BR112015014339B1

BR112015014339B1 - Processo para a produção de um fluido dielétrico

Info

Publication number: BR112015014339B1
Application number: BR112015014339-3A
Authority: BR
Inventors: Brent Aufdembrink; Kevin J. Rapp; Charles M. Tanger
Original assignee: Cargill, Incorporated
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2021-08-10
Also published as: US20180294068A1; US20150325332A1; US20210057124A1; WO2014100649A1; US10861618B2; US9997273B2; BR112015014339A2

Abstract

óleo enzimaticamente degomado e usos do mesmo. a presente invenção refere-se a um dispositivo elétrico contendo um óleo vegetal enzimaticamente degomado. 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 enzimaticamente degomados como o material de partida para o processo.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se de modo geral a refrigerantesdielétricos compreendendo óleos vegetais enzimaticamente degomados. Os refrigerantes dielétricos são particularmente adequados para uso em dispositivos elétricos vedados sem ventilação, e têm características de desempenho desejáveis, incluindo degradação mínima das camadas isolantes de papel do dispositivo elétrico, assim como um alto grau de segurança e aceitabilidade ambiental.

Antecedentes da Invenção

[002] Fluidos dielétricos usados para isolar eletricamente eresfriar dispositivos elétricos podem requerer processamento extenso para remover constituintes nocivos e contaminantes que podem impactar o desempenho elétrico e/ou a longevidade do dispositivo elétrico. Óleos vegetais refinados de maneira convencional, tais como aqueles descritos em Bailey’s Industrial Oil & Fat Products, Vol. 4, 5th edition,1996, podem requerer numerosas etapas de processamento que levam ao consumo de matérias-primas, perda de tempo, e geração de despejos antes que os óleos vegetais tratados estejam adequados para uso como fluidos dielétricos em dispositivos elétricos. Foram oferecidos fluidos dielétricos e métodos de preparo de fluidos dielétricos incluindo a degomação enzimática de óleos vegetais. A degomação enzimática de óleo vegetal bruto pode remover os contaminantes polares que potencialmente prejudiciais para os dispositivos elétricos através de processos que podem ser mais eficientes que os processos convencionais de refino de óleos vegetais com ácido ou soda cáustica.

Sumário

[003] Em uma modalidade a invenção compreende um dispositivoelétrico compreendendo:um óleo enzimaticamente degomado.

[004] Em uma segunda modalidade a invenção compreende ummétodo de isolamento e refrigeração de um transformador, o método compreendendo: preencher um gabinete de transformador até 80% a 120% de capacidade com um óleo enzimaticamente degomado.

[005] Em uma terceira modalidade a invenção compreende ummétodo de uso de um óleo enzimaticamente degomado, o método compreendendo:adicionar um óleo enzimaticamente degomado a um gabinete de um dispositivo elétrico.

[006] Em uma quarta modalidade a invenção compreende umprocesso para a produção de um fluido dielétrico, o processo compreendendo:(a) misturar um óleo vegetal bruto com um ácido para hidratar fosfolipídios não hidratáveis;(b) ajustar o pH do óleo vegetal bruto acidificado com uma solução básica;(c) misturar uma solução aquosa de enzimas com o óleo vegetal bruto de pH ajustado da etapa (b) para degomar enzimaticamente o óleo vegetal;(d) remover a água e as impurezas solúveis em água da mistura de óleo vegetal/enzima da etapa (c) para produzir um óleo vegetal desidratado;(e) opcionalmente adicionar água ao óleo vegetal desidratado da etapa (d);(f) opcionalmente remover a água e as impurezas solúveis em água do óleo da etapa (e) para produzir um óleo vegetal desidratado; (g) secar o óleo vegetal desidratado da etapa (d) ou (f);(h) alvejar e desodorizar o óleo vegetal seco para obter um óleo vegetal degomado, alvejado e desodorizado; e(i) filtrar o óleo vegetal degomado, alvejado e desodorizado para produzir o fluido dielétrico exibindo um IFT de pelo menos 20 dinas/cm a 25°C, um fator de dissipação inferior a 0,20 % a 25°C, um índice de acidez (AV) inferior a 0,09 miligramas KOH/grama, e uma ruptura dielétrica de pelo menos 35 quilovolts (kV).

[007] Em uma quinta modalidade a invenção compreende umprocesso para a produção de um fluido dielétrico, o processo compreendendo:(a) obter um óleo vegetal enzimaticamente degomado exibindo uma ruptura dielétrica inferior a 35 quilovolts (kV); e(b) filtrar o óleo vegetal enzimaticamente degomado para produzir o fluido dielétrico exibindo um IFT de pelo menos 20 dinas/cm a 25°C, um fator de dissipação inferior a 0,20 % a 25°C, um índice de acidez (AV) inferior a 0,09 miligramas KOH/grama, e uma ruptura dielétrica de pelo menos 35 quilovolts (kV).

