PROCEDIMIENTO DE DETERMINACIÓN DE FURFURAL EN ACEITES DIELÉCTRICOS.

Procedimiento de determinación de furfural en aceites dieléctricos.

Esta invención se refiere a un procedimiento para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceite dieléctricos caracterizado porque dicha determinación y/o cuantificación se lleva a cabo mediante espectrofotometría UV-Visible

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Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201330409.

Solicitante: IBERDROLA GENERACIÓN, S.A.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GARCÍA HERNÁNDEZ,Marta, JIMÉNEZ CERVERA,Javier, REMARTINEZ ZATO,Mª Begoña.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/78 (produciendo un cambio de color)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por métodos... > G01N33/26 (aceites; líquidos viscosos; pinturas; tintas (G01N 33/22 tiene prioridad))

PDF original: ES-2498590_A1.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de furfural en aceites dieléctricos en transformadores. Por tanto, la invención se pOdría encuadrar en el campo de la industria energética.

ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR

El sistema aislante de los transformadores está compuesto por el conjunto papelaceite, que ha sido utilizado durante años debido a su excelente capacidad dieléctricorefrigerante y a su bajo coste.

Los aceites minerales como fluidos aislantes y refrigerantes en transformadores y equipos eléctricos se presentan dentro de la tecnología actual como elementos a ser tenido en cuenta, pues las condiciones de operación de los equipos dependen en gran medida de su estado. Los aceites aislantes se degradan rápidamente por los esfuerzos térmicos y eléctricos que se generan en el transformador, dando lugar a productos de descomposición, como son compuestos ácidos y lodos que se depositan sobre los devanados, disminuyendo su capacidad de intercambiar calor con el aceite y causando un incremento en la temperatura de trabajo del equipo. Estos aceites se pueden cambiar o someterse a procesos de regeneración de sus propiedades.

Sin embargo, la vida útil de los transformadores está directamente relacionada con la vida del aislamiento sólido. A diferencia del aceite, el papel de un transformador no se puede cambiar ni regenerar, por lo que el estado del papel se considera un factor crítico y que determina en última instancia el fin de la vida útil de un transformador.

Por este motivo, es esencial para el mantenimiento de un transformador conocer el grado de polimerización (DP, del inglés Degree of Polymerisation) del papel, parámetro directamente relacionado con su envejecimiento. Para determinar el OP de la celulosa a partir del papel sería necesario parar la actividad del transformador. Por lo tanto, este parámetro se determina de forma indirecta analizando ciertos parámetros del aceite, del cual se puede extraer una muestra mientras el transformador continúa con su funcionamiento. Algunos productos de esta degradación son el agua y el CO2, pero estos no son productos exclusivos del papel sino que pueden estar presentes en el aceite por otros motivos. Otros productos son los derivados furánicos, que después de muchas investigaciones, se ha aceptado que provienen exclusivamente de la degradación del aislante sólido; aunque no se conoce muy bien su mecanismo de formación.

Actualmente la herramienta más utilizada para la determinación de estos compuestos furánicos es la cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC, del inglés highperformance liquid chromatography) . Entre estos derivados se encuentran principalmente el 2-furfuraldehído (2-FAL) , 5-hidroximetil-2-furfural (5-HMF) y el 5metil-2-furfural (5-MEF) , aunque también se suelen determinar otros como 2furfurilalcohol (2-FOL) y 2-acetilfurano (2-ACF) . La normativa para determinar estos compuestos es la UNE-EN 61198, utilizando una extracción líquido-líquido o sólidolíquido seguida de HPLC. Aunque por HPLC se determinan los 5 derivados furánicos mencionados, la normativa establece unos criterios generales de valoración del estado del aislamiento únicamente basados en la concentración y evolución con el tiempo del compuesto 2-FAL.

El procedimiento actual por HPLC presenta algunos inconvenientes. Principalmente, la técnica es complicada, por lo que se necesita personal cualificado e instrumentación específica para llevar a cabo el análisis, con los problemas de mantenimiento, formación y uso que conllevan.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación de furfural en aceites dieléctricos en transformadores. Esta invención es un procedimiento alternativo para la detección de 2-FAL que tiene las siguientes ventajas respecto al método habitual por HPLC:

-El análisis se lleva a cabo utilizando un espectrómetro de UV-Vis, por lo que no es necesario emplear personal cualificado;

- la instrumentación es más resistente; -el espectrofotómetro necesita menor mantenimiento que el cromatógrafo y su columna;

- permite obtener resultados en tiempos muy cortos; -la cantidad de muestra requerida es menor; -cumple con las condiciones necesarias para ser un método válido: es selectivo, preciso, repetible, el límite de cuantificación está muy por debajo de la concentración considerada como límite de alarma para considerar una degradación significativa en aislamiento sólido de transformadores de potencia, los resultados obtenidos mediante este método son muy cercanos a los obtenidos mediante el método establecido por la normativa.

Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos caracterizado porque dicha determinación y/o cuantificación se lleva a cabo mediante espectrofotometría UV-Visible.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un kit para la determinación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos por el procedimiento tal y como se ha descrito anteriormente que comprende: a) reactivo calorimétrico; b) cartuchos y fase estacionaria; c) disolventes para extracción en fase sólida.

Un tercer aspecto de la presente invención se refiere al uso del kit tal y como se ha descrito anteriormente para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCiÓN

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos caracterizado porque dicha determinación y/o cuantificación se lleva a cabo mediante espectrofotometría UV-Visible.

