No setor dos transformadores de potência, a escolha do óleo do transformador é de extrema importância, uma vez que desempenha um papel fundamental para garantir o funcionamento eficiente e fiável destes dispositivos elétricos cruciais. O óleo de transformador desempenha diversas funções, como por exemplo, fornecer isolamento elétrico, facilitar a transferência de calor para arrefecimento e extinguir arcos elétricos em caso de falhas. Entre os vários tipos disponíveis, dois tipos normalmente utilizados são o óleo mineral e o óleo de éster sintético.

Óleo Mineral

1. Composição e Fonte

    O óleo mineral é derivado do petróleo bruto através de uma série de processos de refinação. É constituído principalmente por hidrocarbonetos, que são moléculas de cadeia longa compostas por átomos de hidrogénio e carbono. O processo de refinação envolve a destilação, a extração por solvente e o hidrotratamento para remover impurezas e componentes indesejados, resultando num óleo isolante de alta qualidade.

2. Características principais

·Isolamento Elétrico: O óleo mineral oferece excelentes propriedades de isolamento elétrico. Possui uma elevada rigidez dielétrica, normalmente na gama de 60 a 70 kV/mm. Esta propriedade permite separar eficazmente os condutores elétricos dentro do transformador, evitando arcos elétricos e curto-circuitos.

·Condutividade Térmica: Exibe também uma boa condutividade térmica, o que lhe permite transferir eficientemente o calor gerado no interior do transformador para o sistema de arrefecimento. À medida que o óleo circula pelo transformador, absorve calor dos pontos quentes, como os enrolamentos e o núcleo, e dissipa-o através dos radiadores ou das alhetas de refrigeração.

·Viscosidade: O óleo mineral tem uma viscosidade apropriada a temperaturas normais de funcionamento. Esta viscosidade permite uma circulação suave do óleo dentro do transformador, garantindo um arrefecimento eficaz. No entanto, a sua viscosidade pode ser afetada por alterações de temperatura. A temperaturas mais baixas, a viscosidade aumenta, o que pode representar desafios ao fluxo do óleo, enquanto que a temperaturas mais elevadas, a viscosidade diminui, afetando potencialmente a sua capacidade de formação de película para isolamento.

3. Vantagens

·Custo - Eficácia:O óleo mineral é relativamente barato quando comparado com outros tipos de óleos para transformadores. A sua ampla disponibilidade e processos de refinação bem estabelecidos contribuem para a sua competitividade de custos, tornando-o uma escolha popular para muitas aplicações de transformadores, especialmente em instalações de rede elétrica de grande escala, onde o custo é um fator significativo.

·Compatibilidade:Tem uma boa compatibilidade com a maioria dos materiais dos transformadores, incluindo os materiais de isolamento utilizados nos enrolamentos e os componentes metálicos do tanque do transformador. Esta compatibilidade reduz o risco de reações químicas que podem degradar o desempenho do transformador ao longo do tempo.

4. Desvantagens

·Impacto Ambiental: O óleo mineral não é biodegradável. Em caso de derrame, pode contaminar o solo e as fontes de água, causando danos ambientais. Esta preocupação ambiental levou a um maior escrutínio e regulamentação em algumas áreas no que diz respeito à utilização e eliminação de transformadores cheios de óleo mineral.

·Risco de incêndio: O óleo mineral tem uma classificação de resistência ao fogo relativamente baixa. Embora os transformadores modernos sejam concebidos com características de segurança para reduzir os riscos de incêndio, em caso de uma falha interna grave, o óleo mineral pode inflamar, levando potencialmente a um incêndio de grande escala.

5. Aplicações

O óleo mineral é amplamente utilizado em transformadores de distribuição, comummente encontrados em áreas residenciais e comerciais para reduzir a eletricidade de alta tensão para consumo do utilizador final. É também utilizado em muitos transformadores de energia na rede de transmissão, onde a sua relação custo-benefício e o seu desempenho fiável o tornam uma escolha adequada para aplicações de transferência de energia em larga escala.

Óleo de éster sintético

1. Composição e Fonte

O óleo de éster sintético é sintetizado quimicamente e não é derivado de fontes naturais, como o petróleo bruto. Geralmente é feito pela reação dos ácidos gordos com álcoois ou por outros processos químicos. Os ésteres sintéticos resultantes têm uma estrutura molecular bem definida, que pode ser adaptada para exibir propriedades específicas.

2. Características principais

·Alta resistência dielétrica: O óleo de éster sintético tem geralmente uma rigidez dielétrica comparável ou mesmo superior à do óleo mineral, proporcionando um excelente isolamento elétrico. Isto torna-o adequado para utilização em transformadores de alta tensão, onde o isolamento fiável é crucial.

·Estabilidade Térmica: Possui uma excelente estabilidade térmica, permitindo operar a temperaturas mais elevadas sem degradação significativa. Esta propriedade é particularmente benéfica em transformadores que operam sob cargas pesadas ou em ambientes com temperaturas elevadas, uma vez que podem suportar temperaturas elevadas e manter o seu desempenho durante um período mais longo.

·Biodegradabilidade:Uma das vantagens mais significativas do óleo de éster sintético é a sua elevada biodegradabilidade. Em caso de derrame, pode decompor-se naturalmente no ambiente, reduzindo o potencial de danos ambientais a longo prazo.

3. Vantagens

·Segurança reforçada contra incêndio: O óleo de éster sintético tem uma classificação de resistência ao fogo muito mais elevada quando comparado com o óleo mineral. Tem um ponto de inflamação e uma temperatura de autoignição mais elevadas, o que significa que é menos provável que pegue fogo em caso de falha elétrica. Esta propriedade torna-o a escolha preferida para instalações onde a segurança contra incêndios é uma grande preocupação, como em edifícios com elevada ocupação ou em áreas próximas de infraestruturas sensíveis.

·Vida útil mais longa:Devido à sua excelente estabilidade térmica e resistência à oxidação, o óleo éster sintético tem geralmente uma vida útil mais longa do que o óleo mineral. Isto pode resultar em custos de manutenção reduzidos e em menos mudanças de óleo do transformador ao longo da vida útil do transformador.

4. Desvantagens

·Custo mais elevado:O óleo de éster sintético é mais caro de produzir quando comparado com o óleo mineral. Os complexos processos de síntese química e o custo das matérias-primas contribuem para o seu preço mais elevado. Este fator de custo pode limitar a sua utilização generalizada em algumas aplicações com um custo mais acessível.

·Desafios de compatibilidade:Embora o óleo de éster sintético seja compatível com muitos materiais de transformadores, podem existir alguns problemas de compatibilidade com certos tipos de vedantes e juntas. É necessária uma consideração e testes cuidadosos durante o projeto e a instalação de transformadores que utilizem óleo de éster sintético para garantir uma compatibilidade adequada.

5. Aplicações

O óleo de éster sintético está a ser cada vez mais utilizado em transformadores de alta tensão em áreas urbanas, onde a segurança contra incêndios e as preocupações ambientais são mais proeminentes. É também utilizado em transformadores instalados em instalações industriais onde as condições de funcionamento são severas, e a maior vida útil do óleo pode proporcionar poupanças de custos significativas a longo prazo.

Concluindo, o óleo mineral e o óleo de éster sintético são dois tipos importantes de óleos para transformadores, cada um com o seu próprio conjunto de características, vantagens e desvantagens. A escolha entre os dois depende de vários fatores, incluindo os requisitos específicos da aplicação do transformador, considerações de custo, preocupações ambientais e necessidades de segurança contra incêndio.