119

3.4. Mdulo Avaliao da Vida til ............................................125

3.4.1. Procedimento de clculo ..............................................125

3.4.2. Limitaes para aplicao de sobrecarga [9]................127

3.4.3. Controle das condies operacionais [9] ......................128

3.4.4. Opes da Ferramenta .................................................131

3.5. Mdulo de Monitoramento .................................................134

3.5.1. Variveis de Monitoramento .........................................139

3.5.2. Sensores para Monitoramento......................................141

3.5.3. Interligao dos Sensores e Arquitetura do Sistema ....147


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3.5.4. Instalao do Sistema ..................................................152

3.5.5. Opes da Ferramenta .................................................152

4. Resultados Obtidos...................................................................156

5. Concluses e sugestes ...........................................................159

Referncias Bibliogrficas ................................................................162


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Custos de manuteno [2]. ..........................................................32

Tabela 2 - Caractersticas Tcnicas [12].......................................................51

Tabela 3 - Combinao dos elementos papel e leo [14]. ............................52

Tabela 4 Processo de Oxidao dos Hidrocarbonetos [16] .......................55

Tabela 5 Produtos da Oxidao do leo Mineral Isolante [16] ..................56

Tabela 6 - Reaes de Polimerizao [16] ...................................................56

Tabela 7 - Comparativo dagua no leo e na Isolao Slida [17].............59

Tabela 8 - Classificao do leo Mineral Isolante em Servio [19]. .............74

Tabela 9 - Valores mximos para contagem de partculas [19] ....................75

Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo [29]. ................................................76

Tabela 11 Classificao dos Gases Dissolvidos no leo [29]. ..................77

Tabela 12 Estrutura do leo isolante e gases de falha [29]. ......................78

Tabela 13 - Processo de Formao dos Gases de Falha [29]. .....................79

Tabela 14 - Tipos de Falha [30]. ...................................................................80

Tabela 15 - Relaes Bsicas dos Gases [30]. ............................................81

Tabela 16 - Interpretao dos Gases Dissolvidos no leo [30]. ...................81

Tabela 17 - Perfis tpicos de composio [31] ..............................................82

Tabela 17 - Perfis tpicos de composio [31] - Continuao .......................83


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Tabela 18 - Limites por zonas [30]................................................................84

Tabela 19 - Idade de transformadores CEEE/AT..........................................89

Tabela 20 - Potncia Instalada x Classe de Tenso. ....................................90

Tabela 21 - Recomendaes [40] ...............................................................116

Tabela 22 - Cargas mximas admissveis [9]. ............................................127

Tabela 23 - Temperaturas limites [9]. .........................................................128

Tabela 24 - Valores fsico-qumicos limites do leo isolante [9]..................129

Tabela 25 - Valores limites do leo isolante e do papel [9]. ........................129

Tabela 26 - Limites do teor de gua no papel isolante[9]. ..........................131

Tabela 27 - Curvas de Perda de Vida Nominal e Acumulada.....................133

Tabela 28 - Caractersticas da Instalao e Equipamentos [42].................137

Tabela 29 - TbTransformadores .................................................................169

Tabela 30 - Tabelas Auxiliares TbTransformadores ...................................177

Tabela 31 - Atividades de Manuteno Preventiva.....................................181

Tabela 32 - Variveis para Anlise Cromatogrfica....................................185

Tabela 33 - Variveis para Anlise Fsico-Qumica ....................................186

Tabela 34 - Intervenes ............................................................................188

Tabela 35 Variveis de monitoramento ...................................................190


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Evoluo da Manuteno. ............................................................24

Figura 2 - Manuteno Corretiva no planejada [2]. .....................................26

Figura 3 - Manuteno Preventiva [2]. ..........................................................28

Figura 4 - Manuteno Preditiva [2] ..............................................................29

Figura 5 - Resultados x Tipos de Manuteno [2].........................................31

Figura 6 - Curva Caracterstica da Vida de Equipamento [2] ........................33

Figura 7 - Seleo da Estratgia de Manuteno na RCM [5] ......................35

Figura 8 - Taxa de Falhas versus Tempo [5] ................................................36

Figura 9 - Os Oito Pilares da TPM [5] ...........................................................40

Figura 10 - Falhas Visveis e Invisveis da TPM [5] ......................................43

Figura 11 - Evoluo da manuteno no setor eltrico. ................................44

Figura 12 - Representao de um sistema eltrico de potncia [11]. ...........48

Figura 13 - Componentes externos [12]........................................................50

Figura 14 Componentes internos [13]...........................................................50

Figura 15 - Molcula de Celulose [10]. .........................................................53

Figura 16 - Estruturas bsicas do carbono em molculas de leo mineral

[10].........................................................................................................53


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Figura 17 - Resistncia Trao X Grau de Polimerizao [17]. .................60

Figura 18 - Envelhecimento de papel em transformadores classe 85 C [17].

...............................................................................................................60

Figura 19 Vida da isolao celulsica [17]. ................................................61

Figura 20 - Seo transversal das espiras de um transformador [17]...........62

Figura 21 - Curva de Expectativa de Vida. ...................................................64

Figura 22 - Variao da saturao de gua no leo [19] ..............................67

Figura 23 Tringulo de Duval [30] .................................................................84

Figura 24 - Posicionamento da GDMT sob a tica da Engenharia de

Manuteno [32] ....................................................................................85

Figura 25 - Idade transformadores CEEE/AT. ..............................................89

Figura 26 Estrutura do Sistema de Gerenciamento [35] ............................91

Figura 27 - Diagrama Simplificado da Ferramenta Cadastro........................92

Figura 28 - Relacionamento TbTansformadores (A) ..................................96

Figura 29 - Relacionamentos TbTransformadores (B) ...............................96

Figura 30 - Tela Inicial Cadastro de Transformadores..................................97

Figura 31 - Tela de Dados Gerais.................................................................98

Figura 32 - Tela Dados Eltricos: Ligaes/Tenses....................................99


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Figura 33 - Estrutura das ferramentas de manuteno...............................103

Figura 34 - Atividades de Manuteno Preventiva......................................105

Figura 35 - Manuteno Preventiva / Modo Formulrio. .............................106

Figura 36 - Manuteno Preventiva / Modo Folha de Dados. .....................106

Figura 37 - Diagrama simplificado Anlise Cromatogrfica. ....................108

Figura 38 Anlise Estatstica....................................................................111

Figura 39 - Ponto Quente TR 1 SE CAX 2..................................................111

Figura 40 - Condio Operativa Convencional. ..........................................113

Figura 41 - Anlise Grfica. ........................................................................114

Figura 42 Diagrama Simplificado anlise fsico-qumica.............................115

Figura 43 - Condio Operativa. .................................................................118

Figura 44 - Anlise Grfica. ........................................................................118

Figura 45 - Diagrama Simplificado..............................................................120

Figura 46 - Relacionamentos TbIntervenes. .........................................120

Figura 47 - Ferramenta "Histrico de Manuteno". ...................................125

Figura 48 - Diagrama simplificado de clculo. ............................................126

Figura 49 - Curva de Carga TR 2 SE CBO, 29/07/2006. .........................132

Figura 50 Mapa Eltrico e Geogrfico / RS [42].......................................135


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Figura 51 - Mapa Eltrico e Geogrfico / Regio Metropolitana [42]. .........136

Figura 52 - Diagrama de Operao SE CBO [42]. ......................................137

Figura 53 - Diagrama Simplificado Monitoramento. ....................................139

Figura 54 - Arquitetura do Sistema de Monitoramento ...............................150

Figura 55 - Diagrama de Interligao dos Equipamentos ...........................151

Figura 56 - Guia "Geral" da Ferramenta de Monitoramento. ......................153

Figura 57 - Monitor 1...................................................................................154

Figura 58 - Monitor 2...................................................................................154

Figura 59 - Opo Grfica do Sistema de Monitoramento..........................155

Figura 60 Planilha. ...................................................................................155


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SIGLAS:

AL: Alimentadores de Distribuio.

ANEEL: Agncia Nacional de Energia Eltrica.

ANP: Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis.

ANSI: American National Standards Institute.

ASTM: American Society for Testing and Materials Standards from ANSI.

AT: Alta-Tenso.

BT: Baixa-Tenso.

C2H2: Acetileno.

C2H4: Etileno.

C2H6: Etano.

CDC: Comutador de Derivao em Carga.

CEEE: Companhia Estadual de Energia Eltrica.

CH4: Metano.

CIGR: Conseil International des Grands Rsaux lectriques.

CO: Monxido de Carbono.

CO2: Dixido de Carbono.

COP: Conversor ptico.

COPEL: Companhia Paranaense de Energia.

CPFL: Companhia Paulista de Fora e Luz.

DBPC: ditercirio-butil-paracresol.


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GCEM: Grupo de Compatibilidade Eletromagntica.

