"PROCESSO DE ENVELHECIMENTO ACELERADO DE MATERIAIS IMERSOS EM FLUIDOS LÍQUIDOS OU GASOSOS" 001 Refere-se a presente patente de invenção a processos físico-químicos em geral, mais especificamente a um processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos que, de acordo com as suas características gerais, possui como princípio básico propiciar um processo de envelhecimento acelerado de materiais em estrutura própria e específica do tipo físico-química baseada no envelhecimento ou degradação acelerada de materiais que compõem equipamentos elétricos imersos em diversos fluidos líquidos como os óleos isolantes ou gasosos como os gases isolantes, na presença ou ausência de catalisadores como o cobre metálico e realizada sob determinadas condições controladas de temperatura e atmosfera oxidantes ou inertes, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e precisa uma completa otimização nos procedimentos de avaliação do efeito da temperatura e atmosfera impostas em qualquer um dos materiais que compõem os equipamentos elétricos como os transformadores na formação de compostos de degradação em condições normais e anormais de operações desses equipamentos elétricos - avaliação dos produtos de degradação gerados. 002 O processo de envelhecimento acelerado de materiais baseia-se de uma forma geral em um sequenciamento geral diferenciado e de grande precisão e versatilidade que apresenta características de praticidade no manuseio e na aplicação para melhor adaptação e segurança dos usuários, custo bastante acessível e, devido às suas características gerais e este sequenciamento, é facilmente adaptável a uma vasta gama de materiais que compõem os equipamentos elétricos, fluidos líquidos ou gasosos, técnicos e locais em geral, independentes das características que estes possam apresentar. 003 A norma IEEE Std C57.100 (Standard Test Procedure for Thermal Evaluation of Insulation Systems for Liquid Immersed Distribution and Power Transformers), define que os procedimentos tradicionais de envelhecimento acelerado do sistema sólido/fluido devem ser realizados em diferentes temperaturas em células de teste fechadas, acondicionadas em uma estufa, e que tanto o material teste quanto o meio (fluido) no qual este é inserido como o líquido isolante são submetidos a mesma temperatura de teste, isto é, não representando necessariamente a condição operativa de um transformador de energia elétrica, onde o meio isolante líquido encontra-se em temperaturas relativamente inferiores ao meio isolante sólido (papel isolante dos emolamentos). 004 Neste caso, como o líquido isolante está numa temperatura igual ao material teste, esse degrada e, consequentemente são gerados compostos de degradação em decorrência dessa degradação, os quais podem interferir na cinética de degradação do material teste. Além disso, os produtos de degradação do fluido podem "camuflar" os compostos gerados pelo material teste, se esses forem iguais ao do material teste, por exemplo. 005 E sabido que, o óleo isolante, utilizado no transformador, possui a função de isolar e de resfriar a parte ativa do transformador (papel isolante e emolamentos). Portanto, no caso de simulações laboratoriais, é essencial reproduzir condições onde o meio líquido é capaz de resfriar o material sob investigação, sendo que, neste caso esta condição não é atendida pelas metodologias tradicionais de envelhecimento do sistema papel/óleo isolantes. Por conta disso, são gerados compostos de degradação do fluido que podem interferir na avaliação da degradação do material em teste. 006 Sabe-se também que, a isolação sólida (papel isolante) chega ao final de sua vida útil devido à redução de sua resistência mecânica provocada por desgastes, curtos-circuitos, movimentos mecânicos e, principalmente, operações em elevadas temperaturas, resultante de ocorrências não controladas e que podem causar uma falha elétrica. Em condições nominais de operação o papel tem características que se comportam de forma previsível até o fim da sua vida útil, porém, na operação em campo dos transformadores de potência, não se consegue saber, de maneira satisfatória, quão perto o papel está do final da sua vida útil. Isto ocorre porque a vida remanescente do papel é influenciada pela variação de diversos parâmetros. 007 Da mesma forma, a análise da vida útil do papel isolante depende da estimativa das temperaturas internas do transformador, pois é pelo monitoramento delas que se realiza o acompanhamento do envelhecimento térmico. Existem vários modelos teóricos na literatura que relacionam o grau de polimerização da isolação sólida com a expectativa de vida do equipamento. No entanto, esses modelos teóricos foram obtidos, na grande maioria, a partir de ensaios de envelhecimento acelerado realizados em laboratório, onde o líquido isolante e o papel isolante foram envelhecidos na mesma condição térmica, diferente do que ocorre na prática. E, por conta disso, esses modelos teóricos na grande maioria das vezes são pouco assertivos. 008 A degradação térmica dos papéis isolantes de um transformador elétrico ocorre mesmo quando sob temperaturas normais de operação. Entretanto, esse processo é acelerado quando alterações do funcionamento normal provocam a ocorrência de sobreaquecimento de pontos específicos, ou mesmo, de todo o transformador. Nesse contexto, transformadores que possuem projetos especiais dos seus sistemas de refrigeração para estarem em conformidade com o local de instalação, podem possuir maiores temperaturas de operação e, consequentemente apresentarem maior índice de falhas/defeitos. 009 Em virtude disso, toma-se de extrema importância a utilização de sistemas de refrigeração altamente eficientes nos transformadores de energia elétrica em operação, o que justifica o desenvolvimento de dispositivos de laboratório, em escalas reduzidas, que permitam a reprodução desses sistemas de refrigeração, ou seja, com o material teste aquecido imerso num líquido com temperatura inferior objetivando refrigerá-lo. 0010 Ressaltando-se que, durante a operação de um transformador de energia elétrcia o líquido isolante passa por um processo de envelhecimento ou degradação, resultado da solicitação por elevação de temperatura, ação do oxigênio e contato com materiais presentes na sua construção como os metais (ferro e cobre). Como consequência, ocorre a deterioração das propriedades isolantes do líquido isolante. Os subprodutos oriundos da degradação do líquido isolante, como óleo mineral, óleo vegetal isolante (éster natural) e éster sintético, promovem a aceleração do processo degradativo da isolação sólida, podendo levar também a formação ou não de borra (material insolúvel que se deposita sobre os emolamentos, aumentando a temperatura da parte ativa). 0011 A partir do monitoramento da condição do líquido isolante de transformadores de energia, medido por meio de diversos parâmetros físico-químicos, é possível avaliar se as características do fluido estão comprometidas pela comparação dos valores medidos com valores limite estipulados em normativas técnicas, de tal forma que seja necessária à troca ou o tratamento desse fluido. 