Importancia de la Recuperación de Aceite Dieléctrico

La recuperación de aceite dieléctrico restaura las propiedades del aceite a una condición similar a la nueva.

La estabilidad a la oxidación del aceite recuperado mejora significativamente cuando el proceso se combina con la inyección de inhibidores.

Protege el medio ambiente debido al riesgo reducido de derrames de aceite y no hay necesidad de desechar aceite de desecho.

Los costos de aceite nuevo se reducen considerablemente, ya que solo se pierde un pequeño porcentaje del aceite en el proceso.

40% DE LOS TRANSFORMADORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA DEL MUNDO

Tienen más de 25 años. Se estima que en 2010, hasta el 40% de los transformadores de energía eléctrica del mundo tenían más de 25 años. Esa cifra es aún más alta en Europa, con aproximadamente el 60% de los transformadores en países europeos llegando al final de su vida útil esperada, que varía de 25 a 30 años. A menos que se haga algo, las fallas de los transformadores se volverán cada vez más comunes. Datos disponibles de compañías de Grid nacionales en todo el mundo indican que la causa más común de falla del transformador es el papel aislante de celulosa degradado y dañado que rodea y protege el núcleo del transformador.

Una solución ideal podría ser simplemente reemplazar todos los transformadores antiguos por nuevos, pero esto requiere inversiones considerables en tiempo y dinero. Esto también podría traer una interrupción no deseada del servicio de energía eléctrica a clientes residenciales y comerciales. Además, el reemplazo de transformadores de energía es una empresa logística muy complicada y engorrosa. La mayoría, si no todos, de estos transformadores fueron hechos a medida en base a un pedido individual. Los tiempos de espera para el reemplazo pueden ser de hasta un año.

LA RECUPERACIÓN REGULAR DE ACEITE CADA 10 AÑOS DUPLICA LA VIDA ÚTIL DEL TRANSFORMADOR

La vida útil de la mayoría de los transformadores, sin embargo, puede extenderse si se implementan procedimientos y programas de mantenimiento preventivo oportunos. Idealmente, un programa sólido de mantenimiento preventivo debe implementarse al principio del ciclo de vida del transformador, pero incluso los transformadores más antiguos pueden beneficiarse y experimentar una vida útil extendida con el proceso de GlobeCore y el programa de extensión de vida útil de servicio de GlobeCore.

La regeneración de aceite dieléctrico utilizando el proceso de GlobeCore puede extender la vida útil promedio del transformador de 25 a 30 años.

A medida que envejece el aceite aislante de un transformador, se oxida y comienza a descomponerse, dando lugar a subproductos que producen lodos, ácidos y otros contaminantes indeseables que atacan los enlaces químicos que mantienen unida la aislación de celulosa. En otras palabras, el aceite aislante se vuelve agresivo hacia el papel aislante y comienza el proceso extremadamente perjudicial de degradación del papel que finalmente puede terminar en una falla catastrófica del transformador.

CÓMO FUNCIONA LA RECUPERACIÓN DE ACEITE DIELÉCTRICO

El proceso de recuperación de aceite dieléctrico de GlobeCore eliminará tanto los lodos como los subproductos formadores de lodos tanto del aceite como de la aislación de celulosa, deteniendo así el proceso de degradación del papel. Si el proceso de mantenimiento preventivo se inicia lo suficientemente temprano en la vida útil del transformador, el proceso de degradación del papel se puede ralentizar considerablemente o incluso prevenir. La clave para prevenir la degradación del papel es realizar el proceso de GlobeCore antes de que el “Número Ácido” del aceite suba por encima de 0.08. Un buen programa de monitoreo y análisis de aceite le permitirá programar el mantenimiento del transformador de manera “justo a tiempo” y puede ayudarle a evitar descuidar eventos y fechas importantes de mantenimiento preventivo.