GDMT: Gerenciamento de Dados para Monitoramento e Avaliao daCondio Operativa de Transformadores.

GP: Grau de Polimerizao.

GT A2.23: Grupo de Trabalho A2.23, Monitoramento de Transformadores dePotncia.

H2: Hidrognio.

IDD: Intelligent Diagnostic Devices.

IEC: International Electrotechnical Commission.

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.

LT: Linha de Transmisso.

MBC: Monitor de Buchas.

MH 1: Monitor de Hidrognio e gua Dissolvidos no leo.

MH 2: Monitor de Gases Combustveis.

MT: Mdia Tenso.

NBR: Normas Brasileiras.

N2: Nitrognio.

NO/NC: Contatos, Normalmente Aberto / Normalmente Fechado.

ONAF I: leo Normal / ArForado, primeiro estgio de ventilao.

ONAF II: leo Normal / Ar Forado, segundo estgio de ventilao.

ONAF: leo Normal / Ar Forado.

ONAN: leo Normal / Ar Normal.


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ONS: Operador Nacional do Sistema Eltrico.

P&D: Pesquisa e Desenvolvimento.

PCB: Bifenilas policloradas, compostos orgnicos sintticos "ascarel".

PDC: Corrente de Polarizao e Despolarizao.

PLC: Controlador Lgico Programvel.

PUCRS: Pontifcia Universidade Catlica do Rio Grande do Sul.

PVI: Parcela Varivel da receita de transmisso por Indisponibilidade.

RVM: Recovery Voltage Measurement - medio da tenso de retorno paradeterminao da umidade superficial.

SCM: Sub-Comit de Manuteno.

SE ALE 2: Subestao Alegrete 2.

SE CAX 2: Subestao Caxias 2.

SE CBO: Subestao Campo Bom.

SE CIN: Subestao Cidade Industrial.

SE PAL 8: Subestao Porto Alegre 8.

SE TAQ: Subestao Taquara.

SGTF CEEE / AT: Sistema de Gerenciamento de Transformadores de Fora,Companhia Estadual de Energia Eltrica / rea de Transmisso.

TCs: Transformadores de Correntes.

TIF: Tenso Interfacial (mN/m).

TR 1: Transformador 1, Mdulo.

TR 2: Transformador 2, Mdulo.


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1. INTRODUO

As modificaes ocorridas no setor eltrico brasileiro, vindas a partir

da criao da ANEEL e do ONS, da privatizao e desverticalizao das

concessionrias de energia eltrica, impuseram novas e importantes regras

como a Parcela Varivel1, Consumidores Livres, Leiles de Energia,

aumentando a fiscalizao e as penalizaes sobre as empresas de

gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica a partir de regras

ainda no suficientemente claras e discutidas.

Para as empresas transmissoras de energia eltrica, cuja receita

depende da Disponibilidade de seus equipamentos ou instalaes, as

penalidades pela indisponibilidade muitas vezes superior receita deste

equipamento ou instalao em condies normais de operao.

Em funo da grande importncia do transformador para um sistema

eltrico de potncia, j h bastante tempo so disponveis diversas

1Parcela Varivel por Indisponibilidade (PVI) um desconto aplicado sobre a

Receita Anual Permitida (RAP) de um equipamento e/ou instalao de transmisso de

energia eltrica proporcional ao tempo de indisponibilidade do mesmo.


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ferramentas de diagnstico e avaliao da sua condio operativa como as

tcnicas de diagnstico a partir a anlise dos gases dissolvidos no leo, o

acompanhamento do isolamento lquido e slido a partir da anlise fsico-

qumica do leo e anlise da vida til a partir da definio do grau de

polimerizao do papel, entre outros.

Os avanos tecnolgicos tornaram possvel o monitoramento on-line

de diversas grandezas ou parmetros do transformador, sempre com o

objetivo de identificar, de uma forma precoce, falhas em desenvolvimento.

Diversos tipos de sensores podem ser instalados no transformador para

monitoramento das temperaturas do leo e dos enrolamentos, dos gases

dissolvidos e da umidade contida no leo, das capacitncias e do fator de

potncia das buchas, do desgaste dos contatos do comutador de derivao

em carga. Sistemas de monitoramento complexos, desenvolvidos por

grandes fabricantes de transformadores so disponveis no mercado, com

custos muitas vezes distantes da realidade das empresas.

Tratamos hoje, em diversos grupos de discusso nacionais e

internacionais do tema: Gerenciamento de Dados para Monitoramento e

Avaliao da Condio Operativa de Transformadores exemplo das

discusses ocorridas no grupo GT A2.23 do Cigr Brasil.

Esta dissertao trata do desenvolvimento de um sistema de

gerenciamento de transformadores de potncia desenvolvido dentro de um

projeto de pesquisa e desenvolvimento, convnio entre a Companhia

Estadual de Energia Eltrica rea de Transmisso e a Pontifcia

Universidade Catlica do Rio Grande do Sul, sendo o autor desta

dissertao ao mesmo tempo gerente do projeto pela CEEE e membro do

grupo de pesquisa disponibilizando a experincia de aproximadamente 25

anos em manuteno corretiva, preventiva e preditiva de transformadores de

potncia.


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1.1. Organizao da Dissertao e Metodologia adotada

Com o objetivo de melhor descrever o trabalho realizado e osresultados alcanados no desenvolvimento do SGTF CEEE / AT Sistema

de Gerenciamento de Transformadores de Potncia implantado na rea de

Transmisso da CEEE, esta Dissertao foi organizada em captulos da

seguinte forma:

O primeiro captulo tem o objetivo de contextualizar e demonstrar a

relevncia do tema abordado, introduzir o assunto e mostrar a organizao e

a metodologia adotada para elaborao desta dissertao;

O Captulo 2 apresenta uma reviso bibliogrfica dos temas e

tcnicas abordadas nesta Dissertao, iniciando com uma abordagem sobre

a evoluo da engenharia de manuteno industrial no Brasil, traando um

paralelo com o que ocorreu na manuteno de transformadores no sistema

eltrico brasileiro, passa por uma reviso nos conceitos de transformadores

de potncia, degradao do sistema isolante, identificao de falhas atravs

de anlise dos gases dissolvidos no leo e envelhecimento do papelisolante.

No Captulo 3, o conceito de Gerenciamento de Transformadores de

Potncia inserido, demonstrando sua aplicabilidade desenvolvimento e

implantao de um sistema de gerenciamento de transformadores de

potncia. So tambm apresentadas as estruturas e recursos dos Mdulos

ou Ferramentas disponveis no sistema: Mdulos de Cadastro,

Manuteno, Avaliao da Vida til e Monitoramento.

No Captulo 4, so apresentados os resultados e benefcios

alcanados com a implantao do sistema de gerenciamento na rea de

transmisso da concessionria e os resultados acadmicos obtidos como


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23

dissertaes de mestrado, trabalhos cientficos de graduao e outros

artigos.

No Captulo 5, so feitas consideraes sobre o desenvolvimento e

aplicao do Sistema de Gerenciamento de Transformadores de Fora,

apresentando sugestes para elaborao de trabalhos futuros que podero

permitir uma maior abrangncia para o gerenciamento de transformadores e

outros equipamentos ou instalaes.


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2. REVISO BIBLIOGRFICA

2.1. Manuteno

Nos itens 2.1.1 e 2.1.2, esto descritas a evoluo da manuteno

industrial e os tipos de manuteno segundo a viso de Alan Kardec Pinto e

Jio Nascif [2]. No item 2.1.3, traado um paralelo entre a manuteno

industrial e a manuteno praticada no setor eltrico sob o ponto de vista do

autor desta Dissertao.

2.1.1. Histrico da Manuteno

Em uma linha de tempo, a manuteno industrial pode ser dividida em

estgios ou geraes de acordo com a Figura 1.

Figura 1 - Evoluo da Manuteno.

Primeira Gerao Indstria pouco mecanizada, equipamentos

simples, na grande maioria, super-dimensionados, a produtividade

1940 1970

Primeira Gerao Segunda Gerao Terceira Gerao


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no era prioridade e a manuteno no era sistematizada. O tipo de

manuteno utilizado era fundamentalmente a Manuteno

Corretiva [2].

Segunda Gerao Forte aumento da mecanizao e da

complexidade das instalaes industriais surge a necessidade de

maior produtividade e de maior disponibilidade e confiabilidade dos

equipamentos e instalaes. As falhas poderiam e deveriam ser

evitadas, o que resultou no conceito de Manuteno Preventiva

onde a manuteno era executada a intervalos fixos e regulares.

Ocorre uma elevao dos custos de manuteno em relao aos

custos operacionais surgindo os sistemas de planejamento e controle

da manuteno. Inicia a preocupao com a vida til dos itens fsicos

[2].

