O que são isoladores de resina epóxi?

Um isolador de epóxi é um isolador elétrico moldado a partir de uma resina epóxi e de um endurecedor. O que distingue esta família não é apenas o material: é o facto de a peça ser moldada e não cozida, extrudida ou maquinada, o que liberta a geometria e permite encapsular metal dentro do isolamento. Esta página explica o que são, quais as duas famílias de resina e quando se usa cada uma, quanta tensão suportam, as formas que tomam, como são fabricados e ensaiados, e o que enviar-nos para receber uma proposta.

1. O que é, de facto, um isolador de epóxi

Um isolador elétrico é um material que não permite que as cargas elétricas internas circulem livremente, o que inibe a condução de uma corrente elétrica sob a influência de um campo elétrico. Podem ser feitos de materiais muito diferentes — vidro, porcelana, fibra de vidro, silicones e resinas de epóxi, entre outros.

A capacidade de isolar de qualquer deles depende de três coisas em conjunto: o material em si, a distância entre a parte em tensão e a terra, e a tensão aplicada. É essa relação que os termos tensão de rutura e rigidez dielétrica descrevem.

Os isoladores de epóxi obtêm-se misturando uma resina epóxi com um endurecedor e curando a mistura num molde. Como a peça é moldada e não cozida, há duas consequências práticas que decidem muitos projetos:

• A geometria é livre. Nervuras, perfis de linha de fuga, elementos de montagem e centros de fixação são detalhes de molde, não operações de maquinação. Uma peça sob medida não custa uma tecnologia diferente.
• O metal pode ficar encapsulado. Insertos, elétrodos e condutores são moldados dentro do isolamento, o que elimina interfaces montadas — que é onde a humidade entra e onde as descargas parciais começam.

2. As duas famílias de resina, e qual precisa

Esta é a decisão que mais pesa, e quase sempre resolve-se com uma única pergunta: a peça fica ao abrigo ou exposta?

Ambas as famílias cobrem toda a gama de tensão, portanto a escolha é sobre exposição e não sobre nível de tensão. Uma peça de interior pode ir para o exterior se for sobremoldada com silicone.

3. Quanta tensão a epóxi suporta

A epóxi moldada é um polímero robusto, com rigidez dielétrica entre 20 kV/mm e 40 kV/mm, dependendo do sistema de resina utilizado. É por causa dessa margem que estas peças são correntes em aparelhagem de média tensão, em subestações e em postos de transformação.

O número diz-lhe que a resina tem folga: alguns milímetros de material sã aguentam dezenas de quilovolt. Não lhe diz, porém, qual a tensão suportada pela peça acabada — essa depende da geometria, da linha de fuga e do ambiente, e é por isso que se ensaia a peça e não só o material.

O inimigo é o vazio, não a tensão

Um vazio cheio de gás dentro de uma peça moldada fica sujeito ao campo elétrico e ioniza-se a uma tensão muito inferior à que o material sólido suportaria. Essa descarga não parte a peça de imediato: erode-a por dentro, ao longo de anos, até abrir um caminho. É a razão pela qual a resina é desgaseificada em vácuo, pela qual se gelifica sob pressão a temperatura, e pela qual se medem descargas parciais em produção e não apenas em ensaio de tipo.

Onde isto se traduz na prática

A Indisol produz isoladores em baixa, média, alta e muito alta tensão. O nosso laboratório ensaia até 200 kV à frequência industrial e até 200 kV em descargas parciais, o que define o limite prático do que podemos qualificar em casa.

4. As formas que um isolador de epóxi toma

“Isolador de epóxi” é um nome de família e não uma referência de artigo. Estas são as formas que a família toma, com os nomes alternativos por que também são conhecidas — útil quando o desenho que recebe usa outro termo.

Cada uma destas formas tem a sua página de produto, com dimensões, opções e o caminho para um pedido: isoladores de suporte, travessias, sistemas isolados a gás, isolador de terceiro carril, isoladores divisores e produtos customizados.

Para além dos isoladores propriamente ditos, as composições de resina epóxi servem de isolamento em motores, geradores, transformadores, quadros de distribuição, travessias e isoladores, protegendo os componentes elétricos contra curto-circuitos, água e poeira. Na indústria eletrónica usam-se sobretudo na sobremoldagem de circuitos integrados, transístores e circuitos híbridos, e no fabrico de placas de circuito impresso.

5. Como se fabrica uma peça moldada

O processo decide se a peça cumpre, porque quase tudo o que pode correr mal do ponto de vista elétrico corre mal durante a moldagem.

• Resina preparada em vácuo, para que a mistura entre no molde sem ar arrastado — são esses vazios que mais tarde se tornam locais de descarga parcial.
• Gelificação sob pressão a temperatura para séries médias e grandes. É o que mantém a fiabilidade dielétrica e a precisão dimensional ao longo de toda uma produção, e não apenas nas primeiras peças.
• Moldagem em vácuo ou à pressão atmosférica para necessidades especializadas e séries mais pequenas.
• Metalização e decapagem por jato em casa, o que mantém as superfícies de elétrodo e de linha de fuga sob o nosso controlo e não sob o de um subcontratado.
• 29 clamping machines e uma linha de mistura contínua, cobrindo peças acima de 50 kg e de um metro até componentes pequenos e complexos.
• Ferramentaria própria, o que encurta o caminho entre um desenho novo e a primeira peça.

A capacidade total de transformação de epóxi é de cerca de 2 000 toneladas por ano. A página tecnologias descreve o equipamento em detalhe.

6. Como são ensaiados

Ensaiamos no nosso próprio laboratório, elétrica e mecanicamente. Todas as peças são ensaiadas eletricamente — não uma amostra — e recorre-se a inspeção por raio-X onde a integridade interna tem de ser demonstrada e não deduzida, incluindo peças destinadas a equipamento em SF6.

Somos certificados pela ISO 9001 e pela ISO 14001. As aprovações e os relatórios estão na página certificações.

7. Epóxi ou porcelana?

A porcelana tem um historial excelente e continua a ser a resposta certa em algumas aplicações. Onde a epóxi moldada muda o quadro é sobretudo na fragilidade, no peso e na liberdade de forma.

• Choque térmico. A epóxi não fissura por choque térmico como a porcelana pode fissurar, o que elimina um dos caminhos clássicos de entrada de humidade.
• Peso. Uma peça mais leve manuseia-se e instala-se com mais facilidade e exige menos da estrutura de montagem.
• Superfície. Não propaga arborescência e resiste às intempéries, com sobremoldagem em silicone disponível para locais poluídos ou costeiros.
• Comportamento elétrico. Descargas parciais baixas, resistência à compressão elevada e boa resistência ao arco.
• Modo de falha. Uma peça moldada não se estilhaça, o que importa para o equipamento ao lado e para quem trabalha junto dele.
• Forma. A geometria é um detalhe de molde, pelo que uma peça sob medida é normal e não uma excepção.

8. Glossário

O que enviar-nos para uma proposta

• Tensão nominal e corrente nominal, e os níveis de isolamento exigidos.
• Interior ou exterior, e a classe de poluição do local.
• Interface mecânica: forma de montagem, dimensões de flange, centros de fixação e as cargas que a peça tem de suportar.
• O desenho, a norma ou a peça que está a substituir. Um esboço com as cotas críticas é suficiente para começar.
• Quantidades e o prazo pretendido, para dimensionarmos ferramenta e série.