[008] Em uma sexta modalidade a invenção compreende umdispositivo elétrico contendo o fluido dielétrico resultantes da quinta ou sexta modalidade.

Descrição Detalhada

[009] Foram oferecidos óleos enzimaticamente degomados quepodem ser usados como refrigerantes dielétricos em dispositivos elétricos.

[0010] A menos que indicado em contrário, todos os númerosexpressando quantidades de ingredientes, propriedades tais como peso molecular, percentagens, condições reacionais entre outros usados no relatório descritivo e nas reivindicações devem ser interpretados como sendo modificados pelo termo "cerca de". Alternativamente, a menos que indicado em contrário, os parâmetros numéricos apresentados são aproximações que podem depender das propriedades desejadas buscadas.Degomação Enzimática de Óleos Vegetais

[0011] Métodos de degomação enzimática de óleos sãoconhecidos na literatura e estão descrito, por exemplo, na Patente US N° 5.558.781, Patente US N° 8.076.123, e Patente US N° 8.192.782, que estão aqui incorporadas em sua integridade a título de referência.

[0012] O processo de degomação enzimática de um óleo vegetalnormalmente pode incluir as seguintes etapas:(a) misturar um óleo vegetal bruto com um ácido para hidratar fosfolipídios não hidratáveis;(b) ajustar o pH do óleo vegetal bruto acidificado com uma solução básica;(c) misturar uma solução aquosa de enzimas com óleo vegetal bruto aquecido de pH ajustado para degomar enzimaticamente o óleo vegetal;(d) centrifugar a mistura de óleo vegetal/enzima para remover a água e as impurezas solúveis em água (por exemplo, enzima, resíduos fosfatídeos);(e) adicionar água ao óleo vegetal seguido por uma segunda centrifugação para remover a água e as impurezas solúveis em água;(f) passar o óleo vegetal através de secadores; e(g) alvejar e desodorizar o óleo vegetal seco para obter o óleo vegetal degomado adequado para uso como um refrigerante dielétrico.

[0013] Conforme usado neste relatório, o termo "óleo vegetal"significa um óleo derivado de uma planta. Óleos são composições constituídas de triacilgliceróis ("TAG"). Exemplos de óleos vegetais úteis nas modalidades da presente invenção incluem, porém sem limitação, óleo de colza, (por exemplo, um óleo de canola), óleo de milho, óleo de mostarda, óleo de azeitona, óleo de palma, óleo de palmiste (e frações), óleo de amendoim, óleo de açafrão, óleo de gergelim, óleo de soja, um óleo de castanha (e.g., amêndoa, castanha- de-caju, noz), óleo de semente de algodão, óleo de crambe, óleo de coco, óleo de arruda, óleo de vernônia, óleo de lesquerela, óleo de jatropha, óleo de jojoba, óleo de semente de uva, óleo de girassol, e misturas dos mesmos.

[0014] Um óleo útil nas modalidades da presente invenção podeincluir um óleo oriundo de alga. Em algumas modalidades, um óleo oriundo de alga pode ser misturado com um óleo vegetal.

[0015] Ácidos adequados usados na acidificação do óleo vegetalbruto (etapa (a)) nas modalidades da presente invenção podem incluir ácidos orgânicos (por exemplo, ácido cítrico) e ácidos inorgânicos (por exemplo, ácido fosfórico).

[0016] A misturação nos vários estágios do procedimento pode serfeita usando-se dispositivos conhecidos pelos especialistas na técnica. Os dispositivos de misturação podem incluir, por exemplo, dispositivos de misturação de alto cisalhamento. Dispositivos de misturação de alto cisalhamento encontram-se comercialmente disponíveis, por exemplo, na Silverson Machines, Inc., East Longmeadow, MA, EUA, Charles Ross & Son Company, Hauppapauge NY, EUA, Admix Incorporated, Manchester, NH, e IKA Works Inc., Wilmington, NC, EUA.

[0017] Bases adequadas para uso no ajuste do pH do óleo vegetalacidificado (etapa (b)) nas modalidades da presente invenção podem incluir bases inorgânicas, tais como, por exemplo, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, e combinações das mesmas.

[0018] Enzimas úteis nas modalidades da presente invenção(etapa (c)) incluem fosfolipases, tais como, por exemplo, fosfolipases A-1, A-2, B, e C. A quantidade de enzima usada normalmente depende da concentração da enzima na forma fornecida pelo fabricante e da atividade da enzima.

[0019] Em algumas modalidades, a etapa (c) de um processo dedegomação enzimática realizado de acordo com os métodos dapresente invenção pode ser realizada a cerca de 54,44-60°C (130140°F). Em algumas modalidades, a etapa (c) de um processo dedegomação enzimática realizado de acordo com os métodos dapresente invenção pode levar cerca de duas horas a cerca de quatro horas para terminar. Em algumas modalidades, a mistura reacional da etapa (c) pode ser aquecida até cerca de 76,67°C (170°F) e a fase aquosa e a fase oleosa mais leve podem ser separadas usando-se uma centrífuga de discos empilhados.

