CM5 4 Ana Aguirre

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  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Regeneracin de aceites dielctricos, su uso en

    equipos de alta tensin, costos y beneficios

    M.Sc. Ana A guirre Gal lardo - [email protected]

    Inst i tuto Costarr ic ense de Electr ic idad www.grupoice.com

    Coord inadora rea Contro l de Aceites

    http://www.google.co.cr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=6G-6ZLiuhPhvXM&tbnid=EHXYb2U0QXLtXM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.mvnodynamics.com/2011/03/17/ice-signs-its-second-mvno-agreement-with-the-virtualis-consortium/&ei=7vpGU67rIsiL0QGyqoGwCA&bvm=bv.64507335,d.dmQ&psig=AFQjCNG6D7nrockqvoRneVoBwhD3_gjQGQ&ust=1397246866980615
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    Quson los aceites d ielctr icos de or igen m ineral?

    Son hidrocarburos que provienen de la destilacin del petrleo

    Hidrocarburos naftnicos

    Hidrocarburos parafnicos Hidrocarburos aromticos

    Pequeas cantidades de compuestos de azufre, nitrgeno y oxgeno

    Son empleados como fluidos aislantes en los transformadores y equipos

    elctricos

    Aceite

    Dielctrico

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    Func in de los aceites d ielctr icos

    1. Aislar

    2. Refrigerar

    3. Proteger el papel

    4. Proveer informacin

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    Pro piedades de los aceit es d ielctr icos

    1. Poseer una rigidez dielctrica, capaz de resistir los esfuerzos elctricos

    2. Poseer una viscosidad adecuada para garantizar su circulacin y

    transferencia de calor dentro del transformador.

    3. Punto de escurrimiento bajo, que garantice su fluidez a bajas

    temperaturas.

    4. Buena estabilidad a la oxidacin, que garantice una larga vida til.

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    Degradacin de los aceites d ielct ric os

    Por su uso y enjecimiento

    Si son expuestos a condiciones extremas

    Si est en contacto con aire

    Si est en contacto con agua

    Acumulacin de productos de oxidacin

    El inicio de un proceso de degradacin del aceite aumenta el riesgo

    de deterioro del aislante slido.

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    Facto res qu e aceleran la degradacin del aceite

    Oxgeno; acelera las reacciones de oxidacin

    Temperatura; cuando son elevadas aceleran las reacciones de

    oxidacin.

    Humedad; si se duplica el contenido de agua en el aceite, sepodra duplicar tambin la velocidad de las reacciones de oxidacin

    Metales; principalmente la presencia de cobre y hierro catalizan las

    reacciones de oxidacin

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    Factores q ue aceleran la degradacin del aceite

    Celulosa; las fibras de celulosa hmedas flotan formando un

    puente propicio para descargas elctricas.

    Sucesivas reacciones de oxidacin

    Presencia de azufre, contribuye a la formacin de xidos

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    Contro l de lo s aceites d ielctr icos

    Las caractersticas de degradacin del aceite: se puedendeterminar controlando el comportamiento de sus propiedades en

    un estado incipiente de degradacin para evitar llegar a una

    condicin crtica.

    Para controlar el comportamiento de estas propiedades en el

    aceite: es necesario establecer una frecuencia de pruebas fsicas,qumicas, elctricas y contenido de gases.

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    Pruebas Fsicas:

    Examen visual: se detecta turbidez, partculas en suspensin ylodo. Norma ASTM D1524

    Color: un aceite nuevo es casi transparente, a medida queenvejece se va oscureciendo. Norma ASTM D1500.

