Ogni anno, migliaia di tonnellate di oli di petrolio usati vengono generati in tutto il mondo e scaricati da trasformatori, macchine utensili, presse e compressori. Questi rifiuti non devono essere scaricati nell’ambiente perché inquinano l’acqua e il suolo, uccidono gli animali e peggiorano la salute umana.

Pertanto è necessario lo smaltimento dell’olio usato o la sua rigenerazione per il riutilizzo. Dal punto di vista economico e ambientale, la rigenerazione è una soluzione preferibile. Permette di risparmiare il petrolio da cui vengono prodotti gli oli, riducendo le spese associate all’acquisto di oli nuovi e allo smaltimento di quelli usati, nonché diminuendo la quantità di rifiuti pericolosi.

In questo articolo discuteremo delle tecnologie e delle apparecchiature di rigenerazione utilizzando l’esempio dell’olio utilizzato nei trasformatori per l’isolamento elettrico dei componenti e per la rimozione del calore.

Cause dell’invecchiamento dell’olio del trasformatore

Le cause dell’invecchiamento dell’olio dei trasformatori risiedono nelle condizioni operative. Quando il calore viene rimosso dalle parti riscaldanti del trasformatore, l’olio assorbe l’effetto dell’alta temperatura e, quando è isolato, assorbe quello dell’alta tensione. Inoltre, ci sono altri fattori che peggiorano le condizioni dell’olio del trasformatore. Questi includono:

• acqua (riduce la tensione di rottura dell’olio);
• gas (diventano fonte di scariche parziali);
• impurità meccaniche: carbone, fibre di cellulosa, particelle metalliche;
• prodotti di invecchiamento ossidativo dell’olio.

Anche se la presenza di acqua, gas e impurità meccaniche è pericolosa per l’olio e il trasformatore, non è così critica. Queste impurità vengono periodicamente rimosse dall’olio mediante attrezzature speciali. L’emergere di prodotti di invecchiamento indica che in essi avvengono i processi associati al cambiamento della composizione strutturale del petrolio. L’ossidazione dell’olio contribuisce alla formazione di nuove impurità. Nell’olio si accumulano prodotti acidi e sostanze resinose-asfaltiche. Le particelle colloidali crescono di dimensioni e compaiono fanghi oleosi. I fanghi si depositano sugli avvolgimenti e ostacolano lo smaltimento del calore. L’aumento dell’acidità provoca l’invecchiamento della cellulosa. Pertanto, l’invecchiamento dell’olio isolante riduce l’affidabilità dell’intero sistema isolante del trasformatore.

Stima dell’invecchiamento dell’olio del trasformatore

Una variazione di due parametri: numero di acidità (numero di neutralizzazione) e tensione interfacciale può essere utilizzata come indicatore dei processi di invecchiamento dell’olio del trasformatore.

Il numero di acidità dell’olio è il numero di milligrammi di idrossido di potassio necessari per neutralizzare i composti acidi contenuti in un grammo di olio per trasformatori. La stima dell’acidità dell’olio viene effettuata utilizzando metodi di laboratorio e richiede un campionamento preliminare dell’olio dal trasformatore.

Nella fase iniziale di funzionamento (i primi 6–8 anni), il numero di acidità dell’olio del trasformatore è generalmente basso: 0,1 mg KOH/g. Dopo altri 8-10 anni, il numero di acidità raggiungerà 0,5 mg KOH/g, il che indica l’invecchiamento e la presenza di morchie nell’olio. L’olio del trasformatore con un numero di acidità di 1 mg KOH/g è considerato vecchio e deve essere cambiato o rigenerato.

Il monitoraggio dell’invecchiamento dell’olio mediante il numero di acidità produce buoni risultati, ma è insensibile ai contaminanti diversi dai composti acidi. Ciò significa che i primi processi di invecchiamento possono già essere osservati nell’olio e il numero di acidità rientrerà nell’intervallo normale.

La tensione interfacciale dell’olio del trasformatore viene utilizzata per identificare anche piccole quantità di contaminanti polari e prodotti di ossidazione. Un valore elevato di questo parametro indica l’assenza di tali contaminanti. Come risultato dell’invecchiamento dell’olio, i tensioattivi idrofili si accumulano nell’olio e aumentano la sua capacità di assorbire acqua. Provoca una diminuzione della tensione interfacciale all’interfaccia olio-acqua.