El proceso de regeneración de GlobeCore, o simplemente, el proceso de GlobeCore, utiliza el principio de reactivación de sorbente al regenerar el aceite dieléctrico. Las unidades líderes en la industria de GlobeCore CMM-R reactivan automáticamente los materiales absorbentes de Tierra de Fuller después de cada ciclo de regeneración o cuando alcanzan la saturación completa en cualquier punto del proceso de regeneración. Esto permite la reutilización de los materiales absorbentes una y otra vez sin necesidad de reemplazar y desechar el material absorbente usado después de cada ciclo de regeneración. Esto permite la regeneración continua sin interrupciones de mantenimiento que consumen tiempo, reduciendo así los tiempos y costos de servicio. El proceso de GlobeCore ahorra tiempo, dinero y protege el medio ambiente de los materiales de sorbente no deseados.

ENVEJECIMIENTO DEL ACEITE DIELÉCTRICO Y LA AISLACIÓN DE PAPEL

El aceite de transformador sirve como medio de enfriamiento y material aislante. El aceite, junto con el papel aislante Kraft y los espaciadores gruesos de cartón protegen el transformador y permiten que el transformador funcione incluso bajo sobretensiones severas, vibraciones, cortocircuitos y otros eventos estresantes. Hay una serie de diferentes procesos de envejecimiento que afectan tanto al aceite como al papel, pero el papel es la parte más importante del transformador que debe protegerse. Si el papel falla, el transformador falla.

El aceite de transformador consiste principalmente en hidrocarburos (más del 99%), una mezcla que es similar al diésel convencional. Los componentes menores del aceite, sin embargo, que constituyen menos del 1% del aceite, tienen el mayor impacto en las propiedades operativas y las capacidades de rendimiento del aceite. El proceso de oxidación es la causa más común de degradación del aceite. Es un proceso altamente complicado porque la oxidación del aceite y la degradación del papel están conectadas entre sí. El papel, sin embargo, depende en gran medida del aceite para controlar y mantener el nivel de contaminantes dañinos que circulan en el papel al mínimo. Los aceites de transformador se pueden dividir en dos categorías: aceite de transformador inhibido y aceites no inhibidos. Los aceites de transformador inhibidos contienen anti-oxidantes sintéticos, mientras que los aceites no inhibidos dependen de anti-oxidantes de azufre naturales que generalmente están presentes en aceites menos refinados. Los aceites inhibidos normalmente tienen un ciclo de vida más largo, pero aún así es necesario monitorear el contenido de inhibidores a lo largo de la vida útil del aceite para mantener los aditivos inhibidores en un nivel suficiente. Esto requiere la implementación de programas de monitoreo.

El bobinado del transformador se daña debido a la falta de recuperación de aceite dieléctrico

El transformador sufrió una falla catastrófica debido al papel aislante dañado como resultado de descuidar el mantenimiento preventivo oportuno

El agua, los ácidos y los lodos, producidos durante el proceso de oxidación, son los compuestos más dañinos para el sistema de aislamiento de su transformador. El lodo es una mezcla altamente polar de contaminantes que no se disuelven en aceite y, en cambio, se asientan en el tanque del transformador y encuentran su camino en los componentes del sistema de aislamiento formando depósitos. Estos depósitos indeseables de lodo impiden el flujo normal de aceite dentro del transformador y pueden hacer que el transformador se sobrecaliente incluso con bajas temperaturas exteriores. Los ácidos se forman y crecen en fuerza y comienzan a atacar y degradar las partes de cobre de los bobinados del transformador. Los bobinados de cobre entonces comienzan a experimentar corrosión que conduce a la falla subsiguiente del transformador. Además, los ácidos se vuelven agresivos hacia el papel aislante y a medida que el número de ácido en el aceite aumenta, el proceso de degradación del papel comienza a acelerarse también llevando a la falla del transformador.

