Casos efectivos de empresas eléctricas que adoptan ésteres...

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Experiencias con

el uso de Ésteres

Naturales

Envirotemp FR3 Natural Ester Fluid

Casos efectivos de empresas

eléctricas que adoptan ésteres

naturales.

Alan Sbravati - Cargill

Seguridad al Fuego

Cero ocurrencias de fuego

reportadas en fluidos clase-K

desde su definición (70’s).

Optimización de la subastación.

Potencial ahorros en seguros.

Impactos positivos para la imagen

de la compañía.

Beneficios Ambientales

Cargill no compra semillas de áreas

deforestadas o embargadas.

Fuente renovable (98.5%).

Biodegradable.

Non-toxico.

Huella de carbono neutra.

Puntos de “renovables” en bolsa.

Cargamento Flexible

Por incrementar la temperatura de

“vida nominal” del papel en 20°C que

en aceite mineral, EN logra límites

más altos para el equipo, resultando:

Diseño optimizado del transformador;

Mayor capacidad de sobrecarga;

Reemplazar transformadores más

grandes por pequeños.

ENVIROTEMP™ FR3 ™ MAIN ADVANTAGES2

Degradación de Celulosa - Curva de Arrhenius para papel TUK inmerso en AM y EN

3

EN amplia vida útil

Papel Kraft = 5.3x

TUK = 7.4x

Más Temperatura

Papel Kraft = +15°C

TUK = +20°C

Incluido en

C57.154/2012

IEC60076-14/2013

Efecto de secado del papel

Mantener el papel seco trae beneficios adicionales

para el transformador mayor confiabilidad.

• En AM la humedad en el papel se

incrementa con la degradación.

• En EN la humedad generada migra al

aceite y es consumida por hidrolice,

manteniendo el papel seco.

• El papel seco es mejor dieléctrico.

• Mitiga el riesgo de falla por burbujas,

Bubbling, critico para equipos con

sobrecargas.

4

Temperatura critica para burbujas

Estudios de T.V. Oomen indican dependencia directa

a el contenido de humedad del papel.

• Analices post-morten muestran

humedad de 2% a 3% para los

papeles en equipos con AM.

• Para 2%, tenemos una Tc de

140°C, limite de sobrecarga

• Para Ester Natural, se tiene el

papel con humedad por debajo

de 0,5% Tc > 200°C

• Sin riesgo de falla por burbujas

5

Evidencias del proceso de secado

6

130°C 150°C

170°C 150°C

Retr

olle

nado

Transformador con 2x la expectativa de vida útil para papel inmerso en EN

7

Identificación de la MuestraGrado de Polimerización

después 2X Vida Útil

Contenido de humdad

después de 2X Vida Útil (%)

Nuevo; Seco; TUK Paper 1076 0,25

Coil pack out (away from hotspot) 405 0,52

Coil pack out (between coil hotspots) 197 0,19

Coil 1; Layer 2; (away from hotspot) 399 0,44

Coil 1; Layer 2; (hotspot area) 235 0,37












Beneficios por la extensión de vida

8

Ejemplo de empresa

eléctrica de EEUU

9

COMPARACIÓN DEL COSTO TOTAL DE PROPIEDAD (TOC) CON VIDA DE

30-AÑOS EN ACEITE MINERAL x 40-AÑOS EN ESTER NATURAL

Transformador Precio de

compra

PV TOC

con aceite mineral

(vida 30 años)

PV TOC

con ester natural

(vida 40 años)

PV TOC

Diferencia

en 40 años

Beneficio en Valor

Presente (PV) sobre

precio de compra

15kVA Pole

Type

$385 $1.317 $1.187 $130 34%

50kVA 1

Phase Pad

$1.102 $3.001 $2.688 $313 28%

150kVA 3

Phase Pad

$4.385 $7.967 $7.026 $941 21%

Ejemplo de empresa

eléctrica de EEUU

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Objetivos• Reducir las fallas dieléctricas

• Prolongas la vida útil en mínimo

de un 20 porciento

• Seguridad al fuego

Situación• Distribuidora de grande porte

• 20.000 equipos remplazados/año

• USD 1.500 / transformador

• Presión por reducción de precios

• Reducción de calidad de los equipos

tiene afectado la vida útil

Resultados

• 17% / año de reducción en las

compras de transformadores

• Economía / año - 3.400 transformadores

- USD 3.4 Millones líquido

• 10-años NPV USD 19.2 Millones

Beneficios por el incremento de límites de temperatura

11

Incrementando la temperatura

El incremento de las temperaturas de vida nominal

del papel en éster natural permite dos aboradajes:

• Optimización del transformador:• Diseño del transformador para temperaturas más altas

• Economias de materiales y disminuycion de perdidas sin carga

• Capacidad de sobrecargamento contínuo• Transformador más pequeño puede reemplazar más grande

