Estudo Comparativo do Envelhecimento Químico Acelerado de Papel Kraft Termoestabilizado e Convencional<br />Mariana Gaivão...
Estrutura da Apresentação<br />
Estrutura da Apresentação<br />Introdução<br />Contextualização<br />Objetivo do Trabalho<br />Parte Experimental<br />Env...
<ul><li>Contextualização
Objetivo do Trabalho</li></ul>Introdução<br />
Introdução<br />Energia Elétrica<br />Uma das mais utilizadas pela humanidade<br />Brasil: 106,3 mil MW (2009)¹<br />Avanç...
Introdução<br />Transformadores são máquinas elétricas estáticas¹, responsáveis pela transferência de energia entre circui...
Introdução<br />Transformador de Potência<br />Má operação<br />Longo tempo de utilização<br />Desgaste dos Materiais¹<br ...
Introdução<br />Degradação do OMI<br />Degradação do Papel<br />Deterioração das propriedades isolantes¹<br />Aceleração d...
Introdução<br />Papel Kraft Termoestabilizado<br />Estrutura semelhante ao Papel Convencional¹<br />90% de celulose e hemi...
Objetivo<br />Avaliar a oxidação e formação de CF do papelisolante termoestabilizado, em comparação com o papel isolante c...
<ul><li>Envelhecimento Térmico
Caracterização dos Materiais
Metodologias Analíticas Aplicadas</li></ul>Parte Experimental<br />
Envelhecimento Térmico<br />Simulação do estresse térmico de um transformador¹<br />Estudo em escala laboratorial<br />111...
Caracterização dos Materiais<br />Óleo Mineral Isolante<br />Papel Isolante<br /><ul><li>PETROBRÁS AV-60-IN
OMI tipo A (base naftênica)
Caracterização - Regulamento Técnico ANP n° 4/2008¹
Papel Termoestabilizado 0,075 mm
Papel Convencional 0,100 mm
Caracterização – Umidade IV, FTIR e MEV²</li></ul>1. ANP n° 36/2008; 2. SAMISTRADO et al. 2009, QUADROS 2006<br />
Metodologias Analíticas<br /><ul><li>Amostras de OMI armazenadas em frascos âmbar com tampa; amostras de papel armazenadas...
Laboratórios em condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar (25°C e 55%)</li></ul>1. ABNT 2006; 2. ABNT ...
<ul><li>Caracterização dos Materiais
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  1. 1. Estudo Comparativo do Envelhecimento Químico Acelerado de Papel Kraft Termoestabilizado e Convencional<br />Mariana Gaivão Portella*, VitoldoSwinka Filho, Guilherme Cunha da Silva, Douglas Antônio Batista, Cleberson Santos Ribeiro, Daiane Cristina Sabec, Guilherme BarrachinaStocco (LACTEC)<br />Mario Carlos Andreoli, Érick Amaral Campos (CTEEP)<br />1<br />
  2. 2. Estrutura da Apresentação<br />
  3. 3. Estrutura da Apresentação<br />Introdução<br />Contextualização<br />Objetivo do Trabalho<br />Parte Experimental<br />Envelhecimento Térmico<br />Caracterização dos Materiais<br />Metodologias Analíticas Aplicadas<br />Resultados e Discussão<br />Caracterização dos Materiais<br />Resultados Analíticos do Envelhecimento<br />Conclusões<br />Agradecimentos<br />
  4. 4. <ul><li>Contextualização
  5. 5. Objetivo do Trabalho</li></ul>Introdução<br />
  6. 6. Introdução<br />Energia Elétrica<br />Uma das mais utilizadas pela humanidade<br />Brasil: 106,3 mil MW (2009)¹<br />Avanços tecnológicos e desenvolvimento de pesquisas²<br />Dependência da sociedade moderna<br />Diminuição na ocorrência de falhas do sistema<br />Transformador de Potência³<br />Transmissão e distribuição de energia<br />Principais partes: Sistema de Isolamento<br />1. ANEEL 2010; 2. SCARDAZZI 2007; 3. BATISTA 2005, TULIO 2008, MILASH 1984.<br />
