SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL
NORMA MEXICANA
NMX-J-308-1983
GUIA PARA EL MANEJO, ALMACENAMIENTO, CONTROL Y TRATAMIENTO DE ACEITES AISLANTES PARA TRANSFORMADORES EN SERVICIO
GUIDE FOR ACCEPTANCE AND STORAGE OF INSULATING OIL FOR TRANSFORMERS IN SERVICE
DIRECCION GENERAL DE NORMAS
NMX-J-308-1983
GUIA PARA EL MANEJO, ALMACENAMIENTO, CONTROL Y TRATAMIENTO DE ACEITES AISLANTES PARA TRANSFORMADORES EN SERVICIO GUIDE FOR ACCEPTANCE AND STORAGE OF INSULATING OIL FOR TRANSFORMERS IN SERVICE
1
OBJETIVO
Se ha elaborado la presente guía, con el objeto de establecer las medidas necesarias para preservar al máximo las características deseables en el aceite aislante, las cuales se deben alcanzar durante su proceso de fabricación. 2
CAMPO DE APLICACION
Esta guía se aplica al aceite aislante a islante obtenido de la destilación fraccionada al vació de su refinación y desparafinación del petróleo crudo, en lo relativo a su manejo, almacenamiento, control y tratamiento, desde el centro de producción hasta su lugar de utilización, así como su utilización en equipos electrónicos en servicio. 3
REFERENCIAS
NMX-J-123
Aceite aislante no inhibidor para transformadores. transformadores.
NMX-Z-012 Muestreo para la inspección por atributos. atributos. 4
MANEJO Y ALMACENAMIENTO
4.1
Generalidades
4.1.1 La parte relativa la manejo y almacenamiento de aceite aislante comprende comprende las siguientes etapas: a) En el centro de producción. b) Durante su recepción y traslado al al centro de distribución c) En el centro de distribución y tratamiento d) Durante el traslado a los lugares de uso 4.1.2 Independiente de las recomendaciones para cada caso se deben deben seguir las reglas básicas que a continuación se mencionan: mencionan: a) El aceite se debe almacenar y transportar en recipientes que aseguren, mantenerlo libre de humedad y de otros contaminantes. No es recomendable almacenar el aceite en recipientes cuyo interior pueda atacar o ser atacado por él. La misma recomendación es válida para el uso de mangueras y bombas.
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b) Antes de efectuar cualquier trasiego del aceite, se debe as egurar el estado del mismo, mis mo, las condiciones de la operación y el estado de limpieza del recipiente. En los casos en que el sistema no sea hermético asegurarse que las condiciones atmosféricas sean las adecuadas. c) Se deben observar al máximo los cuidados y recomendaciones para el muestreo y pruebas del aceite según la Norma Mexicana Mexicana NMX-J-123. d) Durante las operaciones de inspección de los recipientes para envase y de recepción del aceite aislante, se recomienda la presencia de representantes del proveedor y el consumidor con la finalidad de que se cumplan las condiciones anteriores. 4.2
En el Centro de Producción
Se debe contar con tanques, tuberías y bombas suficientes en número y capacidad para recibir la producción de la planta, trasladarla a los tanques de almacenamiento y en caso de ser necesario retornarla para su proceso. Los tanques más recomendables son los de tipo vertical con fondo plano y sobre cimentación de concreto que los aisle del suelo, debiendo estar recubiertos con pintura epóxica en el fondo y paredes laterales. Deben estar provistos de purga a nivel del fondo, blanca con válvulas de bloqueo opcionales, para descargar ésta al drenaje o a la línea de succión la que debe estar a una altura de 0.50 a 1.0 m y de ser posible conectada a una junta flexible accionada por un flotador interior. El acceso superior para muestreo y medición del tanque debe estar provisto de tapa de cierre automático. A fin de mantener un sello a la atmósfera se debe proveer lo necesario para mantener un gas inerte (generalmente nitrógeno) a una presión relativa de 0.14 kPa (0.1427 kgf/cm²). Los tanques se deben vaciar para su limpieza interior y revisión cuando menos una vez por año. Las tuberías de trasiego deben ser de acero, para uso exclusivo y de ser posible pintadas para su identificación de un color que las caracterice. Las bombas en caso de no ser de servicio exclusivo, sólo deben manejar aceites básicos terminados, libres de aditivos y ser purgadas con suficiente aceite aislante antes de usarse. Antes de efectuar cualquier trasiego, se debe verificar el estado del aceite por trasegar y el estado del tanque o contenido en que se reciba. Las pruebas mínimas recomendables son: condición visual, tensión de ruptura dieléctrica y factor de potencia. 4.3
Recepción y Traslado a los Centros de Distribución
La recepción del aceite se debe efectuar conjuntamente por representantes del proveedor y del consumidor debiendo tenerse especial cuidado en: a) Muestreo y pruebas de aceite b) Inspección de los recipientes para para su traslado c) Revisión de la operación de carga, incluyendo lugar de llenado y condiciones atmosféricas.
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Ya que el traslado del aceite a los centros de distribución se efectúa comúnmente por autos-tanque o tambores a continuación se dan algunas recomendaciones para cada caso. 4.3.1 Autos-Tanque Los más adecuados son los construidos de acero inoxidable o aluminio o en su defecto recubiertos de pintura en su interior (que no ataque o sea atacado por el aceite),la epóxica de color blanco es la más recomendable. De preferencia se deben dedicar al servicio exclusivo de aceite aislante y se debe exigir al transportista copia de la factura de traslado inmediato anterior. En caso de que no sea de servicio exclusivo se prefieren aquellos equipos que hayan cargado: aceites blancos derivados del petróleo, lubricantes refinados ligeros libres de aditivos, turbosina y Diesel especial. Sin embargo en todos los casos en que el equipo no sea de servicio exclusivo se debe limpiar siguiendo el procedimiento de vaporizado, secado con aire, trapeado con pedazos de tela limpia nueva, que no deje pelusa y enjuado el mismo aceite. Ya que la limpieza correcta es una operación difícil de efectuar, se debe en todos los casos, realizar una nueva inspección. Los equipos con recubrimiento interior o los que no sean de acero inoxidable, aún en el caso de ser de servicio exclusivo, se deben limpiar e inspeccionar cuando menos una vez al año. Las inspecciones deben ser practicadas por personal representante del comprador. La inspección visual se efectúa con ayuda de lámparas para cerciorarse de que las paredes interiores estén perfectamente limpias, secas y libres de óxido u otras substancias contaminantes, así como de vestigios de embarques anteriores. Los recipientes deben ser de preferencia de un solo compartimento y en el caso de los provistos con rompeolas deben tener tantos puntos de drenaje como de confinamiento. Las tapas deben cerrar herméticamente, debiendo usarse empaques de material adecuado que deben inspeccionarse y en caso de estar en mal estado, cambiarse. Las válvulas de respiración deben estar provistas de un dispositivo que evite; en caso de contar solo con respiraderas, éstas deben ser protegidas con lona u otro material impermeable que evite la entrada de humedad durante el transporte del aceite. La carga y descarga se debe efectuar bajo techo y en atmósfera preferentemente con humedad relativa menor de 50%. Es necesario que antes de iniciar el llenado de los autos–tanque, se purguen o enjuaguen con un poco del producto con el que va a ser llenados y éste sea descargado al drenaje una vez que ha servido para las tuberías de llenado y cuerpo o válvulas de los autostanque. Al finalizar el llenado de los autos-tanque se deben determinar, la temperatura y el volumen del aceite. Como medida de seguridad, se muestrea el aceite para pruebas de laboratorio, inmediatamente después de que se termina el llenado sellando la tapa y válvulas de descarga de los autos-tanque.
