Imseingenieria.blogspot.com.es Página 1

Ventajas e inconvenientes de los aceites vegetales

como dieléctrico y refrigerante de

Transformadores

Andrés Granero

(Este post es complemento del publicado en este blog con el nombre.” Consideraciones sobre aceites de origen vegetal en Transformadores”).

El aceite vegetal (éster natural) utilizado como dieléctrico líquido para transformadores tiene un punto de combustión de 360ºC y un punto de inflamación de 330ºC superior a los valores que pueden obtenerse con otros fluidos tales como aceites de silicona, ésteres sintéticos y por supuesto muy superiores a los aceites minerales convencionales.

Esto evita la necesidad de instalar sistemas fijos de extinción de incendios en los centros de transformación, de acuerdo con RAT - ITC 14 apartado 5.1 b2).

Por otra parte, puede evitarse la construcción de fosos colectores, de acuerdo con RAT - ITC 14 apartado 5.1 a) e ITC 15 – 6.1 d), será suficiente con un sistema de recogida de posibles derrames, que impidan su salida al exterior.

Un punto importante, con respecto a la adopción del aceite vegetal en transformadores, es la durabilidad del papel aislante, o sea, la forma como este fluido aislante afecta la vida útil del aislamiento sólido. Estudios publicados demuestran que, bajo las mismas condiciones, el envejecimiento del papel kraft en aceite vegetal es mucho más lento que en aceite mineral convencional. Los principales factores de degradación del papel kraft en transformadores son: la temperatura (degradación termoquinética) y la cantidad de agua (degradación termo-hidrolítica).

Cantidad de agua en el papel aislante

En términos de saturación relativa, se debe obtener un punto de equilibrio entre el papel y el aceite aislante en funcionamiento normal. Los ésteres naturales pueden albergar una mayor cantidad de agua que los aceites minerales, haciendo que haya mayor cantidad de agua desplazada del papel hacia el fluido. Esta es una de las ventajas de los ésteres naturales utilizados como aislantes, ya que hay un aumento significativo de la vida útil del papel.

Imseingenieria.blogspot.com.es Página 2

Capacidad del aceite vegetal en absorber el agua

Se han realizado pruebas comparativas de las tasas de envejecimiento del papel termoestabilizado con aceite mineral y con éster natural, siendo esta última significativamente más lenta. Se estima que el papel termoestabilizado en un transformador con éster natural, con elevación promedio de temperatura de 85ºC, tiene la misma vida útil que un papel idéntico en un transformador con aceite mineral con elevación promedio de temperatura de 65ºC. En otras palabras, para una misma vida útil, el papel termoestabilizado impregnado con aceite vegetal puede operar a una temperatura 20°C mayor que el papel con aceite mineral. La importancia de este resultado es enorme en proyectos de nuevos transformadores o en la repotenciación de transformadores usados, dado que el efecto de extensión de la vida útil del aislamiento representa inmediatamente menores costos del proyecto o el aumento de la vida útil del equipo.

Por otro lado, según datos obtenidos en pruebas de envejecimiento en transformadores de distribución, 14 horas a un 40 por ciento de sobrecarga representa un año de vida útil para un transformador con aceite mineral, mientras que para el transformador con aceite vegetal, 20 horas a ese mismo porcentaje de sobrecarga representa un año de vida útil. Analizando los resultados obtenidos se determina que la vida útil de un transformador con aceite vegetal es 42,86% superior a la vida útil de un transformador con aceite mineral.

Al ser el aceite vegetal natural y biodegradable, se podrían reducir significativamente los costos para su degradación. Diferentes pruebas mostraron que un transformador con aceite vegetal, presenta mejores condiciones de operación que los que contienen aceite mineral en su interior, por lo que se recomienda el uso de aceite vegetal, con la finalidad de mejorar la eficiencia de los transformadores de distribución, prolongar su vida útil, contribuir a la disminución de fallos por sobrecarga y, en última instancia mejorar las condiciones del servicio. Entre sus propiedades, el éster vegetal es totalmente miscible con el aceite mineral, lo que hace que sea posible la sustitución de los aceites minerales de una forma fácil y económica. Entre sus inconvenientes se encuentra el no poder emplearse en transformadores con respiración abierta a la atmosfera porque el enlace ester no soporta el envejecimiento “gelifica”, por ello solo podrá utilizarse en transformadores sellados.

Otro problema podría ser su viscosidad, muy superior a la de los aceites minerales (35-45 mm2/s los ésteres frente a 9 ó 10 mm2/s los aceites minerales), sin embargo, la viscosidad del aceite vegetal se aproxima mucho a la del aceite mineral a temperaturas operacionales, y se suele hacer hincapié en el hecho de que el aceite vegetal presenta una mayor diferencia entre el valor medido y el valor máximo estipulado por las normas, razón por la

Imseingenieria.blogspot.com.es Página 3

cual el aceite vegetal es más eficaz a la hora de disipar calor cuando se desplaza por las partes internas y más calientes del transformador.

Por tanto, la diferencia de viscosidades en tales condiciones, no representa inconveniente alguno, los fabricantes lo resuelven incrementando el número de radiadores y los mantenedores incrementando la ventilación cuando sustituyen el aceite por ester vegetal.

Otro problema es la falta de experiencia con relación a las concentraciones de gases para establecer los valores límites de DGA en ppm de los gases combustibles presentes en cada avería.

Hasta la fecha, Michel Duval ha estudiado dos tipos de estos aceites, el Biotemp de ABB y el Envirotemp FR3 de Cooper, y obtiene dos triángulos, parecidos, pero diferentes. El problema se complica ya que, en la actualidad, hay muchos ésteres comerciales diferentes fabricados en diferentes países, por ejemplo: Midel eN en Inglaterra, FRDBio en Argentina, Ambiant en Brasil, Neugen 1540 en Australia, VD-100 en México, EMCO en India, Bioelectra en España.

Y por tanto, cada uno de ellos puede dar una concentración relativa de gases diferente.

Comparación de características del Aceite vegetal con el Ester sintético,

Silicona y Aceite mineral.