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Nov

Limpieza Criogénica Aplicada a Máquinas Eléctricas Rotantes

La limpieza criogénica un proceso termo-mecánico


La utilización de pellets de dióxido de carbono CO2 (hielo seco) como medio de limpieza de superficies, es un método relativamente nuevo que viene a dar respuesta a muchos de los inconvenientes de los medios ya conocidos como son la limpieza por proyección de arena (arenado), micro esferas de vidrio, vapor, solventes y otros.

A diferencia de estos últimos el proceso de limpieza por proyección de hielo seco no deja residuos secundarios, no es abrasivo, no afecta la capa de ozono y es completamente seco. Esta última característica es lo que lo hace atractivo en la limpieza de máquinas y equipos eléctricos ya que no se requiere ciclo de secado posterior, reduciendo los costos y tiempos de mantenimiento.

Un método seco, limpio y seguro


La técnica de limpieza criogénica o Dry Ice Blasting (DIB) en inglés, se caracteriza por ser un proceso termo-mecánico compuesto por cuatro efectos:

Enfriamiento y fragilización: las partículas de hielo seco presentan una temperatura de -78,5 °C provocando una caída abrupta en la temperatura de la superficie a limpiar. Esta transferencia de calor origina un endurecimiento y posterior fragilización de los depósitos a remover.

Agrietamiento: Debido al elevado gradiente térmico entre la superficie y los depósitos de contaminantes se inducen tensiones superficiales las cuales son función de los coeficientes térmicos de dilatación. Estas tensiones superficiales provocan el agrietamiento superficial del material a remover.

Impacto: El impacto de las partículas de hielo seco a alta velocidad provoca la remoción de la capa adherida a la superficie a limpiar.

Sublimación: La elevada velocidad con la que los pellets de hielo seco entran en contacto con el sustrato superficial provoca la sublimación casi instantánea de dichas partículas, es decir, el CO2 pasa de la fase sólida a la gaseosa sin pasar por la fase líquida. En este proceso el volumen de CO2 aumenta aproximadamente 500 veces lo que genera una “microexplosión” en el punto de contacto removiendo por completo la suciedad adherida a la superficie.

Figura 1 Limpieza criogénica de bobinado estatórico de generador síncrono 22,0 MVA

La utilización del hielo seco en la limpieza de máquinas eléctricas


Según un estudio realizado por CIGRÉ, el 25% de las fallas de los sistemas de aislación de las máquinas eléctricas rotantes se debe a la contaminación de los bobinados (CIGRÉ Study Committee 2003), de ahí la importancia de la limpieza de los mismos.
Históricamente esta tarea se llevaba a cabo con hidrojet, vapor o solventes dieléctricos. Hoy la limpieza con hielo seco es una alternativa a estos métodos ya que no deja humedad remanente, con lo cual no es necesario un ciclo de secado posterior como es el caso de limpieza con hidrojet y vapor. No deja residuos secundarios como es el caso de los solventes dieléctricos, cuya mezcla con los depósitos superficiales forma una pasta que suele depositarse en los canales de ventilación, ataduras y espacios de difícil acceso.

Figura 2 Limpieza con hielo seco de un rotor de generador síncrono de 37,5 MVA

Figura 3 Limpieza criogénica de bobinado rotórico de generador sincrónico 22,0 MVA

El control del grado de limpieza obtenida se realiza por medio del seguimiento de los valores de resistencia de aislación e índice de polarización. En los casos de las figuras 1, 2 y 3 las mejoras fueron significativas tal como se indica en la siguiente tabla

Resistencia de Aislación
MáquinaAntesDespués
Estator
22,0 MVA
Fase U-x2710,0 MΩ4510,0 MΩ
Fase V-y2450,0 MΩ4330,0 MΩ
Fase W-z2480,0 MΩ4190,0 MΩ
Rotor 37,5 MVA0,01 MΩ56,0 MΩ
Rotor 22,0 MVA33,6 MΩ1260 MΩ

Ventajas de la limpieza con hielo seco


Menor tiempo de ejecución: Al no requerir ciclo de secado y/o posterior limpieza de residuos secundarios, se reduce considerablemente el tiempo de mantenimiento.

Seco: El proceso de limpieza con hielo seco es totalmente libre de humedad ya que al sublimarse el CO2 no deja residuos de ningún tipo y no se mezcla con la suciedad eliminada.

No abrasivo, no daña el sistema de aislación: A diferencia del arenado es un proceso no abrasivo, ya que la limpieza no se realiza solamente por el impacto de las partículas de CO2 sino más bien por acción termo-mecánica combinada. La energía de impacto de los pellets puede ser regulada con la presión del aire (2 a 16 bares para la mayoría de las aplicaciones), el tamaño de las partículas (1 a 3 mm de diámetro) y la forma de la tobera empleada cuyo número de Match suele ser ligeramente supersónico.

Compatible medioambientalmente: Debido a una creciente conciencia medioambiental este método es una alternativa a los solventes corrosivos y agresivos. Aprobado y reconocido por EPA, FDA y USDA Industry, sus beneficios medioambientales son consistentes ya que se obtiene por recuperación del CO2 natural con lo cual no afecta el balance de CO2 en la atmósfera.

Precauciones a tener en cuenta


A pesar de sus grandes bondades, este método requiere tomar ciertas precauciones:

Ventilación del ambiente: El CO2 en su fase gaseosa provoca un desplazamiento del aire ambiente. Debe asegurarse que el recinto de trabajo esté bien ventilado, de ser posible el operario debe monitorear constantemente la concentración de CO2 la cual no debe superar el límite de 5000 ppm.

Utilización obligatoria de los EPP (Elementos de Protección Personal): Debido a la baja temperatura de los pellets de CO2 estos pueden provocar graves quemaduras al entrar en contacto con la piel, por ello es obligatorio el uso de guantes de protección térmica. Por otro lado es necesario emplear mascaras de protección facial o antiparras para evitar daños por proyección de partículas. El proceso de limpieza criogénica genera elevados niveles de ruido (70 a más de 110 dBA) dependiendo del tipo de tobera y presión de aire utilizada, de ahí la importancia de emplear protección auditiva adecuada.

Departamento Técnico