A mudança para o uso de ésteres naturais ou sintéticos para rejuvenescer transformadores antigos desencadeou uma tendência notável no setor energético na última década. Esta abordagem, que visa reduzir o risco de incêndio e danos ambientais e, ao mesmo tempo, melhorar a capacidade do transformador de lidar com cargas maiores, está ganhando cada vez mais atenção. Estes ésteres são biodegradáveis e têm pontos de inflamação significativamente mais elevados do que os óleos minerais tradicionais, prometendo uma alternativa mais segura e sustentável. Além da segurança, retardam o processo de envelhecimento do isolamento sólido interno, prolongando assim a vida útil do transformador. Isto é conseguido aumentando a migração da umidade do isolamento sólido para o líquido e um processo de transformação química denominado transesterificação que ocorre na presença de ésteres. Como resultado, os transformadores podem suportar exigências operacionais mais elevadas sem reduzir a sua vida útil esperada, um avanço no aumento da fiabilidade e sustentabilidade do sistema de energia.
Andrés Montero, Belén García e Juan Carlos Burgos, da Universidade Carlos III de Madrid, conduziram um estudo inovador explorando a distribuição do campo elétrico em transformadores adaptados com ésteres naturais sob tensão de corrente alternada (CA). As suas descobertas, publicadas no International Journal of Power and Energy Systems, destacam a transição crítica dos óleos minerais tradicionais para os ésteres naturais. A mudança foi projetada para mitigar os riscos de incêndio e minimizar o impacto ambiental sem exigir um grande desembolso financeiro.
No centro de sua investigação está o impacto sutil do retrofit (substituição do óleo mineral por ésteres naturais) na distribuição do campo elétrico dentro do transformador, um fator chave para garantir a segurança e a eficiência operacionais. A equipe usou o método dos elementos finitos, uma técnica de modelagem complexa, para examinar a distribuição do campo elétrico dentro de um transformador de alta capacidade originalmente projetado para óleo mineral. Esta abordagem permitiu aos pesquisadores obter uma compreensão detalhada de como as mudanças no material de isolamento afetam o campo elétrico interno do transformador.
Montero enfatizou a natureza de sua abordagem, explicando: “Usamos software de simulação avançado para modelar um transformador de alta capacidade projetado para cargas elétricas críticas. Nosso objetivo era entender como a substituição do óleo mineral por ésteres naturais afetaria a distribuição do campo elétrico do transformador.” Esta abordagem iluminou os potenciais benefícios e desafios do uso de ésteres naturais, demonstrando o compromisso da equipe em melhorar a segurança do transformador.
As descobertas de Montero e seus colegas revelam um quadro complexo da distribuição do campo elétrico, destacando áreas onde a tensão do isolamento cai, melhorando potencialmente a segurança. Contudo, certas áreas, particularmente aquelas que envolvem isolamento sólido em áreas altamente tensionadas, apresentam margens dielétricas reduzidas. “Quando os transformadores são modificados, podem ocorrer fraquezas no isolamento sólido na superfície dos condutores nas áreas de campo elétrico mais alto do transformador”, observou Montero, enfatizando o equilíbrio complexo entre as propriedades do material e o desempenho do transformador. As implicações desta pesquisa vão além das melhorias imediatas na segurança. Montero acrescentou: “O enchimento de retrofit não é inerentemente perigoso para o desempenho dielétrico do transformador, embora mudanças significativas na distribuição do campo elétrico devam ser levadas em consideração”. Esta compreensão diferenciada é fundamental para o desenvolvimento de sistemas de energia mais seguros e ecológicos.
Referência do diário
Andrés Montero, Belén García, Juan Carlos Burgos, “Distribuição de campo elétrico em transformadores modificados com éster natural sob estresse CA”, International Journal of Power and Energy Systems, 2024.
Número digital: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2023.109549.
Sobre o autor
André Montero (BSc’17, M’20, Ph.D’23) Nasceu em Cuenca em 1995. Em 2017, obteve o título de Bacharel em Ciências. licenciatura em engenharia industrial pela Universidade Politécnica de Valência, Espanha, e mestrado em 2020. Licenciatura em Engenharia Industrial pela Universidade Politécnica de Valência e mestrado em Engenharia Elétrica pelo Politecnico di Milano, Itália. Desde 2020 ele é Ph.D. estudante do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Carlos III de Madrid. Seu principal tema de interesse é o estudo de processos de enchimento de líquidos biodegradáveis em transformadores.