  7. 7. Introdução<br />Transformadores são máquinas elétricas estáticas¹, responsáveis pela transferência de energia entre circuitos², constituídas por:<br />núcleo de aço silício;<br />bobinas de fios de cobre, revestidas de papel isolante;<br />tanque isolado por OMI;<br />estrutura de montagem da parte ativa.<br />Principal: sistema de isolamento³.<br />1. FERNANDES 1988; 2. DERVOS et al. 2005; 3. BATISTA et al. 2005, MILASH 1984; 4. MYERS et al. 1982<br />
  8. 8. Introdução<br />Transformador de Potência<br />Má operação<br />Longo tempo de utilização<br />Desgaste dos Materiais¹<br />Elevadas Temperaturas<br />Descargas Elétricas<br />Esforço Mecânico<br />Umidade Indesejável<br />Exposição ao Oxigênio<br />Comprometimento da Isolação Sólida e Líquida²<br />1. TULIO 2008; MAK et al. 1995<br />
  9. 9. Introdução<br />Degradação do OMI<br />Degradação do Papel<br />Deterioração das propriedades isolantes¹<br />Aceleração do processo de degradação da celulose do isolamento sólido²<br />Formação de borra ácida, com deposição nas partes ativas do equipamento, dificultando a transferência de calor³<br />Redução do Grau de Polimerização da Celulose4<br />Diminuição da Resistência Mecânica5<br />Formação de substâncias em OMI4<br />Gases: H2, CH4, C2H4, CO e CO2<br />Água<br />Compostos Furânicos: 2-FAL,<br />5-HMF, 2-FOL, 5-MF, 2-ACF.<br />1. TULIO 2008, OLIVEIRA et al. 2005; 2. LIPSTEIN et al. 1970, FROTA 1985;<br />3. MAK et al. 1995; 4. MARTINS 2007; 5. MARTINS 2007, ZIRBES et al. 2005<br />
  10. 10. Introdução<br />Papel Kraft Termoestabilizado<br />Estrutura semelhante ao Papel Convencional¹<br />90% de celulose e hemicelulose<br />7 a 8% lignina<br />quantidades residuais de pentosanas²<br />Modificação química para retardar a degradação térmica³<br />reações ou adição de estabilizantes<br />operação a 65°C e aumento de carga do equipamento em 12%<br />Viabilização do uso dependente do estudo de seu envelhecimento térmico³<br />estudo da cinética da formação de indicadores da degradação do material em OMI<br />BATISTA et al. 2007; 2. http://isoletri.com/transf_oleo.aspx?lang=pt , acesso em 05/10/2010;<br />3. STORELLI 20_; <br />
  11. 11. Objetivo<br />Avaliar a oxidação e formação de CF do papelisolante termoestabilizado, em comparação com o papel isolante convencional, a partir da utilização de metodologias de ensaio indiretas no OMI, baseadas nas técnicas de HPLC, paralelamente à degradação do isolamento sólido.<br />
  12. 12. <ul><li>Envelhecimento Térmico
  13. 13. Caracterização dos Materiais
  14. 14. Metodologias Analíticas Aplicadas</li></ul>Parte Experimental<br />
  15. 15. Envelhecimento Térmico<br />Simulação do estresse térmico de um transformador¹<br />Estudo em escala laboratorial<br />111 sistemas contendo OMI / Cobre / Papel Isolante<br />Kraft Convencional<br />Kraft Termoestabilizado<br />Secagem prévia dos materiais e borbulhamento de N2 em OMI<br />Estufas a 100 e 125°C<br />Monitoramento de 0 a 240 dias<br />1. TULIO 2008; BATISTA 2005.<br />
  16. 16. Caracterização dos Materiais<br />Óleo Mineral Isolante<br />Papel Isolante<br /><ul><li>PETROBRÁS AV-60-IN
  17. 17. OMI tipo A (base naftênica)
  18. 18. Caracterização - Regulamento Técnico ANP n° 4/2008¹
  19. 19. Papel Termoestabilizado 0,075 mm
  20. 20. Papel Convencional 0,100 mm
  21. 21. Caracterização – Umidade IV, FTIR e MEV²</li></ul>1. ANP n° 36/2008; 2. SAMISTRADO et al. 2009, QUADROS 2006<br />
  22. 22. Metodologias Analíticas<br /><ul><li>Amostras de OMI armazenadas em frascos âmbar com tampa; amostras de papel armazenadas em sacos plásticos, ao abrigo da luz.
