an undesired departure in the operational performance of any device, equipment or system from its intended performance
Note – The term “degradation” can apply to temporary or permanent failure.IEV ref.161-01-19 [fuente]
Mineral insulating oil
insulating liquid derived from petroleum crudes
Note – Petroleum crude is a complex mixture of hydrocarbons with small amounts of other natural chemical substances.
IEV ref.212-17-02 [fuente]
Natural esters (dalla IEC 62770)
vegetable oils obtained from seeds and oils obtained from other suitable biological materials and comprised of triglycerides
IEC 62770, ed.1.0 (2013-11)
Synthetic organic ester (de la Electropedia IEC)
insulating liquid produced from acids and alcohols by chemical reaction
Note – These esters include mono-, di- and polyol-esters.
IEV ref.212-17-08 [fuente]
Reclaiming (dal Glossario IEC)
elimination of soluble and insoluble contaminants from an insulating liquid or gas by chemical adsorption means, in addition to mechanical means, in order to restore properties as close as possible to the original values or to the levels proposed in this standard
Published in:IEC 60480, ed.2.0 (2004-10) – Reference number:3.3.5 – Source:IEV 212-09-05 (modified) [fuente]
Reconditioning (del Glossario IEC)
process that eliminates or reduces gases, water and solid particles and contaminants by physical processing only
Published in:IEC 60422, ed.4.0 (2013-01) – Reference number:3.5 [fuente]
Depolarization (dal Glossario IEC)
process of removing electrical polarization from an electrical insulating material until the depolarization current is negligible
NOTE Depolarization is generally recommended before measuring the resistive properties of an electrical insulating material.
Published in:IEC 62631-1, ed.1.0 (2011-04) – Reference number:3.12 [fuente]
(traducción Sea Marconi del cap. 4 de la norma IEC 60422 Ed.4-2013)
El rendimiento de un aceite mineral en un sistema de aislamiento dependen de algunas características básicas del aceite que pueden afectar al rendimiento global del equipo eléctrico.Con el fin de cumplir con sus múltiples funciones de líquido dieléctrico de refrigeración y capacidad de extinción del arco, el aceite debe poseer determinadas propiedades, en particular:
• alta resistencia dieléctrica para soportar las tensiones eléctricas impuestas por las operaciones
• viscosidad suficientemente baja para que no se vea comprometida su capacidad de circular y transferir calor
• propiedades adecuadas a baja temperatura hasta la temperatura más baja prevista en el lugar de instalación
• resistencia a la oxidación para aumentar la vida útil
En servicio el aceite mineral se degrada debido a las condiciones de uso.En muchas aplicaciones, el aceite aislante está en contacto con el aire y por eso está sujeto a la oxidación.Las altas temperaturas aceleran la degradación.La presencia de metales, compuestos organometálicos o ambos, pueden actuar como catalizadores de oxidación.Pueden producirse cambios en el color del aceite, la formación de compuestos ácidos y, en una etapa avanzada de oxidación, la precipitación de lodos.Las propiedades dieléctricas y, en casos extremos, las propiedades térmicas, pueden verse comprometidas.
Durante el servicio, además de los productos de oxidación, pueden acumularse en el aceite y afectar a sus propiedades eléctricas, muchos otros contaminantes indeseables, tales como el agua, partículas sólidas y compuestos polares solubles en aceite.La presencia de dichos contaminantes y cualquier otro producto de degradación del aceite se indican mediante un cambio de una o más propiedades, como se describe en la Tabla 1.
El aceite mineral aislante es una mezcla de hidrocarburos predominantemente a base de parafínicos, nafténicos o aromáticos, derivados principalmente de la destilación y refinación del petróleo crudo.El aceite obtenido puede posteriormente añadirse y/o mezclarse para aplicaciones específicas.
En varios países, es una práctica común la recuperación del aceite y su reciclaje.Con el fin de cumplir con este requisito desde un punto de vista regulatorio, la IEC ha formalizado la norma IEC 62701, cancelada en febrero de 2015 y, posteriormente tomada en consideración (enero de 2016) en términos de fusión con la norma 60296 ed.4 con decisión de la IEC SMB (standardization management board).De acuerdo con estas directrices, los nuevos aceites minerales aislantes, no serán clasificados únicamente como "vírgenes", sino también los "reciclados".