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El usuario debe recibirlos, con los sellos sin alteraciones, como prueba de que el producto que recibe, corresponde a la analizada en el laboratorio del refinador. La pérdida de aceite debida al transporte y recepción no debe ser mayor de 0.2% en volumen. La descarga del aceite a la llegada a su destino debe ser cuidadosamente vigilada, ya que existen posibilidades de contaminación del producto, si no se toma en cuenta la limpieza del equipo para la descarga (bombas mangueras, conexiones tanque de almacenamiento, etc.), los cuales deben haber sido inspeccionados y limpiados previamente. 4.3.2 Tambores Se deben usar solo tambores nuevos. La inspección del llenado de tambores principia desde la fabricación del tambor mismo, para ello se deben tener en cuenta principalmente los siguientes puntos: a) Tipo de lubricante aplicado al terminar la laminación de la hoja para protegerla de la oxidación. b) Protección de la lámina durante su transporte a la fábrica de tambores c) Almacenamiento de la lámina en la fábrica de tambores d) Inspección de la lámina para elegir el lado sobre el cual se efectúa el doblez al iniciar el proceso de la fabricación del tambor. e) Procedimiento por el cual se efectúa la soldadura y acordonado del cilindro especialmente la limpieza con objeto de eliminar las cenizas de la soldadura incorporadas al interior del tambor, después de haber efectuado esta operaciones. f) Procedimiento para la unión de tapa y fondo. g) Colocación de tapones y prueba de hermeticidad a presión con el tambor sumergido bajo agua. h) Almacenamiento del tambor en posición vertical con las tapas hacia abajo y de preferencia bajo techo. i) El transporte a la refinería se debe efectuar con los mismos cuidados que se tiene para los tambores llenos de aceite. Ya que es muy difícil efectuar una inspección adecuada una vez elaborado el tambor y antes de llenarse, se recomienda a los usuarios exigir al fabricante notificación de cualquier cambio en el procedimiento de fabricación y /o materiales empleados. Los tambores se deben cerrar inmediatamente después de haber finalizado su fabricación, empleando tapones metálicos roscados con empaque de plástico que no sea atacado por el aceite.
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El llenado de los tambores se debe efectuar bajo techo y atmósfera de preferencia con humedad relativa menor de 50%. Los tambores se deben destapar e inspeccionar visualmente en su interior con ayuda de una lámpara antes de llenarse. Se debe desechar un volumen suficiente de aceite para asegurarse que se limpió el cabezal de llenado. Se debe tener cuidado en cambiar aquellos empaques dañados antes de cerrar nuevamente los tambores. Los tambores una vez llenos se deben sellar, marcar e identificar con el número de tanque de procedencia, la fecha y el número de lote de llenado, procediendo a almacenarse en posición vertical y con la boca hacia abajo durante 24 horas, después de las cuales se deben inspeccionar que no haya fugas. Aplicando un muestreo estadístico se determinan las muestras tomadas: condición visual, tensión de ruptura dieléctrica y/o factor de potencia. Se recomienda llenar un número de tambores limitado por lote con objeto no mantenerlo almacenados un tiempo prolongado. El transporte de los tambores llenos a los centros de distribución se debe efectuar en camiones o carros caja cubiertos, manteniendo los tambores en posición horizontal pero con las bocas al mismo nivel. 4.4
El Centro de Distribución y Tratamiento
Dependiendo del volumen del aceite por manejar se recomienda el uso de tanques verticales con fondo plano sobre cimentación de concreto a los de tipo vertical con fondo cónico soportados. En cualquiera de los casos se deben contar con las mismas facilidades y cuidados que se mencionan en 4.2, incluyendo las tuberías y bombas necesarias para el manejo del aceite. Como casos generales de este tipo de almacenamiento se tienen los de fabricantes de equipo eléctrico y los de usuarios. En el primer caso en que solo se maneja aceite nuevo se debe disponer de tanques por separado para el aceite sin inhibir y aceite inhibido. Entre los usuarios de equipo eléctrico se tienen los siguientes casos: a) Aquellos que transportan directamente el aceite nuevo en tambores del centro de producción al lugar de uso, lo inhiben y le dan tratamiento para el llenado, usando equipo móvil convencional. b) Aquellos que lo transportan a un centro de distribución y reacondicionamiento el que deben destinar por separado para el servicio de aceite nuevo sin inhibir, aceite nuevo inhibido, aceite usado, aceite reacondicionado, y aceite regenerado, todos ellos con facilidades de recibo trasiego y descarga independientes. En ambos casos si se manejan varios tipos o marcas de aceite se debe contar con almacenamiento para cada uno de ellos.
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En los casos de fabricantes de equipo eléctrico y los usuarios cuenten con un centro de distribución se recomienda el uso de autos-tanque para el traslado del aceite. Al recibo de éste se deben llevar a cabo las pruebas de condición visual, tensión de ruptura dieléctrica y factor de potencia antes de proceder a su descarga, la cual se debe efectuar, previos lavados de tuberías, canales, bombas, etc., a un tanque de menor capacidad. Este tanque se debe mantener en reposo 24 horas después de las cuales se lleva a cabo su muestreo y pruebas antes de decidir trasegar el tanque de almacenamiento, lo cual puede ser precedido por un filtrado y/o o secado previo en caso de haber ocurrido alguna contaminación. En el caso de que en el centro de distribución se almacenen o llenen tambores se deben seguir las mismas reglas y precauciones que en 4.3, teniendo cuidado de identificar en cada caso el tipo de aceite, su marca y si se trata de aceite nuevo sin inhibir o inhibido, o de aceite reacondicionado, o regenerado. 4.5
Durante el Traslado a los Lugares de Uso
Cuando el llenado de equipo no ocurre en el mismo centro de distribución o reacondicionamiento del aceite, el traslado de éste se efectúa en tambores, o bolsas de material plástico debiendo tenerse en cuenta las mismas reglas y precauciones que en 4.3.
5
TRATAMIENTO PREVIO AL LLENADO DE EQUIPO
5.1
Desgasificación y Deshidratación de Aceites Aislantes
Con este tratamiento se pretende lograr que el aceite aislante se libere de aire y de agua, contaminantes que se encuentran casi siempre en cantidades superiores a los límites, aún en aceites recién obtenidos de refinería. El contenido de agua que se encuentra presente en el aceite, está en forma libre o en solución; la solubilidad del agua en el aceite es una función de la temperatura; (véase figura 1) esto se demuestra, cuando un aceite caliente que se encuentra saturado
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Curva promedio de saturación agua-aceite en Función de la temperatura Temperatura de ebullición de abullición del agua en función
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RELACION ENTRE EL CONTENIDO DE GASES EN EL ACEITE CON RESPECTO A LA PRESION ABSOLUTA
de agua, se enfría, una parte del agua en solución, aparece como agua libre, formando una especie de niebla (llamada emulsión térmica), cuando este aceite es calentado nuevamente la niebla desaparece. En condiciones normales un aceite sin agua libre contiene menos agua en solución que su valor de saturación. El aire y otros gases son solubles en el aceite (el término soluble se usa en función del fenómeno físico de absorción del gas por el líquido). Básicamente la solubilidad del aire y gases en el aceite dependen principalmente de la presión. A la presión atmosférica a nivel del mar, el contenido de aire y gases es superior al 11% en volumen véase figura 3). Aunque el aire y el agua existen en solución en el aceite, los cambios de presión y temperatura pueden liberarlos. Su presencia es indeseable desde el punto de vista eléctrico. Como ambos contienen oxígeno, contribuyen a la oxidación del aceite formando ácidos y lodos (este proceso se acelera en presencia de catalizadores como el cobre) reduciendo su capacidad dieléctrica. Para una operación satisfactoria del aceite dentro del equipo eléctrico es necesario reducir el contenido de agua en solución hasta una concentración tal que no aparezca como agua libre cuando la temperatura del equipo en operación descienda a su nivel más bajo, así mismo eliminar el aire y los gases hasta un punto en el cual no se liberen aún cuando la presión baje al nivel mínimo.