0012 Contudo, os testes de envelhecimento acelerado realizados pelos métodos tradicionais amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica provocam a deterioração tanto do líquido quanto da isolação sólida na mesma condição térmica, e o líquido degradado pode acelerar ainda mais a degradação do material isolante em condições atípicas às observadas na prática. 0013 Nesta linha de ação, tem se tomado imprescindível para as concessionárias de energia elétrica, assim como paras as empresas que fabricam e utilizam transformadores de energia elétrica em geral, a estruturação de um versátil, prático, seguro e preciso processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos em condições térmicas controladas, possibilitando avaliar o efeito dessa composição no desempenho físico, químico e mecânico dos materiais sob investigação, simulando condições operativas de transformadores de energia elétrica. 0014 Em uma ampla análise da literatura com o intuito de se estabelecer o estado da técnica vigente frente a processo de envelhecimento acelerado de materiais, primordialmente de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos, objeto da presente patente, não foram descritos documentos relevantes ao estado da técnica que relacionem o objeto específico reivindicado na presente patente, ou seja, um processo de envelhecimento acelerado capaz de acelerar os processos de degradação/envelhecimento dos diversos materiais como os polímeros, materiais isolantes, resmas, metais, elastômeros e tintas que compõem os equipamentos elétricos como os transformadores de energia elétrica imersos em um determinado fluido líquido ou gasoso, submetido a uma condição térmica específica, ajustada e controlada, em atmosfera controlada ou não, e assim analisar o comportamento desses materiais nessas condições pré-estabelecidas. 0015 Deste modo, a patente em apreço caracteriza-se por reunir componentes e processos em uma concepção diferenciada, a qual atenderá as diversas exigências que a natureza da utilização demanda, ou seja, avaliar o efeito da temperatura e da atmosfera em qualquer um dos materiais que compõem os equipamentos elétricos na formação de compostos de degradação em condições normais e anormais de operações. Concepção esta que garante um processo de envelhecimento acelerado de materiais de grande eficiência, funcionalidade, resistência, durabilidade, segurança, versatilidade, precisão, economia e ergonomia em razão das excelentes qualidades técnicas agregadas, o que proporciona vantagens e melhoras nos procedimentos de representação das condições térmicas de operação de um transformador de energia elétrica em escala reduzida durante a operação normal/anormal deste quando em funcionamento e, cujas características gerais, diferem das demais formas e modelos amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica. 0016 A presente patente consiste no emprego de um moderno, eficiente, seguro e funcional processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos formado por um conjunto de soluções físico-químicas e elétricas corretamente incorporadas, compondo um processo de envelhecimento acelerado de materiais completo e diferenciado com design exclusivo e características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo físico-química constituída pelas etapas subsequentes de preparação como adequação do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais ao processo de envelhecimento acelerado de materiais, especificação como definição do material sob investigação e das condições de envelhecimento acelerado, estruturação como fixação do material sob investigação na resistência do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, preenchimento como enchimento do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais com o fluido de interesse, alinhamento como teste do sistema de refrigeração do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, processamento como execução do envelhecimento acelerado do material sob investigação no dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, coleta como retirada de amostras do fluido do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, finalização como desligamento das resistências do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais e término do ensaio, de modo a possibilitar a analise dos compostos como produtos e subprodutos da degradação acelerada gerada pelo processo de envelhecimento acelerado dos materiais que compõem os equipamentos elétricos durante as suas operações quando em funcionamento. 0017 Desta forma, a concepção geral do presente dispositivo, objeto da presente patente, é baseada totalmente na sua estruturação simples e robusta com um mínimo necessário de componentes e funcionamento extremamente simplificado, seguro e otimizado, aliado aos procedimentos de manufatura e manutenção bastante práticos, de modo a gerar um material sob investigação (material teste) fixado em uma resistência aquecida de forma controlada até mil graus Célsius ou com o material sob investigação (material teste) fixado na superfície interna do tanque (recipiente que contém o fluido), com circulação do fluido pelo dispositivo de envelhecimento acelerado de material e uma serpentina resfriada extemamente por meio refrigerante para promover a circulação de substância refrigerante pelo fluido ou a circulação do próprio fluido. 0018 Durante o processo de aquecimento, geram-se compostos e coletam-se amostras da degradação dos materiais sob investigação (material teste) ou dos fluidos líquidos ou gasosos em diferentes condições térmicas, diferente fluidos, catalisadores e atmosferas oxidantes ou inertes, de modo a se avaliar a formação dos compostos provenientes dessa degradação. 0019 Como exemplo prático, tem-se o sistema de isolação sólido/líquido que é amplamente utilizado no setor elétrico em equipamentos como os transformadores de energia elétrica, de modo que, os compostos de degradação desse sistema de isolação sólido/líquido podem ser usados para diagnosticar defeitos incipientes ou falhas, pois os métodos tradicionais utilizados para degradar o sistema sólido/líquido não permitem distinguir os compostos de degradação gerados pelo material sólido e pelo líquido isolante. 