BR102018002229A2 - Fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais aditivados com antioxidantes sintéticos e naturais e respectivo processo de obtenção - Google Patents

Abstract

o presente resumo para invenção cumpre descrever um fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais aditivados com antioxidantes sintéticos e naturais e respectivo processo de obtenção, obtido a partir de óleos vegetais ou uma mistura de óleos vegetais, do tipo triglicerídeos, onde o principal componente a ser utilizado será, obtido a partir de óleos vegetais refinados, tais como soja transgênica (v1) - rr e rr2 - ou não; girassol (v2); girassol alto oleico (v3); canola (v4); amendoim (v5); babaçu (v6); milho transgênico ou não (v7); algodão (v8); arroz (v9); buriti (v10); macaúba (v11); gergelim (v12); linhaça (v13); crambe (v14) e colza (v15).

Description

FLUIDO ISOLANTE DIELÉTRICO À BASE DE ÓLEOS VEGETAIS ADITIVADOS COM ANTIOXIDANTES SINTÉTICOS E NATURAIS E RESPECTIVO PROCESSO DE OBTENÇÃO CAMPO DE APLICAÇÃO [001] O seguinte e relatório descritivo para invenção se refere a um novo processo e uma nova fórmula para produção de um fluido dielétrico, obtido a partir de óleos vegetais ou uma mistura de óleos vegetais, do tipo triglicerídeos, onde o principal componente a ser utilizado será, obtido a partir de óleos vegetais refinados, tais como soja transgênica (V1) - RR e RR2 - ou não; girassol (V2); girassol alto oleico (V3); canola (V4); amendoim (V5); babaçu (V6); milho transgênico ou não (V7); algodão (V8); arroz (V9); buriti (V10); macaúba (V11); gergelim (V12); linhaça (V13); crambe (V14) e colza (V15).

[002] O fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais é denominado de óleo vegetal isolante (OVI), cuja aplicação será em equipamentos elétricos tais como: transformadores, reatores, capacitores, protetores, indutores, reguladores de tensões, em baixa, média e alta tensão. Diferenciando dos demais chamados óleos isolantes a base de óleos vegetais por ser obtido de um processo exclusivo na fabricação e que utiliza na sua fórmula antioxidantes sintéticos e naturais. Melhorando com isto também a eficiência na biodegradabilidade e na redução da toxidez.

ESTADO DA TÉCNICA [003] Os fluidos elétricos são utilizados a mais de 100 anos como isolantes elétricos, também chamados de óleos isolantes ou óleos de transformador, são fluidos, que apresentam grandes estabilidades às altas temperaturas, dotado de elevadas características isolantes. São empregados em vários dispositivos elétricos, reatores de potência,

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 6/18 / 8 capacitores de alta tensão, chaves e comutadores e outros equipamentos elétricos. Suas principais funções são garantir o isolamento elétrico, extinguir descargas elétricas parciais e arcos elétricos e servir como meio de troca térmica para a refrigeração do equipamento. Equipamentos que utilizam um fluido com a função de isolante elétrico e também para refrigerar o transformador são tradicionalmente produzidos à base de óleo mineral, o que pode representar riscos consideráveis à saúde, meio ambiente e, principalmente à de incêndios.

[004] O tipo de fluido mais largamente empregado em equipamentos elétricos é o óleo mineral de elevado grau de refino, derivado de petróleo, que é denominado de óleo mineral isolante (OMI). Durante algum tempo foram empregados compostos organoclorados, os chamados PCBs (Bifenil Policlorado, do inglês Polychlorinated biphenyl), porém os mesmos não podem ser mais utilizados no Brasil e na maior parte do mundo devido à sua baixa biodegradabilidade, potencial agressivo ao ambiente e por serem carcinogênicos.

[005] Os óleos vegetais são obtidos a partir dos grãos por processos de descortificação, descascamento, trituração, laminação, cozimento, prensagem mecânica ou extração por solvente. Ao final deste processo, tem-se o óleo bruto. Este óleo passa então pelos processos de degomagem, neutralização, branqueamento e desodorização, obtendose o óleo refinado (MORETTO, FETT, 1998).