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De acuerdo a experiencias, al elevar la temperatura para deshidratar y desgasificar aceite aislante aumenta su poder disolvente y por lo tanto lo hace más sensible a contaminaciones, por lo que es recomendable tratarlo a la temperatura ambiente. El valor del vacio (presión absoluta) al que debe operar el equipo de desgasificación, depende de las especificaciones o características que se requieran en el aceite bajo tratamiento, debiendo mantenerlo abajo de la temperatura de ebullición del agua (véase figura 2 ó tabla 1). Para asegurar que ésta sea liberada en forma de vapor. Existen otros factores que impiden la eliminación completa, del agua que son: presión hidrostática y tensión superficial. Agitando el aceite se puede vencer la presión hidrostática llegando el agua a la superficie del aceite y la tensión superficial se disminuye bajando la presión absoluta hasta que el vapor de agua tenga un volumen necesario para que la diferencia de densidades sea tal que se libere el agua en forma de vapor. El procedimiento que se sigue es el que reducir la relación de volúmenes en un momento dado mediante la formación de películas o gotas pequeñisimas. La formación de estas gotitas se efectúa mediante la inyección a presión del aceite a través de un filtro de fibra de vidrio o un material semejante, que tiene la propiedad de cortar el aceite en pequeñas porciones, El filtro se coloca en la cámara de vacío, donde se produce la deshidratación y desgasificación. El proceso se efectúa en forma continúa. Ejemplo para buscar las condiciones de presión y temperatura usando las figuras 1,2 y 3. La presión y temperatura adecuadas para la obtención del aceite con las condiciones buscadas dependen del aceite a tratar, si por ejemplo, se requiere un aceite con un contenido de agua de 30 ppm y 1% de gases, de la figura 1 se obtiene aproximadamente, una temperatura de saturación de 14 °C y a esta temperatura el agua entra en ebullición a una presión absoluta de 12 mmHg (vacío de 98%, figura 2). De la figura 3 se obtiene que para el 1% requerido de gases es necesario un vacío de 92% (presión absoluta de 60 mmHg). De acuerdo con esto se nota que con la presión absoluta, necesaria para eliminar agua (vacío de 98%), se obtiene un valor inferior al 1% de gases contenidos en el aceite. Sin embargo, siempre es conveniente garantizar la extracción del agua. Prácticamente se han encontrado los siguientes valores: -
Vacío durante el proceso, de 0.5 a 10 torr (1 mmHg 0 °C).
-
Humedad máxima del aceite a la entrada del equipo, 300 ppm.
-
Humedad del aceite después del proceso, de 2 a 20 ppm.
5.2
Sistema Típico de Desgasificación y Deshidratación
Un sistema típico de desgasificación y deshidratación (véase figura 4) se compone de las siguientes partes -
Una cámara desgasificadora hermética.
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-
Sistema de bombeo de alto vacío.
-
Sistema de enfriamiento.
-
Tablero de control.
-
Calentadores eléctricos.
-
Filtros especiales.
-
Bombas de alimentación de aceites sin tratar.
-
Bombas de descarga de aceite tratado.
-
Válvulas manuales y automáticas. TABLA 1 Presión de vapor del agua de 0 ° = 100°C (mm Hg)
-
Medidor totalizador de flujo.
-
Medidores de presión y vacío.
-
Electroniveles.
De preferencia el equipo debe montarse s obre una plataforma móvil La cámara desgasificadora debe estar construida de acero al carbón y diseñado especialmente para trabajar al vacío debe contar con medidor e indicador de presión absoluta, válvula de seguridad, válvula de control y válvula de rompimiento de vacío.
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Se prefiere que el sistema de filtrado sea de cartuchos intercambiables, diseñado para retención de partículas hasta de 0.5 mm de máxima dimensión. El aceite llega al lugar de uso, en autos-tanque o en tambores; al momento de recibirse, se hace un muestreo con objeto de determinar su tensión de ruptura dieléctrica y condición visual; si pasa los valores límites se descarga hacia un depósito hermético de capacidad adecuada, almacenándose hasta su tratamiento previo al llenado del equipo. El tratamiento consiste en succionar el aceite del depósito donde se encuentra por medio de una bomba (P-1), pasando lo previamente por un colador (F-1) con el objeto de retener partículas mayores, luego pasa a través de los calentadores eléctricos en donde se eleva la temperatura del aceite cuando sea necesario (no mayor de 40 °C). En seguida, se pasa a través del filtro principal (F) con objeto de eliminar impurezas, de ahí a las toberas (T) en donde se atomiza el aceite dentro de la cámara de desgasificación (C). Por medio del sistema de alto vacío, que consta de la bomba (B) y del reforzador mecánico (B-1) se mantiene la presión absol uta necesaria. Dentro de la cámara, existe una rejilla de acero inoxidable (R). La cual tiene como función romper las gotas de aceite para facilitar la desgasificación del mismo. Al principio del proceso esta rejilla sirve para romper la espuma formada por el aceite emulsionado con agua. La recirculación de aceite tratado que se inyecta nuevamente a la cámara por la tubería de la válvula V-9 ayuda también al rompimiento de esta espuma. De la cámara, en donde se mantiene a un nivel adecuado por medio de electro niveles (E), se seca el aceite con la bomba de descarga (P-2) hacia el medidor de flujo (TM), descargando el aceite ya sea al transformador o a otro equipo en donde vaya a ser utilizado. Normalmente bajo conducciones adecuadas, con solo un ciclo de tratamiento, se obtienen las características deseadas, pero mediante análisis se determina si es necesario continuarlo. Antes de llenar el transformador se debe comprobar el contenido de humedad en sus aislamientos de existir un alto índice de ésta, es necesario secarlo. Usando el equipo de tratamiento se baja el contenido de humedad hasta obtener el valor recomendado. Comúnmente la humedad del transformador se encuentra en los aislamientos de papel, cilindros de mi carta, soportes de madera y separadores de cartón. Una vez terminado el proceso de secado del equipo en el cual durante los últimos 30 minutos se recomienda graficar el vacío tomando lecturas cada 5 minutos. De los valores obtenidos se recomienda el por ciento de humedad residual utilizando gráficas de presión de vapor (cartas de Piper). Se procede a su llenado con el aceite trat ado pasan dolo a través del sistema de tratamiento.
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Una vez lleno el aparato, el aceite se recircula entre ést e y el equipo de tratamiento hasta obtener los valores especificados, ya que el aceite puede absorber humedad al entrar en contacto con los componentes del transformador. Al final del tratamiento del reacondicionamiento previo al llenado del equipo, se logra cuando se obtiene el aceite con características especificadas que generalmente son: por ciento de gases menor o igual al 1%, y contenido de humedad menor o igual a 10 ppm. Para transformadores de 400 KV, el contenido de gases se debe bajar hasta 0.25 % en volumen o menor si así lo exige el fabricante del equipo. También es necesario especificar el tamaño de las partículas que permanecen en el aceite después de este tratamiento el cual debe ser menor a 0.5 micrones. 5.2.1 Simbología utilizada en el sistema típico de desgasificación y deshidratación de aceite.