Pertanto, per ottenere informazioni più complete relative all’invecchiamento dell’olio del trasformatore, è necessario utilizzare almeno due parametri: numero di acidità e tensione interfacciale.  

Modi per rallentare l’invecchiamento dell’olio del trasformatore

La domanda sorge spontanea: è possibile rallentare in qualche modo l’invecchiamento dell’olio del trasformatore? In pratica, a questo scopo vengono spesso utilizzati due metodi: l’aggiunta di inibitori e la passivazione.

Per inibitori dell’olio si intendono sostanze speciali che vengono aggiunte all’olio per rallentare l’ossidazione. A questo scopo viene spesso utilizzato lo ionolo.

Per passivazione si intende la formazione di una pellicola protettiva sulle superfici metalliche che previene l’ossidazione e la corrosione. Ad esempio, la passivazione viene utilizzata per proteggere le superfici metalliche dal contatto con lo zolfo per prevenire la formazione di solfuro di rame, un composto conduttivo che riduce la rigidità dielettrica dell’isolamento del trasformatore. Come passivatori vengono utilizzate soluzioni chimiche speciali.

Principi generali di rigenerazione dell’olio

Le ragioni principali per la rigenerazione dell’olio del trasformatore includono il deterioramento del numero di acidità e delle prestazioni dell’olio. Parliamo degli approcci di base alla rigenerazione.

Il primo approccio è la rigenerazione periodica dell’olio per prevenire il problema. L’olio viene rigenerato prima che si verifichino cambiamenti irreversibili nella sua composizione strutturale. Il secondo approccio si basa sulla manutenzione dell’olio del trasformatore, in altre parole, sul monitoraggio del numero di acidità ed effettuando la rigenerazione se questo parametro rientra nell’intervallo di valori indesiderati.

Le tecnologie per la rigenerazione degli oli usati comportano un trattamento completo che comprende i seguenti processi:

• purificazione dell’olio con rimozione di acqua, gas e impurità meccaniche;
• ripristino della composizione strutturale dell’olio rimuovendo i prodotti di ossidazione;
• chiarificazione dell’olio eliminando i prodotti dell’invecchiamento.

Con lo sviluppo dell’industria della raffinazione del petrolio, sono stati utilizzati diversi approcci alla rigenerazione degli oli, ma attualmente l’approccio più semplice e pratico è associato all’uso di assorbenti.

Un assorbente è una sostanza di origine naturale o artificiale che ha elevate proprietà adsorbenti nei confronti dell’ossidazione dell’olio e dei prodotti di invecchiamento. Uno dei principali indicatori dell’invecchiamento dell’olio del trasformatore è la formazione di composti acidi. Pertanto, utilizzando un assorbente, vengono eseguite la rimozione dell’acido e la rimozione dello zolfo.

Quali assorbenti vengono utilizzati nella rigenerazione degli oli

Gli assorbenti utilizzati nella rigenerazione degli oli possono essere convenientemente divisi in tre gruppi. Il primo gruppo comprende quelli che assorbono solo acqua e non influiscono in alcun modo sui prodotti dell’ossidazione dell’olio. La zeolite è diventata la più conosciuta tra questi assorbenti. Il secondo gruppo comprende i sorbenti più atti ad assorbire i prodotti dell’ossidazione e dell’invecchiamento. A tal fine vengono utilizzate varie argille e terre, ad esempio la terra di Fuller. Il terzo gruppo comprende gli assorbenti che assorbono bene l’acqua e influiscono in parte sull’acidità dell’olio del trasformatore. Il rappresentante più importante di questo gruppo è il gel di silice.

La purificazione dell’olio a base di argilla dà buoni risultati in termini di ripristino del colore e delle prestazioni.

Assorbente della terra di Fuller

GlobeCore apparecchiature per la rigenerazione dell’olio

GlobeCore ha sviluppato una tecnologia di rigenerazione dell’olio per trasformatori utilizzando la terra di Fuller che è implementata in Unità CMM-R. Se l’olio richiede una rigenerazione completa, tali unità vengono costituite come un set completo secondo il concetto dei blocchi costitutivi. Nella sezione di essiccazione e degasaggio l’olio viene riscaldato dopodiché i gas e l’acqua evaporano sotto vuoto. La sezione di rigenerazione è composta da diverse colonne, ciascuna delle quali è riempita con la terra assorbente di Fuller. L’olio viene pompato attraverso le colonne e nel frattempo subisce la rimozione dei prodotti di ossidazione e invecchiamento: avviene la riattivazione dell’olio.

