Extinção de Incêndios em Transformadores

SISTEMA AUTOMÁTICO
DE EXTINÇÃO DE INCÊNDIOS EM TRANSFORMADORES

Como proteger contra incêndios transformadores com isolamento a óleo e colocados no exterior.

Pode instalar um sistema eficaz de extinção que está de acordo com a Norma NFPA, que evita a propagação do incêndio, que evita a destruição da instalação e a contaminação do ambiente.

A Protecção contra incêndios de transformadores

Dependendo do tipo de transformador a proteger assim poderá utilizar diferentes sistemas de extinção de incêndios. A escolha depende essencialmente se os transformadores estão no interior ou no exterior de edifícios e em espaços de pequena ou grande dimensão.

Poderá escolher entre os seguintes sistemas:

• Com Gases Inertes
• Com Gases Químicos
• Com Água Nebulizada
• Com Água pulverizada

Se os transformadores estiverem confinados em espaços fechados de pequena dimensão, o método mais expedito é utilizando gases inertes ou gases químicos. Com os gases inertes a extinção dá-se, pela redução do teor de oxigénio nesse espaço, sendo os cálculos efectuados de acordo com NFPA para uma concentração de O2 na ordem de 12%. Poderá ainda utilizar o CO2 em que a extinção se faz também por redução do teor de O2 e por arrefecimento do ambiente da sala.

Se o sistema for com gases químicos a extinção faz-se por absorção do calor e se a escolha for com o Novec ou com o FM200 a extinção do incêndio é feita com muito menos quantidade de gás.

A relação entre a quantidade de gás necessária para a extinção e correspondente espaço ocupado quando utilizando gás químico (FM200 ou Novec) ou os gases inertes é de 1 para 7. Assim se para extinguir um incêndio são necessários 7 cilindros de gás inerte, bastará apenas de 1 cilindro de gás FM200 ou Novec para obter a extinção.

Poderá neste espaços extinguir o incêndio com água nebulizada, sendo que esta apresenta a vantagem de não necessitar de espaços totalmente fechados para ser eficaz como é caso quando existem grelhas de refrigeração, ou a possibilidade de estarem portas ou janelas abertas no momento da extinção.

Mas se na sua instalação o transformador estiver colocado no interior de edifício em espaço aberto de grande dimensão ou em ambiente exterior, não poderá utilizar nem água nebulizada nem gases. O sistema de extinção adequado será o sistema por água pulverizada que a seguir é descrito e que é indicado pelas normas NFPA para protecção de transformadores em exteriores.

O Risco de Incêndio em transformadores de potência com isolamento a óleo

Os transformadores com óleo são dos equipamentos eléctricos mais sujeitos a risco de incêndio, podendo provocar grandes prejuizos devido á quantidade de óleo de isolamento utilizada.

Quando em carga, os transformadores produzem calor devido á passagem de corrente nas suas bobines e no seu núcleo. A temperatura poderá subir até um valor aceitavel de acordo com a características dos materiais utilizados e poderá ser provocado pelo contacto á massa dos enrolamentos da bobine, pelo contacto entre 2 enrolamentos, ou por causas externas devido a Sobrecargas, curto-circuito externo

O envelhecimento do transformador aumenta também a probabiliade de falhas porque se reduz a resistência mecânica e dieléctrica do transformador. Com o tempo e com o aumento da carga pedida ao transformador, as falhas sucessivas podem levar ao enfraquecimento no isolamento e consequente aumento da temperatura.

O calor originado no núcleo e as perdas de calor das bobines tem de ser dissipado e é sempre efectuado por convecção e por radiação, através das paredes do transformador.

Os transformadores de potência são arrefecidos com líquido de arrefecimento em geral com óleos minerais ou com óleos á base de silicone e óleos vegetais.

Em operação um transformador de potência poderá conter algumas toneladas de óleo mineral cujo ponto de inflamação é na ordem dos 160 ºC. Em caso de falhas sucessivas e se a temperatura atingir o ponto de inflamação do óleo, poderá ocorrer incêndio seguido de explosão.