La vida útil del papel aislante del transformador está altamente influ

enciada por el contenido de agua y ácido tanto en el aceite como en el papel mismo. El papel aislante contiene la mayoría del agua y la humedad encontradas en un transformador. La cantidad de agua y humedad encontrada en el aceite es relativamente pequeña (especialmente si el aceite se purifica regularmente), comparada con lo que contribuye a la degradación del papel aislante por el contenido de agua del papel mismo. El contenido de agua en el aceite se puede medir fácilmente con el uso de sensores de humedad, pero medir el contenido de agua y humedad en el papel es mucho más difícil de determinar directamente.

El papel aislante consiste en celulosa, hemicelulosa y lignina como sus componentes principales. Sin embargo, es la degradación de la “celulosa” la que tiene el impacto más significativo en la resistencia del papel y su capacidad para proteger el transformador. Los cambios en las propiedades físicas del papel son las principales causas de preocupación, ya que afectan directamente la capacidad del papel para resistir cortocircuitos y tensiones de vibración. El contenido excesivo de agua también influye negativamente en la resistencia dieléctrica del aceite, pero el contenido de agua del aceite puede reducirse mediante la aplicación de procedimientos de mantenimiento preventivo oportunos y el aceite puede restaurarse. Por otro lado, los cambios negativos en las propiedades físicas del papel son imposibles de revertir. El proceso de degradación del papel se puede detener con el proceso de GlobeCore, pero cualquier daño hecho al papel antes de detener el proceso permanecerá presente.

El IEEE ha determinado que un transformador está en, o cerca de, el final de su vida útil cuando el papel aislante ha perdido el 75% de su resistencia a la tensión o valor de “DP”. Más allá de este punto, el transformador puede no ser capaz de soportar de manera confiable la próxima sobrecarga o cortocircuito. Dado que la vida del transformador está directamente relacionada con la vida del papel aislante, es importante proteger el papel eliminando el agua, la humedad y otros contaminantes indeseables del aceite aislante y el papel aislante. Esta acción debe tomarse antes de que el papel se dañe y no pueda realizar su trabajo. Hay una serie de procedimientos de mantenimiento para abordar los problemas discutidos anteriormente. Incluyen, pero no se limitan a, cambios de aceite, purificación de aceite y recuperación de aceite dieléctrico en conjunto con programas de monitoreo y análisis de aceite. Las decisiones siempre deben tomarse caso por caso y deben usar tanta información como sea posible, incluyendo cualquier dato de pruebas de DGA de aceite y monitoreo continuo de gas en aceite.

ACCIONES REMEDIALES: RECUPERACIÓN DE ACEITE DIELÉCTRICO DE TRANSFORMADOR

La purificación de aceite es “un proceso que elimina o reduce la contaminación física mediante procesos de limpieza física, incluyendo filtración, deshumidificación, desgasificación, etc.” Típicamente, la purificación de aceite utiliza una combinación de un proceso de filtración mecánica y un proceso de desgasificación al vacío. Se puede hacer con el transformador fuera de línea o en línea. El proceso de purificación de aceite normalmente resulta en la eliminación eficiente de partículas mayores a 0.2 micrones y la eliminación de la mayor parte del agua y los gases disueltos en el aceite. El proceso generalmente es suficiente para corregir un bajo voltaje de ruptura eléctrica causado por una combinación de materia particulada y alto contenido de agua en el aceite, ambos bastante comunes en aceite envejecido y usado. Para preservar las capacidades aislantes y de transferencia de calor del aceite, es necesario llevar a cabo dicho tratamiento en una base de mantenimiento programado. Sin embargo, el proceso de purificación de aceite no es una solución a largo plazo para un transformador húmedo, ya que solo se elimina una pequeña fracción del contenido total de agua del transformador a través de este proceso. Esto se debe a que hasta el 97% del agua y la humedad se encuentra en el papel aislante y el proceso de purificación dejará atrás esta agua porque no trata el papel. Para obtener una reducción significativa del contenido de agua en un transformador, se debe aplicar un proceso más potente, a saber, la recuperación de aceite dieléctrico.