0020 De forma mais especifica, este processo de envelhecimento acelerado de materiais visa proporcionar o envelhecimento acelerado de materiais que compõem os equipamentos elétricos como os transformadores de energia elétrica durante as operações normais e anormais dos mesmos quando em funcionamento em uma subestação de energia, isto é, possibilite realizar: 0021 - envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos para avaliar o efeito da temperatura no desempenho desses materiais e na formação de compostos de degradação sob condições controladas de temperatura e atmosfera; 0022 - reprodução no interior do dispositivo de envelhecimento acelerado de condições térmicas similares às impostas aos materiais que compõem os equipamentos elétricos durante a operação normal e anormal quando em funcionamento; 0023 - aceleração dos processos de degradação/envelhecimento de qualquer material imerso em determinado líquido visando à formação e subsequente análise dos produtos de degradação do material sob investigação; e 0024 - obtenção de dados com maior assertividade por ser um modelo reduzido simulando as condições térmicas da operação de um transformador de energia, onde ocorre a troca térmica entre a parte sólida (papel isolante) e líquida (óleo isolante), permitindo a avaliação exclusiva dos compostos de degradação do material teste sem a interferência dos compostos de degradação do líquido (óleo isolante). 0025 Neste contexto, o presente processo de envelhecimento acelerado de materiais baseia-se na aplicação de componentes e processos em uma concepção diferenciada, sem, no entanto, atingir um alto grau de sofisticação e complexibilidade, tomando possível solucionar alguns dos principais inconvenientes das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica e empregados nos procedimentos de envelhecimento acelerado de materiais imersos em líquidos como avaliação dos efeitos da temperatura no desempenho desses materiais sob condições controladas de temperatura e de atmosfera, que se situam em uma faixa de trabalho na qual são muito frequentes as formas e/ou modelos que apresentam dificuldades de utilização e aplicação, baixa eficiência e performance, acidentes rotineiros, elevada insegurança, grande deterioração e fragilidade, pouca durabilidade e resistência, baixa versatilidade, elevada imprecisão, elevadas perdas, nenhuma ergonomia, baixo rendimento e irrisória performance, custo bastante elevado, manuseio complexo, elevada manutenção, grande desperdício de tempo e manufatura complexa. 0026 Os objetivos, vantagens e demais características importantes da patente em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com os procedimentos do processo. 0027 A presente patente de invenção de "Processo de Envelhecimento Acelerado de Materiais Imersos em Fluidos Líquidos ou Gasosos", é compreendida por um processo de envelhecimento acelerado de materiais completo e de características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo físico-química constituída pelas etapas subsequentes de etapa de preparação do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais ao processo de envelhecimento acelerado de materiais; etapa de especificação do material sob investigação (material teste) e das condições de envelhecimento acelerado; etapa de estruturação do material sob investigação (material teste) na resistência do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais; etapa de preenchimento do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais com o fluido de interesse; etapa de alinhamento do sistema de refrigeração do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais; etapa de processamento do envelhecimento acelerado do material sob investigação (material teste) no dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais; etapa de coleta de amostras do fluido do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais; e etapa de finalização ou desligamento das resistência do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais e término do ensaio de envelhecimento acelerado. 0028 Na etapa de preparação do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais ao processo de envelhecimento acelerado de materiais, realiza-se a montagem do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais através da serpentina na parte externa, interna ou intema/extema ao tanque, dependendo da troca térmica para refrigerar o fluido, e da válvula de segurança, válvula de enchimento, manômetro e resistência acoplada a controlador de temperatura na tampa, de modo que, a tampa e o tanque são fixados entre si por meio de parafusos. 0029 Na etapa de especificação do material sob investigação (material teste) e das condições de envelhecimento acelerado, separa-se a quantidade de material teste suficiente para realizar o envelhecimento, relacionado à aplicação que se deseja analisar, e define-se a temperatura de aquecimento da resistência considerando a aplicação, tipo de fluido ensaiado, atmosfera utilizada e forma de refrigeração do fluido (se mistura refrigerante circulará pelo fluido ou se o fluido circulará por mistura refrigerante), assim como o tempo de duração. 0030 Na etapa de estruturação do material sob investigação (material teste) na resistência do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, o material teste é fixado na resistência imersa no fluido ou no tanque que contém o fluido, pois a forma como o material teste será ensaiado depende do tipo de material e da aplicação a simular, sendo o material teste fixado ou enrolado ao redor da resistência no caso de papel isolante simulando o emolamento de um transformador, ou fixado ou pintado no tanque no caso da tinta simulando o carter ou radiador de um equipamento mecânico. 0031 Na etapa de preenchimento do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais com o fluido de interesse, o tanque é preenchido com o fluido a ser testado, de modo a temperatura do fluido ser monitorada com um termopar e ajustada pelo sistema de refrigeração, sendo que, no caso do material teste ser o papel isolante, o fluido pode ser o óleo isolante tipo mineral, éster natural (óleo vegetal), éster sintético, silicone, mistura destes óleos ou outro líquido cuja interação com o material teste se queira estudar. 0032 Na etapa de alinhamento do sistema de refrigeração do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, o sistema de refrigeração do fluido é testado e mantido em funcionando, de modo que, dependendo da temperatura da resistência o material teste e o fluido podem aquecer mais ou menos, sendo que, para diminuir a temperatura do fluido à temperatura desejada, misturas refrigerantes podem ser utilizadas, assim como o monitoramento contínuo da temperatura do fluido é importante. 0033 Na etapa de processamento do envelhecimento acelerado do material sob investigação (material teste) no dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, inicia-se pelo aquecimento do material teste ou do fluido imerso através do aquecimento da resistência, ao qual o material está fixado ou o fluido ao qual a resistência está imersa, na temperatura desejada, de modo que, quanto mais aquecida estiver a resistência, mais rápida será a degradação do material teste, sendo que, no caso do papel isolante, dependendo da temperatura e do tempo de ensaio, este pode inclusive carbonizar, simulando assim uma falha térmica de alta temperatura, e no caso de aquecimento do fluido, sua ação sobre o material a testar será observada de forma secundária. 