[0020] Em algumas modalidades, a etapa (d) do processo dedegomação enzimática descrito acima, isto é, separação do óleo enzimaticamente degomado da fase aquosa contendo a enzima e os resíduos fosfatídeos, pode ser efetuada usando-se centrífugas de discos empilhados.

[0021] Centrífugas de discos empilhados que podem ser usadasnas modalidades das etapas (c) e (d) dos processos de degomação enzimática divulgados encontram-se comercialmente disponíveis, por exemplo, LAVAL PX-115 disponível na Alfa Laval, Rudeboksvagen, Suécia e WESTFALIA RX-220 disponível na GEA Westfalia, GEA Mechanical Equipment US, Inc. Northvale, NJ, EUA.

[0022] Em algumas modalidades, a fase oleosa resultante dacentrifugação (etapa (d)) pode ser aquecida até cerca de 85°C (185°F) e lavada com água, que é removido em uma segunda rodada de centrifugação (etapa (e)). Em algumas modalidades, a água de lavagem pode ser cerca de 3% em peso a cerca de 8% em peso da corrente de óleo. Em algumas modalidades, a água pode ser injetada em linha com a misturação. Em algumas modalidades, a injeção em linha de água com óleo pode ser efetuada usando-se misturadores estáticos em série e/ou um tanque com misturação mecânica.

[0023] Em algumas modalidades, depois de terminada a etapa (e)do processo de degomação enzimática, o óleo pode conter cerca de 0,5% em peso de água. Em algumas modalidades, o óleo pode ser secado (etapa (f)) para melhorar a etapa de alvejamento (g). Em algumas modalidades, a secagem pode ser efetuada usando-se um vácuo por meio de técnicas conhecidas pelo especialista na técnica. Em algumas modalidades, a secagem do óleo pode ser efetuada usando-se uma coluna de secagem por aspersão onde o óleo é borrifado através bicos no topo de um tanque mantido a vácuo operando a cerca de 79,44°C (175°F) a cerca de 87,78°C (190°F) com um vácuo de cerca de 5 Torr a cerca de 40 Torr (por exemplo, cerca de 711,2-736,6 mm (28-29 polegadas) Hg).

[0024] O alvejamento (etapa (g)) pode ser efetuado porempastamento do óleo seco com argila a uma temperatura elevada a vácuo usando-se métodos conhecidos pelos especialistas na técnica. Em algumas modalidades, argilas adequadas para o alvejamento podem incluir argilas ativadas com ácido. Argilas ativadas com ácido que podem ser úteis na realização dos métodos da presente invenção encontram-se comercialmente disponíveis e incluem, porém sem limitação, materiais tais como TONSIL 126 FF (Clariant, Muttenz, Suíça) e PERFORM 5000 (Oil-Dri Corporation, Chicago, IL, EUA). Processos de degomação enzimática de acordo com os métodos da presente invenção podem permitir o uso de menos argila durante o alvejamento do que aquela que é necessária em processos convencionais de refino cáustico. Em algumas modalidades, o alvejamento pode incluir o uso de cerca de 2% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila (por exemplo, cerca de 0,3% em peso de argila), cerca de 1% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, cerca de 0,9% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, cerca de 0,8% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, cerca de 0,7% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, cerca de 0,6% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, cerca de 0,5% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila, ou cerca de 0,4% em peso a cerca de 0,1% em peso de argila. Em algumas modalidades, o alvejamento pode incluir o uso de cerca de 0,3% em peso a cerca de 0,2% em peso de argila (por exemplo, cerca de 2,5% em peso de argila). Em algumas modalidades, a argila pode ser removida do óleo usando-se filtros de folha de pressão, tais como fabricados pela Industrial Filters Co., Fairfield, NJ, EUA e AMAFILTERS disponíveis na Mahle Industrial Filtration, Alkmaar, Países Baixos. Em algumas modalidades, o alvejamento pode reduzir a cor do óleo, medida na escala Lovibond, de cerca de vermelho 30-50 para cerca de vermelho 8-11.

[0025] As impurezas voláteis do óleo tais como, por exemplo,aldeídos, cetonas, e ácidos, que podem contribuir para odor, sabor, cor, e propriedades elétricas pobres, podem ser removidas por desodorização. Em algumas modalidades, a desodorização pode ser realizada de modo intermitente, semicontínuo, ou contínuo. Uma discussão completa de processos de desodorização e desenhos de equipamento pode ser encontrada em Bailey’s Industrial Oil & Fat Products, Volume 4, Fifth Edition, 1996, que está aqui incorporado em sua integridade a título de referência.