LA SOLUCIÓN: RECUPERACIÓN DE ACEITE DIELÉCTRICO DE TRANSFORMADOR

El principio principal de la recuperación de aceite dieléctrico es limpiar y purificar el aceite aislante bombeando el aceite a través de un material absorbente como la Tierra de Fuller. Durante este proceso, el aceite experimenta una “filtración molecular” en el material adsorbente microporoso. Los subproductos del envejecimiento del aceite (depósitos quemados, hidroperóxidos, cetonas, ácidos carboxílicos, aldehídos, fenoles, etc.) se eliminan y permanecen en los gránulos de Tierra de Fuller. La Tierra de Fuller es una arcilla que ocurre naturalmente y no representa ningún peligro ambiental y puede desecharse como un residuo de construcción después de que sus propiedades absorbentes se hayan agotado. Las unidades de regeneración de GlobeCore utilizan el proceso de GlobeCore y están diseñadas para operar con múltiples columnas de filtro absorbente. Las columnas pueden estar en modo de filtración de aceite o en modo de reactivación de absorbente. A medida que avanza el procesamiento del aceite, la unidad de regeneración cambiará entre la regeneración de aceite y la reactivación de absorbente. El cambio tiene lugar automáticamente cuando el absorbente ha acumulado una cierta cantidad de contaminantes. Esta característica es gestionada por el Sistema de Control y Adquisición de Datos de Supervisión (SCADA) y permite la regeneración de aceite de manera continua sin detenerse para reemplazar y desechar el material absorbente gastado.

Acciones Remediales: Recuperación de Aceite Dieléctrico de Transformador

Resumen de los Parámetros Típicos de Aceite antes y después de la Regeneración utilizando la Unidad de Recuperación de Aceite Dieléctrico CMM-R de GlobeCore

La reactivación del absorbente es completamente automatizada y permite que la Unidad de Regeneración de GlobeCore procese aceite utilizando la misma Tierra de Fuller hasta 300 ciclos de regeneración. Esto le da a la unidad de regeneración la capacidad de regenerar aceite dieléctrico de transformador durante entre 2 y 3 años antes de que se requiera el reemplazo de absorbente. En la etapa final del proceso de regeneración de aceite, se puede inyectar un aditivo inhibidor en el aceite procesado. El volumen óptimo del inhibidor inyectado en el aceite está entre el 0.3 y el 0.4% del volumen total. El “Aditivo Inhibidor” se disuelve en una pequeña porción de aceite regenerado y se bombea en el flujo principal desde un bloque inhibidor que forma parte de la unidad de regeneración.

Las unidades de regeneración de aceite dieléctrico de GlobeCore tratan cualquier aceite mineral y restauran ese aceite a la misma o mejor condición que cuando el aceite era nuevo y no utilizado. La regeneración de aceite utilizando el proceso de GlobeCore proporciona una alternativa mejor y más económica al reemplazo de aceite, ya que los parámetros del aceite tratado en la mayoría de los casos superan los ofrecidos por el aceite nuevo, como se puede ver en la tabla a continuación.

Parámetro	Métodos de prueba	Valor estándar BS 148:2009	Antes de la regeneración	Después de la regeneración
Apariencia	Visual	Claro, libre de sedimentos y materia en suspensión.	Marrón nublado	Claro y transparente
Número de acidez, mg KOH/g	CEI 296; ASTM D-664	≤ 0,03	0,63	0,01
Azufre corrosivo	ISO 5662; Norma ASTM D-1275	No corrosivo	Presente	Ninguno
Contenido de humedad, ppm	CEI 733; ASTM D-1533	≤ 20	170	5
Tensión de ruptura, kV	CEI 156; Norma ASTM D-1816	≥ 30	11	73
Tangente de pérdida dieléctrica a 90ºС	CEI 247; Norma ASTM D-924	≤ 0,005	4,0	0.001
Contenido de gas, %	CEI 60599; ASTM D-3612	–	12	0.1
Tensión superficial, mН/m, a 25ºС	ISO 6295; Norma ASTM D-2285	–	22	45
Tamaño de los contaminantes mecánicos, micras.		Claro, libre de sedimentos y materia en suspensión.	50	0,2
Estabilidad a la oxidación: mg КОН/g	IEC 1125А; CEI 1125B; IP-307	≤ 1,2	–	0,2