Terceira Gerao A partir de dcada de 70, acentuou-se a

preocupao com as paralisaes da produo que reduzem a

capacidade produtiva, aumentam os custos e afetam a qualidade dos

produtos ou servios. O crescimento da automao e da mecanizao

indicava que confiabilidade e disponibilidade eram fundamentais nos

diversos segmentos industriais. Passa a haver uma preocupao em

manter os padres de qualidade estabelecidos, com a segurana e

com o meio ambiente. Reforou-se o conceito de Manuteno

Preditiva, onde passa a haver a necessidade de interao entre as

fases de projeto, instalao, operao e manuteno [2].

2.1.2. Tipos de Manuteno

O conceito predominante at a bem pouco tempo era de que a Misso

da Manuteno era o de restabelecer as condies originais dos

equipamentos / sistemas.


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O conceito moderno de que a Misso da Manuteno garantir a

disponibilidade das funes dos equipamentos e instalaes de modo a

atender a um processo de produo ou de servio, com confiabilidade,

segurana, preservao do meio ambiente e custos adequados.

Atualmente so definidos seis tipos bsicos de manuteno

abordados a seguir:

2.1.2.1. Manuteno Corretiva

A Manuteno Corretiva a atuao para a correo da falha ou do

desempenho menor que o esperado, onde a ao principal corrigir ou

restaurar e pode ser dividida em duas classes:

Manuteno Corretiva No Planejada a correo da falha de

maneira aleatria.

Figura 2 - Manuteno Corretiva no planejada [2].

A Figura 2 representa, de forma ilustrativa, o desempenho ao longo

do tempo de um determinado equipamento ou sistema submetido

manutenes corretivas no planejadas.


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Manuteno Corretiva Planejada a correo do desempenho

menor do que o esperado ou da falha, por deciso gerencial, isto ,

pela atuao em funo do acompanhamento preditivo ou pela

deciso de operar at a falha. A manuteno executada de forma

planejada tem um custo menor, executada de forma mais rpida e

segura em relao a uma manuteno executada de forma no

planejada. A caracterstica principal da manuteno corretiva

planejada, que executar a manuteno por uma deciso gerencial,

funo da qualidade de informaes fornecidas pelo

acompanhamento preditivo do equipamento.

2.1.2.2. Manuteno Preventiva

A Manuteno Preventiva a atuao realizada de forma a reduzir ou

evitar a falha ou queda no desempenho, obedecendo a um plano

previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de tempo. A ao

principal neste tipo de manutenoprevenir. Em funo das dificuldades

de definir corretamente estes intervalos, podem ocorrer duas situaes:

A ocorrncia de falhas antes de se completar o perodo estimado pelo

mantenedor para a interveno;

Abertura do equipamento/reposio de componente prematuramente.


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28

Figura 3 - Manuteno Preventiva [2].

A Figura 3 representa, de forma ilustrativa, o desempenho de um

determinado equipamento ou sistema ao longo do tempo, submetido a um

programa de manuteno preventiva. Pode ser observado neste exemplo a

necessidade de realizao de uma manuteno corretiva no planejada

exemplo de equipamentos ou sistemas submetidos a este tipo demanuteno.

2.1.2.3. Manuteno Preditiva

A Manuteno Preditiva a atuao realizada com base em

modificaes de parmetro de condio ou desempenho, cujo

acompanhamento obedece a uma sistemtica. A ao principal predizer.

Este tipo de manuteno a primeira grande quebra de paradigma namanuteno e tanto mais se intensifica quanto mais o conhecimento

tecnolgico desenvolve equipamentos que permitam a avaliao confivel

das instalaes e sistemas operacionais em funcionamento.


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29

So condies bsicas para a adoo da Manuteno Preditiva em

um equipamento, sistema ou instalao:

Devem permitir algum tipo de monitoramento/medio;

Devem merecer este tipo de ao ( relao custo x benefcio );

Causas de falhas que possam ser monitoradas e ter sua progresso

acompanhada;

Acompanhamento, anlise e diagnstico sistematizado.

A Figura 4 representa, de forma ilustrativa, o desempenho de um

equipamento ou sistema ao longo do tempo, submetido a um programa de

manuteno preditiva, com interveno de manuteno corretiva planejada

baseada no acompanhamento preditivo do equipamento ou sistema.

Figura 4 - Manuteno Preditiva [2]

Outra abordagem possvel para o conceito de manuteno preditiva

o proposto por Mrcio Tadeu de Almeida [5]:


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30

A manuteno preditiva um meio de se melhorar a produtividade, a

qualidade do produto, o lucro e a efetividade global de nossas plantas

industriais de manufatura e de produo.

A manuteno preditiva no meramente monitoramento de vibrao

ou anlise de leo lubrificante ou de imagens trmicas ou qualquer das

outras tcnicas de teste no destrutivo que tm sido marcadas como

ferramentas de manuteno preditiva.

A manuteno preditiva uma filosofia ou atitude que usa a condio

operacional real do equipamento e sistemas da planta industrial para

otimizar a operao total da planta industrial.

Um programa abrangente de gerncia de manuteno preditiva utiliza

uma combinao das ferramentas mais efetivas em custo para obter a

condio operativa real de sistemas crticos da planta industrial e, baseado-

se nestes dados reais, todas as atividades de manuteno so programadas

numa certa base conforme necessrio [5].

2.1.2.4. Manuteno Detectiva

A Manuteno Detectiva a atuao efetuada em sistemas de

proteo buscando detectar falhas ocultas ou no perceptveis ao pessoal

de operao e manuteno. A ao principal neste caso detectar. Como

exemplo simples e objetivo, possvel citar o boto de teste de lmpadas de

sinalizao e alarme em painis.

A identificao de falhas ocultas primordial para garantir aconfiabilidade. Em sistemas complexos, essas aes s devem ser levadas

a efeito por pessoal da rea de manuteno, com treinamento e habilitao

para tal, assessorado pelo pessoal de operao.


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2.1.2.5. Engenharia de Manuteno

Praticar Engenharia de Manuteno significa uma mudana cultural,

deixar de ficar consertando continuamente, para procurar as causas bsicas,

modificar situaes permanentes de mau desempenho, deixar de conviver

com problemas crnicos, melhorar padres e sistemticas, desenvolver a

manutenibilidade, dar retorno ao Projeto, interferir tecnicamente nas

compras.

A Figura 5 apresenta a evoluo da manuteno, com uma melhora

nos resultados obtidos como disponibilidade, confiabilidade, atendimento e

segurana, medida que as melhores tcnicas de manuteno vo sendo

inseridas. Este grfico mostra tambm que a introduo da manuteno

preditiva e da engenharia de manuteno determinam um grande impulso no

sentido de melhorar os resultados obtidos a partir da sua aplicao.

Figura 5 - Resultados x Tipos de Manuteno [2].

Disponibilidade

Confiabilidade

Atendimento

Segurana

0 Tipos de manuteno

1 2 3 4

1) Corretiva

2) Preventiva

3) Preditiva

4)Engenharia de Manuteno


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2.1.2.6. Custos por tipo de Manuteno

A Tabela 1 mostra qual o impacto dos custos para os diferentes

tipos de manuteno, considerando os mais usuais: Corretiva no planejada,

Preventiva e Preditiva / Corretiva planejada. Os custos apresentados na

Tabela 1, evidenciam o que foi apresentado na Figura 5, mostrando a

evoluo dos resultados da manuteno medida que as melhores tcnicas

vo sendo introduzidas.

Tabela 1 - Custos de manuteno [2].

Tipos de Manuteno Custo US$/HP2/ano

Corretiva no planejada 17 a 18

Preventiva 11 a 13

Preditiva / Corretiva programada 7 a 9

2.1.3. Mtodos e Prticas da Manuteno Moderna

Faz-se necessrio antes da abordagem dos mtodos e prticas da

manuteno moderna, a definio e caracterizao de termos que sero

utilizados adiante.

Confiabilidade: a probabilidade que um item possa desempenhar

sua funo requerida, por um intervalo de tempo estabelecido, sob

condies definidas de uso [5].

2HP Unidade fsica de potncia, do ingls horse power.


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Disponibilidade: a relao entre o tempo em que o equipamento

ou instalao ficou disponvel para produzir em relao ao tempo total

[5].

Manutenibilidade: a caracterstica de um equipamento ou

instalao permitir um maior ou menor grau de facilidade na execuo

dos servios de manuteno [5].

Falha: a cessao da funo de um item ou incapacidade de

satisfazer a um padro de desempenho previsto [5].

Taxa de Falhas: o nmero de falhas por unidade de tempo. A

Figura 6 apresenta a curva caracterstica tpica da vida de um

produto, equipamento ou sistema. A curva mostrada tambm

conhecida como a curva da banheira, pelo seu formato. vlida para

uma srie de componentes eltricos, mecnicos ou sistemas, sendo

determinada a partir de estudos estatsticos [5].