Por "aceite dieléctrico" en el contexto de la invención se entiende como fluido (hidrocarburo) empleado como aislante y refrigerante en transformadores eléctricos. Los aceites dieléctricos para transformadores están principalmente formados por destilados de petróleo (fracciones nafténicas ligeras) y destilado ligero parafínico hidrotratado. Ejemplos no limitantes de aceite dieléctricos comerciales son Nytro Taurus, Repsol Centauro y SHELL, modelo DIALA B.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, el procedimiento tal y como se ha descrito anteriormente caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

(a) extracción de 2-furfuraldehído del aceite dieléctrico;

(b) adición de un reactivo colorimétrico a la fase acuosa de la etapa (a) ;

(c) determinar la absorbancia de la disolución obtenida en la etapa (b) entre 400 nm y 600 nm.

Por "extracción" se entiende la separación de una o varias sustancias de una mezcla debido a su distinto grado de polaridad. En el contexto de la invención la extracción puede ser extracción líquido-líquido o extracción en fase sólida.

Un "reactivo colorimétrico" es uno o más compuestos que reaccionan con un analito dándole color, por lo que permite la cuantificación del analito por espectrometría UVVis.

En otra realización del primer aspecto de la presente invención, el disolvente de extracción de la etapa (a) es acetonitrilo en agua, preferiblemente la proporción de acetonitrilo:agua está entre 8:1 y 1:8 y más preferiblemente entre 6:1 y 1 :6.

En otra realización del primer aspecto de la presente invención, la extracción de la fase (a) es una extracción líquido-líquido. Preferiblemente la proporción de acetonitrilo:agua está entre 4:1 y 1:4 Y más preferiblemente entre 2:1 y 1 :2. La elección de esta proporción se hace de forma que se extraiga la máxima cantidad de 2-FAL... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos caracterizado porque dicha determinación y/o cuantificación se lleva a cabo mediante espectrofotometría UV-Visible.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

(a) extracción de 2-furfuraldehído del aceite dieléctrico;

(b) adición de un reactivo calorimétrico a la fase acuosa de la etapa (a) ;

(e) determinar la absorbancia de la disolución obtenida en la etapa (b) entre 400 nm y 600 nm.

3. Procedimiento según la reivindicación anterior donde el disolvente de extracción de la etapa (a) es acetonitrilo en agua.

4. Procedimiento según la reivindicación anterior donde la proporción de acetonitrilo:agua está entre 8:1 y 1 :8.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 donde la extracción de la fase (a) es una extracción líquido-líquido.

6. Procedimiento según la reivindicación anterior, donde la proporción acetonitrilo:agua está entre 4:1 y 1 :4.

7. Procedimiento según la reivindicación anterior donde la proporción acetonitrilo:agua está entre 2:1 y 1:2.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 donde la extracción es una extracción en fase sólida.

9. Procedimiento según la reivindicación anterior donde en la extracción de la etapa (a) la fase estacionaria se selecciona de entre sílice o sílice funcionalizada con grupos

diol.

10. Procedimiento según la reivindicación anterior donde la fase estacionaria es sílice funcionalizada con grupos diol.

. Procedimiento cualquiera de las reivindicaciones 8 o 10 donde en la extracción de la etapa (a) hay un paso previo de lavado de la muestra con un disolvente con una solubilidad en agua a 20°C menor a 100 mg/l.

12. Procedimiento según la reivindicación anterior donde el disolvente es un C4-C10

aleano.

13. Procedimiento según la reivindicación anterior donde el disolvente es n-heptano.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 donde en la extracción de la etapa (a) el disolvente de extracción es acetonitrilo:agua en proporción 1:4 a 1:1.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14 donde la proporción en volumen de aceite dieléctrico:disolvente de extracción en la etapa (a) es de 5:1 a

:1.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15 donde el reactivo colorimétrico de la etapa (b) comprende una amina aromática seleccionada de anilina , o-toluidina, m-toluidina, p-toluidina y 2, 4, 6-trimetilanilina.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 16 donde el reactivo colorimétrico de la etapa (b) comprende entre un 5% y un 20% en volumen de anilina.

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 17 donde el reactivo colorimétrico además comprende entre un 10% y un 30% de dimetilsulfóxido.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 18 donde el reactivo colorimétrico además comprende entre un 50% y un 85% de ácido acético.

20. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 19 donde la proporción en volumen de la amina aromática de la etapa (b) con respecto al aceite dieléctrico utilizado en la etapa (a) es 1:4 a 1 :50.

. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 20 donde la etapa

(e) se lleva a cabo de 1 a 600 segundos tras la adición del reactivo calorimétrico de la etapa (b) .

22. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 21 en la etapa (e) se mide la absorbancia entre 500 y 550 nm.

23. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la concentración de 2-furfuraldehído en el aceite dieléctrico es menor a 5 mg/l.

24. Kit para la determinación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos por el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 23 que comprende: a) reactivo calorimétrico; b) cartuchos y fase estacionaria;

c) disolventes para extracción.

25. El kit según la reivindicación anterior que además comprende disoluciones estándar de aceites dieléctricos dopados con diferentes cantidades de 2-furfuraldehído de O mg/l a 5 mg/l.

26. El kit según cualquiera de las reivindicaciones 24 o 25 donde el reactivo calorimétrico se prepara in situ mezclando una ami na aromática con una mezcla de disolventes.

27. El kit según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26 donde los disolventes para extracción en fase sólida comprenden n-heptano, acetonitrilo yagua.

28. Uso del kit según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27 para la determinación y/o cuantificación de 2-furfuraldehído en aceites dieléctricos.