Las Tres R: Reduciendo del Impacto Ambiental del SF₆

El gas Hexafluoruro de Azufre (SF6) se utiliza como aislante eléctrico y supresor de arco en equipos eléctricos de alta y media tensión en las industrias de la energía eléctrica e industrias de servicio eléctrico. El gas SF₆ también se utiliza en dispositivos médicos, en la producción de metales y otras aplicaciones de manufactura. Las mismas propiedades que hacen que el SF₆ sea útil como medio dieléctrico, también crean problemas ambientales. El SF₆ es un importante gas de efecto invernadero con un GWP (Global Warming Potential, por sus siglas en inglés) de 23.900; sin embargo, con el entrenamiento y los equipos adecuados, el gas SF₆ se puede utilizar en un ciclo cerrado sin emisiones a la atmósfera. Utilizando las Tres R: Recuperar, Reciclar y Reutilizar, junto con las mejores prácticas para el manejo del gas, la industria de la Transmisión y Distribución de energía eléctrica puede disfrutar de los beneficios que proporciona el gas SF₆ y a la vez minimizar sus impactos ambientales.

Descubierto en 1901 por los químicos franceses Henri Moissan y Paul Lebeau, el Hexafluoruro de Azufre es un gas hecho por el hombre que tiene una mayor rigidez dieléctrica y densidad que el aire. Cuando está en forma pura, el SF6 es inerte, no inflamable, no tóxico, térmicamente estable y tiene capacidades de extinción de arco inigualables. Lo más interesante son las habilidades de autocuración de la molécula. El gas sólo se comienza a descomponer a una temperatura de 380 grados Fahrenheit (193,33 grados Celsius) y una vez que se elimina la fuente de calor, los átomos se regenerarán como nuevos. Las propiedades químicas del SF6 lo hacen ideal para su uso dentro de interruptores y equipos de conmutación.

Desafortunadamente, las mismas propiedades que hacen del gas SF₆ un excelente medio aislante también hacen que el SF₆ sea el más potente de todos los gases de efecto invernadero. Una molécula de SF₆ puede atrapar 23.900 veces más calor que el dióxido de carbono (CO₂) en un período de 100 años y permanece en la atmósfera durante miles de años. Alrededor del 80% del gas SF₆ fabricado se utiliza en equipos de alta tensión como equipos de conmutación e interruptores (GIE, Gas Insulated Equipment por sus siglas en inglés).

Cuando el gas SF₆ realiza su trabajo correctamente en condiciones normales, el gas absorbe la energía de un arco creando resistencia en medio de la brecha entre los contactos. Una vez que el arco se extingue, y la alta temperatura es eliminada, el gas SF₆ se recombina. En un mundo perfecto, la misma cantidad de gas SF₆ inicialmente añadida a los equipos aislados en gas (GIE) podría ser utilizado indefinidamente. En realidad, la creación de productos de descomposición de gas, errores en el manejo del gas, fugas en los equipos aisladores en gas (GIE) y el ingreso de contaminantes reduce la eficacia del gas SF₆ como medio aislante y de extinción de arco en estos equipos GIE. Además, las emisiones de gas SF₆ durante su manejo contribuyen al cambio climático. A pesar de su potencial impacto ambiental, el gas SF₆ es un excelente gas para aislamiento eléctrico y extinción de arco en GIE con una rigidez dieléctrica inigualable. Sus usuarios pueden disfrutar de los beneficios de este medio mientras a la vez se puede reducir en gran medida el impacto ambiental siguiendo las tres R:  Recuperación, Reciclaje y Reutilización.

Recuperar: Esto requiere capturar el gas de un GIE a través de un proceso libre de emisiones que incluya la filtración de contaminantes como la humedad, los productos de descomposición del gas SF6 y, algunas veces, aceite. Al completar la recuperación de gas SF6 usando un carro de servicio de gas, es imperativo alcanzar el nivel más bajo de vacío posible, llamado «presión de espacio libre». Generalmente, reducir la cantidad de gas en un interruptor solo a la presión atmosférica deja un sorprendente 20% de gas residual dentro del GIE. Iniciar un mantenimiento adicional mientras el gas residual todavía está presente puede causar una emisión de gas SF6 al medio ambiente.

Reciclar: Los principales contaminantes como humedad, productos de descomposición, otros vapores y aceite pueden encontrarse presentes en el gas SF₆ usado; sin embargo, los contaminantes se pueden eliminar por filtración y separación para mejorar la calidad y reciclar el gas.  Generalmente hay cuatro tipos de filtros que se aplican en el filtrado de gas SF₆:

1. Carbón Activado con un área superficial superior, alta densidad a granel y distribución del tamaño de las partículas, el carbono activado se utiliza para la eliminación de compuestos orgánicos como el aceite, presentes en el gas SF₆.
2. Óxido de Aluminio (AL₂O₃) separa la humedad y los subproductos del vapor actuando como un absorbente atrayendo esos compuestos.
3. Desecante de Tamiz Molecular elimina y atrapa moléculas de agua en su interior para lograr la separación del SF₆.
4. Filtros de Partículas están diseñados para atrapar partículas sólidas que pueden incluir material de descomposición sólido de subproductos de gas SF₆ y otros sólidos que pueden causar daños en el interior del GIE, al sistema de recuperación y sus accesorios. Los filtros de partículas generalmente están diseñados para mantener una tasa de captura del 100% de partículas que son ≥ 1,0μm.