Figura 6 - Curva Caracterstica da Vida de Equipamento [2]

2.1.3.1. Manuteno Centrada na Confiabilidade (RCM)

Manuteno Centrada na Confiabilidade (RCM Reliability Centred

Maintenance) a aplicao de um mtodo estruturado para estabelecer a

melhor estratgia de manuteno para um dado sistema ou equipamento.


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Esta comea identificando a funcionalidade ou desempenho requerido pelo

equipamento no seu contexto operacional, identifica os modos de falha e as

causas provveis e ento detalha os efeitos e conseqncias da falha. Isto

permite avaliar a gravidade das falhas e onde podemos identificar

conseqncias significantes que afetam a segurana, a disponibilidade ou

custo. A metodologia permite selecionar as tarefas adequadas de

manuteno direcionadas para os modos de falha identificados [5].

As estratgias de manuteno em vez de serem aplicadas

independentemente so integradas para tirarmos vantagens de seus pontos

fortes de modo a otimizar a operacionalidade e eficincia da instalao e dos

equipamentos, enquanto minimizamos o custo do ciclo de vida [5]. A seleo

da estratgia de manuteno a ser adotada pode ser feita com o diagrama

apresentado na Figura 7.


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Figura 7 - Seleo da Estratgia de Manuteno na RCM [5]

Histrico

A anlise das polticas de manuteno na indstria da aviao civil na

dcada de 60 e no incio dos anos 70 conduziu ao desenvolvimento dos

conceitos da Manuteno Centrada na Confiabilidade. Os princpios eaplicaes da RCM foram documentados na publicao de Nowlan and

Heap intitulada Manuteno Centrada na Confiabilidade. O trabalho

demonstrou que a forte correlao entre idade (tempo) e falha no existia e

a premissa bsica da manuteno com base no tempo (manuteno


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preventiva sistemtica) era falsa para a grande maioria dos equipamentos

[5].

Caracterstica das Falhas

A curva da taxa de falhas cai em seis tipos bsicos (eixo vertical

taxa de falhas e eixo horizontal tempo). A percentagem de equipamentos,

de acordo com os seis modelos apresentados na Figura 8, foi determinada

em quatro estudos: UAL- United Air Lines, BROMBERG, US NAVY (Navio) e

US NAVY (Submarino) [5].

Figura 8 - Taxa de Falhas versus Tempo [5]

As curvas A e B so tpicas de pequenas peas e itens simples tais

como pneus, lminas de compressores, sapatas de freio e partes estruturais.


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Itens mais complexos tm as curvas de probabilidade condicional dos tipos

C, D, E e F. [5]

Aplicao da RCM

A RCM quando adequadamente conduzida dever responder a 7

(sete) perguntas [5]:

1. Quais as funes do sistema/equipamento e os padres de

desempenho associados?

2. Como o sistema pode falhar ao realizar essas funes?

3. O que pode causar a falha funcional?

4. O que acontece quando uma falha ocorre?

5. Quais podem ser as conseqncias quando da ocorrncia da

falha?

6. O que pode ser feito para detectar e prevenir a ocorrncia da

falha?

7. O que dever ser feito se uma tarefa de manuteno no pode

ser identificada?

Basicamente, as seguintes ferramentas e reas de conhecimento so

empregadas para desempenhar a anlise da RCM [5].

FMEA / FMECA (Modos de Falha e Anlise dos Efeitos / Modos de

Falha, Efeito e Anlise da Criticidade). Esta ferramenta analtica ajuda a

responder as perguntas de 1 a 5.


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Fluxo do Diagrama de Deciso da RCM. Este diagrama auxilia na

resposta das perguntas 6 e 7.

Projeto, engenharia e conhecimento operacional do equipamento.

Tcnicas de monitoramento da condio.

Tomada de deciso com base no risco, isto : a freqncia e

conseqncia de uma falha em termos do impacto sobre a segurana,

ambiente e operaes.

Documentao e implementao so os passos finais para formalizareste processo e os seguintes pontos devem ser considerados:

Anlise e tomada de deciso

Melhoramento contnuo com base na experincia da manuteno e

operao.

Auditoria clara dos caminhos das aes tomadas pela manuteno e

maneiras de melhor-las.

Benefcios da RCM

A prtica da Manuteno Centrada em Confiabilidade proporciona s

empresas que a adotam uma srie de benefcios, os quais so listados a

seguir [5]:

Aprimoramento do desempenho operacional;

Maior relao custo x benefcio;

Melhoria das condies ambientais e de segurana das instalaes;


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Aumento da vida til dos equipamentos;

Obteno do banco de dados da manuteno;

Obteno de desenhos e manuais atualizados;

Maior motivao das equipes envolvidas;

Compartilhamento dos problemas de manuteno;

Gerao de maior senso de equipe.

2.1.3.2. Manuteno Produtiva Total (TPM)

Origem da TPM:

A manuteno preventiva teve sua origem nos Estados Unidos e foi

introduzida no Japo em 1950. At ento, a indstria japonesa trabalhava

apenas com o conceito de manuteno corretiva, aps a falha da mquina

ou equipamento. Isso representava um Custo e um obstculo para amelhoria de qualidade [5].

Na busca de maior eficincia da manuteno produtiva, por meio de

um sistema compreensivo, baseado no respeito individual e na total

participao dos empregados, surgiu a TPM, em 1970, no Japo [5].

Nessa poca era comum:

Avano na automao industrial;

Busca em termos de melhoria da qualidade;

Aumento da concorrncia empresarial;


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Emprego do sistema just-in-time;

Maior conscincia de preservao ambiental e conservao de

energia;

Dificuldades de recrutamento de mo-de-obra para trabalhos

considerados sujos, pesados ou perigosos;

Aumento da gesto participativa e surgimento do operrio

polivalente.

Os Pilares da TPM

Os pilares da TPM so as bases sobre as quais construmos um

programa de TPM, envolvendo toda a empresa e habilitando-a para

encontrar metas, tais como defeito zero, falhas zero, aumento da

disponibilidade de equipamento e lucratividade. Estes oito pilares esto

representados na Figura 9.

Figura 9 - Os Oito Pilares da TPM [5]

1. Melhoria Focada Foco na melhoria global do negcio, de

modo a reduzir os problemas para melhorar o desempenho.


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2. Manuteno Autnoma Auto-gerenciamento e controle,

liberdade de ao, elaborao e cumprimento de padres,

conscientizao da filosofia TPM.

3. Manuteno Planejada Significa ter realmente o

planejamento e o controle da manuteno.

4. Educao e Treinamento Ampliao da capacitao tcnica,

gerencial e comportamental das equipes de manuteno e

operao.

5. Controle Inicial Estabelecimento de um sistema de

gerenciamento da fase inicial para novos projetos e

equipamentos.

6. Manuteno da Qualidade Estabelecimento de um Programa

Zero defeito.

7. TPM Office Estabelecimento de um programa de TPM nas

reas administrativas, visando o aumento de sua eficincia.

8. Segurana ou SHE Estabelecimento de um sistema de

sade, segurana e meio ambiente.

Objetivos da TPM:

O objetivo global da TPM a melhoria da estrutura da empresa em

termos materiais (mquinas, equipamentos, ferramentas, matria-prima,

produtos etc.) e em termos humanos (aprimoramento das capacitaes

pessoais envolvendo conhecimento, habilidades e atitudes). A meta ser

alcanada o rendimento operacional global [5].

As melhorias devem ser conseguidas por meio dos seguintes passos:


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Capacitar os operadores para conduzir a manuteno de forma

voluntria.

Capacitar os mantenedores a serem polivalentes.

Capacitar os engenheiros a projetarem equipamentos que

dispensem manuteno, isto; o ideal da mquina descartvel.

Incentivar estudos e sugestes para modificao dos equipamentos

existentes a fim de melhorar seu rendimento.

As Grandes perdas da TPM

So seis as grandes perdas listadas na Manuteno Produtiva Total:

1. Perdas por quebra.

2. Perdas por demora na troca de ferramentas e regulagem.

3. Perdas por operao em vazio (espera).

4. Perdas por reduo da velocidade em relao ao padro normal.

5. Perdas por defeitos de produo.

6. Perdas por queda de rendimento.

A Quebra Zero

A idia da quebra zero est baseada no conceito de que a quebra

a falha visvel e que a falha visvel causada por uma coleo de falhas ou

defeitos invisveis como representado na Figura 10 por um iceberg. Assim,

se os operadores e mantenedores estiveram conscientes de que devem

evitar as falhas ou defeitos invisveis, a quebra deixar de ocorrer[5].


