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PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ACEITE PARA TRANSFORMADORES.

1.     INTRODUCCIÓN.

Debido al rápido desarrollo económico, la demanda de plantas de potencia se ha visto incrementada, especialmente en los países desarrollados. Los materiales y partes para estos suministros y distribuidores de potencia son muy complejos. La producción de transformadores, condensadores de voltajes variados, y las técnicas de mantenimiento y servicio son muy críticas.

Con la transferencia de conocimientos tecnológicos de la mayoría de compañías eléctricas en el mundo, Taiwan desarrolló plantas de producción de transformadores capaces de producir transformadores de alto voltaje (hasta de 345 KV) En un inicio el mercado taiwanés fue dominado por los gigantes mundiales como Exxon, Shell, BP, Caltex, etc., hasta que Taiwan se convirtió en el mayor productor de aceite para transformadores. La manufactura de los transformadores requiere de altos conocimientos tecnológicos para asegurar un tiempo de vida largo, un mantenimiento fácil y, por supuesto, costos de producción bajos. Los productores en Taiwan cuentan con una técnica desarrollada para producir aceite para transformadores de alta pureza debido a una constante investigación y desarrollo de conocimientos químicos, físicos, físicos dinámicos y electrónicos.

Este estudio describe la elaboración de aceite para transformadores, así como también está desarrollado para conocer el proceso de producción y la maquinaria utilizada. Actualmente, no existen muchas plantas productoras de aceite para transformadores en Taiwan. Naciones desarrolladas necesitan construir nuevos sistemas de potencia para mejorar sus niveles industriales y elevar los estándares de vida de sus transformadores. Un elemento esencial en la producción de los transformadores es el aceite para transformadores, el cual minimiza los costos y mejora la calidad de estos productos.

Las funciones de estos aceites para transformadores están referidas al aislamiento eléctrico y al enfriamiento. En los transformadores, OCB, etc., con voltajes eléctricos elevados, el uso de aceites para transformadores, solos o con otros materiales de aislamiento tales como papel, madera o resinas, ofrecen un buen efecto de aislamiento. Los métodos de prueba aplicados a estos aceites variarán en cada país. Las pruebas realizadas para los efectos de aislamiento incluyen resistencia dieléctrica, factor de potencia, resistencia, punto de transmisión,  seguridad y estabilidad.

Para efectos de enfriamiento, transferencia de calor de los transformadores al aire o agua para su enfriamiento. La prueba realizada para este efecto de enfriamiento es la viscosidad. Una alta viscosidad hace difícil el flujo del aceite; disminuyendo el efecto de transferencia de calor.

El aceite para transformadores puede contaminarse con facilidad durante su proceso de empaque, transporte, filtrado en depósitos e incluso durante su proceso de prueba. Las otras materias primas, tales como partes de acero, materiales de aislamiento y pinturas también pueden contaminar estos aceites. Por lo tanto, una cuidadosa selección de las materias primas es vital para preservar el tiempo de vida del aceite para transformadores, y por supuesto, el tiempo de vida de los transformadores, especialmente cuando estos aceites son producidos de crudo de petróleo, y posee las mismas características de un solvente.

Los aceites para transformadores de buena calidad proporcionan un buen aislamiento, transferencia de temperatura, fluidez y estabilidad de oxidación. Los aceites producidos en Taiwan cumplen con los estándares internacionales básicos tales como BS, JIS, IEC, WEMCOC, GE, ASTM, etc. Si los aceites son producidos de manera local, su costo de producción será bajo y los riesgos de perder su calidad por oxidación y absorción de humedad pueden ser evitados.

