Contaminación de aceite del transformador

Los especialistas de la industria de la energía eléctrica concuerdan en que la vida útil del transformador depende principalmente de la vida de su sistema de aislamiento. Durante la operación en aceite de transformador, se acumulan productos de oxidación, contaminantes y otras impurezas. Y la aparición de oxígeno y agua en el líquido dieléctrico provoca la oxidación incluso en el caso de crear condiciones de funcionamiento ideales. Las partículas de los materiales estructurales del transformador también afectan. En este artículo hablaremos sobre cómo evitar la contaminación de aceite del transformador.

El proceso de oxidación es acompañado con la formación de ácidos que actúan sobre el carbono y los metales, al tiempo que crean aldehídos, alcoholes y metales de jabón. Estas formaciones se sedimentan en el aislamiento. Además, la presencia de suciedad aumenta la viscosidad del aceite, lo que conduce a una disminución de su capacidad de enfriamiento.

Por lo tanto, el envejecimiento del aceite del transformador es una consecuencia del efecto combinado de la alta temperatura, el oxígeno del aire y el campo eléctrico en presencia de los materiales con los que se construye el transformador. Los parámetros de explotación importantes del líquido aislante (número de ácido, tangente del ángulo de pérdida dieléctrica, tensión de ruptura) son muy sensibles a su envejecimiento. Cuanto más intenso sea este proceso, más rápido alcanzarán valores críticos, y el aceite en sí mismo no será apto para su uso posterior. El uso de dicho producto para un transformador de potencia también es peligroso: el riesgo de emergencias e interrupciones en el suministro de energía aumenta significativamente. Por lo tanto, es necesario regenerar el aceite del transformador.

¿A dónde desechar el aceite de transformador usado?

La formación de aceites de transformadores usados representa una gran amenaza para el medio ambiente. Más del 40% de la superficie de las vías fluviales en el mundo está contaminada y cubierta con una película de aceites usados. Y un litro de aceite derramado hace que millones de litros de agua sean inadecuados para beber. De la contaminación masiva con productos derivados del petróleo, mueren animales y plantas. Además, la composición del aceite usado incluye carcinógenos que pueden causar cáncer en humanos.

Entonces, desechar el aceite al medio ambiente es inaceptable bajo ninguna circunstancia. ¿Qué debería hacer? ¿Cómo salvar el planeta para las generaciones más jóvenes?

La solución – es restauración  del aceite del transformador a su estado original y reutilización para su propósito previsto. Además del pronunciado efecto ecológico, esta solución permite ahorrar recursos financieros en compras de aceites nuevos y usados, y también prolongar la vida útil de los transformadores de potencia durante 20 años o más. Hasta la fecha, el precio de un transformador de potencia llega a cientos de miles de dólares estadounidenses en promedio. Y junto con el desmontaje de los equipos dañados, los gastos de transporte y el costo de instalar un nuevo transformador, la cantidad puede medirse incluso en millones.

Métodos de recuperación de aceite de transformadores de potencia

El aceite de transformador en equipos de alta tensión se usa para:

• extinción del arco de dispositivos de conmutación;
• enfriamiento de las partes del transformador que se calientan;
• aislamiento de partes que llevan corriente de las que no llevan;
• protección contra la humedad del aislamiento sólido del transformador;
• control del estado del aislamiento sólido del transformador.

Para un buen intercambio del calor, el aceite de transformador debe tener varias características distintivas. En particular, estamos hablando de una baja viscosidad, que permite a la sustancia penetrar en todas las partes, sin excepción, y hacer frente perfectamente a la función del intercambio de calor.

Además, la viscosidad reducida tiene un buen efecto en el funcionamiento de las bombas de circulación, lo que facilita enormemente su funcionamiento.

Este indicador es muy dependiente de la presencia en el aceite de impurezas mecánicas, humedad y lodos, que acompañan a la operación de equipos de alta tensión. Factores como la luz solar, la alta intensidad del campo eléctrico, la humedad del aire, el envejecimiento del aislamiento sólido y los cierres conducen a un aumento de la oxidación de los aceites del transformador. Con el tiempo, sus propiedades se deterioran y los aceites ya no pueden realizar por completo las funciones que se les han asignado. Por lo tanto, en la práctica, intentan restaurar las propiedades y características de los aceites de transformadores a sus valores originales. Esto permite que el producto se usa repetidamente para su propósito previsto.

Métodos físicos de recuperación de aceite

Los métodos físicos para la recuperación de aceites de transformadores contribuyen a la eliminación de impurezas sólidas, microgotas de agua y sustancias parcialmente resinosas y similares a coque. Las impurezas de ebullición ligera se eliminan por evaporación.

Los aceites de transformador pueden procesarse en un campo de fuerza. En este caso, las fuerzas mismas pueden ser gravitacionales, centrífugas, eléctricas, magnéticas o vibratorias. También a los métodos físicos de recuperación pertenecen la filtración, la destilación al vacío y el enjuague con agua.