0034 Na etapa de coleta de amostras do fluido do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais, as amostras do fluido são coletadas durante o ensaio de envelhecimento acelerado do material teste, assim como coleta de amostras do material teste para avaliações específicas, sendo que, no caso do óleo isolante produtos de degradação do papel podem ser investigados nessas amostras como gases dissolvidos (monóxido e dióxido de carbono) e compostos furânicos entre outros, e no caso da tinta a formação de gases pode ser investigada, bem como o aspecto visual da tinta e aderência entre outros. 0035 Na etapa de finalização ou desligamento das resistências do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais e término do ensaio de envelhecimento acelerado, atingido o tempo de ensaio ou o grau de degradação pretendido no material teste, o ensaio de envelhecimento acelerado é finalizado através do desligamento do aquecimento da resistência, sendo que, inspeções no material teste e no fluido são realizadas conforme análise. 0036 Quando a serpentina é disposta interna ao tanque permite a circulação de meio refrigerante pela mesma visando acelerar a refrigeração do fluido, e quando a serpentina é disposta externa ao tanque permite a circulação do fluido pela mesma sendo esta refrigerada em meio refrigerante. 0037 Na etapa de preenchimento do tanque do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais com o fluido de interesse outros sensores de monitoramento para outras características podem ser inseridos no fluido como os sensores de gases e umidade. 0038 De forma específica, a estruturação do processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos é realizado através do dispositivo de envelhecimento acelerado de materiais próprio e específico no qual o material sob investigação (material teste) é fixado ao redor da sua resistência elétrica interligada a tampa e imersa no fluido líquido ou gasoso disposto no interior do tanque com aquecimento ajustável e controlável, na presença ou ausência de catalisadores e em diferentes atmosferas, ou nas faces internas do tanque que contém o fluido líquido ou gasoso, sendo o calor transferido diretamente para o material sob investigação (material teste) que degrada em função dessa solicitação térmica. A temperatura do fluido líquido ou gasoso é medida constantemente e controlada pela serpentina como sistema de refrigeração que é inserida no interior do tanque, onde uma mistura refrigerante é circulada pela serpentina, ou, na parte externa do tanque onde o fluido é circulado pela serpentina imersa em uma mistura refrigerante, ou nas partes intema/extema, dependendo da troca térmica necessária para refrigerar o fluido, de modo a controlar e manter a temperatura do fluido. Deste modo, avalia-se o efeito dessa composição no desempenho físico, químico e mecânico do material sob investigação, simulando assim, condições operativas de transformadores de energia elétrica dos tipos normais e anormais. 0039 O processo de envelhecimento acelerado de materiais permite realizar ensaios de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos aquecidos em diferentes atmosferas controladas, oxidantes ou inertes, com diferentes temperaturas ajustadas e controladas em uma grande faixa de temperatura de trinta até mil graus Célsius e em diferentes pressões internas até o valor limite de 10 Bar, dependendo da temperatura imposta, de forma a simular condições operativas extremas dos equipamentos elétricos em operação, reproduzindo os efeitos térmicos aplicados aos materiais utilizados em equipamentos elétricos isolados a óleo ou gás. 0040 Cabe realçar que, a temperatura do material sob investigação (material teste) é superior à temperatura do fluido no qual ele é imerso, evitando assim a degradação significativa do fluido e, consequentemente, a interferência de produtos de degradação do fluido no desempenho do material sob investigação (material teste). 0041 Dessa forma, a variação desses parâmetros básicos de temperatura, pressão e tipo de fluido líquido ou gasoso envolvido neste processo de envelhecimento acelerado de materiais pode ser avaliado na formação de compostos de degradação do material sob investigação (material teste). 0042 Pode-se concluir que, o processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos possibilita acelerar os processos de degradação/envelhecimento de quaisquer materiais que compõem os equipamentos elétricos como, por exemplo, polímeros, materiais isolantes (papéis, presspan ou pressboard, poliamidas), resinas, metais, elastômeros e tintas entre outros, imersos em um determinado fluido líquido ou gasoso, submetido a uma condição térmica específica ajustada e controlada e em atmosfera controlada ou não. 0043 Deste modo, pode-se estudar, avaliar e prever com precisão o comportamento desses materiais sob investigação (material teste) nessas condições impostas normais e anormais de operações nos equipamentos elétricos, bem como avaliar os produtos e subprodutos de degradação do material teste no fluido utilizado, visando a definição de indicadores de envelhecimento do respectivo material teste. 0044 Nesta linha, toma-se de suma importância que os materiais sejam devidamente testados antes de serem aplicados nos equipamentos elétricos, para proporcionar um bom desempenho aos equipamentos elétricos, visando evitar falhas, de modo a reduzir os riscos para as pessoas que trabalham diretamente com os equipamentos elétricos, bem como resguardar as pessoas que vivem nas redondezas de subestações de energia elétrica. 0045 Pelo tudo que foi exposto trata-se de um processo físico-químico que será bem recebido pelas concessionárias de energia elétrica e empresas que fabricam e utilizam transformadores de energia elétrica em geral, pois o processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos apresenta inúmeras vantagens, tais como: grande segurança, confiabilidade e agilidade na aplicação; grande rendimento e performance na sua aplicação em virtude de sua concepção geral; elevado conforto, comodidade e segurança aos usuários; custos totalmente acessíveis o que possibilita uma ótima relação custo/benefício; prática e segura utilização por qualquer técnico; grande faixa de alcance; perfeita e direta adaptação aos mais diversos tipos de transformadores de energia elétrica em geral; elevada precisão operacional; e a certeza de se ter um processo de envelhecimento acelerado que atenda plenamente as legislações e normas vigentes e as condições básicas necessárias a sua aplicação como segurança, precisão e otimização. 