2.     INFORMACIÓN GENERAL DEL PROCESO.

2.1  DIAGRAMA DE FLUJO.

2.2  DESCRIPCIÓN DEL PROCESO.

1.     Sulfatado: La materia prima utilizada en la producción de aceite para transformadores es el crudo de petróleo con base de parafina, crudo de petróleo con base de nafteno, o  crudo de petróleo con bases mezcladas. El crudo de petróleo contiene impurezas tales como substancias nitrogenadas, asfalto, olefinas, aromas, ácidos nafténicos, sulfuros, resinas y polímeros. Estas impurezas pueden ser eliminadas desde el crudo de petróleo por medio de un proceso de sulfatado con ácido sulfúrico concentrado. La temperatura requerida para esta reacción difiere con la variedad de crudo de petróleo. El tiempo de reacción debe ser controlado adecuadamente. Si el tiempo de reacción es demasiado largo, entonces su color se profundizará y será menos estable. Si el tiempo de reacción no es el suficiente, entonces el proceso de sulfatado no se completará. Para este propósito se utilizarán intercambiadores de temperatura.

2.     Extracción: El crudo de petróleo sulfatado pasa a través de un proceso de extracción selectiva con un solvente de metanol para obtener un buen refinado del crudo y remover su baja viscosidad, hidrocarburos, aguas residuales no estables y algunos materiales de coloración. El proceso de extracción es realizado en contracorriente. El solvente puede recuperarse por medio de un proceso de evaporación.

3.     Neutralización: Se puede realizar a través de tres métodos: (1) Con cal. (2) Con una solución de hidróxido de sodio, NaOH. (3) Con una solución de hidróxido de calcio, Ca(OH)2.

4.     Absorción y decoloración: La absorción remueve el color no deseado del crudo de petróleo neutralizado empleando usualmente arcilla blanca. La arcilla absorbe y elimina las impurezas del petróleo por una reacción de cambios de iones. El número de aniones cambiables determina la calidad de la arcilla. Este proceso limpia y hace ligero al petróleo y mejora la estabilidad de sus productos derivados. En general, una buena arcilla blanca contiene (1) Una superficie amplia. (2) Un contenido de agua de 9-15%. (3) Debe ser tratado a un tiempo, temperatura y calidad adecuado.

5.     Filtración: Este proceso es el método de purificación del petróleo más utilizado.

6.     Rectificación por succión: En esta operación, la base de separación es la volatilización. Este sistema comprende el calentamiento del producto derivado en el interior del horno y su vaporización en una columna fraccional, eliminando del petróleo el azufre, la humedad del gas hidrógeno y las substancias microcontaminantes. A través de este proceso se obtiene un aceite liviano y de color transparente.

7.     Llenado y sellado: Los aceites para transformadores son pasados a la máquina de llenado. Esta máquina automática de alta velocidad llena, sella y codifica los depósitos. Luego, los depósitos sellados son colocados en el almacén por medio de una correa transportador donde permanecerán hasta su comercialización.

3.     DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA.

3.1  CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.

La planta equipada con la maquinaria y equipo descrita en la sección 3.4 de este estudio, operando tres turnos de ocho horas diarias, podría ser capaz de producir 8,000 galones/día de aceite (200 litros/tanque o depósito, 160 tanques/día) El peso de cada tanque o depósito es de 172 Kg. Las especificaciones del producto y su inspección están determinadas por los estándares ASTM, JIS, BS y IEC. El aceite para transformadores descrito en este estudio cumple con las siguientes especificaciones, las cuales han sido obtenidas y certificadas por el Centro de Investigación y Análisis de Potencia de Taiwan.

Resistencia dieléctrica (KV 2.5mm)

Número de ácido (mg KOH/ gr de aceite): 0.005

Resistencia de interfase (dinas/cm, 25XC): 45.6

Factor de potencia (90XC, 40-62 H2): 0.00115

Resistividad (50XC, Ohm-cm): 1.12 x 10e14

Contenido de agua (ppm): 27

Sp. Gr (15XC/15XC): 0.882

Color (ASTMD-1500): LO.5

Punto de destello (COC XC): 145

Punto de derrame (XC): -24

Viscosidad-20XC CST: 18.9

Viscosidad-15XC CST: 184

3.2  MATERIAS PRIMAS.

A.    Crudo de petróleo con base de parafina.

Hidrocarburos de cadena alifática, los cuales contienen más parafina y menos asfalto.

