A Importância da Exatidão, Precisão e Previsibilidade na Análise de Gases Dissolvidos
Autores:
Kate Vacca – Gerente de Produto, Analisadores de Gás Dissolvido
Mark Gross – Diretor Regional NAM, Especialista em Análise de Gases Dissolvidos
Nos programas modernos de monitoramento de transformadores, o valor da análise de gases dissolvidos (DGA) depende de um requisito fundamental: a exatidão. Os métodos de diagnóstico e o acompanhamento de tendências dependem de medições de gases precisas e repetíveis para distinguir o comportamento operacional normal dos possíveis modos de falha associados ao desenvolvimento de tensões elétricas ou térmicas. Quando as medições carecem de precisão, a confiança diagnóstica é drasticamente reduzida e a tomada de decisões se torna mais difícil.
A DGA não é simplesmente uma análise "multigás"; trata-se de um conjunto completo de medições individuais de gases-chave e únicos que devem ser coerentes. Esses dados são utilizados como referências independentes e em relações entre si, de modo que a certeza de medição é crítica. Para muitas aplicações, a DGA envolve oito gases associados a modos de falha específicos mais nitrogênio, e esses valores precisam ser produzidos por uma cadeia de medição única e consistente para garantir a correlação e a integridade geral da medição. A combinação de múltiplas tecnologias de medição pode complicar a interpretação dos resultados.
É por isso que a exatidão continua sendo um referencial crítico em todas as tecnologias de DGA, e é por esse motivo que a cromatografia gasosa (GC) é amplamente reconhecida como o Método de Referência para a medição de gases dissolvidos. Isso se deve ao fato de que ela separa fisicamente cada gás antes da medição com base em princípios fundamentais e, em seguida, utiliza tecnologias de detecção estáveis e comprovadas. Essa separação reduz a interferência cruzada e fornece valores de concentração precisos, essenciais para um diagnóstico confiável. Por essa razão, a GC é a abordagem de medição referenciada ao lado da DGA laboratorial nas orientações setoriais mais utilizadas (CIGRE, IEEE, IECi), sendo o único método utilizado em laboratórios para a análise de gases dissolvidos.
A precisão é importante não apenas para os gases primários associados aos modos de falha, mas também para o oxigênio e o hidrogênio. O hidrogênio é um gás indicador-chave, aparecendo com os primeiros sinais de atividade elétrica ou térmica anormal e, embora não seja utilizado em razões ou triângulos, é um indicador precoce amplamente usado no monitoramento do estado dos ativos. O oxigênio (e o nitrogênio) também fornece informações importantes sobre a integridade do selo e a entrada de ar. Embora não sejam indicadores diretos de modos de falha, se o oxigênio e o nitrogênio não forem devidamente contabilizados, podem influenciar a interpretação diagnóstica e introduzir incerteza.
É aqui que as diferenças tecnológicas começam a importar. As abordagens infravermelhas e adjacentes ao IV utilizadas na DGA online, incluindo as famílias PAS, NDIR e FTIR, medem gases por absorção óptica em vez de separação física. Em todas as arquiteturas baseadas em IV, apenas um subconjunto de gases associados aos modos de falha pode ser medido porque moléculas diatômicas não absorvem energia infravermelha. Como resultado, o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio só podem ser tratados com tecnologias de sensores separadas, como sensores de estado sólido ou eletroquímicos.
Os sistemas que dependem de filtros ópticos fixos ou bandas de absorção amplas também são mais suscetíveis a interferências cruzadas de outros gases e compostos presentes no óleo, particularmente quando gases de fundo que absorvem energia infravermelha estão presentes em concentrações elevadasii. Não há como antecipar esses compostos interferentes sem testes de óleo prévios e contínuos.
Ao contrário da GC, todas as abordagens infravermelhas medem características de absorção sobrepostas em vez de isolar cada gás de forma independente. Como resultado, os sistemas baseados em IV dependem mais de algoritmos de compensação, múltiplos caminhos de calibração e suposições sobre as condições de fundo. Isso torna a validação cuidadosa e a garantia de exatidão especialmente importantes quando as tecnologias IV são aplicadas em contextos onde a identificação e diferenciação precisas dos modos de falha são necessárias.