[0026] Em algumas modalidades do processo de desodorização, oóleo alvejado pode ser aquecido até cerca de 240,56°C (465°F) a cerca de 265,56°C (510°F) e contatado com cerca de 0,5% em peso a cerca de 1,5% em peso de vapor em uma coluna mantida à baixa pressão (por exemplo, cerca de 1 Torr a cerca de 10 Torr). Em algumas modalidades, o vapor pode subir até o topo da coluna, levando com ele os componentes voláteis, enquanto que o óleo desodorizado por sair pelo fundo da coluna. Fabricantes de colunas de desodorização incluem, porém sem limitação, Alfa Laval, Marietta, GA, USA, DeSmet Ballestra, Paris, França, e Crown Iron Works, Roseville, MN, EUA. Em algumas modalidades, o óleo que entra no desodorizador pode ter um teor de ácidos graxos livres de cerca de 0,5% em peso e uma cor vermelho Lovibond de cerca de 8 a cerca de 11. Em algumas modalidades, o óleo desodorizado que sai da coluna de desodorização pode ter um teor de ácidos graxos livres de cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,02% em peso e uma cor vermelho Lovibond de cerca de 0,1 a cerca de 1.

[0027] A adequabilidade de um óleo para uma aplicação particularpode ser medida, por exemplo, por testes conhecidos pelos especialistas na técnica. Tais testes podem incluir o ASTM D1816, que pode ser usado para determinar a resistência à ruptura dielétrica e o ASTM D1533, que pode ser usado para medir o teor de água no óleo.

[0028] Existem correlações conhecidas entre os níveis de água,contaminantes dissolvidos, e partículas suspensas em um óleo e o desempenho dielétrico do óleo; quanto mais altos os níveis de água, contaminantes dissolvidos, e partículas suspensas em um óleo, mais baixa será a resistência à ruptura dielétrica do óleo. Uma enzimaticamente degomado pode ser um óleo mais puro em comparação com um óleo refinado com soda cáustica convencional e, portanto, pode ser processado em um período de tempo menor com reduções nos materiais de purificação, energia, e contaminantes que diminuem a resistência à ruptura dielétrica.

[0029] Um óleo enzimaticamente degomado adequado para usoem um dispositivo elétrico pode requerer etapas de purificação adicionais além de refino, alvejamento, e desodorização ("RBD"). Estas etapas de purificação adicionais podem ocorrer antes e/ou depois da adição de aditivos que podem melhorar certas propriedades do óleo, tais como, estabilidade à oxidação, fluxo frio, e atividade microbiana. As etapas de purificação adicionais podem se tornar particularmente importantes para refrigerantes isolantes elétricos usados em transformadores de grande porte classificados com média, alta, e extra-alta tensão.

[0030] Em algumas modalidades, um óleo adequado para uso emum dispositivo elétrico pode ser ainda purificado para reduzir a água, os gases dissolvidos (por exemplo, oxigênio, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, etano, etileno, acetileno), os contaminantes dissolvidos (por exemplo, propanal, decanal, nonanal, 2-pentilfurano, álcoois, ácidos), e as partículas suspensas e/ou ceras.

[0031] Em algumas modalidades, o nível de saturação de água doóleo enzimaticamente degomado pode ser cerca de 1000 ppm à temperatura ambiente (por exemplo, 20-25 °C). Em algumasmodalidades, o teor de água do óleo enzimaticamente degomado pode ser reduzido para menos de cerca de 20 % do nível de saturação do óleo enzimaticamente degomado (isto é, menos de cerca de 200 partes por milhão (ppm)) por um ou mais métodos conhecidos pelos especialistas na técnica. Tais métodos podem incluir, por exemplo, evaporação usando pressão reduzida, o uso de absoventes de água (por exemplo, sílica gel, peneiras moleculares, alumina), filtração, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, a água no óleo enzimaticamente degomado pode ser reduzida para cerca de 5 % a cerca de 10 % do nível de saturação do óleo enzimaticamentedegomado.

[0032] Os gases dissolvidos no óleo enzimaticamente degomadopodem ser reduzidos para os níveis exigidos para uso como fluidos dielétricos, segundo especificado, por exemplo, no IEEE C57,147- 2008, "Guide for Acceptance and Maintenance of Natural Ester Fluids in Transformers" ou outra especificação relevante para o uso pretendido por métodos conhecidos pelos especialistas na técnica, tais como, por exemplo, o uso de pressão reduzida e aquecimento do óleo enzimaticamente degomado.

[0033] Os contaminantes dissolvidos no óleo enzimaticamentedegomado podem ser reduzidos pelo uso de meios absorventes, tais como, por exemplo, terra fullers, alumina, ou outros meios absorventes conhecidos pelos especialistas na técnica, com aquecimento simultâneo do óleo enzimaticamente degomado seguido por separação do óleo enzimaticamente degomado do absorvente.

[0034] As partículas suspensas e/ou cristais céreos podem serremovidos do óleo enzimaticamente degomado por métodos conhecidos pelos especialistas na técnica, tais como, por exemplo, por filtração das partículas usando-se um filtro de cartucho com um tamanho de poro de cerca de 5 mícrons a cerca de 0,5 mícrons.

