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sábado, 21 de janeiro de 2012

Por que transformadores explodem?

Nesta terça-feira, dia 17 de janeiro, um transformador explodiu no centro de São Paulo e deixou dois feridos. Confira o vídeo:


As causas ainda estão sendo investigadas, mas como exatamente esse tipo de coisa acontece? Será que o risco de uma nova ocorrência é muito alto? Aliás, como um transformador funciona em primeiro lugar? Vamos explorar a fundo essa questão para podermos nos posicionar melhor diante disso.


Considerações iniciais


Antes de tudo, é útil ter em mente alguns conceitos básicos de eletricidade e física em geral. Aí vai um breve resumo do mais relevante aqui:

  • Corrente elétrica: Uma corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elétricas.
  • Tensão elétrica: Uma corrente elétrica ocorre devido à uma diferença de potencial elétrico  — ddp — entre dois pontos, também chamada tensão elétrica. Por isso pilhas têm dois pólos distintos, um positivo e outro negativo.
  • Indução eletromagnética: Todo campo magnético provoca uma corrente elétrica, fenômeno conhecido como indução eletromagnética.
  • Bobinas: Bobinas ou indutores são dispositivos que criam campos magnéticos através da corrente elétrica causada pela diferença de potencial entre os terminais da bobina.
  • Espira: Uma espira é um fio condutor dobrado em forma de círculo.

Se quiser saber mais sobre o assunto, confira a série de posts sobre eletricidade publicada no blog.

Transformadores e geração de eletricidade


Um transformador é um dispositivo composto por duas bobinas: uma primária e uma secundária, cada uma com um determinado número de espiras. Confira a ilustração abaixo.

Esquema de um transformador
BillC at the English language Wikipedia [GFDL], via Wikimedia Commons

A partir da indução eletromagnética, é possível usar esse dispositivo para aumentar ou abaixar a tensão e, consequentemente, alterar a intensidade da corrente elétrica. Isso é particularmente importante na geração e distribuição de energia devido ao efeito Joule: uma corrente elétrica dissipa parte de sua energia em forma de calor. Esse é o princípio do aquecimento de água nos chuveiros, aliás.

Para evitar essas perdas de energia por aquecimento, as subestações inicialmente aumentam a tensão o máximo possível, diminuindo a intensidade da corrente. Quanto mais se aproximam do consumidor final, mais os transformadores vão aumentando a intensidade da corrente. Assim, nas linhas de serviço que você vê pela rua, a intensidade da corrente é a máxima possível.

Para entender melhor a teoria por trás dos transformadores, dê uma olhada nos links ao final do post.

Qual é o problema?


As complicações surgem na última etapa da distribuição de energia, através das linhas de serviço. Como já vimos, a intensidade da corrente nesse ponto é máxima, então precisamos de alguma maneira de manter as mais baixas temperaturas possíveis. Por isso, todo transformador tem uma câmara na qual é armazenado óleo mineral, com a função de esfriar os circuitos.

Mesmo assim, se alguma coisa no circuito der errado — um fio solto ou danificado — e a corrente elétrica aumentar repentinamente, o aquecimento decorrente do efeito Joule causa uma reação de combustão ao entrar em contato com o óleo. O resultado é o que vemos no vídeo: fragmentos do transformador voam em chamas.

Na verdade, há um mecanismo de proteção contra esse tipo de acidente semelhante aos fusíveis usados em residências. Quando um aquecimento é detectado, o transformador é rapidamente desligado. Mas "rapidamente" não quer dizer "imediatamente", de modo que um pequeno atraso pode ser crítico, mesmo próximo a 60 milissegundos.

Fontes


Eletromagnetismo - Física e vestibular
Explosão de transformador deixa feridos no centro de São Paulo
How Transformers Can Explode - Popular Mechanics
Só Física - Transformadores

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