  23. 23. Laboratórios em condições controladas de temperatura e umidade relativa do ar (25°C e 55%)</li></ul>1. ABNT 2006; 2. ABNT 2009<br />
  24. 24. <ul><li>Caracterização dos Materiais
  25. 25. Resultados Analíticos do Envelhecimento
  26. 26. Correlação CF em OMI e Degradação do Papel</li></ul>Resultados<br />
  27. 27. Resultados<br />Caracterização do OMI<br />Material de boa qualidade e em acordo com o padrão para óleo novo estabelecido pela ANP¹<br />1. ANP n° 36 2008.<br />
  28. 28. Caracterização do Papel Isolante - FTIR<br /><ul><li>Identificação dos grupos funcionais constituintes da celulose de ambos os tipos de papel
  29. 29. Não foi possível notar modificações químicas decorrentes da termoestabilização</li></li></ul><li>Papel Termoestabilizado<br />Papel Convencional<br />Papel Termoestabilizado<br />Papel Convencional<br />Caracterização do Papel Isolante - MEV<br /><ul><li>Imagens gerais do papel Kraft isolante com ampliação de 150 vezes
  30. 30. Imagens das fibras do papel Kraft isolante com ampliação de 1000 vezes</li></li></ul><li>Envelhecimento Térmico e Correlação<br />Estudo a 100 °C<br /><ul><li>Para ambos os materiais, a diminuição do GP está diretamente relacionada à formação de CF
  31. 31. Papel Convencional: altos valores justificados devido à alta degradação – representativos, para equipamentos, são os primeiros 50 dias.</li></ul>Estudo a 125 °C<br /><ul><li>Papel Convencional: altos valores justificados devido à alta degradação – representativos, para equipamentos, são os primeiros 25 dias.
  32. 32. Papel Termoestabilizado: formação de 2-FOL constante, mas composto de baixa estabilidade térmica.</li></li></ul><li>Conclusões<br />
  33. 33. Conclusão<br />Papel Kraft Convencional<br /><ul><li>Diminuição do GP rápida e abrupta</li></ul>Formação de 2-FAL em comportamento padrão, com aumento de sua concentração ao longo do envelhecimento<br />Resultados semelhantes aos obtidos no histórico dos equipamentos, especialmente para os primeiros 50 dias do estudo a 100°C<br />Curvas de 5-HMF em padrão ondulatório, confirmando a formação do produto durante as reações em cadeia do 2-FAL<br />
  34. 34. Conclusão<br />Papel Kraft Termoestabilizado<br />Degradação do papel apresentou comportamento mais lento e gradual<br />Não apresentou a formação de 2-FAL e 5-HMF, apesar da diminuição significativa do GP do papel isolante<br />Detecção de picos individuais com tempo de retenção e espectro coincidentes com o padrão de referência 2-FOL, ao longo do envelhecimento térmico.<br />Proposta de utilização do composto como auxiliar na manutenção preventiva de equipamentos elétricos, visando aproximar a previsão da qualidade do isolamento sólido.<br />
  35. 35. Agradecimentos<br />
  36. 36. Agradecimentos<br />

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