• Costo inicial más bajo y perdidas sin carga mucho menores

12

13

Ejemplo de concesionaria de Brasil

1ª Fase Proyecto – 5000 unidades

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

CONVENCIONAL

• 45 KVA 11,4-13,8kV/127-220V

• Peso: 435kg

• Litros: 90 litros

• Precio/kVA: USD$ 42,20

TRANSFORMADOR VERDE

TRIFÁSICO COMPACTO

• 88 KVA 11,4-13,8kV/127-220V

• Peso 350Kg

• Litros: 81 litros (FR3)

• Precio/kVA: USD$ 26,70

14

2ª Fase Proyecto - Optimización Pérdidas Eléctricas

Transformador Verde Compacto x Convencional

NBR 5440/2014 Trafo Verde Compacto

PotenciaClase

VoltajeSin Carga Total Sin Carga Total

(kVA) (kV) (W) (W) (W) (W)

30 15 150 695 128 695

30 25 160 790 114 790

45 15 195 945 140 945

45 25 215 1055 155 1055

75 15 295 1395 194 1395

75 25 315 1550 198 1550

112,5 15 390 1890 246 1890

Ejemplo de empresa de Brasil

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2ª Fase Proyecto - Optimización Perdidas Eléctricas

Variación Precios Trafo Verde Compacto x Convenc.

Potencia (kVA) Clase Voltaje (kV) Variación

3015 7%

25 4,7%

4515 6,9%

25 5,1%

7515 7,4%

25 11,3%

112,5 15 11,8%


16

Reducción Perdidas x Cargamento

Ejemplo Transformador 75 kVA clase 15 kV

10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% 105% 110% 115% 120% 125% 130% 135% 140%

3,1 3,1 3,1 3,2 3,2 3,3 3,3 3,4 3,5 3,63,7 3,8

3,9 4,1 4,3 4,64,8 5,2

5,66,1

6,7

7,6

8,7

10,3

12,7

16,9

25,5

Transformador 75 kVA – 15kV

Factor de Carga (p.u)

Tiempo de Retorno do Inversión (Años)

40% reducción de pérdidasRI = 3,1 años

FC = 0,1

5% reducción de pérdidasRI = 5,6 añosFC = 1,0

14% reducción de perdidasRI = 3,8 añosFC = 0,65

RI = Retorno de la Inversión x Factor de Carga


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CargaPotencia

(kVA)

Variación

Perdidas

(W)

Energia

Anual

(MWh)

Ganancia

Anual

Retorno de

la Inversión

(años)

Reducción

Perdidas

(%)

65%

30 43,27 0,38 R$ 39,04 6,2 11%

45 69,44 0,61 R$ 62,65 4,6 13%

75 110,23 0,97 R$ 99,46 3,8 14%

112,5 154,29 1,35 R$ 139,21 5,2 14%


Resumen de los valores obtenidos transformadores

de distribución clase 15 kV => +40.000 unidades

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Ejemplo de Brasil con capacidad de sobrecargamento

El transformador más pequeño tiene

capacidade de cargamento permanente

igual al más grande.

Presentation Title-Date

AM 75kVA (Std) EN (FR3) 75kVA / 112.5kVA AM 112.5kVA (Std)

Devanado promedio ≤ 55°C

Hotspot ≤ 65°C

Aceite Topo ≤ 50°C

Capacidad de sobrecarga con consumo adicional de vida útil ≈140%

Devanado promedio ≤ 55°C / 85°C

Hotspot ≤ 65°C / 100°C

Aceite Topo ≤ 50°C / 80°C

Carga Nominal = 75 kVA

Sobrecarga continuo = 112,5kVA (150%) sin consumo adicional de vida. (misma capacidad)

Sobrecarga con consumo adicional de vida útil ≈140%

Perdidas sin carga menos 26%

Devanado promedio ≤ 55°C

Hotspot ≤ 65°C

Top Oil ≤ 50°C

Capacidad de sobrecarga con consumo adicional de vida útil ≈140%

Costo ≈ 125%Costo ≈ 110%

Ahorro≈ 12%

Eco Eficiencia usando fluido FR3

La capacidad de sobrecarga permanente permite el

uso de transformadores más pequeños.

• Curvas de carga “Típicas”

resultan en promedio bajo, ya que

el “peak” define la potencia

• Selección de los transformadores

por el promedio de carga, sin

considerar el “peak”.

• Por encima de la sobrecarga sin

consumo de vida útil, se puede

sobrecargar más que en AM.

20

19.2kWh x 18.5kWh

Transformadores de Potencia

El mismo concepto se puede aplicar en potencia,

pero con porcentaje de sobrecarga más baja.

• Posible sobre cargamento hasta

125% permanente

• Incremento de la confiabilidad

de los transformadores (secado)

• Perdidas sin carga más bajas

• Mantenimiento igual o menor

que en aceite mineral.

• Vida útil extendida.

• Postergar reemplazos.

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300MVA (440MVA)

420/115/22kV

After all, just natural

Envirotemp FR3

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