jorge piñeros, jornadas técnicas, perú - abril 2015

Fluidos EsteresUna solución innovadora paraTransformadores de Potencia

Jorge Piñeros, Jornadas Técnicas, Perú - Abril 2015

Nuevas tecnologiasMas verde es mejor

© ABB GroupMay 4, 2015 | Slide 2


IntroducciónResponsabilidad Global

§ Sostenibilidad es la responsabilidad que todostenemos en el equilibrio de las necesidadeseconómicas de la sociedad con un impacto social yambiental.

§ WWF (World Wildlife Fund) la define como lamejora de la calidad de la vida humana, viviendodentro de la capacidad de carga de losecosistemas.

§ Las emisiones globales de CO2 son de hasta 30Giga toneladas por año


¿Cómo podemos contribuir a un futuro más verde ?

§ Eficiencia Energética

§ Reducción de emisiones de CO2

§ Seguridad§ Atóxico

§ Menor riesgo para personal operativo

§ No inflamable ni explosivo

§ Reducción de la velocidad deenvejecimiento

§ Activos con mayor vida útil

§ Menor generación de desechos

§ Menor utilización de recursos naturales

§ Biodegradabilidad


Fluidos dieléctricos con base en ésteresTendencias del mercado actual

§ A partir de la década de 1980, los fluidos ésteres llegaron como una nuevaalternativa que combina excelentes propiedades de protección contra incendioscon alta biodegradabilidad.

§ Los ésteres son una amplia clase de compuestos orgánicos, sintetizadosquímicamente a partir de precursores orgánicos (ésteres sintéticos) odisponibles a partir de productos agrícolas (ésteres naturales).

§ Los ésteres naturales han madurado hasta convertirse en un adecuado yasequible fluido dieléctrico aislante.

§ Los ésteres naturales son ahora reconocidospor la industria como fluidos dieléctricosaislantes "menos inflamables" y respetuososcon el medio ambiente.

§ Reconocidos por FM Global y UL

§ Especificados por las normas (ASTM D6871, ABNT NBR 15422, IEEE C57.147.)

ABB puso enoperacion susprimeras unidadesusando aceite vegetalen 1999


Fuentes de aceite vegetal: Semillas


Resumen de las propiedades de los fluidos aislantes.

§ Las diferencias en la estructura química entre el aceite mineral y los fluidosesteres da como resultado diferencias en el comportamiento térmico y eléctrico.


Fluidos Esteres – Solución inteligente

§ Los fluidos esteres especialmente el ésternatural nos ofrece un panorama nuevo….

1. Alta biodegradabilidad

2. Alta resistencia al fuego

3. Gran habilidad para retener lahumedad

4. Eficiencia y desempeño

5. Buena capacidad dieléctrica

Con Aceite Vegetal, ABB tiene como objetivo ofrecer unasolución completa y confiable para los transformadores dedistribución y potencia asociando el respeto por el medioambiente, con una mayor seguridad contra incendios y una maslarga vida útil.


Fluidos Esteres. Solución InnovadoraDesempeño Dieléctrico


Buen desempeño dieléctrico

§ Comparación de la variable dieléctrica “breakdown strength”

§ Los fluidos esteres poseen una mayor constante dieléctrica que proporcionauna mejor adaptación a la constante dieléctrica presente en la celulosaimpregnada utilizada como material aislante.Debido a este comportamiento las tensiones eléctricas se reducen en losductos de aceite (menor rigidez dieléctrica) y se aumenta en la celulosaimpregnada (mayor rigidez dieléctrica – constante dieléctrica).

Fluid Dielectric Breakdown(ASTM D 877) kV

Dielectric Breakdown(ASTM D 1816) kV

Vegetable Oil 52 36

Mineral Oil 50 35

Fluid Fluid Only Impregnated Kraft Paper Impregnated HDPressboard

Vegetable Oil 3.2 4.1 4.7

Mineral Oil 2.2 3.5 4.4


Miscibilidad de líquidos aislantes a temperaturaambiente


Fluidos Esteres. Solución InnovadoraSeguridad y Confianza


EXPLOSIONES &FUEGO


Clasificación al fuego de fluidos de transformadores

Clasificación de los fluidos

Clasificación de los líquidos aislantes basados en el Punto deflameo y Poder calorífico de acuerdo con la norma IEC 61100.

Propiedades de los fluidos


Transformadores inmersos en fluidos esteresAlta resistencia al fuego

§ Los fluidos esteres tienen el potencial de mitigar los riesgos enlos costos resultantes de eventos de explosión y fuego en eltransformador.

§ Los costos de equipos activos para extinción de incendios y lasparedes de barrera, se pueden reducir o incluso omitir confluidos esteres.

§ Los fluidos esteres pueden tener el potencial de primas deseguro más bajas.

Mineral oil after 1 minute. Mineral oil after 3 minutes. Mineral oil fully alight after 4 minutes.Note the dense black smoke.

MIDEL 7131 after 3 minutes. MIDEL 7131 after 70 minutes. MIDEL 7131 at 324°C finally ignites.Still no ignition. Note very limited emission of smoke

compared to mineral oil.


