Como xela de sílice desempeña o papel de agente higroscópico no sistema de ventilación do transformador

O Papel do Gel de Sílica nos Sistemas Respiratórios dos Transformadores

O gel de sílica (Silica Gel) é um adsorvente comumente utilizado com excelentes propriedades higroscópicas, amplamente aplicado em equipamentos elétricos para secagem e prevenção de umidade. Nos sistemas respiratórios dos transformadores, o gel de sílica tem como principal função absorver a umidade do ar que entra no tanque do transformador, impedindo que a água entre no óleo e nos materiais de isolamento, protegendo assim o desempenho do isolamento do transformador.

1. Princípio de Funcionamento do Gel de Sílica

• Mecanismo de Adsorção: O gel de sílica possui um grande número de microporos na sua superfície, que podem adsorver moléculas de água do ar. À medida que o ar passa pelo respirador do transformador, a umidade é absorvida pelo gel de sílica, permitindo que o ar seco entre no tanque.

• Reversibilidade: O processo de adsorção do gel de sílica é reversível. Quando fica saturado de umidade, pode ser regenerado através do aquecimento, liberando a água adsorvida e restaurando sua capacidade higroscópica. Isso permite que o gel de sílica seja reutilizado, prolongando sua vida útil.

2. Aplicação do Gel de Sílica nos Sistemas Respiratórios dos Transformadores

Respirador: Os transformadores são geralmente equipados com um respirador (também conhecido como respirador dessecante) que liga o tanque de óleo à atmosfera. Dentro do respirador, o gel de sílica filtra o ar que entra, garantindo que apenas ar seco entre no tanque. Conforme a temperatura interna do transformador muda, a pressão dentro do tanque também flutua, causando a troca de gases entre o tanque e o ambiente externo. O gel de sílica no respirador adsorve a umidade do ar, impedindo que ar úmido entre no tanque.

Sistema de Selagem: Em alguns transformadores, o gel de sílica também é usado como dessecante no sistema de selagem para prevenir a entrada de umidade no tanque através de áreas mal seladas.

Consequências do Controle Insuficiente da Umidade

Se o controle da umidade num transformador for insuficiente, a umidade pode entrar no tanque e dissolver-se no óleo do transformador ou depositar-se nos materiais de isolamento, levando a uma série de problemas que podem afetar severamente o desempenho e a vida útil do transformador. Abaixo estão as principais consequências de um controle insuficiente da umidade:

1. Degradação do Desempenho do Isolamento

• Impacto nos Materiais de Isolamento: A umidade reduz a resistência dielétrica tanto do óleo do transformador quanto dos materiais de isolamento sólidos (como papel e fibras). À medida que o teor de umidade aumenta, a constante dielétrica dos materiais de isolamento aumenta, e a tensão de ruptura diminui, tornando mais prováveis descargas parciais ou curtos-circuitos.

• Envelhecimento Acelerado: A umidade também acelera o envelhecimento dos materiais de isolamento, encurtando a vida útil do transformador. Em condições de alta temperatura, a umidade pode combinar-se com produtos de oxidação no óleo para formar substâncias ácidas, corroendo ainda mais os materiais de isolamento.

2. Deterioração da Qualidade do Óleo

• Excesso de Umidade no Óleo: Quando a umidade entra no óleo do transformador, altera as propriedades físicas e químicas do óleo. A umidade promove reações de oxidação no óleo, gerando substâncias ácidas e precipitados, que reduzem a capacidade antioxidante e a eficiência de resfriamento do óleo.

• Transferência de Calor Comprometida: A umidade reduz a condutividade térmica do óleo, afetando a dissipação de calor do transformador. Isso pode levar a temperaturas de operação mais altas, acelerando o envelhecimento e o dano dos materiais de isolamento.

3. Descargas Parciais e Falhas por Arco

• Descarga Parcial: A umidade reduz a tensão de ruptura do óleo, especialmente em transformadores de alta tensão, aumentando a probabilidade de descargas parciais. As descargas parciais não só danificam os materiais de isolamento, mas também podem levar a falhas por arco, causando paradas súbitas do transformador.

• Falhas por Arco: A entrada excessiva de umidade pode resultar em falhas por arco, potencialmente levando a incêndios ou explosões, representando riscos significativos de segurança para o sistema de energia.

4. Corrosão do Núcleo e das Bobinas

• Corrosão de Componentes Metálicos: A umidade que entra no tanque do transformador pode entrar em contato com componentes metálicos, como o núcleo e as bobinas, causando corrosão. Este efeito é acelerado quando o óleo contém substâncias ácidas, enfraquecendo a resistência mecânica dos componentes metálicos e afetando a operação normal do transformador.

• Deformação das Bobinas: A umidade pode fazer com que as camadas de isolamento das bobinas amoleçam ou inchem, levando à deformação das bobinas ou a curtos-circuitos. Em casos graves, as bobinas podem precisar ser substituídas, aumentando os custos de manutenção.

5. Impacto na Confiabilidade do Transformador

• Paradas Frequentes: Devido ao desempenho degradado do isolamento, à deterioração da qualidade do óleo e a outros problemas, o transformador pode experimentar falhas frequentes, necessitando de paradas para manutenção, o que pode afetar a estabilidade e a confiabilidade do sistema de energia.

• Vida Útil Reduzida: O controle inadequado da umidade a longo prazo pode acelerar o envelhecimento do transformador, encurtando sua vida útil e aumentando os custos de manutenção e substituição.

Garantindo um Controle Efetivo da Umidade

Para garantir um controle efetivo da umidade e evitar os problemas mencionados, são necessárias as seguintes medidas:

• Inspeção Regular do Estado do Gel de Sílica: O gel de sílica muda de cor (geralmente de azul para rosa) quando absorve umidade. Deve ser substituído ou regenerado prontamente quando fica saturado, para manter sua capacidade higroscópica.

• Manter a Ventilação do Respirador: Certifique-se de que o respirador permaneça desobstruído, permitindo que o ar passe pelo gel de sílica para uma secagem adequada. Evite obstruções que possam impedir o fluxo de ar.

• Fortalecer a Selagem: Inspeção regular do sistema de selagem do transformador para garantir que o tanque esteja bem selado, evitando a entrada de umidade através de áreas mal seladas.

• Monitorar o Teor de Umidade no Óleo: Amostrar e analisar periodicamente o teor de umidade no óleo do transformador para detectar precocemente o controle inadequado da umidade e tomar medidas corretivas.

• Instalar Equipamentos de Dessiccação: Para transformadores grandes ou que operam em ambientes úmidos, considere a instalação de equipamentos de dessiccação (como geradores de ar seco) para melhorar o controle da umidade.

Resumo

O gel de sílica desempenha um papel crucial nos sistemas respiratórios dos transformadores, absorvendo eficazmente a umidade do ar que entra no tanque, protegendo o desempenho do isolamento e a qualidade do óleo do transformador. Se o controle da umidade for inadequado, a umidade pode entrar no tanque, levando a uma série de problemas, como degradação do desempenho do isolamento, deterioração da qualidade do óleo, descargas parciais, corrosão de componentes metálicos e redução da confiabilidade e vida útil do transformador. Portanto, garantir a boa condição do gel de sílica e implementar medidas efetivas de controle da umidade são essenciais para manter a operação segura e estável dos transformadores.