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6
CONTROL DE ACEITE AISLANTE EN SERVICO
6.1
Frecuencia de pruebas
Se deben efectuar pruebas de campo y/o de laboratorio periódicamente para el control en operación del aceite aislante. La periodicidad que se recomienda es la indicada a continuación. PARA EQUIPOS CON TENSIONES HASTA DE 115 kV; en condiciones normales: Una vez al año. en condiciones especiales: Una vez cada 6 meses.
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FIG. SISTEMA TIPICO DE DESGASIFICACIONN Y DESHIDATRACION
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NOTAS: 1) Los valores presentados en esta tabla se dan como referencia, pero en cada caso se debe hacer un estudio particular. 2) Un solo valor de los presentados en esta tabla no siempre es significativo. 3) En transformadores nuevos el aceite aislante muestreado del transformador debe satisfacer los contenidos de humedad y % de gases como se mencionan en 5.2 y con los requisitos establecidos en la norma NMX-J-123 el valor de factor de potencia debe ser 0.05% máximo a 25 °C y 1.5% máximo a 100 °C.
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PARA EQUIPOS CON TENCIONES MAYORES DE 115 kV: -
en condiciones normales: 1 vez cada 6 meses en condiciones especiales: 1 cada 3 meses Entendiéndose por condiciones especiales las siguientes: Equipo sobrecargados. Equipo de los que se hayan detectado deficiencias en su funcionamiento. Equipos cuyo aceite se encuentre cerca de los valores límite para reacondicionar, regenerar o desechar ( véase tabla 2)
Las pruebas de laboratorio se deben efectuar cuando las pruebas de campo dén resultados fuera de los límites o presenten duda. 6.2
Pruebas de campo
-
Examen visual (condición y color). Tensión de ruptura dieléctrica kV. Factor de potencia a 25°C, en %. Contenido total de gases, en %. Contenido total de humedad, en ppm.
6.3
Pruebas de laboratorio
-
Examen visual (olor y apariencia) Número de neutralización, mg KOH/g Tensión interfacial mN/m (dinas/cm) Tensión de ruptura dieléctrica, kV Factor de potencia a 25 °C y 100°C en % Contenido total de gases, en % Contenido total de humedad, en ppm
Si por razones especiales se desea hacer alguna prueba adicional, queda a juicio del inspector.
7
METODOS DE RECONOCIMIENTO Y REGENERACION
7.1
Generalidades
Durante la utilización del aceite aislante en equipo eléctrico en servicio, se encuentra generalmente sujeto a degradación por calentamiento, oxidación y presencia de humedad. El calor en presencia de oxígeno produce un cambio físico y químico gradual en el aceite; la magnitud de este cambio depende de la temperatura, del tiempo y de la acción catalítica de los metales del equipo en el que se halle presente. Una alta temperatura durante corto tiempo, o una temperatura relativamente baja durante un largo tiempo, afectan las características del aceite, principalmente desarrollando acidez orgánica y formando lados los cuales generalmente se pueden eliminar, mediante un reacondicionamiento o una regeneración.
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Cuando los aceites aislante envejecidos en servicio se van a someter a un proceso de reacondicionamiento o regeneración es muy recomendable dejar asentar las impurezas (agua y lodos) durante un tiempo razonable, en tanques especiales dependiendo del grado de contaminación. El aceite puede entonces decantarse cuidadosamente, simplificado de este modo las operaciones posteriores. Siempre conviene determinar si es económicamente justificable que un aceite aislante se reacondicione, regenere, o se deseche para lo cual se sugiere que se consideren entre otros los factores siguientes: -
Costo de materiales. Mantenimiento del equipo y su amortización. Costo del almacenaje del aceite. Costo de pruebas del laboratorio Salarios. Pérdidas del aceite durante el proceso. Costo total del proceso contra características finales del producto. Costo total del aceite procesado contra costo y disponibilidad de aceite nuevo.
7.2
Reacondicionamiento
El reacondicionamiento de aceite aislante contaminado en servicio, se debe realizar cuando el estudio de los valores límite dados en la tabla 2 a si lo indique. Este reacondicionamiento consiste en la eliminación de agua, y partículas sólidas en suspensión por medios mecánicos. Si el examen visual muestra la presencia de estos materiales o si la tensión de ruptura dieléctrica es menor que el valor l ímite aceptable, el aceite puede ser reacondicionando con tal de que la acidez, factor de potencia, etc, sean buenos. Los equipos de uso más general para rea condicionamiento de aceites aislantes son filtros centrífugas y deshidratadores al vacío. 7.2.1
Filtros
El principio de operación de los diferentes tipos de filtros que existen, se basa en hacer pasar al aceite a través de un material absorbente tal como el papel filtro. Los filtros son capaces de eliminar el agua del aceite, y las partículas sólidas que contenga. Lo único que no pueden eliminar es el aire, y de hecho tienen a airear el aceite. La habilidad del filtro para eliminar agua, depende del grado de humedad del elemento filtrante, consecuentemente se debe secar antes de su uso en estufas adecuadas, hasta menos de 5.5 % de agua en relación a su uso a 20 °C, con el objeto de establecer el equilibrio de humedad del sistema papel - aceite abajo de 20 ppm de agua, de acuerdo a la figura 5. El filtro se debe seleccionar por su capacidad de retención de sólidos y agua, para su mejor aprovechamiento y para mayor duración en el medio ambiente en el cual se emplee.
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Algunos filtros están diseñados de manera que pequeñas capas de tierra, arcilla o algún otro medio filtrante, puede incluirse en ellos para facilitar la eliminación de coloides. El medio filtrante puede estar hecho con algodón, polímeros sintéticos y otros materiales porosos, capaces de ir formando una capa permeable. Cuando el aceite que va a ser procesado está muy contaminado es necesario cambiar el elemento filtrante a intervalos frecuentes para evitar una sobresaturación y pérdida de eficiencia en el filtrado. Es más recomendable una filtración a baja temperatura ya que la cantidad de agua disuelva en el aceite aumenta considerablemente con la temperatura, y satura más rápidamente el papel. En las figuras 6 y 7 se muestran algunos tipos de filtros 7.2.2 Centrifugas La centrifuga se emplea generalmente para eliminar parcialmente agua y partículas sólidas en donde grandes cantidades de aceite van a ser manejadas. La centrífuga puede manejar concentraciones mayores de contaminantes que un filtro convencional, pero no puede eliminar algunos contaminantes tan completamente como un filtro.
FIG5.- Equilibrio de humedad del sistema papel aceite FIG 6.- Filtro de presión vertical con elementos de piedra porosa
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FIGURA 7. FILTRO PRENSA DE ACEITE La centrifuga elimina solamente agua libre en el aceite. Puesto que está sellada con agua, el aceite que sale de ellas puede estar saturado a la temperatura de operación contener más agua disuelta que cuando entra. NOTA: La combinación de centrifuga y algún filtro pasando el aceite primero a través de la centrifuga, puede ser usada ventajosamente en el eliminación de grandes cantidades de carbón, agua y lodos. 7.2.3 Filtros-Centrífugas Las llamadas filtros-centrífugas con filtros que obligan a que los líquidos fluyan a través de una capa de sólidos o de una tamiz. Incluyen desde máquinas para trabajo intermitente, hasta las de trabajo constante. El principio de ambas es el mismo; en cada tipo, una capa de sólido granular se deposita en el elemento filtrante, colocado en una canasta que se hace girar a gran velocidad, obteniendo se, una eliminación mayor de humedad y de coloides, proporcionando con esto mayores ventajas que una centrífuga normal.