0046 Todos estes atributos permitem classificar o processo de envelhecimento acelerado de materiais imersos em fluidos líquidos ou gasosos, como um meio totalmente versátil, eficiente, prático e seguro para a execução dos procedimentos de avaliação dos efeitos da temperatura e da atmosfera sobre qualquer um dos materiais que compõem uma vasta gama de equipamentos elétricos na formação dos mais diversos tipos de compostos de degradação em condições normais e anormais de operações desses equipamentos elétricos, pelos mais diversos técnicos e nos mais diversos tipos de locais, independente das características gerais que estes possam apresentar, sendo ainda de grande facilidade de aplicação e manuseio, aliada a grande performance e excelentes características gerais; contudo os tempos e quantidades podem variar de acordo com as necessidades gerais de cada aplicação."ACCELERATED AGING PROCESS OF MATERIALS IMMERSED IN LIQUID OR GASEOUS FLUIDS" 001 Refers to this invention patent to physical-chemical processes in general, more specifically to an accelerated aging process of materials immersed in liquid or gaseous fluids that, from according to its general characteristics, its basic principle is to provide an accelerated aging process of materials in its own specific structure of the physical-chemical type based on the aging or accelerated degradation of materials that make up electrical equipment immersed in various liquid fluids such as insulating oils or gaseous such as insulating gases, in the presence or absence of catalysts such as metallic copper and carried out under certain controlled conditions of oxidizing or inert temperature and atmosphere, with a view to making it possible in an extremely practical, safe and precise way to complete optimization in the evaluation procedures will be the effect of temperature and atmosphere imposed on any of the materials that compose the electrical equipment such as transformers formation of degradation compounds in normal and abnormal operating conditions such electrical equipment - evaluation of the generated degradation products. 002 The accelerated aging process of materials is generally based on a differentiated general sequencing with great precision and versatility that presents characteristics of practicality in handling and application for better adaptation and safety of users, very affordable cost and, due to to its general characteristics and this sequencing, it is easily adaptable to a wide range of materials that make up electrical equipment, liquid or gaseous fluids, technicians and locations in general, regardless of the characteristics they may present. 003 The standard IEEE Std C57.100 (Standard Test Procedure for Thermal Evaluation of Insulation Systems for Liquid Immersed Distribution and Power Transformers), defines that the traditional accelerated aging procedures of the solid / fluid system must be performed at different temperatures in test cells closed, stored in a greenhouse, and that both the test material and the medium (fluid) in which it is inserted and the insulating liquid are subjected to the same test temperature, that is, not necessarily representing the operating condition of an energy transformer electrical, where the liquid insulating medium is at relatively lower temperatures than the solid insulating medium (insulating paper of the emolations). 004 In this case, as the insulating liquid is at a temperature equal to the test material, it degrades and, consequently, degradation compounds are generated as a result of this degradation, which can interfere with the degradation kinetics of the test material. In addition, fluid degradation products can "camouflage" the compounds generated by the test material, if they are the same as the test material, for example. 005 It is known that the insulating oil used in the transformer has the function of insulating and cooling the active part of the transformer (insulating paper and emollations). Therefore, in the case of laboratory simulations, it is essential to reproduce conditions where the liquid medium is capable of cooling the material under investigation, in which case this condition is not met by traditional methodologies for the aging of the insulating paper / oil system. Because of this, fluid degradation compounds are generated that can interfere with the evaluation of the degradation of the material under test. 006 It is also known that, solid insulation (insulating paper) reaches the end of its useful life due to the reduction of its mechanical resistance caused by wear, short circuits, mechanical movements and, mainly, operations at high temperatures, resulting from occurrences uncontrolled and that can cause an electrical failure. Under nominal operating conditions the paper has characteristics that behave in a predictable way until the end of its useful life, however, in the field operation of the power transformers, it is not possible to satisfactorily know how close the paper is to the end its useful life. This is because the remaining life of the paper is influenced by the variation of several parameters. 007 Likewise, the analysis of the useful life of the insulating paper depends on the estimation of the internal temperatures of the transformer, as it is by monitoring them that thermal aging is monitored. There are several theoretical models in the literature that relate the degree of polymerization of solid insulation with the life expectancy of the equipment. However, these theoretical models were obtained, in the great majority, from accelerated aging tests carried out in the laboratory, where the insulating liquid and the insulating paper were aged in the same thermal condition, different from what occurs in practice. And, because of this, these theoretical models are in most cases not very assertive. 008 Thermal degradation of the insulating papers of an electrical transformer occurs even under normal operating temperatures. However, this process is accelerated when changes in normal operation cause overheating of specific points, or even the entire transformer. In this context, transformers that have special designs of their cooling systems to be in accordance with the installation location, may have higher operating temperatures and, consequently, have a higher failure / defect rate. 009 As a result, the use of highly efficient refrigeration systems in electrical transformers in operation is extremely important, which justifies the development of laboratory devices, on small scales, that allow the reproduction of these refrigeration systems, that is, with the heated test material immersed in a liquid with a lower temperature in order to cool it. 0010 It should be noted that, during the operation of an electric power transformer, the insulating liquid undergoes an aging or degradation process, resulting from the request for temperature rise, oxygen action and contact with materials present in its construction such as metals ( iron and copper). As a consequence, the insulating liquid deteriorates the insulating properties. By-products resulting from the degradation of the insulating liquid, such as mineral oil, insulating vegetable oil (natural ester) and synthetic ester, promote the acceleration of the degradative process of solid insulation, which may also lead to the formation or not of sludge (insoluble material that is deposited on emolations, increasing the temperature of the active part). 