Historia de la Recuperación de Aceite Dieléctrico en Chile

El uso de la Tierra de Fuller para la regeneración de aceite de transformador se remonta a 1965 cuando se utilizó por primera vez en EE. UU. y el Reino Unido. La siguiente tabla muestra datos promedio de más de 200 transformadores tratados por ABB en Noruega y Suecia con 3 unidades de regeneración móviles. Esta tabla incluye datos para aceite aislante mineral sin usar (de IEC 60422) para permitir ver la efectividad del proceso de regeneración.

Clasificación	Propiedad petrolera
	Acidez (mg KOH/g)	Color	BDV (kV/2,5mm)	DDF a 90°C	IFT (mN/m)
Antes de la regeneración	0,157	4.1	68	0.0812	23,5
Después de la regeneración	0.009	1.5	80	0.0033	46.0
Seguimiento (Aprox. 6-9 meses)	0.014	1.6	74	0.0063	42.3
Especificación estándar IEC 60422	0,03	2.0	55-60	0,010-0,015	35

Ventajas de la Recuperación de Aceite en Chile

La recuperación de aceite, en comparación con el reemplazo o la purificación de aceite, tiene varias características atractivas y de ahorro de costos. Aunque las consideraciones de seguridad requieren la desenergización del transformador mientras se conecta y desconecta la planta de regeneración al transformador, se recomienda llevar a cabo la regeneración en el transformador mientras permanece energizado. Esto significa un riesgo reducido de interrupción del suministro de energía a sus clientes. Desde una perspectiva técnica, la recirculación de aceite dentro de un transformador utilizando el proceso de GlobeCore elimina rastros de aceite viejo y contaminantes del papel aislante. En el caso del reemplazo de aceite, habrá una cantidad significativa del aceite viejo (hasta un 15%) que permanecerá en las bobinas y en el papel aislante que contaminará el aceite nuevo. El papel aislante del transformador actúa como el papel en el filtro de aceite de un automóvil, filtra los contaminantes del aceite y los retiene para su propio detrimento. Estos ácidos y contaminantes se disolverán en el aceite nuevo poco después del reemplazo de aceite, reduciendo la efectividad del cambio de aceite oportuno y costoso. El proceso de GlobeCore eliminará el agua, la humedad, los ácidos y otros contaminantes del aceite, las bobinas y el papel aislante sin necesidad de reemplazar y desechar el aceite contaminado.

• La recuperación regular de aceite dieléctrico cada 10 años duplica la vida útil del transformador
• La recuperación restaura las propiedades del aceite a una condición similar a la nueva.
• La estabilidad a la oxidación del aceite regenerado mejora significativamente cuando el proceso se combina con la inyección de inhibidores.
• Protege el medio ambiente debido al riesgo reducido de derrames de aceite y no hay necesidad de desechar aceite de desecho.
• Los costos de aceite nuevo se reducen considerablemente, ya que solo se pierde un pequeño porcentaje del aceite en el proceso.
• No hay costos de transporte de aceite.
• No hay costos de eliminación de aceite de desecho.
• Preserva recursos preciosos al eliminar o reducir en gran medida la necesidad de usar grandes cantidades de aceite nuevo.
• Los costos laborales son mínimos, ya que las unidades CMM-R de GlobeCore solo requieren un equipo de un hombre.
• Ahorra tiempo en comparación con el proceso tradicional de cambio de aceite.
• El proceso de GlobeCore se puede realizar en uno y cinco días, dependiendo de los niveles de acidez del aceite.
• Miles de transformadores han sido tratados con éxito con el proceso de GlobeCore en todo el mundo.