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Figura 10 - Falhas Visveis e Invisveis da TPM [5]

So cinco as medidas fundamentais para a obteno da Quebra

Zero[5]

1. Estruturao das condies bsicas.

2. Obedincia s condies de uso.

3. Regenerao do envelhecimento.

4. Sanar as falhas do projeto.

5. Incrementar a capacitao tcnica.

2.1.4. A Manuteno no Setor Eltrico

A manuteno nos segmentos de gerao, transmisso e distribuio

de energia eltrica no Brasil, mais especificamente, a manuteno de


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transformadores de potncia, passou por fases similares s da manuteno

industrial, sendo possvel identificar os seus diversos tipos na manuteno

praticada no setor.

A Figura 11 ilustra bem a evoluo da manuteno no setor eltrico

brasileiro. A manuteno corretiva no programada atualmente pouco

utilizada como tipo de manuteno predominante e vem tendo seu uso

reduzido gradativamente. Quando ainda ocorre, normalmente em razo de

falhas provocadas por agentes externos e fora do controle das

concessionrias, por exemplo: descargas atmosfricas sobre instalaes

e/ou equipamentos.

Figura 11 - Evoluo da manuteno no setor eltrico.

A manuteno preventiva, largamente utilizada no setor eltrico apartir das dcadas de 50 e 60, ainda bastante utilizada como tipo de

manuteno predominante. Um dos exemplos mais caractersticos neste

caso a abertura para limpeza, inspeo e troca de peas do comutador de

derivao em carga de transformadores de potncia em intervalos fixos de

tempo e/ou nmero de operaes. Boa parte das concessionrias atrela aos

Preventiva

Preditiva+Corretiva Planejada

1940 1970

Corretiva no Planejada


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intervalos de manuteno determinados pelo comutador de derivao em

carga, todas as atividades que fazem parte dos seus programas de

manuteno preventiva relacionadas ao transformador de potncia e aos

equipamentos do mdulo onde ele est instalado.

A necessidade cada vez maior de disponibilidade e confiabilidade dos

equipamentos e instalaes, as novas regras do setor ou a simples

constatao pelo pessoal de manuteno que a manuteno realizada a

intervalos regulares e fixos acaba por provocar paradas desnecessrias,

muitas vezes introduzindo defeitos nos equipamentos, vem reduzindo a

utilizao da manuteno preventiva.

Em paralelo com a manuteno industrial possvel identificar

durante a segunda gerao do histrico de manuteno, a preocupao com

a vida til dos equipamentos. No caso de transformadores de potncia, a

Teoria de Arrhenius procura determinar a perda de vida til a partir da curva

de carga destes equipamentos. A determinao do grau de polimerizao do

papel isolante ( GP ), a partir de amostras de papel do transformador, ilustra

bem este perodo da manuteno.

A manuteno preditiva passa a ser utilizada no setor a partir da

dcada de 60 com a utilizao de tcnicas para diagnstico e avaliao do

sistema isolante de transformadores de potncia como a Anlise dos Gases

Dissolvidos no leo e a Anlise Fsico-Qumica do leo, que tornou

possvel a identificao de falhas incipientes e a avaliao da condio

operativa destes equipamentos, permitindo uma atuao da manuteno a

partir da condio operativa deste equipamento, a chamada Manuteno

Corretiva Programada.

O novo modelo do setor eltrico que introduziu novas regras e prev a

aplicao de pesadas multas pela indisponibilidade dos equipamentos e/ou

instalaes, com a conseqente interrupo nos servios de energia eltrica

e a reduo na qualidade destes servios, impem que as empresas do


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setor utilizem, cada vez com maior intensidade, modernas tcnicas de

manuteno preditiva. dentro deste escopo que se desenvolveu o projeto

de pesquisa e portanto o desenvolvimento desta dissertao que aborda as

diversas tcnicas estudadas, aplicando-as no gerenciamento de

transformadores de potncia.

So disponveis hoje inmeros sensores que podem monitorar de

forma contnua, em transformadores de potncia, grandezas como

temperaturas de leo e enrolamento, gases dissolvidos no leo, teor de

umidade do leo, capacitncia e corrente de fuga em buchas condensivas,

corrente e torque de motores de acionamento de comutadores de derivao

em carga entre outros. Alguns destes sensores tero sua aplicao descrita

no item 3.5 Mdulo de Monitoramento desta Dissertao.

2.2. Transformador de Potncia

A NBR 5456 Eletricidade Geral define transformador como:

transdutor de energia eltrica, esttico, eu transfere energia eltrica semmudana de freqncia [6].

A NBR 5356 Transformadores de Potncia [7], estabelece as

seguintes definies:

Transformador: Equipamento eltrico esttico que, por induo

eletromagntica, transforma tenso e corrente alternada entre dois ou

mais enrolamentos, sem mudana de freqncia.

Transformador abaixador: Transformador no qual a tenso do

enrolamento primrio superior do enrolamento secundrio.


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Transformador elevador: Transformador no qual a tenso do

enrolamento primrio inferior do enrolamento secundrio.

Transformador em lquido isolante: Transformador cuja parte ativa

imersa em lquido isolante.

Transformador de potncia: Transformador cuja finalidade principal

transformar energia eltrica entre partes de um sistema de potncia.

Transformador regulador: Transformador de potncia provido de

comutador de derivao em carga.

O Submdulo 20.1 Definies e Glossrio / ONS [1], define o

transformador e transformador de potncia de forma idntica ao estabelecido

na NBR 5356.

A funo principal de transformadores de potncia reduzir as perdas

de transmisso atravs da reduo da corrente requerida para transmitir

uma determinada potncia eltrica. Reduzir a corrente, necessariamente,

requer um incremento de tenso e isto aumenta o custo e a complexidadedas instalaes e equipamentos. H, conseqentemente, um balano,

econmico a serfeito entre o custo do sistema de transmisso e as perdas

eltricas [10].

A Figura 12 representa o transformador inserido em um sistema

eltrico de potncia.


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Figura 12 - Representao de um sistema eltrico de potncia [11].

usual, entre profissionais do setor eltrico, a utilizao do termo

transformador de fora para referirtransformador de potncia.

A caracterstica nominal de um transformador de potncia deve ser tal

que este possa fornecer corrente nominal sob condio de carga constante,

sem exceder os limites de elevao de temperatura fixados na NBR 5416

[7], admitindo-se a tenso aplicada igual tenso nominal e na freqncia

nominal. A caracterstica nominal constituda, basicamente, dos seguintes

valores [7]:

Potncias nominais dos enrolamentos A potncia nominal serve

de base ao projeto, aos ensaios e s garantias do fabricante de um

transformador e determina o valor da corrente nominal que circula,


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Figura 13 - Componentes externos [12].

Figura 14 Componentes internos [13].

De forma a melhor caracterizar um transformador de potncia tpico

do sistema de transmisso, a Tabela 2 apresenta as principais

caractersticas tcnicas de um transformador recm adquirido pala CEEE /

AT que vai operar na Subestao Porto Alegre 8 (SE PAL 8).

Conservador de leo

Comutador dederivao em carga

Sistema deresfriamento

Terminais de AT

Terminais de MT

Terminais de BT

Tanque principal

Comutador dederivao emcarga

Ncleo de ferrosilcio

Prensa culatras

Enrolamentos(bobinas)

Tirantes


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Tabela 2 - Caractersticas Tcnicas [12].

Caractersticas Valores

PotnciasAT: 50/66,5/83 MVA

MT: 50/66,5/83 MVA

BT: 16,67/21,17/27,67 MVA

TensesAT: 230 8 x 1,875 % kV

MT: 69 kV

BT 13,8 kV

Ligaes

Nveis de IsolamentoAT: 34/395/950 kV eficaz

MT: 34/140/350 kV eficaz

BT: 34/34/110 kV eficaz

Impedncia 75 C, 60 HzAT/MT: 12,44 % ( base 83 MVA )

AT/BT: 8,43 % ( base 27,679 MVA )

MT/BT: 3,79 % ( base 27,67 MVA )

Impedncia seqncia zero 75 CAT: 10,35 % ( base 83 MVA )

MT: 0,82 % ( base 83 MVA )

BT: 9,4 % ( base 83 MVA )

Freqncia 60 Hz

Sistema de resfriamentoONAN / ONAF I / ONAF II

Dimenses externasAltura: 7,36 m

Largura: 5,4 m

Comprimento: 8,8 m

Massas:Ferro silcio: 35.270 kg

Papel: 3.400 kg

Parte ativa: 55.000 kg

leo: 34.000 kg

Total: 120.000 kg

Valor econmico R$ 4.800.000,00


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2.3. Degradao do sistema isolante

O sistema isolante de transformadores de potncia composto peloisolamento lquido e pelo isolamento slido. O papel Kraft e o pressboard

impregnados com leo mineral isolante para compor o sistema isolante de

transformadores de potncia ainda so largamente utilizados, embora novos

materiais estejam surgindo e sendo testados, como os leos de silicone,

leos vegetais e o papel NOMEX. O desempenho do sistema isolante pode

ser melhor observado na Tabela 3.

Tabela 3 - Combinao dos elementos papel e leo [14].