Reutilizar: El procesamiento del gas a través de un subsistema de filtrado libre de emisiones para eliminar la contaminación permite reutilizar el gas en GIE inmediatamente, o ser introducido en el flujo de suministro para su futura reutilización sin necesidad de comprar gas SF6 nuevo o virgen. Se ha reportado que la tasa de emisión en la producción de gas SF₆ nuevo/virgen es de alrededor de 30 libras a 80 libras por cada 100 libras de gas SF₆ producido. El gas SF₆ es 100% reciclable y es capaz de ser reacondicionado para su reutilización con una tasa potencial de emisión ≤ 0.64 libras en gas reciclado y ≤ 0.05 libras en emisiones por cada 100 libras de gas reacondicionado.

En algunos casos, es posible que sea necesario reacondicionar el gas SF₆ para eliminar los vapores antes de volver a introducirlo en el flujo de suministro. El reacondicionamiento es un proceso que se lleva a cabo después de las Tres R, utilizado para separar el gas SF₆ de otros vapores (es decir, N₂, O₂, CF₄). En breve, el reacondicionamiento es un proceso criogénico que se combina con filtración y alta presión a través de un proceso libre de emisiones.

Hay pocos proveedores en América del Norte que pueden reacondicionar el gas SF6 cumpliendo con los requerimientos y garantizando cero emisiones. El objetivo final es cumplir con los estándares establecidos por el CIGRE, IEEE, ASTME e IEC.  Cuando el proceso se efectúa correctamente, los estándares pueden ser fácilmente superados.

Además de usar las Tres R, el entrenamiento en campo es esencial para proteger a su organización de emitir involuntariamente gas SF₆ al medio ambiente. Los técnicos debidamente capacitados que utilizan las mejores prácticas para el manejo de gas SF₆ son la primera línea de defensa contra las emisiones. A continuación, se presentan algunos métodos básicos para prevenir las emisiones durante el proceso de mantenimiento de interruptores.

1. Llenado – asegúrese de comprobar el manual o placa de identificación del fabricante (OEM) para obtener información precisa sobre la capacidad de SF₆.  El llenado en exceso accidental del GIE podría resultar en una emisión de SF6 mediante la actuación de una válvula de alivio de presión.  El seguimiento del peso del gas, documentando los movimientos de gas SF₆ y utilizando una báscula de peso para los cilindros puede ayudar a prevenir emisiones positivas y negativas.
2. Pruebas – El análisis del gas SF₆ para determinar la calidad de este antes de realizar el mantenimiento es una práctica estándar. Los subproductos tóxicos de gas SF₆ pueden causar daños al GIE y a los equipos de mantenimiento del gas, y son extremadamente dañinos para la salud del operador. Es importante utilizar una bolsa de recolección al tomar muestras de gas si su equipo de pruebas no está equipado con una función de autorrecuperación.
3. Acoples y adaptadores – Compruebe que los acoples utilizados para la conexión al GIE y otros accesorios (colectores, analizadores, cilindros, etc.) estén verificados y probados a prueba de fugas. Absténgase de usar conexiones roscadas, las cuales son propensas a fugas con el tiempo.

El SF₆ sigue siendo el mejor medio aislante para el aislamiento eléctrico de alta tensión y para la extinción de arco en equipos GIE. Hacer uso de la reserva existente de gas SF₆ ofrece una solución alternativa respetuosa con el medio ambiente en comparación con la importación de gas SF₆ virgen desde el extranjero. La implementación de gas SF₆ reacondicionado, el cual ha sido tratado adecuadamente para cumplir o superar los estándares del IEEE/CIGRE, ayuda a reducir la huella de carbono y elimina las emisiones de SF6 que son el resultado directo del proceso de fabricación. Utilizando las Tres R: Recuperar, Reciclar y Reutilizar, la industria de la Transmisión y Distribución de la energía eléctrica puede disfrutar de los beneficios que proporciona el SF₆, al tiempo que minimiza su impacto ambiental.

Fuente: Electricity Today T&D Magazine. "The Three R’s: Reducing the Environmental Impact of SF6". Disponible en https://www.electricity-today.com/overhead-td/the-three-rs-reducing-the-environmental-impact-of-sf6
Traducido por: TÉCNICA FASE, S.A. – Representantes exclusivos de DILO para la República Bolivariana de Venezuela

Billy J Lao es el director general y director ejecutivo de DILO Company Inc. y DILO Direct. DILO se especializa en equipos de manipulación, servicios y suministro de gas SF6 y SF6 Gas Alternatives para América del Norte. Billy comenzó como técnico de servicio de campo para GEC ALSTHOM (ahora GE Grid T&D) en 1992. Más tarde fue nombrado director de servicios de ALSTOM T&D (también conocido como AREVA T&D). Billy pasó a trabajar para SIEMENS como Gerente de Servicio Regional y finalmente director de Servicios para EE. UU. Antes de mudarse a DILO. Billy es miembro y presidente del grupo de trabajo de los comités de IEEE para la Guía de manejo de gas SF6 y la Guía de manejo de alternativas de gas SF6. Además, es miembro de la Coalición de Alternativas y Gas SF6 y recientemente se ha convertido en miembro del comité ASTM D27.