[0035] Em algumas modalidades, um óleo enzimaticamentedegomado adequado para uso em dispositivos elétricos pode conter aditivos que podem melhorar as propriedades de desempenho do óleo enzimaticamente degomado durante a operação dos dispositivos por toda sua vida útil esperada, por exemplo, cerca de 20 anos. Aditivos adequados são conhecidos pelos especialistas na técnica e podem incluir, por exemplo, antioxidantes, depressores do ponto de fluidez, agentes antimicrobianos, e corantes.

[0036] A adequabilidade de um óleo para uso em dispositivoselétricos pode ser determinada por testes quantitativos, tais como, por exemplo, o teste Tensão Interfacial do Óleo contra Água pelo Método do Anel ("Interfacial Tension of Oil Against Water by the Ring Method") ("IFT") e um teste do fator de dissipação. Os resultados do IFT e dos testes do fator de dissipação podem estar inter-relacionados e podem indicar a presença de pequenas quantidades de contaminantes moleculares polares solúveis, que podem ser indesejáveis em dispositivos elétricos e podem causar deterioração do desempenho elétrico do fluido dielétrico em um dispositivo elétrico. Valores de IFT mais baixos geralmente correspondem a quantidades mais altas de contaminantes polares e pobre qualidade elétrica do óleo. O fator de dissipação do óleo é uma medida das perdas dielétricas em um fluido isolante elétrico que aumenta com o aumento em contaminantes polares.

[0037] Em algumas modalidades, o óleo enzimaticamentedegomado preparado de acordo com os métodos da presente invenção pode exibir um valor de IFT maior que cerca de 22 dinas/cm a 25°C determinado pelo Método de Teste Padrão D971 - 99a.

[0038] Em algumas modalidades, o óleo enzimaticamentedegomado preparado de acordo com os métodos da presente invenção pode exibir um fator de dissipação de cerca de 0,03% a cerca de 0,09% a 25°C, cerca de 0,03% a cerca de 0,05% a 25°C, ou 0,05% a cerca de 0,08% a 25°C determinado pelo Método de Teste Padrão D924 - 08.Uso de Óleos Vegetais Enzimaticamente Degomados em Dispositivos Elétricos

[0039] Muitos tipos de dispositivos elétricos contêm umrefrigerante dielétrico que funciona para isolar eletricamente e resfriar componentes energizados das partes internas e do gabinete, e para dissipar o calor que é gerado pelos componentes energizados. Como detalhado acima, a presente invenção oferece óleos vegetais enzimaticamente degomados que podem ser úteis como refrigerantes dielétricos em dispositivos elétricos, tais como, por exemplo, reatores, aparelhos de distribuição, reguladores, compartimentos de comutador, buchas de alta tensão, cabos preenchidos com óleo, computadores incluindo uma caixa de computador preenchida com óleo, e transformadores.

[0040] A fabricação e a função dos transformadores sãoconhecidas na literatura e estão descritas, por exemplo, na Patente US N° 5,766,517, que aqui incorporada em sua integridade a título de referência. Um transformador é um dispositivo que transfere energia elétrica de um circuito para outro circuito por meios eletromagnéticos. Transformadores são extensamente utilizados na transmissão de energia elétrica a partir da extremidade de geração do sistema para o usuário final e entre os dois. Os transformadores são subdivididos em classes de energia que operam à média, alta, e extra-alta tensão, e classes de distribuição que operam à baixa a média tensão, e transformadores de instrumentos que servem como uma fonte de entrada de tensão e corrente a partir de um sistema de energia elétrica de tensão mais alta para instrumentos de tensão mais baixa, relés, medidores, e dispositivos de controle.

[0041] Transformadores podem ser altamente eficiente, operandocom eficiências tão altas quanto 97-99%. Perdas no processo de transformação podem surgir devido a inúmeras fontes, mas todas as perdas resultam em produção de calor. Ainda que os transformadores possam operar eficientemente a temperaturas relativamente altas, o calor excessivo pode ser prejudicial para a vida do transformador. Por isso, é importante manter temperaturas aceitavelmente baixas no interior do transformador.

[0042] Para prevenir aumentos prejudiciais na temperatura econcomitante falha prematura do transformador, os transformadores podem ser feitos com a inclusão de um refrigerante líquido para dissipar o calor gerado durante a operação normal do transformador. O refrigerante também pode funcionar para isolar eletricamente os componentes do transformador, isto é, ele pode funcionar como um refrigerante dielétrico. Comumente, o fluido dielétrico cobre e envolve o conjunto de núcleo e bobina do transformador, preenchendo vazios no isolamento e em outras partes no interior do transformador onde ar e/ou contaminantes podem de alguma forma acumular-se e levar à falha prematura do transformador.