0011 From the monitoring of the condition of the insulating liquid of energy transformers, measured by means of several physical-chemical parameters, it is possible to evaluate whether the characteristics of the fluid are compromised by comparing the measured values with limit values stipulated in technical regulations, in such a way. necessary for the exchange or treatment of this fluid. 0012 However, accelerated aging tests carried out by traditional methods widely known by the current state of the art cause deterioration of both the liquid and the solid insulation in the same thermal condition, and the degraded liquid can further accelerate the degradation of the insulating material under atypical conditions to those observed in practice. 0013 In this line of action, it has become essential for electric energy concessionaires, as well as for companies that manufacture and use electric power transformers in general, the structuring of a versatile, practical, safe and precise process of accelerated aging of materials immersed in liquid or gaseous fluids under controlled thermal conditions, making it possible to evaluate the effect of this composition on the physical, chemical and mechanical performance of the materials under investigation, simulating the operating conditions of electrical energy transformers. 0014 In a wide analysis of the literature in order to establish the current state of the art in the face of the accelerated aging process of materials, primarily materials immersed in liquid or gaseous fluids, the object of this patent, no documents relevant to the state of technique that relate the specific object claimed in this patent, that is, an accelerated aging process capable of accelerating the degradation / aging processes of various materials such as polymers, insulating materials, reams, metals, elastomers and paints that make up the electrical equipment such as electric energy transformers immersed in a given liquid or gaseous fluid, subjected to a specific thermal condition, adjusted and controlled, in a controlled atmosphere or not, and thus to analyze the behavior of these materials in these pre-established conditions. 0015 Thus, the patent in question is characterized by bringing together components and processes in a differentiated design, which will meet the various requirements that the nature of use demands, that is, to evaluate the effect of temperature and atmosphere on any of the materials that make up electrical equipment in the formation of degradation compounds under normal and abnormal operating conditions. This conception guarantees an accelerated aging process of highly efficient materials, functionality, resistance, durability, safety, versatility, precision, economy and ergonomics due to the excellent added technical qualities, which provides advantages and improvements in the conditions representation procedures thermal operation of a small-scale electric power transformer during normal / abnormal operation when in operation and, whose general characteristics, differ from other forms and models widely known by the current state of the art. 0016 The present patent consists of the use of a modern, efficient, safe and functional process of accelerated aging of materials immersed in liquid or gaseous fluids formed by a set of physical-chemical and electrical solutions correctly incorporated, composing a process of accelerated aging of materials complete and differentiated with exclusive design and its own characteristics, which incorporates its own specific structure of the physical-chemical type constituted by the subsequent stages of preparation such as adapting the accelerated aging device to the accelerated aging process of materials, specification as material definition under investigation and conditions of accelerated aging, structuring as fixation of the material under investigation in the resistance of the material accelerated aging device, filling as tank filling of the accelerated aging device of materials with the fluid of interest, alignment as a test of the refrigeration system of the material accelerated aging device, processing as an execution of the accelerated aging of the material under investigation in the material accelerated aging device, collection as sampling of the fluid from the tank of the material accelerated material aging device, termination of the resistance of the accelerated material aging device and termination of the test, in order to enable the analysis of compounds as products and by-products of accelerated degradation generated by the accelerated aging process of the materials that make up the materials. electrical equipment during its operations when in operation. 0017 In this way, the general design of the present device, object of the present patent, is totally based on its simple and robust structure with a minimum of necessary components and extremely simplified, safe and optimized operation, allied to the very practical manufacturing and maintenance procedures, in order to generate a material under investigation (test material) fixed in a heated resistance in a controlled way to a thousand degrees Celsius or with the material under investigation (test material) fixed on the internal surface of the tank (container containing the fluid), with circulation of the fluid by the accelerated material aging device and an extremely cooled coil through refrigerant to promote the circulation of refrigerant through the fluid or the circulation of the fluid itself. 0018 During the heating process, compounds are generated and samples of the degradation of the materials under investigation (test material) or liquid or gaseous fluids are collected under different thermal conditions, different fluids, catalysts and oxidizing or inert atmospheres, in order to to evaluate the formation of compounds resulting from this degradation. 0019 As a practical example, there is the solid / liquid insulation system that is widely used in the electrical sector in equipment such as electric power transformers, so that the degradation compounds of this solid / liquid insulation system can be used to diagnose incipient defects or flaws, because the traditional methods used to degrade the solid / liquid system do not allow to distinguish the degradation compounds generated by the solid material and the insulating liquid. 