    Gravedad especfica: permite diferenciar si un aceite es deorigen naftnico (valores entre 0.84 y 0.91) de origen parafnico

    (valores menores a 0.84). Valores mayores a 0.91 indican una

    posible contaminacin con PCBs). Norma ASTM D1298

    Tensin interfacial: permite determinar sustancias polaresproducto de la oxidacin del aceite. Norma ASTM D971

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    Pruebas Qumicas:

    Contenido de humedad: el mtodo utilizado permite determinar

    directamente el contenido de agua. Norma ASTM D1533

    Nmero de neutralizacin cido: permite determinar la presencia

    de compuestos cidos. Norma ASTM D974

    Pruebas Elctricas:

    Rigidez dielctrica: permite determinar la capacidad del aceite

    para soportar un esfuerzo elctrico. Norma ASTM D1816

    Factor de potencia: permite determinar las prdidas dielctricas de

    un aceite. Norma ASTM D924

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    Anlis is de gases d isuelto s:

    Las fallas, ya sean trmicas elctricas producen un aumento del contenido de

    gases. El mtodo ms utilizado es el de cromatografa de gases. Norma

    ASTM D3612Gases medidos Smbolo

    Acetileno C2H

    2

    Etileno C2H4

    Etano C2H6

    Metano, CH4

    Dixido de Carbono CO2

    Monxido de Carbono CO

    Hidrgeno H2

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    Las fallas en general se pueden clasificar en dos tiposprincipales:

    1. Fallas trmicas

    Sobrecalentamiento del aceite: principales gases de

    descomposicin: Etileno, Acetileno, Etano, Metano y pequeas

    cantidades de los otros gases.

    Sobrecalentamiento del papel: grandes cantidades de Monxido

    de Carbono y Dixido de Carbono, tambin se pueden encontrar

    los gases Etileno y Metano.

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    2. Fallas elctricas:

    Arco elctrico: principales gases de descomposicin y en grandes

    cantidades: Acetilenoe Hidrgeno, en cantidades inferiores Etileno

    y Metano.

    Efecto corona: produccin de Hidrgenoy Metano, con cantidades

    pequeas de Etano y Etileno

  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Otros f lu idos d ielctr icos u til izado s en equ ipos elctr icos

    Siliconas, aceite vegetal, gas hexafloruro de azufre (SF6).

    Por razones econmicas y ambientales estos otros fluidos no han

    logrado masificarse y el aceite dielctrico de origen mineral sigue

    liderando su uso en los transformadores de potencia, distribucin y

    otros equipos elctricos.

    Aproximadamente el 80% de los sistemas de potencia elctrica en el

    mundo, utilizan el aceite mineral.

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    Tratam ien to p ara los aceites d ielctr icos

    El volumen de aceite dielctrico que maneja una empresa, depende de su

    capacidad instalada y de las caractersticas de los equipos.

    Los elevados precios de los derivados del petrleo y la preocupacin por evitar la

    contaminacin ambiental han generado la inquietud de implementar alternativas

    para reciclar todos aquellos productos cuyo costo-beneficio sea viable yrepresenten una solucin ambientalmente racional.

    Existen varios mtodos de tratamiento para los aceites dielctricos, pero la

    alternativa que ha dado mejores resultados ha sido su regeneracin, a travs de

    un proceso con arcillas y termo vaco.

    Favorece para el tratamiento que el aceite mineral por su uso no se destruye,

    slo se contamina.

  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Regeneracin de aceites d ielctr icos

    En este proceso se le restauran las propiedades fsicas, qumicas y

    elctricas al aceite envejecido, extrayndole las sustancias

    contaminantes producto de la oxidacin, los compuestos polares

    responsables de la coloracin y las trazas de cidos orgnicos.

    Para extender la vida til del aceite regenerado se le agrega un

    aditivo inhibidor de la oxidacin, este lo protege de los procesos de

    deterioro ocasionados por su uso.

    La tecnologa que se aplica permite remover selectivamente

    productos de oxidacin de los aceites contaminados.

  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Regeneracin de aceites d ielctr icos

    Insum os ms im po rtantes:

    Tierras Ton sil : arcil las clarif ic antes altamente activ adas.

    Tierras Fuller: t ierras altamen te activadas u ti l izadas para la

    refinacin de aceites vegetales y minerales.

