Inocencio Solteiro, ABB Transformer Day 2010
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
ABB Brasil - Transformadores
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Contenido
Historia
Introducción
Tendencia de Mercado
Definición
Propiedades del Aceite
Estabilidad à Oxidación
Concentración de Gases
Ventajeas
Expectativa de Vida
Cuidados Especias
Certificados e Normas
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Historia
1883
1883
1890
1890
Invenci
ón del
Invención
delTransformador
Transformadorpor
porWilliam
WilliamStanley.
Stanley.
Invenci
ón del
Invención
delTransformador
TransformadorResfriado
ResfriadoaaAceite
AceiteVegetal.
Vegetal.
1929
1929
Invenci
ón del
scares.
Invención
delBifenil
BifenilPoli
Policlorada
clorada(PCB),
(PCB),aceite
aceiteÁÁscares.
1933
1933
Transformadores
ón del
Transformadorescon
conPCB
PCBpara
paraprotecci
protección
delincendio
incendio
1970
1970
Prohibici
ón del
scares (PCB).
Prohibición
delaceite
aceiteÁÁscares
(PCB).
1990
1990
Aceite
AceiteVegetal
VegetalDesarrollada
Desarrolladapara
parauso
usoen
enTransformadores.
Transformadores.
1999
1999
®
Desarrollo
Desarrollodel
delAceite
AceiteVegetal
Vegetal BIOTEMP
BIOTEMP® ABB.
ABB.
2001
2001
®
ABB
ABBComercializa
ComercializaAceite
AceiteVegetal
Vegetal BIOTEMP
BIOTEMP ®ABB.
ABB.
2006
2006
Primero
PrimeroTransformador
Transformadoren
enel
elMundo
Mundo100%
100%con
conAceite
Aceite
®
Vegetal
-CEMIG 145kV).
Vegetal BIOTEMP
BIOTEMP ®ABB
ABB(Proyecto
(ProyectoABB
ABB-CEMIG
145kV).
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May 30, 2009 | Slide 3
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Introducción
Fluido Ecológicamente Correcto debido
principalmente pela característica Biodegradable.
Fluido atiende todos os requisitos de un Fluido
Aislante de Seguridad.
Fluido provenientes de Materias Primas Renovaveis.
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May 30, 2009 | Slide 4
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Semillas
Soja
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May 30, 2009 | Slide 5
Canola
Girasol
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Tendencia del Mercado Fluidos Éster Naturales
Tener equipamientos mas seguros contra incendio y explosión, en ambientes confinados,
dentro del edificaciones o próximos a grandes centros populaciones.
Severas multas impostas pelos Órganos regulatorios del gobernó en contaminación de los
solos y cursos de agua ocurriendo grandes escapes.
Sufre Corrosivo con aceite mineral tiene también empurado novas alternativas.
Preocupación con medio ambiente con
relación a los fluidos aislantes convencional
cuando próximos áreas sensible.
Escasez de petróleo en medio del sécalo XXI.
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May 30, 2009 | Slide 6
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Listado de Referencia
En resumo, BIOTEMP® hoy, izo é…
Mas de 2.000 unidades de Transformadores de Distribución, vendida pela ABB (South Boston)
hasta agora, hasta 5MVA, 36kV.
22 Transformadores de Potencia vendida pela ABB (South Boston) até agora, 10 - 63MVA, 69 kV.
15 Transformador de Potencia reparado pela ABB (South Boston) de 10 MVA, 34,5kV.
01 Transformador Rectificador con 3 Parte Activa de 12,5MVA, 13,8kV.
Proyecto de suceso con CEMIG, Transformador de Potencia de 25 MVA, 145 kV, testado e
aprobado para operar con 42MVA en 4 horas (100% OVI – Tanque, OLTC e Bucha).