CaractersticaPapel

Impregnado c/leo Isolante

Papel kraftleo

Isolante

Rigidez Dieltrica ( kV/cm) 200 a 400 100 a 150 200

Permissividade Relativa (%) 3,5 4 a 6 2,2

A isolao slida, formada principalmente por papel Kraft e

pressboard, fabricados a partir de fontes vegetais de celulose, tem diversas

e importantes funes, como[10]:

Isolao eltrica;

Estabilidade mecnica;

Criao de espaos:

Direcionamento do fluxo do leo.

A celulose um polmero com a estrutura qumica mostrada na Figura

15.


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Figura 15 - Molcula de Celulose [10].

O isolamento lquido, leo mineral isolante, em transformadores de

potncia tem como principais funes [10]:

Refrigerao;

Isolamento eltrico;

Fonte de informaes sobre o transformador.

O leo mineral isolante de transformadores de potncia compem-se

principalmente por carbono e hidrognio em molculas de diferentes

estruturas, de acordo com a Figura 16.

Figura 16 - Estruturas bsicas do carbono em molculas de leo mineral [10].

possvel dizer que o sistema isolante de um transformador de

potncia projetado para se auto-destruir, por exemplo, o papel Kraftage


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como catalisador na formao de cidos no leo, os quais por sua vez,

agridem fortemente o papel Kraft. Desta forma o alvo de um programa de

manuteno para transformadores deve ser o controle da taxa de

destruio porque esse fenmeno (a autodestruio) no pode ser

eliminado, mas apenas, controlado [15].

2.3.1. Degradao do leo

O leo mineral isolante, durante a operao do transformador, sofre

um processo de degradao contnuo, com alteraes em suas

propriedades fsicas, qumicas e eltricas provocadas pela ao da

temperatura, do oxignio, da reao com materiais utilizados na construo

e pela exposio aos esforos eltricos. Como resultado deste processo,

tem-se:

Deteriorao das propriedades isolantes do leo;

Acelerao do processo de degradao da celulose;

Formao de borra.

O processo que rege a oxidao do leo mineral isolante, constitudo

principalmente por hidrocarbonetos, o da peroxidao. Neste processo, os

hidrocarbonetos reagem segundo o mecanismo em cadeia mostrado na

Tabela 4 [16].

A presena de um radical livre, o qual pode ser formado

fotoquimicamente ou por ativao trmica, o suficiente para formar

inmeros radicais livres atravs de reao em cadeia, o que leva a que suavelocidade seja uma funo exponencial com o tempo, a uma dada

temperatura. A velocidade da reao tambm aumenta com o aumento da

temperatura de uma forma exponencial [16].


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Tabela 4 Processo de Oxidao dos Hidrocarbonetos [16]

Descrio Reao

Formao de Radical Livre 222 22 OHROHR

Formao de Radical Perxido OOROR 2

Formao do Hidroperxido '' RROOHHROOR

Transformao do Hidroperxido emRadical Perxido

OHROOOROOH 221

Combinao dos Radicais Formados

2''' ORCORROHOORROO

ROORROOR

RRRR

Vrios produtos da oxidao do leo mineral isolante surgem aps a

formao dos hidroperxidos e diferem de acordo com a sua origem,

conforme Tabela 5.

Posteriormente, os lcoois, aldedos e cetonas, chamados produtos

intermedirios da oxidao, sob a presena do oxignio, originam os cidoscarboxlicos.


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Tabela 5 Produtos da Oxidao do leo Mineral Isolante [16]

Descrio Reao

Formao de lcool e Cetona a partir deHidroperxido Tercirio

Formao de Cetona e cido a partir deHidroperxido Secundrio

Formao de Aldedo e cido a partir deHidroperxido Primrio

Finalmente, ocorrem as reaes de polimerizao formando compostos

de alto peso molecular borra, que se deposita sobre a isolao de celulose,

e em conjunto com outros fatores, iniciam o processo de degradao da

mesma. Este composto pode ser de carterapolar (polimerizao via radical

livre) e de carter polar e cido (polimerizao de cidos e lcoois),

conforme Tabela 6.

Tabela 6 - Reaes de Polimerizao [16]

Descrio Reao

Polmero de CarterApolar

RRRnRn )(

Polmero de CarterPolar


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Inibidores de oxidao podem ser adicionados ao leo mineral isolante

com o objetivo de estender a vida til do mesmo, sendo o 2,6-diterc-butil-

paracresol (DBPC) o aditivo mais utilizado. Este inibidor da oxidao atua

na etapa de formao de radicais livres e perxidos e no evita a oxidao

do leo, porm, a retarda.

2.3.2. Degradao do papel [17]

Um transformador em operao normal exposto a uma variedade de

esforos decorrente de solicitaes dieltricas e de curto-circuito ou esforos

mecnicos, que podem ser: esforos dieltricos, esforos de curto-circuito,

excitao em 50/60 Hz, descargas atmosfricas, surtos de manobra.

Transformadores, na grande maioria dos casos, alcanam o final de

vida til antes de falharem em operao. A vida til, ou vida operacional

confivel, pode ser definida como o tempo no qual um transformador pode

suportar os esforos normais de operao.

A medida que o transformador envelhece, sua isolao slida perde

resistncia mecnica e fica menos capaz de resistir aos esforos normais de

operao, tornando-se menos confivel. Em determinado momento este

transformador torna-se bastante suscetvel falha e dever ser retirado de

operao de forma programada, para evitar uma falha de grandes

propores.

A resistncia mecnica do material celulsico isolante medida pela

resistncia trao ou pelo grau de polimerizao ( GP ).


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A resistncia trao de uma amostra da isolao avalia a

capacidade desta de resistir a esforos mecnicos. O grau de polimerizao

ou GP mede o comprimento das molculas de celulose que se relacionadiretamente com a resistncia mecnica de uma amostra. Quanto mais

longas as cadeias de molculas (polmeros), maior ser a resistncia

mecnica da isolao [17].

A isolao de papel kraft novo possui um GP de aproximadamente

1.200 ( 117.210 kPa.). Aps o processo de isolamento dos condutores e

secagem este GP chega a aproximadamente 1.000 ( 97.905 kPa ).

Diferentes circunstncias que afetam a vida do transformador fazem comque a isolao despolimerize ou reduza a sua resistncia mecnica. A

medida que o GP de uma isolao se aproxima de 200 ( 23.442 kPa ), esta

no ser mais confivel. Segundo IEEE (Std. C57.91-1995) O final de vida

til da isolao definido por um GP com valor de 200 ou reduo de 75%

da resistncia trao, utilizando 97.905 kPa como referncia, esta seria de

23.442 kPa. Alguns transformadores podero falhar antes de sua isolao

alcanar um GP de 200, outros podero se manter em operao com GP

menores de 200, porm estes transformadores j alcanaram o seu final devida til e deveriam ser substitudos [17].

2.3.2.1. Fatores que destroem a isolao slida

Espera-se que a vida til de transformadores de potncia seja de

aproximadamente quarenta anos, porm este perodo pode serestendido se

forem tomadas aes sobre os fatores que aceleram a degradao da

isolao slida. Vrios so os fatores que aceleram a degradao do papelabreviando a vida til do transformador, entre estes os mais importantes so:

gua - A umidade se constitui em um grande perigo para o

desempenho do sistema isolante (isolamento lquido + isolamento


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slido) e esta umidade pode estar presente no transformador antes

que os ensaios revelem este problema.

A Tabela 7 mostra que a gua dissolvida no leo em at 20 ppm,

ainda menor que 10 % da gua residual no papel para grande parte

dos transformadores de potncia.

Espera-se que um transformador de potncia, aps o processo de

fabricao e secagem tenha uma umidade residual menor que 0,5 %.

A umidade detectada em transformadores durante a sua vida til pode

ter origem externa como a resultante de exposio da parte ativa

durante a instalao ou manuteno, falhas em vedaes ou

problemas no sistema de preservao de leo; ou origem interna

como a decomposio da celulose resultante do aquecimento.

Tabela 7 - Comparativo da gua no leo e na Isolao Slida [17].

gua residual noisolao

celulsica

gua dissolvidano leo ( ppm )

Transformadorde potncia(Categoria)

IsolaoCelulsica

( kg )

leo( litros )

0,1%(litros)

0,2%(litros)

5 ppm(litros)

20 ppm(litros)

A3

5.300 38.000 5,3 10,6 0,19 0,68

B4

15.000 56.800 14,95 29,9 29,9 1,02

C5

20.000 75.700 19,95 39,94 39,94 1,36

3A Transformador com tenso nominal 242 kV, < 460 kV

4B Transformador com tenso nominal 242 kV, < 72,5 kV

5C Transformador com tenso nominal < 72,5 kV


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A degradao da celulose pode ser expressa em grau de

polimerizao. Lembrando que a taxa de deteriorao do papel

depende principalmente da temperatura, a Figura 17 e a Figura 18

mostram o que ocorre quando o aquecimento libera gua da celulose.