[0043] Nas modalidades da presente invenção, o refrigerantedielétrico pode ser um óleo enzimaticamente degomado como aquele descrito acima. Em algumas modalidades, o transformador pode ser um transformador de distribuição de classe que tem uma potência certificada de cerca de 15 kVA a cerca de 5.000 kVA. Em algumas modalidades, o transformador pode ser um transformador de distribuição de classe de 15 kVA tendo um gabinete cilíndrico e uma folga de ar acima de um volume de 37,87 litros (10 galões) de refrigerante isolante dielétrico. Em algumas modalidades, otransformador pode ser um transformador de classe de energia de tensão média de 138 kV e 50 MVA tendo, por exemplo, um gabinete quadrado ou retangular envolvendo um conjunto de núcleo e bobina (por exemplo, um desenho na forma de um envoltório ou do tipo núcleo) imerso em um líquido (refrigerante) dielétrico adequado com um volume de folga acima do líquido que é preenchido com um gás inerte, tal como, por exemplo, nitrogênio.

[0044] Em algumas modalidades, o transformador pode ser umtransformador de classe de energia que tem uma potência certificada de cerca de 5 MVA a cerca de 1.200 MVA. Em algumas modalidades, o transformador pode ser um transformador de classe de energia de alta tensão de 220 kV e 200 MVA tendo, por exemplo, um gabinete quadrado ou retangular envolvendo um conjunto de núcleo e bobina (por exemplo, um desenho na forma de um envoltório ou do tipo núcleo) imerso em um líquido (refrigerante) dielétrico adequado com um volume de folga acima do líquido que é preenchido com um gás inerte, tal como, por exemplo, nitrogênio. Outros aspectos do desenho são bastante conhecidos pelos especialistas na técnica.

[0045] Em algumas modalidades o computador preenchido comóleo pode ser um supercomputador ou um computador gerador de muito calor que pode ser imerso em uma caixa ou recipiente que contenha um óleo enzimaticamente degomado da presente invenção e funcione eletricamente, porém ainda operando a temperaturas que protegem os materiais internos contra danos térmicos. Em algumas modalidades, a caixa de computador pode conter cerca de 1,89 litros (meio galão) de óleo a cerca de 378,54 litros (100 galões) de óleo. Em outras modalidades, a caixa de computador pode conter pelo menos cerca de 378,54 litros (100 galões) de um óleo enzimaticamente degomado, pelo menos cerca de 946,45 litros (250 galões) de um óleo enzimaticamente degomado, pelo menos cerca de 1892,7 litros (500 galões) de um óleo enzimaticamente degomado, pelo menos cerca de 2839,06 litros (750 galões) de um óleo enzimaticamente degomado, or pelo menos cerca de 3785,41 litros (1.000 galões) de um óleo enzimaticamente degomado.

[0046] A menos que nitidamente exigido em contrário pelocontexto, em toda a descrição e nas reivindicações, as palavras "compreendem", "compreendendo", e similares devem serinterpretados em um sentido inclusivo e não em um sentido exclusivo ou exaustivo; isto é, no sentido de "incluindo, porém sem limitação". Palavras que o número singular ou plural também incluem o número plural ou singular, respectivamente. Quando as reivindicações utilizam a palavra "ou" em relação a uma lista de dois ou mais itens, essa palavra cobre todas as interpretações que se seguem da palavra: qualquer um dos itens na lista, todos os itens na lista, e qualquer combinação dos itens na lista.

[0047] As descrições detalhadas acima de modalidades dainvenção não se destinam a ser exaustivas ou limitativas da invenção na forma exata divulgada acima. Embora modalidades específicas da invenção, e exemplos para a mesma, estejam descritos a título ilustrativo, várias modificações equivalentes são possíveis dentro do escopo da invenção, com os especialistas na técnica vão perceber. Por exemplo, embora as etapas estejam apresentadas em uma determinada ordem, modalidades alternativas podem realizar as etapas em uma ordem diferente. As várias modalidades descritas neste relatório também podem ser combinadas para fornecer outras modalidades.EXEMPLOS

[0048] Os aspectos de certas modalidades de acordo com osaspectos da descrição estão ilustrados nos exemplos que se seguem. Os materiais e métodos descritos nestes exemplos são ilustrativos e não se destinam a ser limitativos.

[0049] As vantagens do óleo vegetal enzimaticamente degomadopara uso como um líquido isolante dielétrico podem ser mostrados por vários testes comuns realizados em fluidos dielétricos. Um teste está descrito em Método de Teste Padrão D971 - 99a como Tensão Interfacial do Óleo contra Água pelo Método do Anel ("IFT"). O segundo teste está descrito em Método de Teste Padrão D924 - 08 como "Fator de Dissipação (ou Fator de Energia) e Permissividade Relativa (Constante Dielétrica) de Líquidos Isolantes Elétricos". Os dois métodos de teste podem ser encontrados em American Society of Testing Materials Volume 10.03 de 2011. O terceiro teste é o Índice de Acidez descrito na norma ASTM D974-12 como "Método de Teste Padrão para Índice de Ácido e Base por Titulação de Indicador de Cor". O quarto teste é a ruptura dielétrica que é determinada de acordo com a norma ASTM D1816-12 como "Método de Teste Padrão para Voltagem de Ruptura Dielétrica de Líquidos Isolante Usando Eletrodos VDE".