01 Transformador de Potencia reparado de 12,5 MVA, 145kV.
01 Transformador de Potencia reparado de 15 MVA, 145kV.
01 Subestación moblé 15 MVA, 145kV (100% OVI – Tanque, OLTC e Bucha).
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May 30, 2009 | Slide 7
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Refino do Aceite Vegetal
Órganos o Semillas genéticamente seleccionado
(reproducidos), no genéticamente criados
Aceite de semillas de alta cualidad, refinado e procesado
Aceite comestible é o ponto inicial para aceite del transformador
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May 30, 2009 | Slide 8
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Definición
Contiene ligación Éster, típicamente
triglicéridos, la formulación é
normalmente compuesta por una base
derivada de aceite de semillas/granos
seleccionados y aditivos para mejoría del
desempeño, excelente características
dieléctricas con alta estabilidad de
temperatura, resistencia à explosión y el
incendio, no tóxico, no bioacumulativo y
fácilmente biodegradable.
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May 30, 2009 | Slide 9
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Especificación: NBR 15422 / 2006
Características
unidade
Aspecto visual
Método de ensaio
−
−
Valor especificado
O óleo deve se claro, límpido e
isento de materiais em suspensão
Cor
−
ABNT NBR 14483
1,0 máximo
Densidade relativa a 20/4 oC
−
ABNT NBR 7148
0,96 máximo
150 máximo
20 oC
Viscosidade cinemática
40 oC
cSt
ABNT NBR 10441
100 oC
15 máximo
Ponto de fulgor
o
Ponto de combustão
C
Ponto de fluidez
Rigidez dielétrica
ABNT NBR 11341
275 mínimo
ABNT NBR 11341
300 mínimo
ABNT NBR 11349
- 10 mínimo
−
Eletrodo de disco
Kv
Eletrodo de calota
Rigidez dielétrica a impulso
90 oC
30 mínimo
ABNT NBR IEC 60156
42 mínimo
ASTM D 3300
130 mínimo
0,20 máximo
%
ABNT NBR 12133
100 oC
Enxofre corrosivo
Índice de neutralização
Teor de agua
Teor de PCB
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−
ABNT NBR 6869
25oC
Fator de perdas dielétricas
50 máximo
3,6 máximo
4 máximo
−
mg KOH/g
ppm
ABNT NBR 10505
não corrosivo
ABNT NBR 14248
0,06 máximo
ABNT NBR 10710 met. B
200 máximo
ABNT NBR 13882 met. B
Não detectável
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Propiedades Típicas
Biotemp
Óleo mineral
R-Temp
Silicone
49
30
40
43
100°C
8,88
3
11.5
16
40°C
41,89
12
110
38
300
76
2200
90
Ponto Fulgor °C (ASTM D92)
314
145
285
300
Ponto Combustão °C (ASTM D92)
347
160
308
330
Calor Específico (cal/gr/°C) (ASTM D2766)
0.57
0.43
0.45
0.36
Coeficiente de Dilatação, /°C (ASTM D1903)
7,5x10-4
7.55x10 -4
7.3x10 -4
1.04x10 –3
Ponto de Fluidez°C (ASTM D97)
-12
-40
-24
-55
Peso Específico (ASTM D1298)
0.91
0.91
0.87
0.96
Cor (ASTM D1500)
L 0.5
0.5
0.5 –2.0
L 0.5
>97.0
25.2
27.1
5
Elé
Elétricas
Rigidez Dielétrica, kV (ASTM D877)
Físicas
Viscosidade, cSt (ASTM D445)
0°C
Ambientais
Taxa de Biodegradação % 21 – dias CEC –L– 33
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Biodegradabilidad
100%
90%
80%
97%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
30%
20%
BIOTEMP®
Ésteres
Sintético
Óleo Mineral
R-TEmp
Método de ensayo CEC-L-33-A-93.
Ensayado pela Coordinating European Council (CEC).
>97% de biodegradación en 21 días.
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5%
Silicone
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Composición y Diferencia
Aceite alto contenido de ácido oleico (>75% mono-insaturados ácidos grasientos)
Feito de aceite alto contenido oleico, tal como girasol, composición
~80% mono-insaturados, ~15% di-insaturados e ~5% saturados.
Óleo bajo contenido de acido oleico (<25% mono-insaturados ácidos grasientos)
Feito principalmente de óleo bajo contenido oleico, tal como soja, composición
~24% mono-insaturados, ~54% di-insaturados, ~7% tri-insaturados e ~15% saturados.