[006] Os óleos vegetais são substâncias insolúveis em água formadas predominantemente por triacilgliceróis. O triacilglicerol é um éster oriundo da reação de condensação entre as três hidroxilas do glicerol com ácidos graxos (MORETTO, FETT, 1998). Trata-se de uma molécula com uma fração polar (éster) e outra apolar (cadeia

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 7/18 / 8 hidrocarbônica ou unidades acila), ou seja, a composição química do OVI é diferente da composição química do OMI.

[007] Em novembro de 2006 foi publicada a norma ABNT NBR 15422/2006, “Óleo Vegetal Isolante para Equipamentos Elétricos”, que trata da especificação de OVI novo (ABNT, 2006) que foi atualizada e publicada pela ABNT em novembro/2015. Esta norma foi elaborada com base no estudo realizado pela força tarefa FT-02 do grupo de trabalho de líquidos isolantes GT D1.01 do CIGRÉ (Comitê Nacional Brasileiro de Produção e Transmissão de Energia Elétrica), responsável pela definição dos ensaios de aceitação deste novo fluido e na norma ASTM D6871 “Standard Specification for Natural (Vegetable Oil) Ester Fluids Used in Electrical Apparatus”.

[008] Sabe-se que o setor elétrico vem buscando alternativas para a substituição do óleo mineral tradicionalmente utilizado como fluido isolante em transformadores de distribuição por fluidos biodegradáveis e renováveis. Existem no mercado, óleos sintéticos biodegradáveis à base de ésteres que apresentam característica biodegradável, mas a utilização destes óleos no setor elétrico brasileiro é insignificante devido ao seu elevado custo (STOCCO, 2009). Mais recentemente, têm sido introduzidos óleos vegetais isolantes (OVI) à base de ésteres naturais, denominados de fluidos ecologicamente corretos devido a sua característica biodegradável e renovável (WILHELM, GRANATO & TULIO et al., 2006).

[009] O documento WO 1997022977 se refere a um refrigerante dielétrico à base de óleo vegetal que compreende um óleo vegetal, um antioxidante dissolvido no dito óleo e um aditivo de temperatura baixa misturado no dito óleo.

[010] Um fluido dielétrico isolante à base de óleos vegetais é

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 8/18 descrito no PI 0805589-0, consistindo, principalmente, de substâncias orgânicas líquidos, possui uma variedade de antioxidantes na sua elaboração, à base de novos óleos de sementes e aditivos de classe comestível, como óleos vegetais de soja transgênico - RR (A1), girassol ômega 9 com alto teor de ácido graxo oleico (A2), crambe (A3), canola (A4), pinhão manso (A5), tremoço branco e azul (A6), linhaça (A7), nabo forrageiro (A8), camelina (A9), gergelim (A 10), cártamo (A11), milho (A12), arroz (A13), babaçu (A14), castanha-do-pará (A15), tungue (A 16), macaúba (A17), buriti (A18) e amendoim (A19). Atendendo aos critérios de biodegradabitidade, estabilidade, pureza elétrica e propriedades físicas com a finalidade de garantir ao refrigerante as propriedades dielétricas e de estabilidade à oxidação, com alto de ponto de fulgor e combustão.

[011] O documento US 8741187 descreve um óleo vegetal de alta pureza dielétrico, isento de antioxidantes e/ou aditivos externos a serem utilizados em equipamentos elétricos, tais como transformadores, como elemento isolante e como meio de arrefecimento e um método para obter o mesmo em que o óleo vegetal dielétrico de alta pureza é obtido por meio da otimização das etapas de branqueamento - e desodorização - do processo de refinação conhecido como Mistura Longa de Refinação Cáutica Modificada (RBD).

[012] O documento BR 1120150143396-3 descreve um óleo enzimaticamente degomado e usos do mesmo. Também, são descritos métodos para isolar e resfriar um transformador usando óleos vegetais enzimaticamente degomados, e métodos para adicionar um óleo vegetal enzimaticamente degomado a um gabinete de um dispositivo elétrico. São ainda, descritos processos para fazer fluidos dielétricos usando degomação enzimática de óleos vegetais ou usando óleos vegetais

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 9/18 / 8 enzimaticamente degomados como o material de partida para o processo.