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7.2.4
Deshidratación al Vacío
El deshidratador al vacío es un medio eficiente para reducir hasta valores muy bajos el gas y el contenido de agua en un aceite aislante. Actualmente hay dos tipos de deshidratadores al vacío para uso general. El principio básico para ambos es el mismo, esto es, el aceite expuesto a un alto vacío y calentado por cortos intervalos. En este método, la exposición del aceite va acompañado por atomización a través de una boquilla dentro de una cámara de vacío. Con el otro tipo de deshidratador al vacío, el aceite es forzado a fluir sobre una serie de deflectores dentro de la cámara de vacío para formar películas delgadas de tal manera que una gran superficie sea expuesta al vacío. Si el aceite contiene materia sólida, es aconsejable pasarlo a través de alguna clase de filtro antes de procesarlo en el deshidratador de vacío puesto que contaminantes sólidos pueden obstruir la boquilla de uno de los tipos de deshidratadores o pasar a través del otro tipo sin haberse eliminado del aceite. La operación de los deshidratadores es continúa. Además de eliminar el agua los deshidratadores al vacío, desgasifican el aceite y eliminan los contaminantes más volátiles. Cada tipo de deshidratador debe estar provisto de algunos medios que permitan la recirculación automática de un aceite cuando es té muy húmedo. 7.2.5
Valores Límite para Reacondicionamiento
El aceite aislante para transformador, después de un proceso de reacondicionamiento debe presentar los valores indicados en la tabla 2. En caso de que después del reacondicionamiento al aceite no cumpla con los valores límite establecidos en la tabla 2 se recomienda que se repita el ciclo, tantas veces como se justifique económicamente. 7.3
Regeneración
El proceso de regeneración consiste en la eliminación de los productos de la degradación del aceite aislante. Los procesos usuales se bas an en la utilización de tierras absorbentes solas o en combinación con ciertos reactivos. 7.3.1
Medio Absorbentes
Las tierras absorbentes (Fuller, alúmina, ben tonita, etc.), son arcillas que existen en la naturaleza con una gran superficie activa, y son los materiales más frecuentes usados para regenerar aceites en forma económica
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Estas tierras pueden ser usadas en su estado original o procesadas para lo cual hay que efectuar secado, molido y tamizado, o bien pueden ser calcinadas, lavadas con agua, lavadas con vapor o con ácido. La arcilla procesada es más activa. La alúmina activada es un absorbente eficiente para impurezas encontradas en aceites. Es mecánicamente más estable y puede ser reactivada. El aceite tratado con alúmina activada muestra una marcada elevación en su número de emulsión con vapor. En general, la regeneración se hace de acuerdo a los métodos siguientes: a) Per colación por gravedad o presión a través de arcilla, forzar el aceite a través de esta. b) Contacto a elevada temperatura con arcilla finamente dividida. En general cualquier grado de regeneración deseado puede ser llevado a cabo por uno de los métodos descritos. 7.3.1.1 Percolación por Presión La percolación por presión es similar a la percolación por gravedad en sus principios generales excepto que el aceite es forzado a través de arcilla, por medio de una bomba. Los percoladores por presión son disponibles comercialmente y varían en detalles mecánicos, pero todos tienen una cámara que contiene un cartucho lleno de arcilla. La cámara esta diseñada de tal manera que el aceite es admitido alrededor de la cara exterior del cartucho y debe pasar a través de una cierta cantidad de arcilla antes de salir de la cámara. Este equipo es capaz de procesar grandes volúmenes de aceite en un tiempo relativamente corto. Esto se lleva a cabo forzando el aceite a través de un espesor de arcilla relativamente pequeño a una presión de cerca de 400 kilonewtons /m² (4.1 kg./cm²) lo que acorta el tiempo de contacto. Puesto que la cantidad de arcilla es relativamente pequeña con respecto a la cantidad de aceite, se requieren frecuentes cambios de ésta Las arcillas especialmente tratadas se usan algunas veces para aumentar la eficiencia. Una ventaja de estas máquinas es que pueden transportar y se usan directamente en los aparatos cuyo aceite va ser regenerado. Han sido utilizadas en equipo energizado hasta cierta tensión. Este uso podrá aumentar cuando se hayan desarrollado procedimientos de seguridad adecuados.
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7.3.1.2 Procesos de Contacto 7.3.1.2.1 Proceso general El proceso de contacto para regenerar aceites, usa una tierra absorbente cuyo tamaño de partícula generalmente es menor de 75 mm (malla 200) y temperaturas de operación de 40 a 45°C. Este proceso hace más eficiente el uso de la tierra y produce un aceite de características uniformes. El grado de regeneración depende de la cantidad de tierra utilizada, la cual se determina por análisis del aceite deteriorado El aceite se introduce a un tanque de mezclado donde se calienta. A través de una tolva se alimenta una cantidad determinada de tierra. La mezcla se agita conforme se aplica el calentamiento y el proceso se continúa hasta que se alcanza la te mperatura deseada. Esta operación requiere cerca de media hora. Posteriormente el aceite se vierte en un tanque antes de ser bombeado a través de un filtro especialmente construido para acomodar la tierra. La mayor parte del aceite ordinariamente retenido en la tierra se extrae por aplicación de aire comprimido al filtro. Existe en el mercado un tipo de aparato se semiautomático el cual se vuelve a cargar solo y opera hasta que el filtro se llena de arcilla. Este tipo de aparato no es útil en el tratamiento de aceite en transformadores energizados ya que opera intermitentemente. En equipos excitados solo son aconsejables procesos continuos. Además no es recomendable para aceite inhibido ya que se presenta una interacción entre el ABPC y la arcilla. 7.3.1.2.2
Proceso Actual
El proceso se inicia con la recolección de aceites con diferentes estados de degradación, los cuales son mezclados en un tanque donde por medio de agitación se homogeneiza y se eliminan parte de los gases disueltos. Los cuales escapan a la atmósfera por 2 respiraderos en la parte superior del tanque. Al finalizar el período de homogeneizado se toma una muestra del aceite, la cual se analiza y los resultados son la base de comparación durante el proceso y sirven para calcular los reactivos necesarios para su regeneración. Por la parte superior del tanque y mientras se continua agitando se agrega un sólido finamente dividido constituido químicamente por un hidrosilicato de aluminio (Tonsil), de estructura cristalina y configuración muy abierta, lo que proporciona una gran área para la adsorción selectiva de los productos de degradación del aceite. Este es el paso más importante dentro del proceso de regeneración del aceite. El tiempo de agitación después de agregar el Tonsil al aceite debe ser tal, que se logre un contacto íntimo entre el líquido y el sólido. El siguiente paso consiste en enviar, por medio de una bomba, la mezcla aceite sólido a un tanque de sedimentación con fondo cónico en el cual el sólido debido a su mayor densidad se deposita en el fondo del tanque. En este tanque se cuenta con conexiones a
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diferentes alturas para succionar el aceite conforme sedimenta el sólido, y se pasa a través de un filtro prensa. Posteriormente mediante una bomba se introduce a través de los depósitos de tierra Fuller de donde nuevamente se succiona con otra bomba para enviarse al tanque de captación. En el filtro prensa se utiliza papel seco como medio filtrante capaz de retener partículas sólidas del orden de 22 mm. Por otro lado el sólido sedimentado es extraído del tanque de sedimentación por una parte inferior y se vacía en tambores abiertos en los que se deja sedimentar aún más para regresar el líquido al proceso desechar el sólido. Mediante una bomba se succiona el aceite del tanque de captación y se envía al tanque de proceso número uno, después de hacerlo pasar por un filtro prensa. En este equipo se utiliza papel filtro seco y se aplica sobre su superficie una precapa de tierra diatomácea para retener partículas sólidas hasta de 5 mm. La forma de aplicación de la precapa es la siguiente: En un recipiente de 50 litros que tiene acoplado un agitador, se vacían 40 litros de aceite; se agregan 2 kilogramos de tierra diatomácea y se agita durante 15 minutos, tiempo suficiente para homogeneizar la mezcla. Se succiona ésta con una bomba y se hace pasar a través del filtro prensa después de colocados los papeles filtro. La mezcla de aceite- tierra diatomácea llega al papel y el aceite pasa a través de él. La tierra diatomácea atrapada en el papel forma la precapa. Preferentemente los papeles se colocan en los filtros prensa en fuego de dos para mejorar la eficiencia del filtrado. El aceite se recircula a través del filtro tantas veces como sea necesario y hasta obtener las características deseadas (véase tabla 4). Cuando estos valores están en el rango de aceptación, el aceite se hace pasar del tanque de proceso número uno al tanque de proceso número dos a través de un sistema de alto vació (véase 5.2) El aceite entra a la cámara de alto vacío a través de tres boquillas, las cuales lo atomizan hacia una mampara horizontal dentro de la cámara para formar el mayor número de gotas de aceite y proporcionar una área mayor de agua expuesta al vacío y de ese modo eliminarla conjuntamente con los gases disueltos en el aceite. Como es bien conocido, los compuestos aromáticos que le dan al aceite la propiedad de resistencia a la oxidación son los más volátiles evaporándose parte de ellos debido al alto vacío aplicado (aproximadamente de 0.5 a 1.2 mm de Hg absolutos). Por consiguiente es muy importante vigilar en la etapa de deshidratación y desgasificación al vacío, el contenido de estos hidrocarburos. Cabe hacer notar entonces que un número considerable de ciclos al aceite a través del sistema de vacío, sí elimina gran cantidad de agua, pero resulta en detrimento de su