Figura 17 - Resistncia Trao X Grau de Polimerizao [17].

Figura 18 - Envelhecimento de papel em transformadores classe 85 C [17].

Oxignio O oxignio livre vai combinar-se com as cadeias de

molculas de celulose de maneira que as quebram, separam e

encurtam, reduzindo sua resistncia trao e a vida til da isolao.

O leo oxida mais rapidamente que o papel gerando subprodutos da

oxidao que so absorvidos pela celulose que atua como um filtro.

Estes subprodutos da oxidao do lquido isolante quebram as


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cadeias de polmeros da celulose reduzindo sua resistncia mecnica

e a vida do transformador. Os efeitos do oxignio e da temperatura

podem ser observados na Figura 19.

Borra Conforme descrito no item que trata da degradao do leo

mineral isolante, o mecanismo de formao de borra o prprio

processo de degradao do mesmo.

A borra precipita-se em primeiro lugar sobre as partes frias e depois

sobre as partes quentes do transformador, continuando a oxidar-se

at tornar-se insolvel em leo. A formao resultante so camadas

de borra sucessivas progressivamente mais espessas. A Figura 20

mostra esta formao com cinco camadas sucessivas de borra, onde

a primeira camada j est solidificada e parte permanente do

transformador.

Figura 19 Vida da isolao celulsica [17].


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Figura 20 - Seo transversal das espiras de um transformador [17].

Este processo de formao de borra e degradao do papel

contnuo iniciando logo aps o primeiro contato do leo com o papel

isolante, pode ser controlado, mas no eliminado.

Calor O papel isolante submetido a um processo contnuo de

degradao por ao da gua, oxignio e produtos da oxidao do

leo isolante, conforme discutido anteriormente. Mantendo-se este

processo sob controle, o envelhecimento da isolao slida trmico

e cumulativo [9].

A deteriorao da isolao em funo do tempo e da temperatura estfundamentada na teoria de Arrhenius que estabelece que o logaritmo

da vida da isolao uma funo do inverso da temperatura absoluta,

conforme pode ser visto na Figura 21:

T

BAvida log

onde:

T a temperatura absoluta em Kelvin ( e+273 );

e a temperatura do ponto mais quente dos enrolamentos em graus

Celsius;


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A e B so constantes da curva de expectativa de vida.

possvel avaliar a velocidade de envelhecimento adicional a

que est sendo submetido um equipamento, comparando a perda de

vida com uma taxa de perda de vida mdia de referncia.

Ainda segundo a NBR 5416 [9], calcula-se a perda de vida, ao

longo de um perodo t (horas), em que a temperatura do ponto mais

quente do enrolamento e permanece constante, pela equao:

tPVA

e

B

10010% 273

onde:

A igual a -14,133 para transformador classe de temperatura 55 C.

A igual a -13,391 para transformador classe de temperatura 65 C.

B igual a 6.972,15

O valor obtido, representa a taxa de envelhecimento global a

que submetida a isolao slida, no intervalo de tempo t.


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1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

4080120160200240280

Temperatura do ponto mais quente (oC)

Expecta

tivamnimadevida(horas)

Figura 21 - Curva de Expectativa de Vida.

2.3.3. Avaliao do leo Mineral Isolante [19]

Um grande nmero de ensaios pode ser aplicado aos leos minerais

isolantes em equipamentos eltricos com o objetivo de avaliar as suas

caractersticas fsicas, qumicas e eltricas bem como a condio operativa

destes equipamentos. Os ensaios relacionados nesta Dissertao so os

apresentados na NBR 10576 Guia para acompanhamento de leo mineral

isolante de equipamentos eltricos [19]

Cor e aparncia A cor de um leo isolante determinada pela luz

transmitida e expressa por um valor numrico baseado na

Transformador

Classe 65 C

Transformador

Classe 55 C


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comparao com uma srie de padres de cores. No uma

propriedade crtica, mas pode ser til para avaliao comparativa. Um

nmero de cor que aumenta rapidamente ou muito alto pode ser uma

indicao de deteriorao ou contaminao do leo. Alm da cor, a

aparncia do leo pode apresentar turbidez ou sedimentos, que

podem indicar a presena de gua livre, borra insolvel, carbono,

fibras, sujeira ou outros contaminantes.

Rigidez dieltrica A rigidez dieltrica uma medida da capacidade

do leo resistir solicitao eltrica. O leo seco e limpo apresenta

uma rigidez dieltrica inerentemente alta. gua livre e partculas

slidas, particularmente estas ltimas em combinao com altos

nveis de gua dissolvida, tendem a migrar para regies de alta

solicitao eltrica e reduzir drasticamente a rigidez dieltrica. A

medida da rigidez dieltrica, portanto, serve principalmente para

indicar a presena de contaminantes tais como gua ou partculas.

Um valor baixo de rigidez dieltrica pode indicar que um ou mais

destes elementos est presente. Entretanto, uma alta rigidez dieltrica

no indica necessariamente a ausncia de contaminantes.

Teor de gua O leo serve como um meio de transferncia da

umidade no interior do transformador. A gua est presente no leo

em forma solvel (dissolvida) e est tambm presente como hidrato

adsorvido por produtos polares de envelhecimento (gua de ligao).

As partculas, tais como fibras de celulose podem conter gua. O teor

de gua no leo diretamente proporcional concentrao relativa

de gua (saturao relativa) at o nvel de saturao. A dependncia,

com relao temperatura, da solubilidade da gua no leo (WS)

expressa [19] por:

TB

leo eWWS


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onde

T a temperatura do leo no ponto de amostragem em Kelvin

Wleo e B so constantes similares para vrios leos minerais

isolantes, mas podem ser diferentes para alguns produtos,

principalmente em razo das diferenas nos teores de aromticos.

medida que os leos tornam-se muito oxidados com quantidades

crescentes de subprodutos polares de envelhecimento, sua

caracterstica de solubilidade na gua tambm aumenta. A

quantidade total de gua em leos muito envelhecidos normalmenteo dobro da gua dissolvida medida em leos novos, como

exemplificado na Figura 22. Em temperaturas elevadas, alguma

quantidade de hidrato pode passar para gua dissolvida.

Quando o leo em um transformador est em servio sob uma

temperatura constante relativamente elevada por um longo intervalo

de tempo, o equilbrio termodinmico entre a gua absorvida pela

celulose e a gua dissolvida no leo quase alcanado. Esteequilbrio dependente da temperatura de modo que, sob

temperaturas elevadas, mais gua dissolvida no leo. Entretanto, se

a temperatura do leo no for suficientemente elevada, tal equilbrio

no alcanado por causa da taxa inferior de difuso da gua da

isolao celulsica em relao ao leo.


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Figura 22 - Variao da saturao de gua no leo [19]

Em um transformador, a massa total de gua distribuda entre o

papel e o leo de modo que a maior parte da gua est no papel.

Pequenas variaes na temperatura modificam de maneira

significativa o teor de gua dissolvida no leo, mas modifica apenas

levemente o teor de gua do papel.

Assim, para a interpretao correta do teor de umidade os resultados

do teor de gua no leo devem ser corrigidos em funo da

temperatura de amostragem. Por razes prticas, a temperatura

definida ajustada em 20 C. Abaixo desta temperatura a taxa de

difuso da gua muito lenta para atingir o equilbrio no equipamento

em operao.


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A frmula de correo [19], da maneira demonstrada por vrios

estudos independentes :

tsef 04,0

24,2

onde:

f o fator de correo

ts a temperatura de amostragem do leo, em graus Celsius.

Quando a temperatura do leo amostrado estiver abaixo de 20 C

uma abordagem diferente para a interpretao do resultado do ensaio

necessria.

ndice de neutralizao O ndice de neutralizao (acidez) do leo

a medida dos componentes cidos presentes no leo. O ndice de

neutralizao de um leo usado decorre da formao de produtos da

oxidao cida. Os cidos e outros produtos de oxidao afetaro,

em conjunto com a gua e contaminantes slidos, o poder dieltrico e

outras propriedades do leo. Os cidos tm um impacto na

degradao dos materiais celulsicos e podem tambm ser

responsveis pela corroso de peas de metal de um transformador.

A taxa de aumento da acidez de um leo em servio um indicador

da taxa de envelhecimento do leo.

Tenso interfacial A tenso interfacial entre o leo e a gua um

ensaio para se detectar contaminantes polares solveis e produtos de

oxidao. Esta caracterstica varia com rapidez durante os estgios

iniciais de envelhecimento, mas tende a estabilizar quando a

deteriorao ainda moderada. Uma rpida diminuio da tenso

interfacial pode tambm ser uma indicao de problemas de


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determinadas condies. Os limites de desempenho aceitveis devem

estar de acordo com as especificaes vigentes da ANP6.