B.    Crudo de petróleo con base de nafteno.

Cadena cerrada de hidrocarburos, conteniendo grandes cantidades de asfalto.

C.    Crudo de petróleo con base mezclada.

Es una mezcla de petróleo con base de parafina y petróleo con base de nafteno.

D.    Metanol.

E.     Ácido sulfúrico.

F.     Arcilla blanca.

G.    Sosa cáustica.

H.    Cal.

3.3  MANO DE OBRA REQUERIDA.

CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO.                               PERSONAS/TURNO.

Administrador de la planta.                                                               1

Supervisor.                                                                                        1

Mantenimiento mecánico.                                                                  2

Control de calidad y análisis de laboratorio.                                    2

Personal de operación (incluye encargado de almacén)                    3

            TOTAL.                                                                                 9

3.4  MAQUINARIA Y EQUIPO.

ITEMS.                                                          NX DE MÁQUINAS.

Máquina de decoloración.                                                                 3

Máquina de filtración.                                                                       2

Dispositivo de calentamiento de

temperatura constante.                                                                       2

Torre de rectificación y accesorios.                                                  2

Dispositivo de intercambio de temperatura.                                      2

Transportador.                                                                                   1

Máquina alimentador.                                                                        1

Bomba de 3 HP.                                                                                4

Bomba de 2 HP.                                                                                3

Compresor de aire.                                                                            4

Máquina hidráulica.                                                                          2

Máquina de succión.                                                                          2

Compresor de succión de dos velocidades.                                      1

3.5  ÁREA DE LA PLANTA.

El área total de la planta de producción de aceite para transformadores es de 43,200 pies cuadrados (4,018 m2), entre las cuales 18,000 pies cuadrados pertenecen al edificio de la planta, 7,200 pies cuadrados para el almacén, 2,000 pies cuadrados para las oficinas, 800 pies cuadrados para dormitorios, 300 pies cuadrados para guardianía y otros espacios.

3.6  LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA.

Dado que este proceso de producción no genera contaminación del aire, y solo produce desechos y residuos pequeños de petróleo los cuales son incinerados en el molino. Por lo tanto no existen restricciones rígidas a considerar al realizar la localización de la planta, pero esta operará con mayor eficiencia si los siguientes factores son tomados en consideración:

(1)  Transportes y accesos a carreteras convenientes.

(2)  Suministros adecuados de servicios de agua, combustible y electricidad.

(3)  Acceso fácil a los proveedores de materias primas.

3.7  CARACTERÍSTICAS DEL TRANSFORMADOR DE ACEITE.

1.     Alta resistencia dieléctrica.

2.     Bajo contenido de agua.

3.     Alta estabilidad de oxidación.

4.     Baja viscosidad.

5.     Baja evaporación.

6.     Bajo punto de derrame.

7.     No presencia de sales químicas.

8.     Debe ser químicamente neutral.

9.     Buena potencia anti-emulsificante.

10.  No libera azufre o sulfuro.

3.8  DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.

1.     Tanque de aceite puro (depósitos de aceite)

2.     Tanque de tratamiento ácido.

3.     Tanque de neutralización.

4.     Tanque de decoloración.

5.     Centrífuga.

6.     Filtro.

7.     Tanque de aceite subterráneo.

8.     Tanque de aceite subterráneo.

9.     Tanque de aceite combustible.

10.  Caldera.

11.   Calentador.

12.  Torre de rectificación.

13.  Intercambiador de temperatura.

14.  Colector del producto.

15.  Bomba de succión.

16.  Tanque de aceite del producto (depósito)

17.  Máquina automática de llenado.

18.  Transportador del producto.

19.  Bomba de transmisión.

20.  Bomba de transmisión.

21.  Bomba de alta presión.

22.  Compresor de aire.

23.  Bomba hidráulica.

24.  Bomba inyectable de alta presión.

25.  Incinerador o quemador.

 

Información de proveedores:
Taiwan Turnkey Project Association
http://www.tpcc.org.tw/index-english.asp
Email: public@tpcc.org.tw

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