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composición química y como consecuencia de su resistencia a la oxidación con lo cual su vida útil disminuye considerablemente. Por lo tanto es aconsejable establecer el número de ciclos mínimo con los cuales se obtienen las características deseadas. De aquí el aceite es succionado mediante una bomba de descarga hacia el tanque de proceso número 2 habiendo sido filtrado a través de filtros (cartuchos ), los cuales retienen partículas del orden de 5 µm. El aceite procesado en esta planta, es aceite que ya estuvo en operación y por lo tanto ha perdido parte de sus inhibidos naturales, por lo que es aconsejable agregarle cierto tipo compuestos sintéticos para compensar esta deficiencia, uno de ellos es el conocido como DBPC (véase capítulo 8). Después de haber comprobado por medio de análisis químicos que el aceite está en condiciones de operación, esta es enviado a un tanque de almacenamiento para posteriormente ser distribuido en autos-tanque, tambores, bolsas de neopreno, etc. Sin considerar el tipo de regenerador con arcilla que se use, se deben incorporar con éste dos accesorios adicionales. a) El aceite se debe hacer pasar a través de algún dispositivo que elimine el agua libre antes de que entre en contacto con la arcilla con el objeto de evitar que ésta se humedezca. El agua provoca cuando menos parcialmente obstrucción de la arcilla y esto hace necesario desechar esa carga de arcilla húmeda. Véase 7.2.1. b) El aceite que sale del regenerador se debe pasar a través del equipo desgasificador y deshidratador completamente automático, equipado con medios adecuados para evitar que cualquier contenido de agua y gases queden presentes en el producto terminado. Esto es particularmente importante cuando se recircula aceite en un transformador y absolutamente esencial si la regeneración se efectúa cuando el transformador está energizado. Véase 7.2.4. 7.3.2 Otros Métodos de Regeneración Menos Utilizados Existen otros métodos de regeneración que no se detallan en esta guía que son: a) Regeneración con fosfato trisódico y t ierras fuller. b) Regeneración con silicato de sodio-carbón activado. c) Percolación mediante derivador termosifón utilizando alúmina. activada Este último método resulta más eficiente que el de tierras Fuller, pero su costo es muy elevado si se usa en grandes escalas. 7.3.3
Valores límite para Aceite Regenerado
El aceite aislante para transformador, después de un proceso de regeneración, debe presentar los valores en la tabla 4.
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8
ADICION DE INHIBIDORES
El aceite nuevo refinado normalmente, contiene pequeñas cantidades de ciertos compuestos químicos que actúan como in hibidores de la oxidación. Estos materiales de existencia natural retardan la oxidación del aceite mientras se consumen. La rapidez a la cual los inhibidores del aceite se agotan depende de la cantidad de oxígeno presente, de contaminantes solubles, agentes catalíticos, temperatura, etc. En los transformadores modernos, sellados para evitar la entrada de aire y humedad, o protegidos por una atmósfera inerte, la presencia de estas sustancias puede ser prolongada por más tiempo. Cuando la acción de los inhibidores se ha agotado, la rapidez de la oxidación y el deterioro del aceite aumentan, haciéndose necesario llevar a cabo procesos de regeneración para restaurar las características originales de éste, pero sin lograr recuperar la cantidad inicial de los inhibidores naturales. Para contrarrestar esta deficiencia, se agregan inhibidores de oxidación sintéticos que prolongan la vida del aceite regenerado. En la actualidad se están utilizando dos sustancias como inhibidores sintéticos.
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El DBPC (dibutil terciario para cresol) y el DBP (dibutil terciario fenol), con resultados satisfactorios.
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Algunas de sus propiedades que los hacen aconsejables son las siguientes: Son antioxidantes estables y efectivos aún en pequeñas concentraciones, fácilmente solubles en aceite y por lo tanto no forman sedimentos. No son fácilmente eliminados del aceite por los métodos usuales de regeneración con tratamiento de arcillas y tierras Fuller siempre que la temperatura no exceda de 75 °C. Después del proceso de regeneración del aceite, la adición de in hibidores puede llevarse a cabo de la manera siguiente: Se preparan soluciones concentradas de 10, 20 y 30 % en peso, utilizando un tanque de disolución que tenga sistema de agitación y un sistema de calentamiento para subir la temperatura de la mezcla a 50 °C - 60°C. Se agita la mezcla hasta obtener una disolución completa. El DBPC es estable y soluble en concentraciones hasta de 30% en el aceite, sin e mbargo puede presentarse una cristalización, si la temperatura baja del ambiente. La concentración óptima manejable sin dificultades es 10%. Se calcula y utiliza la cantidad de solución conectada necesaria de acuerdo a la cantidad total de aceite que se va a inhibir, agregándola al aceite en proceso de regeneración, en el penúltimo ciclo a través de un filtro prensa que contenga una precapa de tierra Fuller con objeto de retener sus impurezas y del sistema de vacío. De ahí se pasa al equipo en el que va a ser utilizado o a un tanque de almacenamiento. Las concentraciones finales recomendables de estos in hibidores en el aceite varían de 0.15 a 0.30% en peso, de acuerdo a las características finales del producto regenerado. Si se desea inhibir el aceite de un transformador energizado se agrega lentamente el inhibidor en cristales, permitiendo que estos se disuelvan. Esto se acelera si el aceite en el equipo está a temperatura cuando menos de 50°C. No es recomendable añadir una solución concentrada DBPC, debido a que ésta tiene una tensión de ruptura dieléctrica apreciablemente menor que el aceite del transformador. Cuando la cantidad de aceite que se va a inhibir no es considerable, puede llevarse a cabo añadiendo directamente el DBPC sólido al aceite calentado a una temperatura de 40 - 50 °C, y agitado hasta lograr una disolución perfecta. 9
METODOS PARA DESECHAR EL ACEITE DEGRADADO
Si por razones técnicas y/o económicas, el aceite debe ser desechado, los métodos más utilizables son los siguientes: incineración, incluyendo su uso para propósitos de calentamiento, relleno de tierras (terraplén) y vertederos. 9.1 Incineración El aceite aislante contiene rastros mínimos de materiales tóxicos o dañinos y puede ser incinerado sin peligro o usado como combustible. En vista de su baja viscosidad,
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cuando es utilizado con el combustible normal se debe mezclar por inyección, en una relación constante. El valor recuperado es el correspondiente al del combustible ahorrado. Previo a la incineración, los aceites de desecho deben ser sedimentados para eliminar agua y contaminantes más pesados. 9.2
Relleno de tierras (terraplén)
Cuando la cantidad por desechar es pequeña, ésta puede ser enviada a un terreno acondicionado especialmente siempre y cuando se mezcle con otro tipo de desperdicios sólidos. Como el aceite es biodegradable, se descompondrá con el tiempo en substancias no tóxicas. Debe tenerse la precaución necesaria para evitar derramamientos hacia ríos, represas, arroyos, etc. 9.3
Vertederos
Cuando grandes cantidades de aceite tienen que ser desechados se envían a sitios cuidadosamente preparados para la biodegradación con desarrollo de bacterias. 9.4
Otras técnicas
Algunas otras técnicas indirectas involucran el uso del aceite degradado como un medio para la preparación de pesticidas y herbicidas. 9.5 Desecho de arcillas y tierras fuller utilizadas en procesos de regeneración de aceite. El desecho de la arcilla no presenta ningún problema significativo. Ya que como es absorbente retiene al aceite, particularmente si está seca y aireada. El aceite impregnado en la arcilla con el tiempo es consumido por bacterias de la tierra, siempre y cuando esté dispuesto en terraplén.
