Herramienta de diagnosis para evaluar el estado de aceites dieléctricos biodegradables

Sanz Pérez, Francisco (2017). Herramienta de diagnosis para evaluar el estado de aceites dieléctricos biodegradables. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.52153.

Descripción

Título: Herramienta de diagnosis para evaluar el estado de aceites dieléctricos biodegradables
Autor/es:
  • Sanz Pérez, Francisco
Director/es:
  • Canoira López, Jose Laureano
  • Ramos Millán, Alberto
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: Junio 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM)
Departamento: Energía y Combustibles
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

En la sociedad actual en la que vivimos, existe una demanda creciente por crear nuevas metodologías que permitan sustituir el petróleo y los productos petrolíferos por otros de origen no fósil. Dicha necesidad se fundamenta en la disminución de reservas de petróleo a nivel mundial así como las posibles consecuencias que pueden acontecer por rivalidades geopolíticas entre diferentes países. La tendencia natural es el desarrollo de nuevos productos, tanto combustibles (biodiesel, bioetanol,...) como no combustibles (biolubricantes, aceites dieléctricos de origen vegetal). Unos de los productos de origen petrolífero que se está actualmente sustituyendo por otro de origen vegetal es el aceite aislante o dieléctrico ubicado dentro de la cuba de los transformadores de distribución y potencia. Desde hace más de medio siglo, la tendencia fue emplear matrices orgánicas de origen petrolífero como agentes aislantes líquidos en aceites de transformador. Seleccionando el tipo de base necesaria para esta aplicación y adicionando aditivos mejoradores de sus propiedades físicas, se consiguió un fluido de bajo coste relativo, excelentes prestaciones y fácil disponibilidad. Pero dichos aceites, además de su origen petrolífero, requieren la mejora de otras propiedades tales como una elevada resistencia a incendios o una total biodegradabilidad. De esta forma, se evitarían incendios como los acontecidos en el año 2006 simultáneamente en cuatro transformadores de potencia de diferentes subestaciones eléctricas ubicadas en Madrid. Hasta hace unos años, se han estado usando como agentes aislantes líquidos los famosos policlorobifenilos o PCB´s. Este fluido sintético dotaba al aislante líquido de unas características dieléctricas excepcionales. Pero en contrapartida, poseía una elevada ecotoxicidad tanto acuática como terrestre, haciendo del mismo uno de los productos sintéticos con mayor poder carcinogénico conocidos, además de una muy escasa biodegradabilidad. Por todas estas razones, ha sido necesario el desarrollo de nuevos productos líquidos aislantes con una mínima ecotoxicidad, una elevada biodegradabilidad y unas características fisicoquímicas frente a la inflamabilidad, mejoradas con respecto a sus homólogos minerales. Actualmente existen en el mercado aceites aislantes biodegradables de origen vegetal. El problema al que se enfrenta la sociedad actual es llegar a conocer el comportamiento de estos fluidos frente a requerimientos térmicos y eléctricos, así como predecir su comportamiento con herramientas de diagnosis del estado de los mismos. Para fluidos de origen mineral existen una amplia gama de herramientas de diagnóstico del estado del transformador mediante análisis químicos y fisicoquímicos. Dichas herramientas no pueden ser extrapoladas y usadas para los nuevos aceites biodegradables, ya que su matriz orgánica es completamente diferente y, como consecuencia, su comportamiento físico y químico es diferente también. El desarrollo de una herramienta de diagnosis evitará el deterioro prematuro del aceite y generará marcadores de fallos térmicos y eléctricos dentro del transformador. Todo esto conllevará un ahorro económico en el mantenimiento del transformador así como una seguridad aumentada frente a explosiones e incendios de los mismos. ----------ABSTRACT---------- In our actual society, there is a growing demand to create new methodologies to replace oil and petroleum products by other of non-fossil origin. This requirement is based on the decline in oil reserves worldwide and the possible consequences that may occur by geopolitical rivalities between different countries. The natural tendency is to develop new products, both fuels (biodiesel, bioethanol ...) and oils (bio-lubricants, dielectric oils of vegetable origin). One of the products of petroleum origin which is currently replaced by another of vegetable origin is insulating or dielectric oil located within the distribution cuba and power transformers. For over half a century, the trend was to use organic matrices of petroleum origin as insulating fluids in transformers. Selecting the type of base required for this application and adding improvers of their physical properties, a fluid of relatively low cost, easy availability and excellent performance was achieved. But these oils, in addition to its petroleum origin, require improving other properties such as high resistance to fire and total biodegradability. Thus, fires would be avoided as occurred in 2006 simultaneously in four different power transformer substations located in Madrid, Spain. Until recent years, they have been used as insulating fluids the polychlorinated biphenyls or PCBs agents. This synthetic fluid endowed the liquid insulation exceptional dielectric properties. But in contrast, it had a much higher aquatic ecotoxicity, making it one of the most known synthetic carcinogenics. For all these reasons, it has been necessary to develop new insulating liquid products with a low ecotoxicity, a high biodegradability and compared physicochemical characteristic, such as improved flammability properties relative to their mineral counterparts. Actually, there are on the market biodegradable insulating oils of vegetable origin. The problem facing technics today is to understand the behavior of these fluids against thermal and electrical stress, as well as to have tools to predict their behavior that state the same diagnosis. For fluids of mineral origin there are a wide range of tools for diagnosis of the transformer by chemical and physicochemical analysis. These tools can not be extrapolated and used for new biodegradable oils, because their organic matrix is completely different and, therefore, their physical and chemical behavior is different too. The development of a diagnostic tool to prevent premature deterioration of the oil and generate markers of thermal and electrical faults within the transformer is the aim of this thesis. This diagnosis tool will lead to cost savings in the transformer maintenance and increased security against explosions and fires in them.

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ID de Registro: 52153
Identificador DC: http://oa.upm.es/52153/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:52153
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.52153
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 12 Sep 2018 05:16
Ultima Modificación: 12 Sep 2018 05:16
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