    Ad it ivo ant iox idante : es un Bu t i l Hidroxi Tolueno 2,6 -diterbut i l -

    paracreso l, C15H24O.

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    Regeneracin de aceites dielctr icos

    Antes Despus

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    Pruebas de evaluacin al aceite

    Prueba Antes del proceso Despus del proceso

    Color 3,5 1

    Tensin Interfacial 30,0 dinas/cm 51,0 dinas/cm

    Contenido de agua 54 ppm 5 ppm

    Acidez 0,11 KOH/g 0,002 KOH/g

    Rigidez Dielctrica 29 kV 69 kV

    Factor de potencia 3,87 % 0,06 %

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    Pruebas de evaluacin al aceite

    Contenido de gases Concentraciones

    antes del proceso (ppm)

    Concentraciones

    despus del proceso (ppm)

    Acetileno 0 0

    Dixido de Carbono 4609 44

    Etano 1863 0

    Etileno 3334 0

    Hidrgeno 0 0

    Metano 5107 0

    Monxido de Carbono 506 48

    Total gases combustibles 10810 48

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    Ventajas del p roceso

    No modifica la matriz qumica del aceite, mantiene la pureza inicial del

    lquido dielctrico.

    Mejoralas propiedades dielctricas de los aislantes slidos.

    El aceite regenerado cumplecon las especificaciones para ser usado

    nuevamente en transformadores.

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    Benefic ios econmicos

    Desde la puesta en marcha de la Planta Regeneradora de Aceite el

    ahorro institucional ha sido realmente significativo.

    El ahorro para la institucin de no tener que comprar nuevo todo este

    aceite que se regenera, se estima en miles de dlares al ao.

    Extiende la expectativa de vida til de los transformadores previniendo

    un envejecimiento irreversible del papel aislante.

    Representa un ahorro en gastos para la institucin, si se tuvieran que

    eliminar estos aceites.

  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Benefic ios econmicos

    Se reduce el costo de mantenimiento preventivo de los transformadores de

    potencia.

    Reduce en costos y trmites las gestiones de tener que estar importandoaceite dielctrico nuevo.

    Representa una importante fuente de ingresos para la institucin, ya que

    tambin brinda este servicio a empresas privadas del pas.

  • 7/24/2019 CM5 4 Ana Aguirre

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    Benefic ios ambientales

    Es un proceso que permite no solo poder l imp iar y reut i l izar un producto

    contaminado sino disponerlo de tal manera que evite la contaminacin

    ambiental.

    El proceso de seleccin de aceites a reciclar ha sido tambin un medio de

    contro l para detectar aquellos que podran estar contaminados con Bifenilos

    Policlorados, ya que cada lote que se va a regenerar previamente es sometido

    a una prueba para detectar la presencia de estos productos, en caso de salir

    positiva el aceite no se manipula.

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    Manejo de los residu os g enerados por el proc eso de regeneracin

    Residu os ms impo rtantes generados en este proceso: Tierras Tonsil y Fuller,

    filtros y bolsas de papel, materiales de limpieza.

    Para su disposic in f inal, estos residuos son enviados a una cementera

    donde son sometidos a un coprocesamiento bajo normas de seguridadambientalmente aprobadas.

    Todo el aceite dielctrico que se enva para su disposicin final se entrega

    garantizado que est libre de PCBs, lo cual es ratificado por la empresa

    realizando sus propios anlisis.

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    Muchas gracias por su atencin

    M.Sc. Ana Agu irre Gallardo

    ICE, San Jos-Costa Rica

    [email protected]

    http://www.google.co.cr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=6G-6ZLiuhPhvXM&tbnid=EHXYb2U0QXLtXM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.mvnodynamics.com/2011/03/17/ice-signs-its-second-mvno-agreement-with-the-virtualis-consortium/&ei=7vpGU67rIsiL0QGyqoGwCA&bvm=bv.64507335,d.dmQ&psig=AFQjCNG6D7nrockqvoRneVoBwhD3_gjQGQ&ust=1397246866980615