10
BIBLIOGRAFIA
IEC - Pub.422-73
Guide Pour la Maintenance et la Surveillance Deshuiles Iso lantes en Service.
IEEE No. 64 - 69 Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil in Equipment ASTM - D 2945 - 71 Gas Conten of Insulating Oils.
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APENDICE A DETERMINACION DEL CONTENIDO DE GASES EN ACEITES AISLANTES UTILIZANDO JERINGAS DE VIDRIO PARA MUESTREO A1
ALCANCE
Este método cubre la determinación del contenido de gases en aceites aislantes eléctricos con viscosidades de Saybolt a 37.8 °C de 100 s y menores y, es aplicable tanto en pruebas de laboratorio como de campo. A2
SUMARIO DEL METODO
Consiste esencialmente en permitir que el aceite fluya hacia una cámara al vacío en forma de película muy fina, de manera que quede completamente expuesto al vacío, permitiendo una volatilización libre de los componentes gaseosos. El sistema se lleva después a presión atmosférica y se miden los gases liberados. El contenido de estos en % puede calcularse a partir del volumen de aceite desgasificado en la cámara y el volumen obtenido de gas. El aparato usado en este método produce el vacío necesario, si necesidad de usar una bomba. A3
SIGNIFICADO
En el llenado de equipos eléctricos, se desea, que el aceite aislante que va a ser utilizado, tenga un contenido de gases bajo, para evitar formación de espuma y burbujas que puedan provocar ionización de gases. Este procedimiento proporciona un método simple para medir el contenido total de gases en el aceite y puede ser utilizado como prueba de control en trabajos durante el llenado, y el mantenimiento en servicio. A4
APARATOS Y EQUIPO
A4.1
Analizador
En la figura A1 se muestra al instrumento ensamblado, no dibujado a escala con el objeto de que se noten los detalles pequeños. El analizador consta de:
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FIG. A1 ANALIZADOR DEL CONTENIDO DE GASES DISUELTOS FIG. A2 DETALLE DEL VASTAGO 1) Una bureta de vidrio de boro silicato, de 100 ml, graduada en divisiones de 0.2 ml utilizada como cámara de vacío. 2) Una manguera de hule o de plástico propia para usarse en vacío. 3) Un recipiente nivelador con mercurio, de 250 ml de capacidad. 4) Pinza de Hoffman. 5) Una llave de 3 pasos, puede ser del tipo que se ilustra en la figura A 1 o como la indicada en la figura A3. 6) Un vástago de aguja para jeringa calibre 20 y 40 mm de longitud aproximadamente. 7) Un tubo de vinilo (véase A4.2).
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8) Un soporte universal para recipiente con mercurio cuya varilla metálica sea de 1500 mm de longitud y 12 mm de diámetro. 9) Un recipiente para desperdicios, de 250 ml o mayor. 10) Un tablero de 1500 mm x 700 mm x 20 mm. 11) Accesorios para sujetar al tablero las diferentes piezas. La manguera (2) se asegura en el extremo inferior de la bureta (1), mientras que la otra punta de la manguera se conecta al recipiente nivelador (3). La manguera debe contar con una pinza de Hoffman (4) cerca de la bureta. La unión de la llave de 3 pasos con la bureta debe ser hermética para evitar fugas. El vástago de agua (6) se pega con cemento en la llave de 3 pasos (Figura A2). Esto sirve para acomodar el tubo de vinilo (7) conectado a la jeringa. Todo el material de vidrio debe sujetarse al tablero (10), así como el soporte ajustable para el recipiente nivelador. A4.2
Jeringa y sus accesorios
Una jeringa "Luer" de 30 ml, ó de 50 ml de capacidad con subdivisiones de 5 ml, o una de 5 ml con subdivisiones de 0.2 ml unida a un tubo capilar de vinilo de 0.8 mm de diámetro interno y de 150 mm de longitud aproximadamente. Unas placas (collar superior e inferior), de plástico o metal se fijan a la jeringa para soportar las bandas de hule requeridas para crear presión positiva en la jeringa. Una pinza Hoffman de 20 mm se utiliza sobre el tubo capilar después del muestreo, según A5.2. A5
MUESTREO
A5.1
De la válvula de Muestreo del Transformador
El procedimiento de muestreo se ilustra en la figura A3, donde se describen los pasos para el muestreo, utilizando una jeringa de 50 ml. El propósito principal de este procedimiento es el de obtener una muestra representativa del aceite en el tanque del transformador, esto es libre de burbujas y sin contaminación exterior. Si después de usar este procedimiento la muestra contiene burbujas de gas o si se han formado burbujas después del muestreo, éstas no deben eliminarse. Antes de iniciar el proceso es importante limpiar la válvula de muestreo y eliminar el aceite atrapado en las tuberías de muestreo del transformador. La válvula conectadora protege a la válvula de la jeringa del desgaste debido al contacto con metal y puede usarse para drenar.
