Estudo da aplicação de nanofluidos de SiO2 e TiO2 em transformadores elétricos a óleo para análise de desempenho da condutividade térmica e rigidez dielétrica

Abstract

Os transformadores elétricos são equipamentos essenciais na distribuição de energia elétrica, pois são utilizados para o fornecimento contínuo eletricidade. Por este motivo é importante estudar as possibilidades de melhorar seus sistemas de isolamento e refrigeração. A aplicação de nanofluidos em óleos minerais isolantes, que possuem função de resfriamento e isolamento elétrico, é uma questão relevante nesta área. Neste trabalho, são comparadas as características do óleo mineral base utilizado em transformadores elétricos com amostras coloidais (nanofluidos) feitas com o mesmo óleo base utilizando-se diferentes concentrações de nanopartículas de SiO2 e TiO2. As características de condutividade térmica e resistência dielétrica do nanofluido dependem das concentrações de nanopartículas, porém o fluido deve manter todas as características de isolamento a serem usadas em transformadores elétricos. A análise será realizada através de simulações computacionais usando o software FEMM 2D, aplicando seu módulo de condutividade térmica. Os dados de entrada foram retirados da caracterização de amostras produzidas com diferentes concentrações de nanopartículas de SiO2 e TiO2 (usando o mesmo óleo mineral base). Os parâmetros foram aplicados em um modelo computacional de um transformador de 50 kVA, com geometria usual e circulação natural de óleo (por convecção) referenciando transformadores elétricos utilizados no mercado para a conversão de energia. Este artigo apresenta alguns dos resultados de um estudo das propriedades dielétricas e da condutividade térmica de um nanofluido a base de óleo mineral.