Teor de inibidor Os inibidores de oxidao sintticos podem ser

adicionados para aprimorar a estabilidade oxidao. Em leos para

transformadores utilizado principalmente o tipo fenlico; o composto

geralmente usado o 2,6-diterc-butil-paracresol (DBPC). A eficincia

dos inibidores adicionados variar com a composio qumica do leo

bsico. Os leos inibidos tm um comportamento de oxidao distinto

quando comparados aos leos no inibidos. No incio o inibidor

sinttico consumido, com pouca formao de produtos de oxidao.

Isso conhecido como perodo de induo. Aps o inibidor ser

consumido, a taxa de oxidao determinada principalmente pela

estabilidade oxidao do leo bsico. O monitoramento do consumo

de inibidor feito atravs da medio do teor de DBPC.

Sedimento e borra Este ensaio distingue-se entre sedimento e

borra, sedimento material insolvel presente no leo e inclui:

o Produtos insolveis de oxidao ou degradao de materiais

isolantes slidos ou lquidos;

o produtos slidos decorrentes das condies de servio do

equipamento; carbono, metal, xidos metlicos;

o fibras, outros materiais estranhos de diversas origens.

6ANP Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis autarquia

vinculada ao Ministrio de Minas e Energia. Tem por finalidade promover a regulao, a

contratao e a fiscalizao das atividades econmicas integrantes da indstria do petrleo,

de acordo com o estabelecido na Lei n 9.478, de 06/08/97, regulamentada pelo Decreto n

2.455, de 14/01/98.


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A borra um produto de degradao polimerizado de materiais

isolantes slidos e lquidos. A borra solvel em leo at um

determinado limite, dependendo das caractersticas de solubilidade e

da temperatura do leo. Com nveis de borra superiores a este limite,

a borra precipitada, contribuindo com um componente adicional ao

sedimento.

Contagem de partculas A presena de partculas no leo isolante

em equipamentos eltricos pode ter um bom nmero de fontes

possveis. O prprio equipamento pode conter partculas provenientes

da fabricao e o leo pode conter partculas decorrentes do

armazenamento e manuseio, se no for corretamente filtrado. O

desgaste e o envelhecimento do leo e dos materiais slidos podem

produzir partculas durante a vida em servio do equipamento.

Sobreaquecimentos situados acima de 500 C podem formar

partculas de carbono. As partculas de carbono produzidas na

operao do comutador de derivaes em carga podem migrar por

vazamento para o tanque principal e contaminar as peas imersas no

leo do transformador. Uma fonte tpica de partculas metlicas o

desgaste de rolamentos das bombas. O efeito da presena de

partculas suspensas nos valores de rigidez dieltrica do leo isolante

depende do tipo de partcula (metlica, fibras, borra, etc) e do seu teor

de gua. Historicamente, algumas falhas em transformadores de alta

tenso foram associadas contaminao por partculas. Os ensaios

tradicionais de rigidez dieltrica no so suficientes para identificar o

problema e os mtodos de contagem de partculas foram

recomendados como uma ferramenta de monitoramento.

Ponto de fulgor A disruptura do leo causada por descargas

eltricas ou exposio prolongada a temperaturas muito altas podem

produzir quantidades suficientes de hidrocarbonetos de baixo peso

molecular a ponto de causar a diminuio do ponto de fulgor do leo.


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Ponto de fluidez O ponto de fluidez uma medida da capacidade

do leo fluir sob baixas temperaturas. No h evidncias que sugiram

que esta propriedade seja afetada pela deteriorao normal do leo.

Alteraes no ponto de fluidez podem normalmente ser interpretadas

como o resultado da complementao com tipo diferente de leo.

Densidade A densidade pode ser til para identificao do tipo de

leo. Em climas frios, a densidade do leo pode ser importante na

determinao de sua adequao para uso. Por exemplo, cristais de

gelo formados a partir de gua separada podem flutuar no leo de

alta densidade e conduzir a abertura de arco eltrico na fuso

posterior. Entretanto, a densidade no significativa na comparao

da qualidade de diferentes amostras de leo. No h evidncia de

que a densidade seja afetada pela deteriorao normal do leo.

Viscosidade A viscosidade um fator de controle importante na

dissipao de calor. O envelhecimento e a oxidao doleo tendem a

aumentar a viscosidade. A viscosidade tambm afetada pela

temperatura. O envelhecimento e a oxidao normal do leo no

afetaro de maneira significativa a sua viscosidade.

Teor de PCB7 do leo a presena de PCBs em equipamentos

novos deve ser medido para confirmar se o leo est isento de PCB.

Da em diante sempre que houver um risco de contaminao

potencial (tratamento de leo, reparos em transformador, etc.) o leo

deve ser analisado. Se o teor de PCB exceder limites definidos,

devem ser adotadas medidas conforme indicado na NBR 8371 [20].

7PCB As bifenilas policloradas so um grupo de compostos orgnicos sintticos (comercialmente

denominado PCB ou ascarel), extremamente txicos aos seres vivos, usadas em uma srie de aplicaes,

principalmente at a dcada de 80, como fluidos isolantes de transformadores.


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Enxofre corrosivo O enxofre est presente em leos refinados

dependendo do grau de refino. Sob altas temperaturas, o enxofre se

decompe em superfcies metlicas quentes para produzir sulfetos

metlicos que podem afetar a condutividade de contatos de metal do

equipamento de comutao. A determinao do enxofre corrosivo no

leo em servio raramente necessria e o ensaio de enxofre

corrosivo pode ser utilizado para assegurar iseno de ataque

corrosivo sob condies normais.

Os valores de referncia para avaliao da condio do leo mineral

isolante em servio esto apresentados na Tabela 8 e Tabela 9.


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Tabela 8 - Classificao do leo Mineral Isolante em Servio [19].

CaractersticaMtodo de

Ensaio 72,5 kV

> 72,5 - 242 kV

> 242 kV

Aparncia Visual 1) 1) 1)

Rigidez dieltrica, kVEletrodo Calota, min.

NBR IEC60156 [21]

40 50 60

Teor de gua, ppm,mx. (corrigido para 20C)

NBR 10710[22]

25 15 10

Fator de dissipao, %,

mx. a 25 C0,5 0,5 -

Fator de dissipao, %,mx. a 90 C

NBR 12133[23]

15 15 12

Fator de potncia, %,mx. a 25 C

0,5 0,5 -

Fator de potncia, %,mx. a 100 C

NBR 12133[23]

20 20 15

ndice de Neutralizao

mgKOH/g, mx.

NBR 14248

[24] 0,15 0,15 0,15

Tenso interfacial , a 25C, mN/m, mn.

NBR 6234[25]

22 22 25

Ponto de fulgor, CNBR 11341

[26]Decrscimo

mx. de 10CDecrscimo

mx. de 10CDecrscimo

mx. de 10C

SedimentosNBR 10576 Anexo A [19]

2) 2) 2)

Inibidor (DBPC) NBR 12134 [27] Reinibir quando o valor atingir 0,09 %

Contagem de partculas NBR 14275 [28] - - Ver Tabela 9

1) Claro, isento de materiais em soluo.

2) Nenhum sedimento ou borra precipitvel deve ser detectado. Resultadosinferiores a 0,02 % e massa devem ser desprezados.


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Tabela 9 - Valores mximos para contagem de partculas [19]

Partculas / 100 ml

05 micrometro 15 micrometro

Classificao da

contaminao

250 32 sem contaminao

1.000 130 baixa

32.000 4.000 normal

130.000 16.000 marginal

2.3.4. Formao dos Gases Dissolvidos no leo [29]

As causas da formao os gases de falha ou gases combustveis

dissolvidos no leo podem ser divididas em trs categorias:

Descarga Parcial ou Corona;

Pirlise ou aquecimento trmico;

Arco eltrico.

Estas trs categorias diferem principalmente na intensidade de

energia dissipada. A maior intensidade de dissipao de energia ocorre na

formao de arcos eltricos, com menor dissipao de energia ocorre o

aquecimento ou falha trmica e com menor dissipao ainda ocorrem as

descargas parciais.


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Os gases dissolvidos no leo encontrados em transformadores de

potncia, provenientes de falha ou de sua operao normal so mostradas

na Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo.

Tabela 10 - Gases Dissolvidos no leo [29].

1. Hidrocarbonetos eHidrognio

2. xidos de Carbono 3. Outros Gases8

Metano CH4Monxido de

CarbonoCO Nitrognio N2

Etano C2H6Dixido deCarbono

CO2 Oxignio O2

Etileno C2H4

Acetileno C2H2

Hidrognio H2

Estes gases estaro dissolvidos no leo ou acumulados no colcho

de ar9 de transformadores de potncia em conseqncia de vrias falhas.

Sua distribuio ser em funo dos materiais isolantes envolvidos na falha

e/ou pela

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