~5% saturados
~80% mono-insaturados
~15% di-insaturados
Estabilidad Oxidación
Mayor
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Menor
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Comparación de Aceites Vegetáis
~80% mono-insaturados, ~15% di-insaturados e ~5% saturados
Referencia: A. C. Humko brochure
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Estabilidad de Oxidación
BIOTEMP® fui desarrollado con o mejor aceite vegetal estable con propiedades eléctricas
aceptables.
Seleccionado o mejor fluido base estable con aceite alto contenido de acido oleico
(mayor que 75% mono-insaturado de ácidos grasientos).
Proceso de purificación para remover impurezas.
Promover a Estabilización con a adición de compuesto de amino e fenólico.
Resultado do teste de Estabilización a Oxidación (ASTM D 2440 72h a 110°C)
A muestra A
BIOTEMP®
A muestra B
Óleo bajo contenido de ácido oleico
(menor que 25% mono-insaturado
de ácidos grasientos)
A
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B
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Ensayo – Estabilidad a Oxidación
Verifica a cuantidad de borra e ácido no aceite.
A boa estabilidad a oxidación minimiza a formación de borra y
ácido y maximiza a vida de servicio del aceite.
Os inhibidores de oxidación no san tóxicos para seres
humanos.
O ensayo é utilizado para o controle de evolución de
inhibidores de oxidación.
Verifica a consistencia da estabilidad en producción do aceite.
Antes
Depois
ASTM D 2440 à 110°C
Estabilidad a
Oxidación
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72 h
164 h
ABB
LACTEC
Ind. de Neutralización
(mgKOH/g)
0,085
0,38
Contenido de Borra
(%)
0,015
0,006
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Humedad
40kV
25
340
Efecto da Humedad x Rigidez Dieléctrica
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Total Volume of Gas Collected (ml)
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Gases – Condición de Arco Baja Energía
30
Volumen total de gases producido en el
BIOTEMP® y únicamente 15% del
volumen total de gases producido en el
Aceite Mineral.
25
20
15
10
En la mayor parte de los gases similares
san producidos no BIOTEMP® y aceite
mineral (H2 e C2H2)
5
0
Mineral Oil
BIOTEMP®
Gas Composition (%)
70
Mineral Oil
60
BIOTEMP®
50
40
30
20
10
0
H2
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CO
CH4
CO2
C2H2
C2H6
C2H4
Únicamente alguna cuantidad pequeña
de CO y también producido en el
BIOTEMP®
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Riesgo de Incendio
El BIOTEMP® tiene ventajeas diferencia sobre
otros fluidos dieléctricos para altas temperaturas
Con puntos de combustión y de fulgor bien arriba
de 300ºC. Aunque o BIOTEMP® posa pegar fuego,
ele é mas difícil de se inflamar e produce solamente
dióxido de carbono e agua sien derivados poli
Aromáticos o silicatos prejudiciales cuando quemado.
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Propiedades Térmicas
As propiedades térmicas do BIOTEMP® san
superiores a del aceite mineral convencional.
O fluido posea menor aumento de temperatura
que el aceite mineral cuando usado en
transformadores. Una mayor conductividad
térmica resulta en una mejor transferencia de calor.
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Propiedades
BIOTEMP®
Aceite Mineral
Calor especifico (cal/g o C) @ 25oC
0.57
0.43
Conductividad térmica (W/m K) @ 25°C
0.17
0.14
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Mezcla con Aceite Mineral
A mezcla debe ser evitada cuando posible, debido el impacto negativo en
las características llaves de medio ambiente o seguridad de incendio.
El aceite vegetal BIOTEMP® se mistura en cualquier proporción con aceite
minerías mas no se mistura en líquidos de Silicon.
A Concentraciones, dependiendo do tipo del aceite mineral con exceso de
10 % en peso pode bajar el punto de combustión para menor que 300ºC.