PROBLEMAS DA TÉCNICA [013] Algumas patentes foram depositadas sobre produção de fluidos dielétricos vegetais utilizando como matéria-prima óleos vegetais degomados enzimaticamente, ou outras formas de processos, onde estes processos levam a um aumento da degradação dos óleos vegetais, por utilizarem formas, processos e componentes químicos que podem diminuir a vida útil dos dispositivos elétricos, tais como: transformadores de distribuição ou potência (força), reguladores de tensões, chaves seccionadoras, entre outros equipamentos elétricos que utilizam algum fluido dielétrico para sua refrigeração.

SOLUÇÃO PROPOSTA [014] Assim, devido às considerações pertinentes ao estado da arte anteriormente discutido, é um dos objetivos da presente invenção o desenvolvimento de um fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais aditivados com antioxidantes sintéticos e naturais, que apresenta um diferencial inovador, quando comparado ao estado da técnica, que utilizam nos processos de fabricação o uso de métodos e componentes químicos que podem diminuir a vida útil do dispositivo elétrico, bem como de poderem causar maiores impactos ao meio ambiente, por apresentar maiores taxas de toxidez agudas as seres vivos, bem como baixas taxas de biodegradabilidade. A presente invenção consiste em uma alternativa, sustentável e ecologicamente correta.

[015] O objetivo da inovação tecnológica é a formulação de um fluido dielétrico isolante, composto basicamente pelo uso de óleos vegetais, derivados de soja (geneticamente modificada (RR e RR2)), girassol, girassol alto oleico, canola, amendoim, babaçu, milho

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 10/18 / 8 transgênico ou não, arroz, algodão, macaúba, gergelim, linhaça, colza e crambe. Sendo utilizado ainda no processo de fabricação adsorventes específicos, cuja função é retirar possíveis contaminantes que são prejudiciais aos dispositivos elétricos, bem como de antioxidantes sintéticos e naturais, com a finalidade de isolamento elétrico e refrigeração nestes dispositivos.

[016] Outro objetivo da presente inovação tecnológica é propor ainda a possível redução de impactos ambientais gerados pelo simples derramamento dos fluidos isolantes no solo e na água, pois serão utilizados óleos vegetais que são tidos como facilmente biodegradáveis e antioxidantes naturais. Os óleos vegetais isolantes (éster natural) são considerados não tóxicos, e os fabricantes devem fornecer ensaios que garantam o produto como não tóxico, conforme OECD 203 [8] ou NBR 15088.

DESCRIÇÃO [017] A caracterização da invenção proposta nesse relatório é conseguida mediante a descrição das diferentes etapas necessárias à realização da presente aplicação em questão, de tal modo que se possa reproduzi-lo integralmente por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do processo pleiteado.

[018] A partir das diferentes etapas descritas que expressam a melhor forma ou forma preferencial de se realizar o processo ora idealizado, se fundamenta a parte descritiva do relatório esclarecendo aspectos que possam ter ficado subentendidos, de modo a determinar claramente a proteção ora pleiteada.

[019] Essas operações podem apresentar variações, desde que não fujam do inicialmente pleiteado.

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 11/18 / 8 [020] Neste caso tem-se que os produtos podem ser gerados por diferentes operações.

[021] O fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais aditivados com antioxidantes sintéticos e naturais, apresenta proposta inovadora por apresentar uma nova formulação que utiliza antioxidantes sintéticos, tais como: TBHQ (Terc-butil-hidroquinona), ou BHT (Hidroxitolueno butilado), ou DBPC (Di-tert-butyl-para-cresol), ou uma mistura de ambos e a utilização de antioxidantes naturais, ou a misturas de ambos. Com a finalidade de produzir um fluido dielétrico cuja função é refrigerar e atuar como isolante elétrico em dispositivos elétricos diversos. Estes antioxidantes são adicionados aos óleos vegetais para uma melhoria do desempenho dos mesmos na função de fluidos dielétricos, substâncias estas que, quando adicionadas os óleos vegetais, melhoram características tais como: ponto de fluidez, estabilidade a oxidação e viscosidade, além de outras melhorias no fluido dielétrico como o aumento do ponto de combustão que fica acima dos 300°C.