En este escenario, la gestión el ciclo de ida de los aceites con diversas características crean situaciones mucho más complejas (ej. en las fases de formalización de los requisitos de compra y aceptación de los suministros).
Los procesos de degradación se producen durante las diversas etapas del ciclo de vida del transformador y se dividen en "Degradación del aislamiento eléctrico del aceite" y la "Degradación química del aceite", a continuación las diferencias:
| Degradación del aislamiento eléctrico del aceite | Degradación química del aceite
Causas | contaminantes de tipo físico como agua, partículas, gases disueltos derivados de fuentes externas (atmosféricas) o fuentes internas (degradación de los materiales por estrés térmico o eléctrico) | compuestos polares de oxidación (lodos), y consumo de aditivos (si existe) derivados de la degradación de los materiales internos para el estrés térmico o eléctrico
Efectos | reducción de la tensión de descarga | reducción de las propiedades físicoquímicas como la acidez total, el factor de disipación eléctrica, la tensión interfacial, la resistividad, la concentración de aditivos y la estabilidad a la oxidación
Contramedidas | tratamiento físico (microfiltración, deshumidificación y desgasificación al vacío) o adsorción selectiva en caso de agua en aceite | tratamiento de regeneración o despolarización selectiva por Sea Marconi (eficaces también contra los compuestos corrosivos y ácidos)
Los mecanismos de degradación química del aceite son el resultado de reacciones complejas (ej. oxidación catalítica) entre las sustancias orgánicas del aceite y los materiales presentes en el interior del transformador.La extensión del fenómeno depende de algunas características peculiares como el tipo de líquido aislante, el tipo de equipos (potencia, tensión, etc.), su perfil de carga (porcentaje de la carga nominal, duración en horas), de las condiciones de severidad en el entorno donde opera y de las políticas de supervisión y mantenimiento.
La degradación está caracterizada principalmente por la variación en el tiempo (en sentido peyorativo) de algunas propiedades específicas (indicadores sintomáticos) respecto a los valores de los propios indicadores para un líquido aislante nuevo (no utilizado).La evolución de los procesos de degradación del aceite contribuyen a acelerar el proceso de envejecimiento de los aislantes sólidos (cartón).
– IEC 60296:2012, Fluids for electrotechnical applications – Unused mineral insulating oils for transformers and switchgear
– IEC 60422:2013, Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance
– IEC 60944:1988, Guide for the maintenance of silicone transformer liquids
– IEC 60666:2010, Detection and determination of specified additives in mineral insulating oils
– IEC 61203:1992, Synthetic organic esters for electrical purposes – Guide for maintenance of transformer esters in equipment
– CIGRE Brochure 413:2010, Insulating Oil Regeneration and Dehalogenation
Teniendo en cuenta la difusión en el mercado de los aceites minerales aislantes, las normas de referencia son la IEC 60296 y la IEC 60422, la primera dirigida a los aceites aislantes nuevos y la segunda, a los aceites minerales en servicio.Un aceite se considera nuevo (en inglés, unused) siempre que se encuentre fuera del transformador (u otro equipo eléctrico), es decir, en bidones o tanques, y en este caso se aplica la norma IEC 60296.Cuando el aceite se encuentra en el interior del transformador, el líquido se define como utilizado, en funcionamiento, y se aplica la IEC 60422.