Estes transformadores são em geral colocados no exterior de instalações e protegidos com sistemas automáticos de extinção de incêndios.

O sistema de extinção de incêndios indicado para transformadores Exteriores

Para a protecção destes transformadores o sistema ideal é a protecção fixa com sistemas de água pulverizada, utilizando difusores que projectam a água de forma uniforme nas superificies exteriores do transformador.

É o sistema indicado pela norma NFPA 15 que define para a protecção dos transformadores um caudal de água com uma densidade especificada.

Com a projecção de água pulverizada obtem-se um efeito de arrefecimento das paredes do transformador, de difusão de vapor e de diluição do óleo.

O posicionamento dos difusores de água deve ser feito de forma a projectar a água em todas as superificies do transformador excepto na zona superior e nos terminais não isolados do transformador. O objectivo é retirar o óleo das zonas quentes do transformador e conduzi-lo para o sistema de drenagem onde posteriormente o óleo vai ser separado da água através de separadores óleo e água.

Em caso de incêndio o transformador deve ser desligado antes da descarga de água pulverizada que deve ser projectada de forma uniforme em todas as superficies do transformador.

Como é feita a descarga de água para o transformador

A descarga de água é feita através de difusores especiais de água e são escolhidos e colocados de forma a garantir a cobertura uniforme da estrutura do transformador.Nestes difusores a água flui em espiral no seu interior criando um fluxo de água que colide com o fluxo principal projectando para o exterior um cone denso de água pulverizada a alta velocidade com uma abertura de 90º.

Estes difusores podem funcionar com pressões minimas de 3,4 Bar de forma a garantir as condições minimas de distribuição de água no transformador, em aplicações em zonas exteriores de forma a compensar situações tais como vento e obstruções.

Os difusores devem ser orientados de forma a garantir que uma distribuição uniforme no eixo horizontal e orientados para baixo com o objectivo de projectar o oleo derramado para a base do transformador. Na zona superior deve evitar-se a projecção da água para zonas do transformador sob tensão.

Todos os anos os difusores devem ser inspeccionados em relação á corrosão e a possiveis obstruções.

O difusor é escolhido com um Factor K que depende do caudal de água que se pretende obter para proteger determinada superfície do transformador.

Estes difusores de água pulverizada são utilizados para a protecção de transformadores e também de turbinas de gás e maquinas diesel. Extinguem com eficácia incêndio com hidrocarbonetos através de processo de emulsificação, arrefecimento e diluição. O arrefecimento das paredes do transformador evita também a possibilidade de reignição do incêndio.

A detecção de incêndio no transformador
A detecção do incêndio é fundamental que seja feita de uma forma rápida de forma a activar com rapidez a descarga automática da extinção. Existem diferentes métodos de detecção mas os mais comuns e eficazes são por sprinklers , por cabo térmico e por detector de chama de infravermelhos.

A detecção do incêndio com Sprinklers
A detecção de incêndio é efectuada através de sprinklers com ampola de temperatura calibrada para 68 ºC e é adaptada para aplicação em condutas humidas. Neste processo o detector de temperatura, contém um fluido que expande quando exposto à temperatura quebrando o bolbo e criando uma queda de pressão na conduta de água que provoca a abertura da valvula de diluvio. A distância na horizontal entre os sprinklers piloto não deve exceder 2,5 m de acordo com a norma NFPA. Os sprinklers devem ser colocados na zona superior do transformador em toda a sua envolvente. Com o sistema de detecção por sprinklers não existe necessidade de colocar central de extinção porque o processo é activado hidraulicamente.

A detecção de incêndio Com Cabo Térmico
A detecção do incêndio é feita através de cabo térmico colocado nos pontos mais elevados do transformador e é ligado a um dos canais de uma central de extinção de incêndios que actua a descarga de água através da válvula de dilúvio.