El método más simple de purificación de aceites de transformadores es la sedimentación, ya que la eliminación de agua y las impurezas mecánicas en este caso ocurre por sedimentación natural bajo la acción de las fuerzas gravitacionales.

La sedimentación puede actuar como un método de purificación independiente, así como un método intermedio. Todo depende del grado inicial de contaminación del producto de petróleo y el tiempo asignado a su procesamiento. La principal desventaja de este enfoque es la larga duración del proceso antes de la purificación completa, así como la posibilidad de eliminar solo las partículas más grandes con un tamaño de 50 … 100 μm.

Purificación centrífuga: eliminación de impurezas mecánicas y agua utilizando centrifugadoras. La esencia del método consiste en la separación de diferentes fracciones de mezclas no homogéneas bajo la acción de fuerzas centrífugas.

Métodos físico-químicos para la recuperación de aceites de transformadores

Los métodos físico-químicos de recuperación de contaminación de aceite del transformador , se usan ampliamente. Estos métodos incluyen coagulación, adsorción y purificación selectiva. Como una forma de purificación por adsorción, se puede considerar el tratamiento de intercambio iónico.

La coagulación es el engrosamiento de partículas pequeñas de contaminación con la ayuda de electrolitos de origen orgánico e inorgánico, sustancias tensioactivas y compuestos hidrofílicos de alto peso molecular. Durante la coagulación: impurezas grandes es mucho más fácil de eliminar del aceite. La eficacia de dicha purificación depende en gran medida de la cantidad de coagulante inyectado, la duración de su contacto con el aceite, la temperatura actual, la mezcla, y etc. En la práctica, la duración de la coagulación no supera los 20-30 minutos. Al final de este tiempo, es posible separar las partículas grandes por filtración, sedimentación o purificación centrífuga.

La purificación por adsorción se lleva a cabo usando la propiedad de adsorbentes que retienen las impurezas. Se usan con mayor frecuencia las sustancias de origen natural (bauxita, zeolitas, arcillas blanqueadoras) y obtenidos artificialmente (geles de sílice, aluminosilicatos, zeolitas sintéticas, alúmina). Las desventajas de este proceso es la necesidad de desechar una gran cantidad de sorbente usado, y es un factor contaminante para el medio ambiente.

Ya se han desarrollado tecnologías que permiten reactivar el sorbente directamente en instalaciones para la regeneración de aceites de transformadores. Aquí vale la pena destacar los equipos de la empresa GlobeCore (bloques de regeneración tipo CMM-R).

La purificación de intercambio iónico se basa en la capacidad de las resinas de intercambio iónico (intercambiadores de iones) para retener las impurezas propensas a la disociación en el estado disuelto de los iones. La purificación se realiza mezclando los intercambiadores de iones con el aceite usado o mediante el método de percolación (pasando el aceite usado a través de la columna llena de intercambiadores de iones).

El intercambio iónico ocurre, como resultado de lo cual los iones en la red espacial del intercambiador de iones son reemplazados por iones contaminantes. Iones pierden gradualmente sus propiedades. Se reducen mediante enjuague con un solvente, deshumidificación y activación con una solución de hidróxido de sodio. La purificación con intercambio iónico permite eliminar compuestos ácidos del aceite, pero al mismo tiempo no proporciona un retraso en las sustancias resinosas.

La purificación  selectiva es la disolución selectiva de ciertos contaminantes que degradan las propiedades de los aceites de transformadores. Los solventes pueden ser furfural, fenol, nitrobenceno, acetona, metiletilcetona, etc.

Métodos químicos de recuperación de la сontaminación de aceite del transformador

Los métodos químicos de recuperación de la contaminación de aceite del transformador  se basan en la interacción de impurezas nocivas con los reactivos introducidos. Después de completar todas las transformaciones, se obtienen sustancias que pueden eliminarse fácilmente del producto de petróleo. Este enfoque incluye la purificación ácida y alcalina, la oxidación por oxígeno, la hidrogenación, la purificación y la deshumidificación con la ayuda de óxidos, carburos e hidruros metálicos.

La purificación con ácido sulfúrico es el tratamiento del aceite de transformador con una solución concentrada de ácido sulfúrico. El subproducto de este proceso es el alquitrán ácido, un desecho muy peligroso y difícil de utilizar. Otra desventaja de la purificación de ácido sulfúrico es la incapacidad de eliminar arenós policíclicos y compuestos de cloro altamente tóxicos de la minería.

El hidrotratamiento se caracteriza por una mayor pureza ecológica en comparación con el ácido sulfúrico y la purificación por adsorción. Pero también tiene sus inconvenientes: la necesidad de utilizar una gran cantidad de hidrógeno y un alto umbral de productividad económicamente viable (alrededor de 30 … 50 mil toneladas / año).

Hasta la fecha, es difícil seleccionar un método que sea universal en cada caso. Simplemente no existe. Por lo tanto, los equipos diseñados para la recuperación de aceites de transformadores generalmente funcionan mediante el uso de una combinación de diferentes métodos. Debido a esto, es posible restaurar aceites de transformadores de diferentes grados y eliminar la contaminación de aceite del transformador.