Manejo Gas SF6

Como gas de efecto invernadero, el hexafluoruro de azufre (SF6) es un destructor de ozono. De hecho es el más potente de todos los gases de efecto invernadero conocidos: un kilogramo de hexafluoruro de azufre contribuye al calentamiento global lo mismo que 23 900 kilogramos de CO2 . No obstante, por sus características como gas aislante, resulta indispensable para el transporte y distribución de electricidad. La manipulación de SF6 en celdas eléctricas y otros componentes similares es una actividad muy delicada y los equipos utilizados para el mantenimiento de equipos con SF6 deben cumplir con los correspondientes requisitos de seguridad. 

Desde un punto de vista químico, el SF6 es muy inerte, por lo que es un material muy duradero; si este gas se libera al exterior, deben transcurrir unos 3200 años hasta que sus moléculas, extremadamente estables, se descompongan debido a la radiación ultravioleta en las capas más elevadas de la atmósfera. Debido a sus propiedades negativas, el SF6 figura como uno de los seis gases de efecto invernadero relacionados en el protocolo de Kyoto. De acuerdo con dicho convenio, los países industrializados deben reducir de manera significativa sus emisiones de gases de efecto invernadero tomando como referencia el año 1990; la solución más sencilla sería, evidentemente, sustituir el SF6 por un material menos peligroso para la atmósfera; sin embargo y desafortunadamente, no se dispone de tal sustituto en cantidad suficiente para poner en marcha un cambio exhaustivo a nivel mundial.

El uso de de gas SF6 en celdas eléctricas

Carro de servicio WIKA

Procesamiento de gas SF6 con el modelo GPU-2000 de WIKA

Por lo tanto, debido a sus propiedades químicas exclusivas, el SF6 continúa utilizándose como gas aislante y refrigerante, principalmente en el transporte y distribución de electricidad y en la ingeniería eléctrica. Además de emplearse en el grabado y en la limpieza de cámaras en la industria de los semiconductores, su principal aplicación es en celdas de alta tensión (> 52 kV) y media tensión (< 52 kV); también se utiliza en cables de alta tensión, transformadores, transductores, aceleradores de partículas y sistemas de cableado de frecuencia ultra alta.

El SF6 sirve como medio aislante destinado a la prevención total de corrientes de cortocircuito; permite a su vez reducir los espacios entre los alojamientos y los componentes conductores en comparación a cuando se usan otros medios aislantes; además, este gas apaga los potentes arcos que se forman durante la conmutación.

Las excelentes propiedades que exhibe como gas aislante tienen como contrapartida los riesgos de manipulación. La seguridad constituye el tema dominante cuando se trata del SF6; los usuarios de este gas deben contrarrestar el peligro de las emisiones que se producen, por ejemplo, al rellenar celdas nuevas antes de la puesta en marcha o al evacuar SF6 de cara a tareas de mantenimiento; no se trata solamente de proteger la atmósfera: con el funcionamiento a largo plazo de la celda, el SF6 puede descomponerse y liberar sustancias como el dióxido de azufre y el fluoruro de hidrógeno, muy peligrosas para la salud y capaces de producir daños irreversibles.

Equipos de manejo de gas SF6

Durante muchos años, los suministradores han proporcionado a la industria de transporte y distribución eléctrica equipos dedicados al SF6; ahora bien, aunque las normas y las directrices orientadas a las celdas se han actualizado con el transcurso de los años, solamente algunas modificaciones afectan los equipos de manipulación. Sin embargo, con la unidad de procesamiento de gas GPU-2000, WIKA ofrece ahora lo mejor de su experiencia aplicada a una nueva generación de equipos de llenado y manipulación.

El propósito de estos nuevos equipos de mantenimiento es suministrar un sistema seguro que reduzca las emisiones a un mínimo, elimine virtualmente cualquier fallo en la aplicación y, al mismo tiempo y debido a sus prestaciones, se pueda utilizar en múltiples tareas. Para gestionar dichas tareas, en la GPU-2000 se combinan un compresor de SF6, una bomba de vacío de SF6, una bomba de vacío, un depósito de almacenamiento, un sistema higrométrico y, además, un filtro con el que el gas, sea durante la evacuación, sea durante el llenado, se puede limpiar de partículas, humedad o productos de descomposición.

Manejo de gas SF6

Manejo de gas con el GPU-2000

Los procesos que se desarrollan en la GPU gozan de una estricta cobertura de seguridad. Los mecanismos de protección empiezan en los elementos de control: a efectos de evitar cualquier error de introducción de datos, el instrumento dispone de una pantalla táctil de diez pulgadas con menús intuitivos. El propio proceso de manipulación del SF6 está sujeto a un control de seguridad basado en componentes SIL-2; queda así excluida cualquier posibilidad de que la GPU incurra en fallos.

Los componentes SIL-2 comprenden los sensores de presión, la báscula que registra el contenido del depósito y el detector de gas, de tecnología infrarroja; este último detecta emisiones en un rango de 0 hasta 2000 ppmv; si se superan los límites del emplazamiento, el detector sitúa automáticamente el sistema en estado seguro y avisa al operador.

WIKA ha prestado especial atención, en lo que se refiere al concepto de seguridad, a la protección contra un sobrellenado del depósito. Teóricamente, los depósitos de gas se pueden llenar al máximo con SF6 licuado a una temperatura constante determinada. La realidad, no obstante, raramente es así; en el caso del SF6, un aumento de temperatura puede tener consecuencias graves, por ejemplo en depósitos exteriores expuestos a la insolación; la presión del depósito aumenta y el gas puede escapar por la válvula de seguridad.

Para reducir al mínimo la posibilidad de tal fuga, el paro del llenado de la GPU-2000 se activa por debajo de la norma aplicable de 0,8 kg/l (IEC 62271-4); esta función de protección cubre una gama de temperaturas más amplia de lo habitual: hasta 40 °C en operación de la planta y hasta 60 °C en almacenamiento. El sistema de seguridad de este nuevo desarrollo de WIKA no funciona, en caso alguno, a expensas de la eficiencia; en comparación a los modelos anteriores, el vaciado y el llenado de las plantas de SF6 a una potencia del compresor casi constante se acelera en hasta un veinte por ciento; los filtros y el tipo de tuberías seleccionados posibilitan, entre otros factores, este resultado.

Como en todas las aplicaciones convencionales con SF6, esta GPU funciona sin lubricación. Si bien con ello se elimina una posible contaminación del gas con el lubricante, también aumenta el desgaste y, a su vez, el mantenimiento necesario; por este motivo, tanto el diseño de la GPU como los materiales utilizados se han concebido de cara a prolongar los periodos operativos y a limitar a un mínimo los periodos de parada; el compresor solo necesita mantenimiento después de 2500 horas de funcionamiento.

En conclusión: Las industrias eléctrica y de generación buscan una alternativa al SF6. Puede pasar mucho tiempo antes de que se pueda introducir a nivel global una sustancia con las propiedades adecuadas; incluso entonces, no todos los sistemas que utilizan este gas de efecto invernadero se podrán adaptar inmediatamente. Por lo tanto, el SF6 seguirá presente bastante tiempo y tanto los operadores de las plantas como los suministradores deben continuar abordando los aspectos técnicos de seguridad y de reducción de emisiones.

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