[0050] Os resultados na Tabela 1 mostram a vantagem de degomar com enzima em comparação com o refino cáustico tradicional. Com a degomação enzimática, uma dada quantidade de argila alvejante usada durante o processo de refino normal reduz o fator de dissipação do óleo de soja para um valor muito mais baixo que quando é usada uma quantidade similar de argila alvejante com o refino cáustico e aumenta a tensão interfacial em relação àquela obtida com o refino cáustico. Isto aumenta a capacidade da unidade de produção de óleo isolante dielétrico a jusante, uma vez que o período de tempo e o processamento necessários para satisfazer as especificações para o fator de dissipação são significativamente reduzidos. A degomação enzimática resulta em um processo global muito mais eficiente partindo de óleo de soja bruto para obter óleo isolante dielétrico acabado (isto é, fluido dielétrico). Por exemplo, muito menos argila alvejante é necessária para o processo de produção de fluido dielétrico global quando se usa degomação enziática (isto é, partindo de óleo vegetal bruto para obter o fluido dielétrico final) para obter fator de dissipação desejado do que aquela que é necessária comparada com a produção de um fluido dielétrico usando um processo de degomação cáustica.Exemplo 1

[0051] Uma mistura de 199 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se a enzima Purifine PLC da DSM Food Specialties, e 1,0 grama (0,5% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi aquecida com agitação em um balão de fundo redondo de 500 ml com 3 gargalos até uma temperatura de 110°C a 115°C em uma atmosfera de nitrogênio. A agitação continuou por 30 minutos e durante este período foi observado que a água da argila condensava nas paredes superiores do balão. Um vácuo foi aplicado lentamente até uma pressão final de preferência 1,3 kPa (10 Torr) para remover a água. A mistura de óleo seco e argila foi exposta a nitrogênio e deixada esfriar para aproximadamente 70°C. A mistura óleo - argila foi filtrada a vácuo por um papel-filtro Whatman #4 para obter um óleo amarelo límpido.Exemplo 2

[0052] Uma mistura de 198 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se a enzima Purifine PLC da DSM Food Specialties, e 2,0 gramas (1,0% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 3

[0053] Uma mistura de 199 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se a enzima Lecitase Ultra PLA da Novozyme, e 1,0 grama (0,5% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 4

[0054] Uma mistura de 198 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se a enzima Lecitase Ultra PL da Novozyme, e 2,0 gramas (1,0% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 5

[0055] Uma mistura de 199 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se uma refinação cáustica, e 1,0 grama (0,5% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 6

[0056] Uma mistura de 198 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se uma refinação cáustica, e 2,0 gramas (1,0% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 7

[0057] Uma mistura de 199 gramas de óleo de soja bruto degomado usando-se uma refinação cáustica, e 1,0 grama (0,5% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.Exemplo 8

[0058] Uma mistura de 198 gramas de óleo de soja brutodegomado usando-se uma refinação cáustica, e 2,0 gramas (1,0% em peso) de argila Perform 5000 da Oil-Dri Corporation foi tratado e testado da maneira descrita no Exemplo 1.

[0059] Os resultados do fator de dissipação para os óleos de sojabruto iniciais e para os óleos tratados com argila dos Exemplos 1 a 8 foram medidos a 25°C em um Eltel ADTR-2K da Eltel Industries de acordo com a norma ASTM D924 e estão mostrados na Tabela 1.Tabela 1. Resultados experimentais para os exemplos 1 a 8 - Tratamento com argila de óleo de soja bruto para uso para a produção de um fluido dielétrico.

Exemplo 9

[0061] Os resultados resumidos na Tabela 2 mostram as diferençasno IFT e fatores de dissipação de um óleo de soja enzimaticamente degomado preparado de acordo com os métodos da presente invenção em comparação com um óleo de soja refinado com soda cáustica que é atualmente usado como um fluido isolante dielétrico e que é preparado usando-se quantidades de argila similares para alvejar o óleo conforme usado para alvejar o óleo de soja enzimaticamente degomado.Tabela 2: Resultados experimentais de óleo de soja enzimaticamente degomado versus óleo de soja refinado com soda cáustica para uso como fluido isolante dielétrico (fluido dielétrico)

[0062] Como mostram os dados na Tabela 2, os óleosenzimaticamente degomados têm medidas de tensão interfacial mais alta e fator de dissipação mais baixo que estão correlacionados com um nível reduzido de contaminantes polares que ficam no óleo enzimaticamente degomado em comparação com o óleo refinado com soda cáustica. O IFT mais alto e fatores de dissipação mais baixos para os óleos enzimaticamente degomados vão levar a fluidos dielétricos que podem ser produzidos com mais facilidade para um dado fator de dissipação e IFT, ou alternativamente, vão levar à produção de fluidos dielétricos com propriedades dielétricas gerais melhores, tais como, por exemplo, fator de dissipação mais baixo e IFT mais alto.Exemplo 10