La rigenerazione dell’olio usato per trasformatori mediante GlobeCore tecnologie e attrezzature permettono:

• ridurre il numero di acidità;
• cambiare il colore dell’olio da torbido e marrone scuro a giallo chiaro;
• ridurre il contenuto di acqua;
• aumentare la tensione di rottura;
• ridurre il contenuto di gas;
• ridurre la tangente di perdita dielettrica, ecc.

Tutti i parametri dell’olio trasformato vengono ripristinati al livello dei parametri dell’olio nuovo.

Successivamente, l’olio passa attraverso il pacchetto di iniezione dell’inibitore. In questo pacchetto, all’olio viene applicato uno speciale additivo che rallenta i processi di ossidazione dell’olio durante il funzionamento futuro.

L’unità di rigenerazione dell’olio СMM-R può essere completata con un diverso numero di colonne: due, quattro, sei, dodici, ventiquattro, ecc. Maggiore è il numero di colonne in cui l’olio viene rigenerato contemporaneamente, maggiore è la capacità complessiva dell’apparecchiatura .

Al fine di garantire una manutenzione più efficiente di GlobeCore trasformatori, è prevista la possibilità di implementare la tecnologia di rigenerazione senza scollegare il trasformatore dall’alimentazione. In questo caso, il recupero dell’olio viene effettuato collegando l’unità CMM-R al trasformatore e grazie alla circolazione continua dell’olio in un circuito chiuso (trasformatore-unità-trasformatore). La rigenerazione dell’olio nel trasformatore sotto tensione fa risparmiare tempo e rende più conveniente il processo di manutenzione (non è necessario attivare la riserva o scollegare i consumatori di elettricità)

Applicazione tempestiva di GlobeCore la tecnologia di rigenerazione estende la durata di vita dei trasformatori di potenza di 15-20 anni grazie al miglioramento dello stato del sistema di isolamento.

Unità di rigenerazione dell’olio CMM-12R

Cosa fare con l’assorbente usato

La rigenerazione dell’olio del trasformatore mediante assorbenti mostra risultati eccellenti; tuttavia, col tempo un assorbente si satura di impurità. La rigenerazione degli assorbenti viene eseguita più spesso in apparecchiature esterne. GlobeCore la tecnologia è implementata in modo tale che il recupero del sorbente venga eseguito senza rimuovere il sorbente dall’unità di rigenerazione CMM-R bruciandolo ad alta temperatura. Per prima cosa si avvia il ciclo di rigenerazione dell’olio e, una volta saturato l’assorbente, viene attivato il ciclo di rigenerazione dell’olio. Pertanto, l’assorbente non richiede smaltimento e può essere utilizzato più volte nell’arco di diversi anni.

Quali altri prodotti petroliferi possono essere rigenerati utilizzando GlobeCore tecnologie

La rigenerazione dell’olio usato è un compito completo e le esigenze industriali non si limitano alla sola rigenerazione degli oli per trasformatori. GlobeCore le tecnologie possono essere utilizzate con successo per affrontare i seguenti compiti:

• rigenerazione dell’olio idraulico;
• rigenerazione dell’olio industriale;
• rigenerazione dell’olio per turbine;
• chiarimento del carburante.

Poiché la viscosità dei diversi tipi di oli e carburanti può differire, la capacità di rigenerazione cambia leggermente quando si utilizzano le unità CMM-R, ma l’apparecchiatura rimane versatile e gestisce vari prodotti petroliferi.

Vantaggi della rigenerazione dell’olio

La rigenerazione degli oli minerali nel settore industriale offre i seguenti vantaggi:

• risparmiare le materie prime (petrolio) riutilizzando gli oli usati e riducendo così il volume di consumo di oli nuovi;
• risparmio di denaro dovuto al fatto che il prezzo di costo della rigenerazione è inferiore al prezzo di costo del petrolio nuovo;
• non è necessario smaltire l’olio usato;
• la rigenerazione tempestiva prolunga la durata delle apparecchiature riempite d’olio e aumenta l’affidabilità del suo funzionamento;
• migliorare la situazione ambientale sostenendo i principi Zero Waste nel contesto dei rifiuti contaminati da petrolio.

Per ottenere consulenza tecnica in merito alla rigenerazione degli oli minerali si prega di utilizzare alcuni dei recapiti presenti nell’apposita sezione del sito.