0020 More specifically, this accelerated aging process of materials aims to provide accelerated aging of materials that make up electrical equipment such as electric power transformers during normal and abnormal operations when operating in a power substation, ie , make it possible to perform: 0021 - accelerated aging of materials immersed in fluids to evaluate the effect of temperature on the performance of these materials and on the formation of degradation compounds under controlled conditions of temperature and atmosphere; 0022 - reproduction inside the accelerated aging device of thermal conditions similar to those imposed on the materials that make up the electrical equipment during normal and abnormal operation when in operation; 0023 - acceleration of the degradation / aging processes of any material immersed in a given liquid, aiming at the formation and subsequent analysis of the degradation products of the material under investigation; and 0024 - obtaining data with greater assertiveness as it is a reduced model simulating the thermal conditions of the operation of an energy transformer, where the thermal exchange between the solid part (insulating paper) and liquid (insulating oil) occurs, allowing the exclusive evaluation of the degradation compounds of the test material without the interference of the liquid degradation compounds (insulating oil). 0025 In this context, the present accelerated aging process of materials is based on the application of components and processes in a differentiated design, without, however, reaching a high degree of sophistication and complexity, making it possible to solve some of the main drawbacks of other forms and models known for the current state of the art and used in the accelerated aging procedures of materials immersed in liquids as an evaluation of the effects of temperature on the performance of these materials under controlled conditions of temperature and atmosphere, which are located in a working range in which they are very common forms and / or models that present difficulties of use and application, low efficiency and performance, routine accidents, high insecurity, great deterioration and fragility, little durability and resistance, low versatility, high imprecision, high losses, no ergonomics, low Yield and negligible performance, very high cost, complex handling, high maintenance, great waste of time and complex manufacturing. 0026 The objectives, advantages and other important characteristics of the patent in question can be more easily understood when read in conjunction with the procedures of the process. 0027 The present invention patent of "Accelerated Aging Process of Materials Immersed in Liquid or Gaseous Fluids", is comprised of a complete accelerated aging process of materials and its own characteristics, which incorporates its own specific structure of the physical-chemical type consisting of the subsequent stages of preparing the accelerated material aging device to the accelerated material aging process; stage of specification of the material under investigation (test material) and the conditions of accelerated aging; step of structuring the material under investigation (test material) in the resistance of the accelerated aging device of materials; step of filling the tank of the accelerated aging device of materials with the fluid of interest; alignment step of the cooling system of the accelerated material aging device; step of processing the accelerated aging of the material under investigation (test material) in the accelerated aging device of materials; step of collecting samples of the tank fluid of the accelerated material aging device; and step of finishing or turning off the resistance of the material accelerated aging device and completion of the accelerated aging test. 0028 In the stage of preparing the accelerated material aging device to the accelerated material aging process, the accelerated material aging device is mounted through the coil on the outside, inside or inside / outside the tank, depending on the exchange thermal to cool the fluid, and the safety valve, filling valve, pressure gauge and resistance coupled to a temperature controller in the cover, so that the cover and the tank are fixed together by means of screws. 0029 In the stage of specifying the material under investigation (test material) and the conditions of accelerated aging, the amount of test material sufficient to perform the aging, related to the application to be analyzed, is separated and the heating temperature is defined of the resistance considering the application, type of fluid tested, atmosphere used and form of cooling of the fluid (if coolant mixture will circulate through the fluid or if the fluid will circulate through coolant mixture), as well as the duration time. 0030 In the structuring stage of the material under investigation (test material) in the resistance of the accelerated material aging device, the test material is fixed in the resistance immersed in the fluid or in the tank containing the fluid, because the way the test material will be tested depends on the type of material and the application to be simulated, with the test material being fixed or wrapped around the resistance in the case of insulating paper simulating the emollation of a transformer, or fixed or painted in the tank in the case of the ink simulating the character or radiator of mechanical equipment. 0031 In the stage of filling the tank of the accelerated aging device of materials with the fluid of interest, the tank is filled with the fluid to be tested, so that the fluid temperature is monitored with a thermocouple and adjusted by the cooling system, being that, in case the test material is the insulating paper, the fluid may be the mineral type insulating oil, natural ester (vegetable oil), synthetic ester, silicone, mixture of these oils or other liquid whose interaction with the test material is to be studied. 0032 In the cooling system alignment step of the material accelerated aging device, the fluid cooling system is tested and kept running, so that, depending on the resistance temperature, the test material and the fluid can heat up more or less , and to reduce the fluid temperature to the desired temperature, coolant mixtures can be used, as well as continuous monitoring of the fluid temperature is important. 0033 In the stage of processing the accelerated aging of the material under investigation (test material) in the accelerated material aging device, it begins by heating the test material or the immersed fluid by heating the resistance, to which the material is attached or the fluid to which the resistance is immersed, at the desired temperature, so that the more heated the resistance is, the faster the degradation of the test material will be, and, in the case of insulating paper, depending on the temperature and the test time, it can even carbonize, thus simulating a high temperature thermal failure, and in the case of heating of the fluid, its action on the material to be tested will be observed in a secondary way. 0034 In the phase of sampling fluid from the tank of the material accelerated aging device, the fluid samples are collected during the accelerated aging test of the test material, as well as sampling of the test material for specific evaluations, being that, in the case of insulating oil, paper degradation products can be investigated in these samples as dissolved gases (carbon monoxide and dioxide) and furanic compounds, among others, and in the case of paint, the formation of gases can be investigated, as well as the visual aspect of paint and adhesion among others. 