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Expectativa de Vida do Papel Aislante
Aproximadamente
Aproximadamente22veces
vecesMayor
Mayor
© ABB Group
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Expectativa de Vida do Papel Aislante
Envejecimiento
Envejecimientoel
el longo
longoplazo
plazotiene
tiene mostrado
mostradoque
queoo
aceite
aceite vegetal
vegetalprolonga
prolongaaa vida
vidadel
delpapel
papelaislante
aislante
considerablemente
considerablementemas
mas que
queel
el aceite
aceitemineral
mineralcuando
cuando
usado
usadoen
entransformadores.
transformadores. ÉÉposible
posibleque
que aagrande
grande
afinidades
áis por
afinidadesde
deaceite
aceiteveget
vegetáis
porhumedad
humedadmantera
mantera el
el
papel
.
papelmas
masseco
seco.
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Expectativa de Vida do Papel Aislante
Envejecimiento Acelerado del papel Aislante
Aceite
Vegetal
Aceite
Mineral
Temperatura
de
Ensayo
150°C
© ABB Group
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Teste en el Papel Aislante
Aceite Vegetal
Aceite Mineral
50%
Fim de Vida
60
dias
129
dias
28
dias
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 25
11.3
dias
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Teste en el Papel Aislante
Aceite Mineral
Aceite Vegetal
GP 300
Fim de Vida
28
dias
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 26
161
dias
720
dias
15
dias
62
dias
385
dias
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Cuidados Especiales con Aceite Vegetal
• Planear las actividades evitando manoseos extras.
• Tratamientos extras
Mais envejecimiento.
• A temperatura de tratamiento debe ficar entre 55 e 60 °C.
• Manosear en atmosfera inerte - Nitrógeno.
• Máquinas, tanques e mangueras debe ser mantenidos limpios y dedicadas.
• Cubas : Pintura interna compatible.
• Empaquetaduras utilizadas, tiene que ser compatibles con el aceite.
• Transportar en Tambores, a granel, en camión cuba limpió, seco y vedados,
con colchón de nitrógeno o gases inerte.
• Recipientes de vidrio contenido empaquetaduras o jamba de goma no debe ser
usadas.
• O proceso de tratamiento remueve los aditivos, o que debe adiciona-los de
volta el liquido tratado.
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 27
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Certificados
ABB South Boston utilizou BIOTEMP®®em aproximadamente
ABB South Boston utilizou BIOTEMP em aproximadamente
200
é de
áxima de
ataté
mmáxima
200 transformadores
transformadores até
de 69kV
69kV (potência
(potência má
de
20MVA);
Jeff
City
forneceu
aproximadamente
300
20MVA); Jeff City forneceu aproximadamente 300
transformadores
aproximadamente
transformadores ee Atenas
Atenas construiu
construiu
aproximadamente 25
25
®.
transformadores
utilizando
BIOTEMP
®.
transformadores utilizando BIOTEMP
© ABB Group
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Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Normas
ASTM D6871-03 - Standard Specification for Natural (Vegetable Oil) Ester Fluids Used in
Electrical Apparatus (closed April 02, 2008).
IEEE PC57.147/D7 – Guide for Acceptance and Maintenance of Natural Ester Fluids in
Transformers.
NBR - PROJETO 03:010.02-028 – Aceite vegetal aislante de equipamientos eléctricos –
Directrices para supervisión y mantenimiento
NBR 15422 - Natural Vegetable Oils for Electrical Equipment, Nov. 2006.
IEC TC10 and CIGRE WG A2-35 considering standards for natural esters
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 29
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Transformador 100% Aceite Vegetal
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May 30, 2009 | Slide 30
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Transformador 100% Aceite Vegetal
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 31
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Dados del Transformador
Original
Número de Serie
54.381
Fabricante
ABB
Ano
1974
2006
Frecuencia, Hz
60
60
Tensión
138 ± 2x2.5% / 13.8 ± 16x0.625 % (kV)
Potencia, MVA
15 (ONAF2)
Sobrecarga, MVA
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May 30, 2009 | Slide 32
Revitalización
----
25 (ONAF2)
37.5 ( 6h, 150% )
42 ( 4h, 170% )
OLTC
UZERN 250
UZFRN 250
Aislación
Celulose
Híbrido ( Nomex + Celulose )
Tipo del Aceite
Mineral
Vegetal (BIOTEMP®)
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Ensayo del Calentamiento en Fabrica
Nomex
Aceite Vegetal BIOTEMP
15 MVA
ONAN
25 MVA
ONAF2
37.5 MVA ONAF2
Calc.
