Povrchové napětí je jev vznikající tím, že molekuly na povrchu kapaliny jsou z jedné strany obklopeny vlastními molekulami a z druhé strany molekulami kapaliny, plynu (nebo jinou látkou,– mezipovrchové napětí – např.vodou, pak lze hovořit o povrchovém napětí izolačního oleje na rozhraní voda – olej). Síly působící na molekulu v povrchové vrstvě kapaliny nejsou v rovnováze (jako je tomu uvnitř kapaliny, kde se vzájemné silové působení molekul kompenzuje), ale na molekulu v povrchové vrstvě kapaliny působí výsledná síla vtahující molekuly dovnitř kapaliny. Vlivem těchto sil má povrchová vrstva kapaliny jiné vlastnosti než ostatní kapalina, povrch kapaliny se chová jako pružná blána a má tendenci se stáhnout do nejmenší plochy (tvorba kapek, bublin). V kapilárách se povrchové napětí projevuje elevací nebo depresí hladiny [1].
Povrchové napětí izolačního oleje je významným ukazatelem kvality a citlivě reaguje na produkty stárnutí. Měřenou hodnotu lze získat několika způsoby. Nejčastěji se povrchové napětí získává měřením síly na vytržení kroužku z vody do oleje (dále jen kroužek) nebo kapáním vody do oleje kapilárou (dále jen kapilára). Oba způsoby jsou normovány [2; 3] (v době publikování textu obě normy pozbyly platnost). Povrchové (mezipovrchové) napětí izolačního oleje vlivem rozdílných metod tedy v naměřených hodnotách není stejné.
Důležitost povrchového napětí pro praxi je stvrzena také tím, že jak legislativa, tak i výrobci izolačních olejů uvádí konkrétní hodnoty které jsou buď předepsány pro určitá zařízení, nebo garantovány výrobci olejů. Při honocení výsledků měření kapilárou jsou přepočty nutné pokud má být kritériem např. norma ČSN EN 60422.
V těchto případech mohou vznikat problémy při interpretaci výsledků, jsou-li konkrétní hodnoty zjištěny měřením jednou nebo druhou metodou. V praxi nebude mnoho laboratoří, které by měřily oběma metodami současně stejný vzorek, neboť důsledky jsou pro praxi rovnocenné. Při hledání vzájemné relace mezi výsledky obou metod se nabízí využit data, která byla získána při mezilaboratorních zkouškách. Ty organizuje např. společnost „Slovenské elektrárne, a.s.“ [4]. Testy v letech 2004-2009 se vždy týkaly tří různých vzorků izolačního oleje v různém stupni opotřebení, od oleje nového až po olej blížící se konci své životnosti.
Na obr. je zobrazen odvozený vztah s vyjádřením intervalu spolehlivosti pro (1-α)= 0,95. Korelační koeficient pro přímku Kroužek=0,81xKapilára-3,63 [mN/m] je R= 0,94. Odečet z grafu lze použít obousměrně.
Využití těchto výsledků má své klady i zápory. Jako přednost lze spatřovat to, že v relaci mezi oběma metodami je rovnou zahrnut i činitel mezilaboratorní reprodukovatelnosti, popřípadě i opakovatelnosti v souladu s STN ISO 5725 (např. vyloučení odlehlých výsledků). Jako „výhodu – nevýhodu“ lze chápat i to, že testu se účastnily špičkové laboratoře při významných výrobních závodech, akreditované laboratoře s praxí stovek až tisíce zkoušek vzorků ročně, ale i lokální zkušebny s omezeným vybavením a počtem vzorků přesahující jednotky až desítky za rok. Hlavní nevýhodou pak jistě je, že soubory počtu výsledků měření kroužkem a kapilárou nejsou početně srovnatelné (řádový rozdíl ve vyšším počtu vzorků „kapilára“). V případě výsledků ležících na limitní hodnotě určitého předpisu je vhodné doplnit výsledek možnou nejistotou.
Lit.:
[1] Technický slovník naučný, Verze encyklopedického obsahu:1.0, © LEDA spol. s r.o., 2006
[2] ASTM D971-99a (2004) Standard Test Metod for Interfacial Tension of Against Water by the Ring Method
[3] ASTM D2285-99 Standard Test Method for Interfacial Tension of Electrical Insulating Oils of Petroleum Origin Against Water by the Drop-Weight Method
[4] Slovenské elektrárne, a.s. Bratislava Hraničná 12, 827 36 Bratislava, Ing. A. Hanzel, Ing. M. Hudec, prof. Ing. R. Palenčár, CSc. „Správa o mezilaboratórnom porovnání skúšok izolačných olejov v roku“ …….2004 až 2009
V Praze 10/2010