O cabo térmico poderá ser do tipo linear em que o incêndio é detectado por temperatura e por variação da resistência do cabo, ou por sensores termistor colocados de 2 em 2 metros ao longo do cabo. Este é um sistema que se torna mais barato e mais simples para utilização em zonas explosivas.

A detecção de incêndio por Detecção de Chama
Neste caso a detecção é feita pela detecção da radiação dispersa das chamas em que nos equipamentos estão integrados detectores de infravermelhos ou detectores UV ou uma combinação dos 2 detectores. A uma distância de 65 metros é possível detectar fogos com hidrocarbonetos, com hidrogénio e em metal.

O detector será orientado para as áreas mais criticam do transformador e está interligado com uma central de incêndios que actua a válvula de dilúvio para a descarga de água.

A solução com estes detectores é muito mais cara que as outras soluções com cabo térmico ou com sprinklers mas é provavelmente o sistema mais rápido em termos de detecção do incêndio.

Controlo da descarga de água por válvula de dilúvio

A válvula de dilúvio é o coração do sistema de extinção e é actuada por queda de pressão na linha de controlo. Essa queda de pressão pode ser efectuada através da quebra da ampola de temperatura do sprinkler piloto, da botoneira manual incorporada no sistema ou através da electroválvula actuada remotamente por botoneira ou pela central de extinção.

Um dos sistemas mais utilizados é com válvula dilúvio com diafragma para controlar a abertura ou fecho da passagem de água. Na posição normal a valvula de diluvio está fechada através da pressão exercida pela linha de pressão piloto no diafragama. Quando se dá a queda de pressão, a pressão nessa linha não é suficiente para compensar a queda de pressão e a valvula de diluvio abre por acção da inversão do diafragma. Uma valvula automatica de corte controlada pelo fluxo de água a jusante da valvula de diluvio garante que esta se manterá sempre aberta até se extinguir o incendio.

Com abertura da valvula de diluvio, são pressurizadas com a entrada de água a conduta do pressostato para alarme remoto e a conduta do Gongo de alarme mecânico local.

Este sistema é totalmente mecânico não precisando de energia eléctrica tornando as instalações em zonas classificadas explosivas muito simples.

Para os casos de sistema de detecção de incêndio com detectores térmicos ou de infravermelhos, a activação da válvula de dilúvio é feita através de central de incêndio.

A reposição do sistema extinção após um incêndio

Para reposição do sistema é necessário fechar a valvula de corte a montante da valvula de diluvio, substituir o sprinkler piloto que foi actuado ou o sensor térmico e fazer a purga de água nas condutas do sistema de alarme.

Com o detector substituido e com a válvula da linha piloto do diafragma aberta, a pressão nesta linha inverte o diafragma da valvula de diluvio voltando á posição fechada.

A operação seguinte é a abertura da valvula de corte e o sistema está pronto para uma nova activação.

A reposição do sistema é conseguida com custos mínimos.

A escolha e dimensionamento do sistema de extinção por água pulverizada

Em transformadores de potência, é indicado pela norma NFPA que o dimensionamento do sistema deve ter em conta a densidade de água pulverizada com um valor de referência que se situa entre 5 e 10,2 litros por minuto por m2 de superficie projectada a proteger do transformador.

O difusor escolhido deverá permitir um fluxo de água pulverizada a alta velocidade para garantir a projecção de água com uma abertura definida mesmo em situações de vento e temperatura elevadas.

Com a escolha dos difusores e a posição destes na envolvente do transformador para garantir a cobertura defenida são efectuados os calculos hidráulicos com o dimensionamento das condutas e os requisitos de caudal de água na entrada e das pressões em cada difusor.

A quantidade de água a alimentar ao sistema tem em consideração que a descarga é feita em todos os difusores de modo quase simultâneo e que o tempo de descarga minimo é de 1 hora.