0035 In the step of finishing or turning off the resistances of the accelerated aging device of materials and finishing the accelerated aging test, reaching the test time or the desired degree of degradation in the test material, the accelerated aging test is ended by turning off the heating of the resistance, and inspections of the test material and fluid are carried out according to the analysis. 0036 When the coil is arranged inside the tank, it allows the circulation of refrigerant medium through it in order to accelerate the refrigeration of the fluid, and when the coil is arranged outside the tank, it allows the circulation of the fluid through the same being cooled in a refrigerant medium. 0037 In the stage of filling the tank of the accelerated aging device of materials with the fluid of interest, other monitoring sensors for other characteristics can be inserted in the fluid, such as the gas and humidity sensors. 0038 In a specific way, the structuring of the accelerated aging process of materials immersed in liquid or gaseous fluids is carried out through the specific and accelerated aging device of materials in which the material under investigation (test material) is fixed around its resistance electrical interconnected to the lid and immersed in the liquid or gaseous fluid disposed inside the tank with adjustable and controllable heating, in the presence or absence of catalysts and in different atmospheres, or in the internal faces of the tank containing the liquid or gaseous fluid, being the heat transferred directly to the material under investigation (test material) that degrades as a result of this thermal demand. The temperature of the liquid or gaseous fluid is constantly measured and controlled by the coil as a cooling system that is inserted inside the tank, where a cooling mixture is circulated by the coil, or, on the outside of the tank where the fluid is circulated by the immersed coil. in a refrigerant mixture, or in the internal / external parts, depending on the thermal exchange required to cool the fluid, in order to control and maintain the fluid temperature. In this way, the effect of this composition on the physical, chemical and mechanical performance of the material under investigation is evaluated, thus simulating the operating conditions of normal and abnormal types of electric power transformers. 0039 The accelerated aging process of materials allows accelerated aging tests of materials immersed in liquid or gaseous fluids heated in different controlled, oxidizing or inert atmospheres, with different temperatures adjusted and controlled in a wide temperature range of thirty to one thousand degrees Celsius and at different internal pressures up to the limit value of 10 Bar, depending on the imposed temperature, in order to simulate extreme operating conditions of the electrical equipment in operation, reproducing the thermal effects applied to the materials used in electrical equipment isolated by oil or gas. 0040 It should be noted that the temperature of the material under investigation (test material) is higher than the temperature of the fluid in which it is immersed, thus avoiding significant fluid degradation and, consequently, the interference of fluid degradation products in the material performance under investigation (test material). 0041 Thus, the variation of these basic parameters of temperature, pressure and type of liquid or gaseous fluid involved in this accelerated aging process of materials can be evaluated in the formation of degradation compounds of the material under investigation (test material). 0042 It can be concluded that the accelerated aging process of materials immersed in liquid or gaseous fluids makes it possible to accelerate the degradation / aging processes of any materials that make up electrical equipment, such as polymers, insulating materials (papers, presspan or pressboard, polyamides), resins, metals, elastomers and paints, among others, immersed in a specific liquid or gaseous fluid, subjected to a specific thermal condition adjusted and controlled and in a controlled or uncontrolled atmosphere. 0043 In this way, it is possible to study, evaluate and accurately predict the behavior of these materials under investigation (test material) under these normal and abnormal conditions of operations on electrical equipment, as well as to evaluate the products and by-products of degradation of the test material in the fluid used, aiming at the definition of aging indicators of the respective test material. 0044 In this line, it is of paramount importance that the materials are properly tested before being applied to electrical equipment, to provide a good performance to electrical equipment, aiming to avoid failures, in order to reduce the risks for people who work directly with electrical equipment, as well as protecting people who live in the vicinity of electric power substations. 0045 For all that has been exposed it is a physical-chemical process that will be well received by electric energy concessionaires and companies that manufacture and use electric power transformers in general, because the accelerated aging process of materials immersed in liquid fluids or gaseous has numerous advantages, such as: great security, reliability and agility in the application; great performance and performance in its application due to its general design; high comfort, convenience and safety to users; fully accessible costs, which allows an excellent cost / benefit ratio; practical and safe use by any technician; wide range; perfect and direct adaptation to the most diverse types of electric power transformers in general; high operational precision; and the certainty of having an accelerated aging process that fully complies with the laws and regulations in force and the basic conditions necessary for its application, such as safety, precision and optimization. 0046 All these attributes make it possible to classify the accelerated aging process of materials immersed in liquid or gaseous fluids, as a totally versatile, efficient, practical and safe way to carry out the procedures for evaluating the effects of temperature and atmosphere on any of the materials that make up a wide range of electrical equipment in the formation of the most diverse types of degradation compounds under normal and abnormal operating conditions of this electrical equipment, by the most diverse technicians and in the most diverse types of locations, regardless of the general characteristics that they may present, still being very easy to apply and handle, combined with great performance and excellent general characteristics; however, times and quantities may vary according to the general needs of each application.
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