La criticidad "Degradación química del aceite" es causada principalmente por mecanismos de envejecimiento normal y estrés térmico del aceite, y en segundo lugar, por problemas de contaminación cruzada y el uso de prácticas inadecuadas en la gestión de los líquidos aislantes y del transformador.Las prácticas inadecuadas antes mencionadas tienen un impacto en las diferentes etapas del ciclo de vida de los equipos eléctricos con líquidos aislantes:
Causas de la criticidad "PCB en aceite y transformador" | Cuando pueda producirse (fases del ciclo de vida)
Falta de los requisitos de compra del líquido aislante nuevo (verIEC 60296) | Requisitos y compras
Carencia en el control de calidad de los lotes individuales o suministros individuales de aceite | Aceptación de aceites
Deficiencia en los procedimientos analíticos para la verificación de la degradación química del aceite| Aceptación de aceite, pruebas de fábrica, instalación y preactivación, ejercicio, envejecimiento, post mortem
Contaminación cruzada por el uso de aceite, instalaciones, tanques o contenedores contaminados por compuestos oxidados, polares y/o incompatibles (por reposiciones, impregnaciones o tratamientos) | Construcción del transformador, pruebas de fábrica, instalación y preactivación, ejercicio, envejecimiento
Reciclaje del aceite y otros materiales contaminados por productos de oxidación o compuestos polares | Post mortem
[ALT img.:Degradación química del aceite]
El aceite afectado por la "degradación química del aceite" aparece de color oscuro y, a veces, con un olor acre.En apariencia, puede mostrar signos de sedimentos o partículas.
En casos de inspección interna del transformador se pueden observar depósitos de lodos (fangos) en el fondo de la caja del transformador, en los cartones aislantes y en los conductos de circulación del aceite utilizado para la refrigeración de los bobinados y de los propios cartones.
Durante la inspección técnica de los transformadores es necesario tomar muestras representativas del aceite aislante de acuerdo con la norma de referencia y las instrucciones de funcionamiento suministradas con el kit de muestreo (leer más).
El síntoma específico de la criticidad "Degradación química dela aceite" se relaciona con la presencia de los siguientes indicadores diagnósticos con valores típicos no conformes a los recomendados por la norma IEC 60422:
hay algunos otros cofactores útiles para completar el cuadro diagnóstico:
Los informes de prueba Sea Marconi están de acuerdo (EN ISO/IEC 17025) con las indicaciones de la incertidumbre en la medida (excepto por el aspecto que no hay una prueba numérica, y por el código ISO de las partículas).
En los aceites de ésteres naturales, los aditivos pueden llegar a ser de hasta 5% en masa (0,3% en los aceites minerales), por lo tanto, sus subproductos de degradación son indicadores determinantes.
es posible evaluar el estado de degradación química
Contáctenos
[ALT img.:Degradación química del aceite | validez kit sm TAN]
El kit permite obtener el resultado en pocos minutos, con una alta repetibilidad y reproducibilidad; también puede utilizarse en muestras muy oscuras y está indicado para el análisis de matrices líquidas.
La prueba también se puede llevar a cabo por personal no especializado, gracias al manual ilustrado de soporte, a los tutoriales en vídeo y al servicio de asistencia por Sea Marconi (leer más).
Para el diagnóstico de la criticidad "Degradación química del aceite", Sea Marconi emplea su propia métrica diagnóstica, a saber:
os límites indicados en la IEC 60422 han de entenderse como "recomendados"; de manera similar a cuando se produce por los límites de gases disueltos, es bueno establecer los valores típicos,d e alerta y de alarma en función de la estadística dividida por familias (de equipo y de aceite) relativamente a su propia flota.
Transformador cat. A (ver tab. 2 IEC 60422), de generación de tipo elevador GSU (respiración con conservador y sílica gel)
Tensión:400 kV, Potencia:250 MVA
50.000 kg de aceite mineral de base parafínica no inhibida
acidez total de 0,25 mgKOH/g aceite (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422),
factor de disipación eléctrica = 0,27 (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 604222)
tensión interfacial = 20 mN/m (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422)
cobre disuelto = 0,98 mg/kg (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422)
color = 6 dark (valor "poor" respecto a la tab. 5 IEC 60422)
Peso del cartón = 2.500 kg
Mediante la prueba de estabilidad a la oxidación (IEC 61125:1992) es posible medir una cantidad e lodo igual a 0,2% en masa (del aceite), que en 50.000 kg de aceite, significa tener aproximadamente 100 kg de lodo derivado de la degradación del aceite en sí.
El aceite de impregnación no puede ser totalmente drenado, típicamente el 10-15% permanece en el interior del transformador absorbido en el cartón y en los intersticios y los puntos muertos de la máquina.Esto significa que en caso de cambio de aceite, el aceite nuevo de relleno se contaminaría por el viejo no drenado.