A Composição do sistema de Extinção automatica de incendios

Em cada transformador haverá que considerar:

• Detecção de incêndio com sprinklers com ampola de detecção de temperatura calibrada para actuação a 68 ºC ou com cabo térmico ou o detector de chama
• Difusores de água pulverizada colocados na envolvente do transformador a 2 níveis de altura excepto na zona do depósito de óleo que deve ter um terceiro nivel.
• A válvula de dilúvio ligada á rede de incêndio
• A central de extinção de incêndio caso o sistema seja com cabo térmico ou detector de chama.
• Os elementos de operação tais como linha pilotam, pressostato de alarme, electroválvula, válvula de drenagem e gongo de alarme mecânico e betoneiras.

O alarme é dado através do pressostato colocado no circuito da valvula de diluvio, que poderá actuar alarme remoto e pelo alarme sonoro local do gongo mecanico actuado pela circulação de água.

A rede de incendio é ligada á valvula de diluvio em cada transformador, através de condutas e deverá garantir um caudal e uma pressão constante. Á valvula de diluvio são ligadas as condutas de alimentação dos difusores, distribuidos ao longo do transformador de forma a projectar a água pulverizada de forma uniforme para as paredes do transformador.

Na instalação dos aneis das condutas de água deve considerar-se que:

• As ligaçoes devem ter isolamento electrico em cada anel fechado tanto no caso da linha dos sprinklers como na linha dos difusores
• Deverá existir uma distância de segurança em relação aos elementos do transformador em tensão e de todos os elementos do sistema de extinção de incêndios ( dependente dos elementos no transformador mas em regra não inferior a 250 mm)
• O sistema pode ser fácilmente desmontado através das curvas de acopolamento instaladas nos topos bem como nas junções conicas na condutas piloto, para o caso de ser necessario fazer a manutenção do transformador.
• A válvula de dilúvio deve estar em espaço com zona livre sem atravancamentos para que possa ser facilmente manuseada.
• Os difusores são colocados com uma orientação de forma a abranger todo o transformador de forma homogenea e evitando a projecção para zonas de cabos e elementos sob tensão do transformador.
• As condutas são montadas em estrutura que garanta a estabilidade e o peso do conjunto de condutas cheias de água e quando actuadas sob pressão, defenido pela NFPA como devendo suportar até 5 vezes o seu peso de estrutura com condutas cheias de água.

Manutenção do sistema de água pulverizada

Após a instalação a manutenção do sistema de agua pulverizada é fundamental que para além dos testes de funcionamento que devem ser feitos de forma periódica se verifique que não existiram alterações nos locais nem nos equipamentos nomeadamente em relação a:

• Posicionamento e direccionamento dos difusores de água
• Se após a manutenção dos transformadores os sistemas de detecção e extinção se mantem como iniciamente considerado no projecto
• Se o afastamento dos difusores se mantem como previsto
• Se as condutas de agua estão bem ligadas e não existem fugas

Para garantir que todo o sistema se mantém em bom funcionamento é fundamental que sejam feitas inspecções regulares, que se verifiquem quais os equipamentos que necessitam de reparação, que o pessoal envolvido esteja treinado e que existam procedimentos de inspecção e teste do sistema.

Comentário

Os Sistemas de água pulverizada são muito eficazes na protecção contra incêndios em instalações com máquinas, compressores, Turbinas, tanques de líquidos inflamáveis, em galerias de cabos e em estruturas, garantindo a extinção do fogo, o controle do fogo, ou simplesmente actuando na prevenção do fogo.

Uma das aplicações mais importantes é na protecção contra incêndios de transformadores de Potência exteriores com isolamento a óleo mineral.

De acordo com as normas NFPA 15, a protecção contra incêndios em transformadores de Potência deve ser feita com água pulverizada descarregada com determinado caudal entre 4,1 e 12,2 l/min/m2.

E a utilização de válvulas de dilúvio torna a protecção contra incêndios muito eficaz e realizável com custos de investimento baixo.