Projeto do CEAR desenvolve sistema para prever e diagnosticar falhas em transformadores

O Centro de Energias Alternativas e Renováveis da Universidade Federal da Paraíba (CEAR/UFPB) desenvolveu, por meio de sua Unidade Embrapii (Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial), um sistema de medição de temperatura para transformadores de alta tensão com alto valor agregado e função crucial no processo de transmissão e distribuição de energia elétrica. A solução tem entre seus objetivos o monitoramento e detecção de falhas e defeitos nos equipamentos antes que gerem danos à empresa. 

Os transformadores de alta tensão são dispositivos indispensáveis para a transmissão e distribuição de energia elétrica e a sua integridade garante a energia sem interrupções. Por conseguinte, é primordial monitorar os parâmetros físicos no transformador, por meio de dispositivos e sistemas eletrônicos, para assegurar que estejam dentro dos padrões especificados. Nesse contexto, a solução que está sendo desenvolvida servirá de suporte à tomada de decisão no contexto de manutenção do equipamento usado em campo pela empresa. 

As ações do projeto desenvolvido no CEAR abrangem a validação de hardware que suporte NB-IoT (padrão de transmissão de dados Narrowband para a Internet das Coisas), e CAT-M (tecnologia de comunicação celular 4G para a Internet das Coisas) para a transmissão eficiente dos dados coletados; e ainda o desenvolvimento e otimização de firmware capaz de gerenciar a coleta de dados, sua transmissão, e que permita atualizações remotas Over the Air (OTA). 

Sede do Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR/UFPB). Foto: Aline Lins.

O coordenador do projeto na UFPB, professor José Maurício Ramos de Souza Neto, do Departamento de Departamento de Engenharia Elétrica do CEAR, explica que a tecnologia Over the Air permite que as equipes que precisariam ser deslocadas para o local onde o equipamento está instalado possam realizar a sua atualização à distância, pela internet, minimizando custos de deslocamento e de mobilização de equipe. “São equipamentos que estão vinculados a outros equipamentos de grande importância, seja no processo de transmissão de energia, seja dentro de indústrias”, pontuou o docente. 

A coordenadora de Gestão de Projetos da Unidade Embrapii do CEAR, Sidneia Lira Cavalcante, informou que a solução foi solicitada por uma empresa da área de engenharia que desenvolve equipamentos eletrônicos para vários segmentos industriais, localizada no sul do Brasil e com atuação multinacional. De acordo com Sidneia, a Unidade Embrapii CEAR-UFPB atua como agente de transformação, para o desenvolvimento de soluções inovadoras e capacitação de pessoas para atuar em um ambiente de transformação digital. 

O estudo realizado pelos pesquisadores que integram o projeto aponta que, entre os fatores críticos que afetam a integridade dos transformadores de distribuição está o superaquecimento. O aumento excessivo da temperatura pode ser causado por sobrecargas, curtos-circuitos, degradação do isolamento e perdas elétricas e magnéticas, configurando-se como um dos principais responsáveis pela redução da vida útil do equipamento. O crescimento abrupto da corrente pode gerar elevações térmicas expressivas, que comprometem o isolamento e aceleram o envelhecimento dos materiais dielétricos, ocasionando a perda da sua eficiência. 

Além disso, o aquecimento excessivo dos transformadores pode degradar o óleo isolante, prejudicando sua capacidade de dissipação térmica e isolamento elétrico, elevando ainda mais os riscos de falhas internas e incêndios. E o impacto térmico também influencia as propriedades dos enrolamentos e do núcleo magnético, tornando-os mais vulneráveis a curtos-circuitos internos e falhas estruturais. 

Assim, a proposta baseada em Internet das Coisas (IoT) visa desenvolver uma solução avançada para monitoramento de transformadores de distribuição, confiável e eficiente, de forma a antecipar variações térmicas e prever anomalias antes que atinjam níveis críticos. 

Segundo o professor José Maurício Ramos, a pesquisa e a inovação desenvolvidas pelas universidades, fomentadas pela Embrapii, geram impacto direto na sociedade. “Dentro do ambiente universitário, o professor, além das suas demandas associadas à formação, precisa desenvolver atividades nos outros eixos: pesquisa, ensino e extensão, e a Embrapii ajuda a fomentar esse processo de desenvolvimento de soluções para pesquisa e inovação”, destacou. 

Além do professor José Maurício Ramos e de Sidneia Lira Cavalcante, também integram o projeto os professores Cícero da Rocha Souto e Lucas Vinicius Hartmann, os pesquisadores Thales Martins Bezerra e Ricardo Falcão Carneiro da Cunha como pesquisadores juniores, e na Iniciação Científica os discentes Lincon Rozendo da Silva, Richard de Lima Araújo e Artur Toscano Galdino de Carvalho. 

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Texto: Aline Lins

Fotos: Arquivo pessoal dos pesquisadores/Aline Lins (sede do CEAR)