1.Se recomienda actualizar las informaciones estratégicas a través de un "inventario dinámico" de los aceites y de los transformadores, con indicación de los valores de marcadores sintomáticos.
2.Se recomienda modificar las prácticas de mantenimiento:
comprando aceites minerales nuevos conformes con la norma IEC 60296, o aceites ésteres naturales conformes a la norma IEC 62770, o aceites ésteres sintéticos conformes a la norma IEC 61099, o aceites de silicona conformes a la norma IEC 60836.Es aconsejable seleccionar los aceites comparando los productos para las aplicaciones deseadas (contáctenos para que podamos ayudarle)
verificando los aceites en fase de aceptación de los suministros en función de las metodologías prescritas
solicitando que las pruebas de fábrica se realicen utilizando aceites exentos de compuestos de degradación y controlando, incluso en las siguientes fases del ciclo de vida, que los tratamientos en el aceite y en el transformador no sean fuente de contaminación cruzada.
3.Desde el punto de vista de la gestión de activos, se recomienda intervenir preventivamente con un tratamiento de despolarización de la acidez y no esperar que el aceite alcance los umbrales específicos indicados en la norma IEC 60422 (acidez crítica si >0,15, >0,20, >0,30 mgKOH/g aceite en función de las diversas categorías de transformadores), de hecho, con acideces entre 0,07 y 0,10 mgKOH/g aceite se evidencian fenómenos de corrosión de metales disueltos (C4) y formaciones peligrosas de lodo con efectos negativos en los cartones aislantes.
¿Cuáles son las acciones de prevención en los equipos eléctricos con líquidos aislantes distintos a los minerales?
En cuanto a los aceites de ésteres naturales y los ésteres sintéticos, las acciones de prevención son las mismas, pero se recomienda elegir las contramedidas después de las cuidadosas evaluaciones en términos de coste-beneficio, coste-eficacia y de impacto ambiental (biodegradabilidad y seguridad contra incendios).Para los aceites de siliconas, los tratamientos recomendados por la norma (IEC 60944:1988) son el "tratamiento en vacío y la filtración" y los "tamices moleculares y filtración".
- tipo, dimensión y masa total de los equipos eléctricos;
- instalación de los equipos eléctricos;
- el valor financiero del equipo eléctrico y los costes de descontaminación/eliminación;
- tipo y cantidad de líquido aislante
- concentración de PCB en el equipo eléctrico,
- estado de degradación y efectos en la funcionalidad del equipo eléctrico;
- posible coincidencia entre la actividad de descontaminación y otras actividades de mantenimiento;
- impacto en el ambiente asociado a posibles fallos del equipo eléctrico y consiguientes pérdidas de aceite contaminado.
A continuación, las contramedidas de la criticidad "Degradación química del aceite", resultado de las recomendaciones de la IEC 60422 (tab. 5 pág. 31) mejoradas en función del estado de la técnica y del uso de BAT y BEP:
Seguimiento de los indicadores sintomáticos (ver síntomas más arriba).En caso de que aparezcan los primeros síntomas de la criticidad, como por ejemplo, una elevada tasa de envejecimiento de los cartones en un transformador con menos de 10 años de vida, es posible predecir científicamente que la máquina, con las mismas condiciones de operación, tendrá un ciclo de vida mucho menor de los esperado y, por lo tanto, es aconsejable planificar en los próximos 3-5 años una profunda revisión del transformador, o más probablemente, su sustitución.En esta condición, se recomienda aumentar la frecuencia de los análisis de los indicadores sintomáticos con el fin de controlar la evolución.
Realizar los tratamientos del aceite para reducir los factores críticos y, en particular, para mantener baja la humedad en los aislantes sólidos, así como la acidez, el oxígeno y el lodo y reducir los posibles efectos catalizados como los metales en el aceite.
