Sensor de gás quimiresistivo para detecção de H2 dissolvido em óleo de transformadores

Resumo

A proposta deste projeto consiste da validação tecnológica junto ao cliente de um elemento sensor de gás hidrogênio quimiresistivo (PoC - Proof of Concept), desenvolvido a partir de um material inovador de óxido metálico semicondutor, que será integrado a um sistema de monitoramento constante do óleo isolante em transformadores de alta tensão, que operam em subestações de energia elétrica ou empreendimentos industriais que consomem elevadas cargas elétricas, a fim de detectar precocemente possíveis falhas desses equipamentos. Os transformadores de alta e extra alta tensão operam internamente com óleos isolantes como meio dielétrico, dadas as elevadas diferenças de potencial a que estão submetidos, e como um elemento de transporte de calor, aumentando a eficiência dos sistemas de resfriamento. Em condições anormais de operação, como pontos quentes, descargas parciais do tipo corona ou arcos elétricos, o óleo isolante pode se decompor e diminuir sua rigidez dielétrica, o que leva a formação de gases que se dissolvem no óleo. Os gases formados e suas concentrações dependem da temperatura e energia da falha e dos materiais envolvidos, incluindo H2, CO, CO2 e hidrocarbonetos com baixos pesos moleculares, como CH4, C2H6, C2H4 e C2H2. Como o gás hidrogênio é formado pela decomposição do óleo em todas as temperaturas de falhas, o aumento de sua concentração é considerado um indicador universal da presença de uma falha eminente nos equipamentos. A validação dos sensores de gás H2 quimiresistivos têm como motivação fornecer alternativas aos métodos analíticos mais sofisticados como as técnicas de espectrometria e cromatografia, com a grande vantagem de fornecer uma solução de baixo custo para um problema analítico particular, sem a necessidade de equipamentos analíticos multifuncionais de custos elevados. Além disso, tais sensores são adequados para análises químicas em campo, devido sua portabilidade e fácil integração com equipamentos eletrônicos de registro de dados (Data Logger). A validação junto à empresa parceira, a qual possui expertise na fabricação e desenvolvimento de equipamentos e softwares responsáveis pela interpretação do sinal proveniente do elemento sensor, fornecerá informações do comportamento dos sensores nas condições reais de operação. Com as metas deste projeto atingidas, será possível fomentar o mercado nacional com tecnologia de sensores de gás H2 de alta qualidade que sejam competitivos com o mercado internacional.