Os transformadores são componentes cruciais na rede elétrica, responsáveis ​​por aumentar ou diminuir os níveis de tensão para garantir uma transmissão e distribuição eficientes de energia. Um dos principais elementos de um transformador é o óleo isolante, que desempenha múltiplas funções vitais no seu funcionamento. Neste artigo, iremos explorar os tipos de óleos utilizados nos transformadores, as suas funções e os motivos por detrás da sua seleção.

Funções do óleo de transformador

Isolamento: A principal função do óleo de transformador é fornecer isolamento elétrico. Preenche os espaços entre os enrolamentos e outros componentes do transformador, evitando arcos elétricos e curto-circuitos. A elevada rigidez dielétrica do óleo garante que este pode suportar elevadas diferenças de voltagem sem quebrar e conduzir eletricidade.

Arrefecimento: Os transformadores geram calor durante o funcionamento devido à resistência nos enrolamentos e às perdas no núcleo. O óleo do transformador atua como um refrigerante, absorvendo calor dos pontos quentes no interior do transformador. Em seguida, circula pelo sistema de arrefecimento (como radiadores ou alhetas de arrefecimento), onde o calor é dissipado para o ambiente circundante. Esta circulação contínua ajuda a manter o transformador a uma temperatura de funcionamento ideal, evitando o sobreaquecimento e possíveis danos nos componentes.

Extinção do arco: Em caso de falha ou arco elétrico no transformador, o óleo pode ajudar a extinguir o arco. Quando ocorre um arco, o arco de alta temperatura vaporiza o óleo circundante, criando uma bolha de gás. A bolha de gás tem uma elevada rigidez dielétrica e pode extinguir rapidamente o arco, protegendo o transformador de danos maiores.

Tipos de óleos para transformadores

Óleo mineral: O óleo mineral é um dos óleos de transformador mais utilizados. É derivado do petróleo bruto através de processos de refinação. Os óleos minerais oferecem boas propriedades de isolamento elétrico, um custo relativamente baixo e uma ampla disponibilidade. Têm uma elevada rigidez dielétrica, normalmente na gama de 60 - 70 kV/mm. Os óleos minerais também têm boas características de transferência de calor, o que os torna refrigerantes eficazes. No entanto, não são tão ecológicos como algumas outras opções, uma vez que não são biodegradáveis ​​e podem representar um risco de poluição em caso de derrames.

Óleo de éster sintético: os óleos de éster sintético são uma alternativa mais ecológica aos óleos minerais. São sintetizados quimicamente e têm uma excelente biodegradabilidade. Os ésteres sintéticos oferecem uma elevada rigidez dielétrica, muitas vezes comparável ou até melhor que os óleos minerais. Têm também uma boa estabilidade térmica, o que significa que podem operar a temperaturas mais elevadas sem degradação significativa. Além disso, os óleos ésteres sintéticos têm uma classificação de resistência ao fogo mais elevada quando comparados com os óleos minerais, reduzindo o risco de incêndio em instalações de transformadores.

Óleo de éster natural: os óleos de éster natural são derivados de fontes renováveis, como os óleos vegetais. São biodegradáveis ​​e têm menor impacto ambiental. Os ésteres naturais têm boas propriedades de isolamento elétrico e podem proporcionar um arrefecimento eficaz. Têm também um ponto de inflamação relativamente elevado, o que contribui para aumentar a segurança contra incêndios. No entanto, os óleos de éster naturais podem ser mais caros do que os óleos minerais, e o seu desempenho em determinadas condições extremas pode ser ligeiramente diferente em comparação com os ésteres sintéticos.

Fatores que afetam a seleção do óleo

Requisitos elétricos: A classificação de tensão e as características elétricas do transformador determinam a rigidez dielétrica mínima exigida do óleo. Os transformadores de alta tensão necessitam de óleos com maior rigidez dielétrica para garantir um isolamento fiável.

Condições de funcionamento: A gama de temperatura de funcionamento do transformador é um fator crucial. Alguns óleos são mais adequados para aplicações a altas temperaturas, enquanto outros apresentam um desempenho ideal a temperaturas mais baixas. Além disso, a presença de humidade, contaminantes e a frequência dos ciclos de carga também podem influenciar a escolha do óleo.

Considerações ambientais: Nas áreas onde a proteção ambiental é uma prioridade, os óleos biodegradáveis, como os ésteres sintéticos e naturais, são os preferidos. Isto é especialmente importante em locais próximos de corpos de água ou ecossistemas sensíveis, uma vez que os derrames de óleos minerais não biodegradáveis ​​podem causar danos ambientais significativos.

Custo: O custo é sempre uma consideração em qualquer aplicação industrial. Os óleos minerais são geralmente mais económicos quando comparados com os óleos ésteres sintéticos e naturais. No entanto, quando são tidos em conta fatores como os custos de manutenção, a segurança contra incêndios e o impacto ambiental, o custo-benefício global dos diferentes óleos pode variar.

Para concluir,

A escolha do óleo para um transformador depende de vários fatores, incluindo os seus requisitos de desempenho elétrico e térmico, considerações ambientais e custo. O óleo mineral, o óleo de éster sintético e o óleo de éster natural têm, cada um, as suas próprias propriedades e vantagens únicas, e a seleção deve ser feita com base numa avaliação abrangente destes fatores para garantir o funcionamento fiável e eficiente do transformador.