Med.
Calc.
Med.
Calc.
Med.
91
85
212
214
452
456
Elev. Topo Aceite, gr°C
32.2
39.4
34.6
46.9
83.0
78.4
Elev. Aceite Media, grC
26.5
26.5
26.0
28.3
50.3
51.3
LV
31.6
31.1
35.6
39.8
-
65.0
HV
32.8
37.4
40.1
46.4
83.7
82.6
LV
5.1
4.6
6.3
11.1
-
13.7
HV
6.3
10.9
20.1
18.1
33.4
31.3
Perdidas Totales, kW
Elev. Temp. Media
Bobinado, grC
Elev. Temp. Grad.
Bobinado Aceite, grC
37.5 MVA, 150%, 6 h Carga Pico
42.0 MVA, 170%, 4 h Carga Pico
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May 30, 2009 | Slide 33
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Analice de los Gases Disueltos
Ensaios Realizado em Fabrica - Junho 2006
ppm
10000
8000
6000
4000
2000
0
H2
O2
N2
CH4
CO
CO2
C2H2
C2H6
C2H2
Gases
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May 30, 2009 | Slide 34
Após 48 horas de repouso
Após impulso e tensão aplicada
Após descargas parciais e antes do aquecimento
Após aquecimento amostra superior
Após aquecimento amostra inferior
Após aquecimento 150% de carga amostra inferior
Após aquecimento 150% de carga amostra superior
Após induzida e ensaios finais amostras superior
Após induzida e ensaios finais amostras inferior
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Ensayos Físico-Químicos
Resultados
Ensayos
Unid.
Final do
Henchimiento
13/06/06
Antes de
Energizar
28/07/06
Densidades
A pues un ano
de operación.
13/08/07.
Normas
0,891
Tensión Interfacial
mN/m
28,4
28,3
28,0
27,7
ASTM D 97
Rigidez Dieléctrica
kV
96
99
87
98
IEC 60156
Factor Disipación
%
1,17
1,26
2,87
3,15
IEC 60247
Contenido de agua
ppm
24
24
23
34
ASTM D 1533
L0,5
L 0,5
L 0,5
L 0,5
ASTM D 1500
Color
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 35
Energizado
Apro. 4 mes
09/11//06
Viscosidades
cSt
41,5
41,5
41,4
40,7
ASTM D 2945
Ponto de Fulgor
°C
310
310
308
306
ASTM D 92
Acidez
gKOH/g
0,018
0,018
0,020
0,026
ASTM D 974
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Ensayos Gases Disueltos
ANÁLISE CROMATÓGRAFICA -GASES DISSOLVIDOS
Antes de
Energizar
28/07/06
A pues 24 h
Energización
05/08/07
Aprox. 4
meses de
Energización
09/11/07
Um ano de
energización
13/08/07.
HIDROGÊNIO ( H2)
1
2
6
7
OXIGÊNIO (O2)
850
705
3359
1072
NITROGÊNIO (N2)
3010
2935
14881
7106
0,3
0,3
1,2
1,3
MONÓXIDO DE CARB. (CO)
5
6
30
37
DIÓXIDO DE CARB. (CO2)
15
15
153
162
ETILENO (C2H4)
0,6
0,6
1,2
0,8
ETANO (C2H6)
ND
ND
0,5
0,5
ACETILÊNO (C2H2)
ND
ND
ND
ND
GASESS
METANO (CH4)
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May 30, 2009 | Slide 36
Unid.
ppm
NBR 7070
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Resultado da Inspección Visual
Los materiales no presentaran cíñales de reacción, confirmado pelo valor de dureza medido
a pues un ano da operación del OLTC.
Goma Nitrílica
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May 30, 2009 | Slide 37
Goma con corteza
Aceite Vegetal - BIOTEMP®
Resultado da Inspección Visual
Contactos de Cobre: No observó reacción con aceite
Vegetal
Fenolito y porcas de Celeron: No observó
descollamiento de los materiales y cíñales de reacción
con aceite vegetal
Molde de Epoxi: No observó reacción con aceite
vegetal
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 38
© ABB Group
May 30, 2009 | Slide 39