[0063] Um óleo de soja refinado, alvejado e desodorizado (RBD)produzido usando-se um processo de degomação enzimática similar àquele descrito acima, foi obtido. O óleo de soja RBD exibe um fator de dissipação de 0,4%, um índice de acidez de 0,07 mg KOH/grama, um teor de água de 300 mg/kg, um IFT de 20 dinas/cm, e uma ruptura dielétrica de 30 quiloVolts. O óleo de soja RBD foi processado usando-se as seguintes etapas adicionais: 1) O óleo foi circulado através de filtros de cartucho contendo argila neutra disponível na BASF Corporation, sob o nome comercial Microsorb 60/90, até que o fator de dissipação fosse menor ou igual a 0,15%. 2) O óleo foi desgaseificado e desidratadopor aquecimento até uma temperatura de 50°C a 60°C a uma pressão de dois Torr ou menos. 3) O óleo foi filtrado por filtros de 0,5 mícron.

[0064] O óleo de soja RBD tratado de acordo com este exemplo 10exibe um fator de dissipação de 0,09% ou menos, um índice de acidez de 0,06 ou menos mgKOH/grama, um teor de água de 30 mg/kg ou menos, e uma ruptura dielétrica of 50 quiloVolt ou mais a uma distância entre eletrodos de 2 mm.

[0065] Em geral, os termos usados nas reivindicações que seseguem não devem ser interpretados como limitativos da invenção às modalidades específicas divulgadas neste relatório descritivo, a menos que a descrição detalhada acima defina explicitamente tais termos. Embora certos aspectos da invenção estejam apresentados abaixo em certas formas reivindicatórias, os inventores contemplam os vários aspectos da invenção em qualquer número de formas reivindicatórias. Por conseguinte, os inventores reservam-se o direito de acrescentar reivindicações adicionais depois do depósito do pedido para com tais formas reivindicatórias adicionais obter outros aspectos da invenção.

Claims

1. Processo para a produção de um fluido dielétrico, caracterizado pelo fato de que compreende:(a) obter um óleo vegetal enzimaticamente degomado exibindo uma ruptura dielétrica inferior a 35 quilovolts (kV); e(b) filtrar o óleo vegetal enzimaticamente degomado para produzir o fluido dielétrico exibindoum IFT de pelo menos 20 dinas/cm a 25°C,um fator de dissipação inferior a 0,20 % a 25°C,um índice de acidez (AV) inferior a 0,09 miligramas KOH/grama, euma ruptura dielétrica de pelo menos 35 quilovolts (kV).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óleo vegetal enzimaticamente degomado obtido na etapa (a) é um óleo vegetal refinado, alvejado e desodorizado.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fluido dielétrico exibe um fator de dissipação inferior a 0,15% a 25°C.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma etapa (c) de desidratar o óleo vegetal enzimaticamente degomado para reduzir o teor de água do fluido dielétrico para 200 miligramas por quilo de óleo ou menos.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o teor de água do fluido dielétrico é 50 miligramas por quilo de óleo ou menos.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que inclui ainda (d) desgaseificação do óleo vegetal enzimaticamente degomado.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o fluido dielétrico exibe uma ruptura dielétrica de pelo menos 50 quilovolts (kV).

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o fluido dielétrico exibe um índice de acidez (AV) de 0,06 miligramas KOH/grama ou menos.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o óleo enzimaticamente degomado da etapa (a) exibe um fator de dissipação maior que 0,20 por cento a 25°C.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato deque o óleo vegetal é selecionado de um grupo consistindo de pelo menos um de óleo de colza, óleo de milho, óleo de mostarda, óleo de azeitona, óleo de palma, óleo de palmiste, óleo de amendoim, óleo de açafrão, óleo de gergelim, óleo de soja, um óleo de castanha, óleo de semente de algodão, óleo de crambe, óleo de coco, óleo de arruda, óleo de vernônia, óleo de lesquerela, óleo de jatropha, óleo de jojoba, óleo de semente de uva, óleo de girassol, e misturas dos mesmos.

11. Processo para produção de um fluido dielétrico, caracterizado pelo fato de que compreende:(a) obter um óleo vegetal enzimaticamente degomado exibindo uma ruptura dielétrica inferior a 35 quilovolts (kV); e(b) filtrar o óleo vegetal enzimaticamente degomado para produzir o fluido dielétrico exibindoum IFT de pelo menos 20 dinas/cm a 25°C,um fator de dissipação inferior a 0,20 % a 25°C,um índice de acidez (AV) inferior a 0,09 miligramas KOH/grama, euma ruptura dielétrica de pelo menos 35 quilovolts (kV), em que o fluido dielétrico consiste essencialmente de óleo vegetal enzimaticamente degomado.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o fluido dielétrico compreende um aditivo selecionado de um grupo consistindo de antioxidantes, depressores do ponto de fluidez, agentes antimicrobianos, corantes e misturas dos mesmos.