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Si se usan válvulas de tres pasos del tipo que se muestran en la figura A3, cuando la manija de la válvula éste apuntando cualquiera de las 3 salidas, indica que las otras dos están en comunicación directa y está cerrada. A5.2
De la Línea Presurizada
A5.2.1 Un método efectivo es tomar la muestra directamente de la línea presurizada dentro de la jeringa de muestreo. La jeringa se mantiene bajo una presión ligeramente positiva durante la toma, la transferencia y la introducción de la muestra al analizador. Esto puede lograrse colocando ligas de hule a la jeringa para forzar el émbolo dentro de la jeringa o por métodos similares. A5.2.2 Para aceites con bajo contenido de gases, el aceite no se debe succionar dentro de la jeringa, jalando el émbolo. Para aceites saturados o con alto contenido de gases, el procedimiento de muestreo es menos crítico. A.5.2.3 Un ejemplo del arreglo para un muestreo de aceites con bajo contenido de gases se muestra en la figura A4. Después de unir la jeringa con su tubo capilar de vinilo, la válvula de muestreo de 3.2 mm se abre lo suficiente, para obtener un flujo constante a través de la tubería de drenado de 6.4 mm sin forzar el émbolo de la jeringa. Después de esto, el tubo de drenado se comprime con los dedos, lo cual crea suficiente presión para vencer tensión en las bandas de hule y llenar la jeringa. Cuando esté llena, se elimina la presión en el tubo de drenado y se permite que la jeringa se vacíe a través de la "T". Esto se repite varias veces con la jeringa en posición vertical, inspeccionando visualmente que sean expelidas todas las posibles burbujas de aire. Después del último llenado, una pinza para sujetar se coloca en el tubo de la jeringa, la válvula de muestreo se cierra y la jeringa se transfiere con sus tubos y pinza de cierre, al analizador para prueba.
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PROCEDIMIENTO DEL MUESTREO CON JERINGA DE VIDRIO A6
PROCEDIMIENTO
Colocar el receptor de mercurio en la posición 1 (figura A1). Llenar la bureta con mercurio hasta la punta del tubo capilar. Si hay aceite residual visible debajo de la llave de tres pasos, descargarla, moviendo la llave a la posición F de drenado. Después de sacar el aceite, regresar la llave a la posición A de cierre. Montar la jeringa en su soporte. Conectar el tubo a la aguja en la entrada y quitar la pinza del tubo.
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A6.1 Mover la llave en sentido contrario a las manecillas de un reloj a la posición B, drenar con aceite de la muestra. El aceite de la jeringa, arrastra el aire y residuos de muestras de aceite de pruebas anteriores. Esto se continua hasta que el émbolo de la jeringa coincida con la siguiente graduación en el cilindro. Mover la válvula en sentido contrario a las manecillas del reloj a la posición C, segunda posición de cierre. A6 2 Mover el receptor de mercurio de la posición 1 a la posición 3 para evacuar la cámara. Ajustar la pinza en el fondo de la bureta para permitir descender lentamente la columna del mercurio, hasta que el nivel del mercurio coincida con el cero de la bureta. Se aprieta la pinza ligeramente para detener el momento de la columna de mercurio. Las trazas de aceite no afectan los resultados. A6.3 Gira la válvula en sentido contrario a las manecillas del reloj hacia la posición D, posición de llenado, y permitir al aceite entrar lentamente a la bureta. El aceite debe fluir como una película sobre las paredes internas de la bureta. Cuando el émbolo haya corrido 10 ml (para aceite saturado, 1 ml), girar la válvula en sentido de la manecillas del reloj a la posición E, segunda posición de cierre. NOTA: Durante la introducción de la muestra no debe permitirse al émbolo llegar al fondo de la jeringa. Esto puede crear presión negativa (vacío) en el tubo de la jeringa y por consiguiente, puede succionarse aire hacia el aceite y daría lugar a lecturas altas erróneas. A6.4 Cambiar el receptor de la posición 3 a la posición 2. Permitir al aceite permanecer 1 minuto en la bureta para desgasificarlo. Abrir la pinza ligeramente en el fondo de la bureta para permitir a la columna de mercurio elevarse ligeramente en la bureta. Ajustar la posición del receptor de mercurio de manera que las superficies de mercurio en el receptor y en la bureta, estén al mismo nivel. A6.5 El gas extraído se localiza adyacente a la válvula en la parte superior del tubo capilar. Girar la válvula en el sentido de las manecillas del reloj a la posición F, y drenar para permitir que una pequeña cantidad de aceite entre al tubo capilar proveniente del tubo de drenaje. Esto hace bajar el gas extraído en el tubo capilar a una posición donde la longitud de la burbuja pueda ser leída fácilmente. Permitir a la burbuja alcanzar una posición de aproximadamente 25 mm abajo de la válvula y entonces girar la válvula en sentido contrario a las manecillas del reloj a la posición G, primer posición de cierre.
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FIG. A-4 MUESTREO DE ACEITE A6.6 Se mide la longitud de la burbuja en el tubo capilar. Es recomendable tener una escala con graduaciones cada 0.01 ml para un capilar de 2 mm, 0.001 ml corresponden a una longitud de 4 mm. A6.7 Mover el bulbo de mercurio de la posición 2 a la posición 1. Girar la llave en el sentido de las manecillas del reloj a la posición H de drenado y permitir al aceite fluir hacia afuera al vaso de desperdicios. Cuando el mercurio llegue a la válvula, girar ésta en sentido contrario a las manecillas del reloj a la posición 1, primera posición de cierre. A6.8 Descartar la primera lectura porque puede estar efectuada por aceite residual de otras pruebas. El promedio de por lo menos dos pruebas adicionales debe ser usado para determinar el contenido de gas.
A7
CALCULOS
Calcular el volumen de gas en % como sigue : V = G x 100/s donde: V = Volumen de gas en % G = Volumen de gas extraído, ml s = Volumen de la muestra de aceite, ml
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APENDICE B DETERMINACION DEL CONTENIDO DE GASES EN ACEITES AISLANTES UTILIZANDO RECIPIENTES METALICOS PARA MUESTREO B1
ALCANCE
Existe otro método para el muestreo de aceite en la determinación del contenido de gases, utilizando recipientes metálicos de acero inoxidable.
B2
APARATOS Y EQUIPO
El equipo utilizado se muestra en la figura B1 cuya capacidad puede ser de 150 ml a 1000 ml. B3
PROCEDIMIENTO
a) Se limpia el recipiente metálico previamente con xilol u otro disolvente o con aceite de transformador limpio, para eliminar residuos de muestreos anteriores, y remover partículas extrañas que impidan la operación correcta de las válvulas de precisión del recipiente. b) Para tomar las muestras en una línea o equipo presurizados, se remueve el tapón de la válvula de muestreo del equipo bajo prueba, se colocan las reducciones y se conecta un tramo de manguera de plástico transparente lo más corta posible. Se abre la válvula y se hace fluir suficiente aceite a través de la manguera con el fin de desalojar los residuos entrampados en el cuerpo de la válvula y la tubería. c) Se conecta el extremo libre de la manguera a la válvula de muestreo del recipiente metálico (lo más cercana a la válvula del equipo) d) Manteniendo el recipiente metálico en posición vertical tal como se muestra en la figura B2, se abre la válvula de purga de éste que es la más lejana al punto de muestreo, y en la cual se ha colocado también un tramo de manguera de plástico transparente que permite desalojar el aceite que sale del recipiente a una cuba de desechos. e) Se abre la válvula de muestreo del recipiente. Se abre la válvula del equipo o línea que contiene el aceite por muestrear. f) Se deja fluir suficiente aceite a través del recipiente metálico hasta comprobar que la muestra es ya representativa. Un minuto de purga es suficiente en la mayoría de los casos. g) Se cierra la válvula de purga del recipiente. h) Se cierra la válvula de muestreo del recipiente. i) Se cierra la válvula del equipo donde se toma la muestra.
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j) Se desconecta el recipiente del equipo cerciorándose que no haya fugas en las válvulas. k) Se agita el recipiente y no se debe escuchar ningún movimiento de aceite dentro de él. En caso contrario se reconecta y se vuelve a muestrear hasta que quede completamente lleno de aceite. l) El transporte de éstos recipientes llenos se debe hacer preferentemente en posición horizontal en una caja de madera construida especialmente para ellos.
FIGURA B1. EQUIPO UTILIZADO FIGURA B2. FORMA DE OPERACION
