O hidrogénio é um dos primeiros indicadores de que existe um problema no isolamento de um transformador. Surge no óleo isolante antes da maioria dos outros gases de falha e, muitas vezes, sinaliza processos que podem evoluir para uma avaria grave do equipamento. O desafio é que muitas empresas de energia e instalações industriais só detetam o aumento da concentração de hidrogénio quando um relatório de análise de gases dissolvidos (DGA) revela valores críticos — normalmente com base em ensaios laboratoriais realizados trimestralmente ou até apenas uma vez por ano. Nessa altura, o defeito pode já ter evoluído para um estado em que a reparação é significativamente mais dispendiosa do que a manutenção preventiva.
Este artigo explica por que razão o hidrogénio merece uma atenção especial e apresenta os métodos mais práticos para a sua monitorização.
Porque é que o hidrogénio é mais importante do que outros gases
Quando o óleo isolante se decompõe devido a temperaturas elevadas ou descargas elétricas, o hidrogénio é normalmente o primeiro gás a formar-se — e frequentemente em maior quantidade. Começa a ser gerado a temperaturas de aproximadamente 150 °C (302 °F) e pode representar até 59% do volume total de gases produzidos durante a decomposição do óleo.
O hidrogénio também é produzido durante descargas parciais, quando a ionização rompe as ligações de hidrocarbonetos mais fracas do óleo isolante, conduzindo a uma acumulação gradual deste gás.
Uma das maiores vantagens do hidrogénio como indicador de diagnóstico reside no seu comportamento físico. Embora tenha uma solubilidade relativamente baixa no óleo isolante, difunde-se muito rapidamente através do óleo. Como resultado, mesmo uma pequena quantidade gerada num defeito localizado — por exemplo, nas proximidades de uma descarga parcial — espalha-se rapidamente por todo o óleo, tornando-se detetável muito antes de o defeito atingir um estado crítico.
Método 1: Ensaios periódicos rápidos no local
Se a monitorização contínua em linha não for necessária ou viável, a abordagem mínima recomendada consiste na medição regular, no local, do teor de hidrogénio e de humidade, sem necessidade de enviar amostras de óleo para um laboratório.
Isto pode ser realizado utilizando o testador portátil de diagnóstico rápido TOR-2, que mede o teor de hidrogénio e de humidade (ppm) em óleo de transformador, bem como noutros fluidos isolantes minerais e à base de ésteres.
A principal vantagem deste método é a rapidez e a repetibilidade. Uma medição demora apenas alguns minutos, em vez de vários dias ou semanas necessários para uma análise laboratorial. Isto torna viável a realização de ensaios com a frequência necessária — semanalmente, mensalmente ou durante inspeções de manutenção programadas.
Mais importante do que uma medição isolada é a tendência de evolução. Se a concentração de hidrogénio aumentar de forma consistente entre inspeções consecutivas, recomenda-se a realização de uma investigação de diagnóstico mais aprofundada, mesmo que o valor absoluto ainda não tenha atingido um nível crítico.
Método 2: Monitorização contínua em linha
No caso de transformadores particularmente críticos — em que um defeito pode desenvolver-se em poucas horas, o equipamento está instalado numa subestação remota ou já existem suspeitas de descargas parciais — mesmo medições manuais semanais deixam longos períodos sem qualquer informação.
Nestas situações, a monitorização contínua através do sistema TOR-5 é uma solução mais adequada. O sensor de hidrogénio está disponível como opção adicional à configuração padrão de monitorização da humidade.
Comparativamente aos ensaios laboratoriais ou às medições periódicas efetuadas com o TOR-2, a monitorização contínua oferece várias vantagens práticas:
- As medições são registadas a cada minuto, 24 horas por dia, 7 dias por semana, em vez de apenas uma vez por semana ou por mês. Um aumento rápido da concentração de hidrogénio torna-se visível no próprio dia, em vez de apenas semanas mais tarde.
- Os dados são transmitidos através de uma ligação móvel diretamente para a cloud, eliminando a necessidade de deslocação ao local para verificar o estado do transformador. As tendências da concentração de hidrogénio podem ser consultadas remotamente a qualquer momento.
- O sistema calcula parâmetros adicionais de diagnóstico — incluindo o estado do isolamento e a tensão de ruptura estimada do óleo — com base nos dados dos sensores, proporcionando uma avaliação mais abrangente do que a medição da concentração de hidrogénio, por si só.
- Se a humidade exceder os limites predefinidos, a unidade ligada de secagem e filtração do óleo pode arrancar automaticamente, sem intervenção do operador, independentemente da hora do dia ou da presença de pessoal no local.
A principal vantagem relativamente às medições periódicas não é uma maior precisão, mas sim a deteção mais rápida de alterações nas tendências. Em vez de descobrir um problema em desenvolvimento dias ou semanas mais tarde, os operadores conseguem identificar comportamentos anormais praticamente desde o seu início.
Como escolher a abordagem correta
Se o transformador for relativamente novo, funcionar em condições estáveis e não apresentar sinais de desenvolvimento ativo de defeitos, os ensaios periódicos com o TOR-2 durante as operações de manutenção programadas são, regra geral, suficientes. Trata-se de uma solução económica, fácil de implementar e que continua a fornecer informações valiosas sobre a evolução das condições ao longo do tempo.
Se, pelo contrário, o transformador for mais antigo, crítico para a produção, estiver localizado longe das equipas de manutenção ou já existirem indícios de descargas parciais ou sobreaquecimento, a monitorização contínua com o TOR-5 equipado com o sensor opcional de hidrogénio é a melhor escolha. Esta solução permite detetar alterações perigosas imediatamente, em vez de apenas depois de estas ocorrerem.
Um aumento perigoso da concentração de hidrogénio raramente é identificado com base numa única medição. O que realmente importa é a rapidez com que os níveis de hidrogénio evoluem ao longo do tempo.
A regra prática mais importante é simples: se a concentração de hidrogénio aumentar significativamente entre medições sucessivas, deve ser iniciada uma investigação imediata, mesmo que o valor medido ainda se encontre abaixo dos limiares de alarme tradicionais.
O objetivo não é simplesmente medir o hidrogénio uma única vez, mas estabelecer uma estratégia de monitorização que torne impossível ignorar uma tendência de degradação em desenvolvimento, quer através de ensaios regulares com um analisador portátil, quer através de uma monitorização contínua em tempo real.