O Sistema de Isolamento de um Transformador de Potência [Parte 2]

O ISOLAMENTO SÓLIDO

O papel Kraft é utilizado na forma de finas camadas envolvendo os enrolamentos ou na forma de espaçadores e tubos de alta densidade para promover o isolamento elétrico entre níveis de tensão e entre fases. Dependendo da tensão, da solicitação térmica ou mecânica, da característica de cada tipo de equipamento ou de suas partes, pode-se também utilizar papel impregnado com óleo ou com resina; materiais cerâmicos ou poliméricos; madeira laminada e vernizes compatíveis com o óleo.

Papel Kraft

Mesmo sendo, o papel Kraft, o mais utilizado no isolamento elétrico de transformadores de potência; quando se deseja resistência a altas temperaturas, emprega-se papel termo-estabilizado, que é um papel cuja celulose sofre um tratamento térmico especial. O Papel Nomex (poliamida) também pode ser utilizado como espaçador de bobinas, isolante de terminais, dentre outras aplicações, suportando temperaturas na ordem de 180 ºC a 200 ºC [Du Pont, 2002].

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O isolamento sólido mais utilizado é, portanto, um papel formado por longas fibras, cujos principais constituintes são as moléculas da celulose e a hemicelulose, embora ainda se encontre, em pequenas quantidades, a lignina. As ligninas são polímeros aromáticos complexos e as hemiceluloses são polissacarídeos ligados à celulose através de ligações de hidrogênio.

Isolamento sólido em transformadores

A madeira é constituída principalmente de fibras celulósicas aderidas umas às outras através da lignina. Para separar estas fibras, durante a fabricação do papel, a celulose é quimicamente tratada para reduzir ou remover a lignina e as pentoses (hemiceluloses) a ela associadas, convertendo a madeira em polpa.

Para a obtenção da polpa, há três processos: 

• Processo Mecânico – gera a polpa termo-mecânica (por prensagem da madeira presença de água e vapor d’água) e polpa termoquimimecânica (quando envolve o tratamento com reagentes químicos para a separação entre as fibras celulósicas e a lignina). Polpas mecânicas podem ser usadas, por exemplo, para a fabricação de papel jornal.
• Processo Químico – gera a polpa química (normalmente chamado de processo Kraft, do alemão: "forte"). Neste processo, os cavacos de madeira são processados em digestores por aquecimento na presença de substâncias químicas a alta pressão. A polpa química gera um papel muito resistente que pode ser usado, por exemplo, na fabricação de bolsas de supermercado.
• Processo por Reciclagem – gera a polpa reciclada por trituração da mistura e aparas de papel e água, em “pulpers” (grandes liquidificadores). A polpa reciclada é usada freqüentemente na fabricação de papel cartão, papel jornal como também outros tipos de papel para uso industrial e residencial como: papel higiênico, toalhas, lenços e guardanapos [celuloseonline 228, 2004].

Na fabricação de papel isolante é utilizado o processo Kraft, no qual a madeira é tratada com uma mistura de hidróxido de sódio e sulfato de sódio. Depois do tratamento, a composição química do papel é cerca de 89% celulose, 7 a 8% de pentoses e 3 a 4% de lignina.

O papel Kraft impregnado com óleo isolante, limpo e seco, é um dos melhores sistemas de isolamento conhecidos pelos fabricantes de transformadores, sendo empregado para dar rigidez mecânica e elétrica.

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Esses materiais têm elevada resistência de isolamento quando secos (0,5% a 1% de umidade) e são altamente higroscópicos.

O papel Kraft é muito poroso, estimando-se que contenha de 80% a 95% de ar. Ele absorve cerca de 10% do volume de óleo colocado no tanque do transformador.

No próximo artigo vamos discutir sobre os processos de envelhecimento do isolamento líquido e sólido em um transformador. Fique ligado!