[022] A presente invenção compreende um determinado processo de produção de um fluido dielétrico (também chamado de Óleo Vegetal Isolante - OVI ou ainda de Ester Natural Isolante - ENI), que são de acordos com as seguintes etapas:

[023] - Secagem e filtragem do óleo vegetal derivado de soja geneticamente modificada (RR ou RR2) refinado ou ainda de outras fontes oleaginosas descritas anteriormente, para remoção da água e impurezas sólidas contidas na água, o que deve ficar abaixo de 100 ppm;

[024] - Redução do índice de neutralização (acidez total) quando necessário, onde a mesma deve ficar no máximo em 0,06 mg KOH/g (Conforme ABNT NBR 14248);

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 12/18 / 8 [025] - Processo de redução de teores de fosfatídeos e fosfolipídios que são normalmente ligados ao fosfato, através do uso de adsorventes específicos e de um conjunto de equipamentos específicos, para atender a especificação de fator de perdas dielétricas que deve ser no máximo 0,2% a 25°C, de 3,6% a 90°C e de 4,0% a 100°C (conforme ABNT NBR 12133). Esta especificação requer que o óleo isolante atenda ao limite de fator de perdas dielétricas a 90°C ou 100°C. Esta especificação não exige que o óleo isolante atenda aos limites medidos nestas duas temperaturas. Em caso de dúvida, esta deve ser dirimida através do ensaio de fator de perdas dielétricas a 100°C.

[026] - Processo de adicionar antioxidantes sintetizados em laboratórios e naturais, de acordo com o parágrafo 019. Em concentrações que variam de 0,1 a 0,5% de antioxidantes sintéticos e 0,05 a 0,015% de antioxidantes naturais.

[027] - Etapa de acondicionamento do produto final em tanques específicos para fins de armazenagem e posterior envase em embalagens específicas, de acordo com especificações da norma ABNT 15422/2006 atualizada em 2015. Que podem ser em tambores de 200 litros, IBC (Containers) de 1.000 litros ou a granel.

[028] - Rotulagem nas embalagens com todas as especificações para transporte, armazenamento e manuseio, descritas nas especificações da norma ABNT 15422/2006

Claims (2)

REIVINDICAÇÕES:

1- FLUIDO ISOLANTE DIELÉTRICO À BASE DE ÓLEOS VEGETAIS ADITIVADOS COM ANTIOXIDANTES SINTÉTICOS E NATURAIS, caracterizado por ser obtido a partir de óleos vegetais ou uma mistura de óleos vegetais, do tipo triglicerídeos, onde o principal componente a ser utilizado será, obtido a partir de óleos vegetais refinados, tais como soja transgênica (V1) - RR e RR2 - ou não; girassol (V2); girassol alto oleico (V3); canola (V4); amendoim (V5); babaçu (V6); milho transgênico ou não (V7); algodão (V8); arroz (V9); buriti (V10); macaúba (V11); gergelim (V12); linhaça (V13); crambe (V14) e colza (V15), sendo que o fluido isolante dielétrico à base de óleos vegetais é aditivados com antioxidantes sintéticos e naturais, tais como TBHQ (Terc-butil-hidroquinona), ou BHT (Hidroxitolueno butilado), ou DBPC (Ditert-butyl-para-cresol), ou uma mistura de ambos e a utilização de antioxidantes naturais, ou a misturas de ambos.

2- PROCESSO DE OBTENÇÃO do fluido isolante dielétrico descrito na reivindicação 1 e caracterizado por ser obtido através das seguintes etapas:

- secagem e filtragem do óleo vegetal derivado de soja geneticamente modificada (RR ou RR2) refinado ou ainda de outras fontes oleaginosas descritas anteriormente, para remoção da água e impurezas sólidas contidas na água, o que deve ficar abaixo de 100ppm;

- redução do índice de neutralização (acidez total) quando necessário, onde a mesma deve ficar no máximo em 0,06 mg KOH/g;

- redução de teores de fosfatídeos e fosfolipídios, através do uso de adsorventes, de modo a atender a especificação de fator de perdas dielétricas que deve ser no máximo 0,2% a 25°C, de 3,6% a 90°C e de 4,0% a 100°C;

Petição 870180008919, de 01/02/2018, pág. 14/18

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- adicionar antioxidantes sintetizados em laboratórios e naturais em concentrações que variam de 0,1 a 0,5% de antioxidantes sintéticos e 0,05 a 0,015% de antioxidantes naturais.