ANÁLISE DE TAXA DE PERCOLAÇÃO EM PAPEL
ISOLANTE PARA TRANSFORMADORES
Thiago Porfirio Nogueira e Francisco Tadeu Degasperi
Faculdade de Tecnologia de São Paulo – FATEC-SP – CEETEPS – UNESP – São Paulo – SP – Brasil
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1. Introdução
O projeto consiste no estudo e na medição da taxa de
escoamento de um fluido através de um material
permeável conhecido. Com medidores de pressão
monitorando pontos diferentes do sistema, podemos
analisar o comportamento do fluido gasoso passando
através do material poroso, constituindo assim, o que
chamamos de taxa de percolação. A taxa de percolação
é uma função do grau de saturação do meio poroso e da
condutividade do fluido, que pode ser entendida como:
a habilidade do meio para conduzir fluido em resposta a
um gradiente de potencial do aglomerado gerado pelos
canais dele.
2. Procedimento Experimental e Resultados
Partiremos de um sistema, mostrado na figura 1,
composto de uma câmara ligada a um sistema de vácuo,
contendo em seu interior um rolo de papel isolante
“Kraft” – material a ser analisado – usado em
transformador de alta potência. Nessa câmara de vácuo
será injetado o gás nitrogênio – gás invasor – para que o
ele escoe pela câmara de vácuo e percole pelo material
isolante. Serão colocados manômetros – colunas de
mercúrio – para medir a pressão nos diversos pontos da
câmara de vácuo, assim, analisando assim a variação de
pressão existente no sistema. Chamamos a região que
está o gás invasor de ponto de referência P4, a região
mais próxima do sistema de entrada do gás invasor de
P1, a região intermediária P2 e a região mais distante da
entrada de gás P3.
Na figura 2 vemos a variação da pressão em função
do tempo em três pontos do sistema. Para realizarmos
estas medidas fixamos um ponto – ponto referencial que
se localiza na parte mais próxima da bomba, isto é, o de
pressão P4 – e medimos a variação da pressão ao longo
de três pontos do sistema em relação ao ponto
referencial.
Gráfico de Com paração das Médias
750
700
650
600
550
Pr 500
es 450
sã
400
o
(T 350
orr 300
) 250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Te mpo (s)
M édia P4-P1
M édia P4-P2
M édia P4-P3
Figura 2 – Variação da pressão em função do tempo
para três regiões do sistema.
4. Conclusões
Neste trabalho foi desenvolvido o estudo
exploratório do comportamento de um fluido gasoso
invasor, quando ele escoa por um material poroso –
papel “Kraft” –, com o sistema de vácuo submetido a
uma diferença de pressão entre os diversos pontos do
comprimento do material. Utilizamos as teorias físicas
de dois fenômenos de transporte – difusão e percolação
– de gases, e os comparamos de acordo com os dados
obtidos experimentalmente.
Pelo comportamento
observado e análise dos dados experimentais
concluímos – de forma heurística – que o fenômeno de
transporte de gases e vapores tem origem na percolação,
ou seja, na predominância do escoamento pelos
aglomerados formados pela conectividade dos poros do
material.
5. Referências
[1] Reginaldo A. Zara, Novas Formas de Percolação,
Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo –
Instituto de Física de São Carlos, 2000.
Figura 1 – Esquema do sistema de vácuo. P4 é pressão
medida no tubo à direita da figura. O tubo à esquerda da
figura é o P3, depois à sua direita o P2 e em seguida o
P1.
Agradecimentos
À empresa PV-PrestVácuo Ltda. pelo financiamento
da pesquisa.