Fluidos Esteres. Solución InnovadoraPensando en el ambiente


§ Los esteres al ser altamente biodegradables ofrecen un aliviopotencial de sanciones gubernamentales y costosos procedimientosde limpieza de derrames.

§ Reducen al mínimo la contaminación del aire durante la combustiónen caso de un fallo.

Transformadores inmersos en fluidos esteresBiodegradabilidad

80%


§ En caso de derrames no ofrecen riesgo con la interacción de lossuelos, pero a pesar de ser biodegradable la contención secundariasigue siendo necesaria por normativas regionales.

§ los derrames de esteres naturales pueden ser eliminados a travésde medios normales y no se tratan como residuos tóxicos.




Clasificación UBA

§ El Umwelt Bundes Amt (UBA) en Alemania evalúa losproductos químicos y les da un índice de peligrosidad alagua, o sea no peligrosos al agua en base a tres nivelesde peligro.


Fluidos Esteres. Solución InnovadoraEficiencia para nuestros clientes


Transformadores inmersos en fluidos esteresHumedad de saturación

§ Los Esteres tienen límites mucho más altos de saturación en todas lastemperaturas que el aceite mineral.§ En condiciones normales, la saturación de agua de los aceites éster natural es de 5

a 8 veces la de aceite mineral. Los esteres tienen una mayor afinidad por el aguaque el aceite mineral.


§ Pruebas realizadas a papel aislante impregnado con fluidos esteresespecialmente el éster natural, han mostrado una más baja tasa deenvejecimiento en comparación con el papel aislante impregnado de aceitemineral, que lleva a un aumento de la vida útil del sistema de aislamiento,por lo tanto se obtiene así un aumento en la vida útil del transformador.

Beneficios expectativa de vidaMenor envejecimiento de la celulosa

Vegetable oil/crepepaper

Vegetable oil/Kraftpaper


Estudios de envejecimiento (condición del papel después de envejecido)

IEEE Transformer Committee Presentation,Cooper Power Systems, Oct. 2003

Beneficios expectativa de vidaMenor envejecimiento de la celulosa


Transformadores inmersos en fluidos esteresAPLICACIONES

Donde la seguridad contra el fuego es esencial§ Transformadores urbanos§ Áreas subterráneas, subestaciones subterráneas§ Zonas residenciales y fabricas§ Hoteles, tiendas por departamentos, escuelas y hospitales§ Aplicaciones en barcos

Donde la prevención de la contaminación del medio ambiente es especialmentedemandada

§ Zonas de suministro de agua, estaciones de tratamiento de agua§ Zonas residenciales§ Áreas costeras u orilla de los ríos

Donde se requiere sobrecarga continua o sobrecarga excepcional muy alta§ Subestación primaria§ Subestación móvil§ Zonas Industriales

Donde el peligro de incendio es crítico§ Plantas químicas§ Plantas de tratamiento de aceite§ Subestaciones cerca de zonas de alto riesgo de incendio


Fluidos Esteres. Solución InnovadoraNuestro siguiente paso….!

§ Ámbito de aplicaciónAumentar las aplicaciones de mercado (solicitud de ferrocarriles,parques eólicos, subestaciones móviles, etc) con la disminución deltamaño y peso. Aumentar la vida útil del transformador aumentando laclase de aislamiento.Desarrollar transformadores de alta clase de temperatura (aplicaciónpara la instalación en la ciudad) ya que algunos clientes (Endesa,Publicas de Rusia) piden soluciones técnicas para las zonas de altoriesgo de incendio.

§ObjetivoEstudio de las propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas de unlíquido de alta viscosidad como Ester sintético o natural y silicona.Encontrar los mejores diseños eléctricos y el mejor desempeño deenfriamiento para los transformadores de hasta 170 kV. Disminuir losriesgos de incendio y explosión en ambientes especiales.

§ TecnologíaEl papel clase alta temperatura y resina epoxi en lugar del tradicionalaislamiento de las bobinas y éster sintético o natural en lugar de aceitemineral. Estas características presentan mejores propiedades eléctricasy térmicas que la silicona.

Transformadores de potenciaClase “Alta Temperatura”

Mineral oil after 1 minute. Mineral oil after 3 minutes. Mineral oil fully alight after 4 minutes.Note the dense black smoke.

MIDEL 7131 after 3 minutes. MIDEL 7131 after 70 minutes. MIDEL 7131 at 324°C finally ignites.Still no ignition. Note very limited emission of smoke

compared to mineral oil.

Aislamiento Nomex

§ Transformador hibrido: Aislamiento sólido clase alta temperatura Nomex, papel de celulosa yaceite mineral;

§ Transformador lleno con liquido clase alta temperatura: Aceite para altas temperatura (Esternatural, Ester Sintético , Silicona), Aislamiento solido normal y papel de celulosaTermoestabilizado.

§ Sistema de aislamiento homogéneo de alta temperatura (Transformador completo de clase altatemperatura) Aceite para altas temperaturas (Ester natural, Ester Sintético , Silicona),Aislamiento solido clase alta temperatura Nomex y papel de celulosa Termoestabilizado.

Transformadores de potenciaClase “Alta Temperatura”Tres opciones

jorge piñeros, jornadas técnicas, perú - abril 2015

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