Entre las acciones sugeridas se incluyen:
[ALT img.:Degradación química del aceite | DMU módulos 3]
Se trata de un proceso que se realiza en el sitio, manteniendo el transformador en servicio (y bajo carga) sin la necesidad de vaciarlo.Esta intervención se realiza con Unidades Modulares de Descontaminación (DMU), especialmente realizadas por Sea Marconi.El transformador está conectado a la a través de mangueras flexibles; el aceite degradado es aspirado desde la parte inferior del transformador, a continuación, termina en la DMU que lo calienta, la filtra, lo desgasifica, lo deshumidifica y lo despolariza para luego bombearlo a la parte superior del transformador.Esto crea un circuito cerrado y paso a paso, los compuestos de degradación se eliminan y al mismo tiempo, el aceite vuelve a las condiciones óptimas.(leer más)
Por ejemplo, la IEC 60422 considera el parámetro de acidez crítica si >0,15, >0,20, >0,30 mgKOH/g aceite en función de las diferentes categorías de transformadores.Sin embargo, ya con una acidez comprendida entre 0,07 y 0,10 mgKOH/g aceite se evidencian fenómenos de corrosión de metales disueltos (C4) y formaciones peligrosas de lodos.Por consiguiente, sería apropiado intervenir con un tratamiento de despolarización antes de que el aceite alcance los umbrales de acidez indicados y que contribuya a la reducción de la vida térmica de los cartones aislantes.
Esta contramedida se describe en la IEC 60422 pár.11.3.2.Se trata de un proceso físicoquímico que elimina o reduce los contaminantes polares solubles e insolubles del aceite.
El proceso prevé tres etapas:
1) El aceite se extrae en la parte inferior del transformador, se caliente y se hace circular a través de un filtro para eliminar las partículas.
2) luego el aceite se hace circular a través de uno o más cartuchos que contienen tierras argílicas u otro material adecuado para la eliminación de los contaminantes polares solubles.
3) El aceite, finalmente, se hace circular a través de una planta de tratamiento de aceite (deshidratación en vacío y centrífuga) para eliminar el agua y el gas.
Este tratamiento no es eficaz para algunas especies de compuestos orgánicos, ni para los PCB, ni para los compuestos sulfurados corrosivos que, para eliminarse, requieren reacciones químicas específicas (ej. hidrogenación).Además, cuando el tratamiento implica la reactivación de las tierras argílicas, puede aparecer la criticidad "Azufre corrosivo de subproductos de combustión de azufre (C3)"
Debe saberse que a pesar de cambiar el aceite, el 10-15% de la antigua carga de aceite contaminado permanece impregnado, es decir, absorbido, en los papeles del transformador, que lo liberan con el tiempo (la condición de equilibrio se alcanza en unos 90 días).Así, el aceite usado contamina el nuevo, por lo que es imposible eliminar por completo los contaminantes con un único cambio de aceite.Además, desde el punto de vista técnico-operativo, esta actividad es delicada y compleja.En función de la clase del transformador, el cambio del aceite requiere numerosos pasos (vaciado, aplicación del vacío, rellenado, tratamiento del aceite nuevo) cada uno de los cuales requiere técnicas adecuadas y personal dotado con las competencias específicas en la materia.Por ejemplo, si el vacío aplicado en el transformador no se realiza correctamente, en fase de rellenado pueden producirse burbujas de aire que inducen a descargas parciales.Además de todo esto, es bueno tener en cuenta que el cambio del aceite produce enormes cantidades de residuos peligrosos para su eliminación (aceite sustituido) (leer más).
Evaluar cualquier criticidad vinculada con la compatibilidad/miscibilidad como consecuencia al uso de líquidos diferentes del de la impregnación original.
Evaluar las terapias en términos de balance de masa, balance de energía, balance de emisiones, coste-beneficio y coste-eficacia en el tiempo dado.
¿Cuáles son las acciones de prevención en los equipos eléctricos con líquidos aislantes distintos a los minerales?
En cuanto a los aceites de ésteres naturales y los ésteres sintéticos, las acciones de prevención son las mismas, pero se recomienda elegir las contramedidas después de las cuidadosas evaluaciones en términos de coste-beneficio, coste-eficacia y de impacto ambiental (biodegradabilidad y seguridad contra incendios).Para los aceites de siliconas, los tratamientos recomendados por la norma (IEC 60944:1988) son el "tratamiento en vacío y la filtración" y los "tamices moleculares y filtración".
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