Em contraste, a GC é a única tecnologia de DGA na qual todos os gases associados aos modos de falha, juntamente com o hidrogênio e o oxigênio, são obtidos por meio de um único framework de separação cromatográfica e detecção. O nitrogênio é determinado separadamente como um valor calculado com base na composição de gases medida combinada dentro do mesmo sistema de medição coerente. Medir o conjunto completo de gases dentro de um sistema de medição coerente favorece a correlação, a consistência e a exatidão de todos os gases utilizados no diagnóstico DGA.
Em muitas discussões sobre DGA online, o desempenho é às vezes descrito em termos de tendências em vez de exatidão. Isso ocorre frequentemente porque as mudanças relativas ao longo do tempo podem parecer úteis mesmo quando a exatidão absoluta da medição é incerta. No entanto, o acompanhamento de tendências por si só não confirma que as concentrações de gases reportadas estejam próximas de seus valores reais. Sem exatidão validada, o movimento consistente dos dados pode refletir viés do sensor, desvios ou interferências cruzadas em vez de mudanças reais dentro do transformador.
As normas do setor e a prática laboratorial fazem uma distinção clara aqui. A exatidão, conforme definida na ISO 5725-1iii, refere-se à proximidade com o valor verdadeiro e inclui tanto a veracidade quanto a precisão. A veracidade só pode ser estabelecida por comparação com um Método de Referência aceito. Para a análise de gases dissolvidos, os testes laboratoriais utilizam a cromatografia gasosa como Método de Referência, que é explicitamente referenciada nas orientações da IEC, IEEE e CIGRE e permanece a base do diagnóstico DGA em todo o mundo. Como resultado, a validação da exatidão da DGA online requer, em última análise, correlação com os resultados de GC laboratoriais.
O acompanhamento de tendências pode fornecer uma indicação direcional, mas somente a exatidão validada garante que os limiares de diagnóstico, a identificação dos modos de falha e as decisões de manutenção sejam baseados em medições confiáveis e não em movimentos relativos apenas. Se desvios e deriva são inaceitáveis para outros instrumentos de monitoramento, como temperatura, corrente ou fator de potência, é razoável aplicar a mesma expectativa para medições de gases dissolvidos calibradas e consistentes.
O propósito da DGA é fundamentalmente identificar os modos de falha precocemente, razão pela qual a exatidão é tão importante. Sem exatidão suficiente, os resultados podem se deslocar dentro de ferramentas de diagnóstico como os Triângulos e Pentágonos de Duval, o que pode alterar a classificação do modo de falha reportada. Isso se tornou ainda mais crítico com as últimas melhorias do Dr. Duval, nas quais as áreas associadas a determinados modos de falha foram subdivididas em subáreas. Isso reduziu a área total associada a cada modo de falha e tornou a exatidão ainda mais importante para evitar interpretações incorretas. Por exemplo, a carbonização foi dividida nas regiões C1, C2 e C3.
Além disso, todos os sistemas de DGA requerem manutenção para preservar a integridade da medição, seja um gás de arraste, um sistema de calibração, um ventilador mecânico, filtros de luz ou peças de sensores. A distinção-chave não é se a manutenção existe, mas como ela é gerenciada. Quando a manutenção é baseada em condições e realizada por meio de programas de serviço estruturados, ela se torna previsível e transparente em vez de reativa. A previsibilidade permite que as concessionárias planejem as atividades de manutenção com confiança, evitem intervenções desnecessárias e garantam uma qualidade de medição consistente. Como em todos os sistemas precisos, a manutenção e a calibração são esperadas, mas os melhores sistemas oferecem visibilidade antecipada para evitar decisões e mobilizações reativas e custosas.
Na prática, exatidão e manutenção previsível não são concessões. São elementos essenciais de um diagnóstico confiável de transformadores e da confiança de longo prazo nos ativos. Em conjunto, é por isso que a GC tem sido e continua sendo o padrão de referência para a medição de gases dissolvidos, tanto em campo quanto em laboratório.
iAlguns exemplos são CIGRE Technical Brochure 783, XXVIII SNPTEE Technical Paper, IEEE Std C57.104, IEC 60567
iiAs técnicas de DGA baseadas em infravermelho dependem de características de absorção sobrepostas e são inerentemente suscetíveis a interferências cruzadas de gases de fundo e compostos presentes no óleo, cuja presença e concentração dependem da química e do envelhecimento do óleo do transformador. See Dai et al., Frontiers in Physics (2025); Tang et al., Energies (2018); Valaskivi, Aalto University (2025).
iii ISO 5725-1:2023, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions. [iso.org]
