Control, Ensayo y mantto de Transformadores.doc

ACEITES DE TRANSFORMADORES CONTROL, ENSAYO y MANTENIMIENTO. Introducción La supervisión y el mantenimiento de la calidad del aceite son esenciales para asegurar el buen funcionamiento de los equipos eléctricos aislados en aceite. Un análisis de la experiencia actual revela una gran variedad de procedimientos y de criterios utilizados. Sin embargo, es posible comparar el valor y el significado de los ensayos normalizados del aceite y recomendar criterios uniformes de evaluación de los resultados de los ensayos. Las dificultades son mucho mayores al decidir la frecuencia de los ensayos y de los niveles limites aceptables de degradación del aceite aislante en todas sus aplicaciones, teniendo en cuenta las diferencias de explotación, la confiabilidad exigida y el tipo de sistema eléctrico. Por ejemplo, las grandes empresas de energía eléctrica normalmente considerarían antieconómica la aplicación integral de un programa de ensayos a los transformaciones de baja potencia y tendrán que aceptar un riesgo de falla mas elevado. Por el contrario, el usuario industrial, cuyas actividades depende de la confiabilidad de su alimentación de energía eléctrica, deseara aplicar una supervisión mas frecuente y mas severa de la calidad del aceite como un medio para prevenir cortes de electricidad. Cuando se excede un nivel de degradación del aceite se reducen los márgenes de seguridad y se deberá considerar el riesgo de un defecto prematuro. Aunque la evaluación del riesgo puede ser muy difícil, una primer etapa consiste en identificar los efectos potenciales de un deterioro acrecentado. Generalidades de los Aislantes Líquidos Distinguiremos entre los materiales aislantes polares y no polares. Estos conceptos pueden aplicarse, en general a todos los materiales aislante, pero en los aislantes líquidos es donde tienen mayor importancia. Un Material Aislante Polar esta caracterizado por un desequilibrio permanente de las cargas eléctricas dentro de una molécula que se denomina dipolo, dos centros simultáneos de distribución de cargas eléctricas (+) y (-), que en presencia de un campo eléctrico tienden a girar. En los líquidos aislantes polares existe una libre rotación de los dipolos a ciertas temperaturas y frecuencias, lo que ha esos valores de temperatura y frecuencia, hace que desaparezcan sus propiedades aislantes, provocando grandes perdidas dieléctricas. En un material no polar no existe desequilibrio permanente de carga, puesto que la molécula no puede ser distorsionada ante la aplicación de un campo eléctrico, por lo tanto no existe esa tendencia al giro. Los materiales no polares, están exentos de variación de las perdidas dieléctricas por la variación de temperatura y de la frecuencia, y cualquier variación de la constante dieléctrica o del factor de potencia, se produce gradualmente.

Teniendo en cuenta su estructura química, se puede predecir si un material es polar o no polar. La mayoría de los hidrocarburos son no polares, y por consiguiente, los hidrocarburos líquidos y sus derivados serán los mejores aislantes líquidos, es decir, los que conservaran de forma permanente sus propiedades dieléctricas ante cualquier cambio de temperatura y frecuencia. Entre los materiales aislantes líquidos polares, hay algunos de excepcionales propiedades dieléctricas a determinados valores de temperatura y frecuencia. Estos no tienen una franja de funcionamiento, ni una aplicación tan amplia como los no polares, pues, como se dijo, las perdidas dieléctricas varían extraordinariamente con variaciones de temperatura y la frecuencia. Desde el punto de vista electrotécnico, son mas interesantes las materiales no polares como aislantes líquidos y a ellos, sobre todo, haremos referencia. Los líquidos que reúnen buenas condiciones dieléctricas y químicas son casi todos los aceites vegetales y minerales, convenientemente tratados. Para poder juzgar si un aceite , tiene buenas propiedades como aislante, deben tenerse en cuenta las siguientes características: A) B) C) D)

Escasa tendencia a la sedimentación. Casi nulas perdidas por evaporación. Gran estabilidad química. Poca variación de su viscosidad ante diferentes valore de temperatura.

E) F) G) H) I) J) K) L)

Bajo peso especifico y coeficiente de dilatación. Muy alta temperatura de inflamación. Muy baja temperatura de congelamiento. Casi nula absorción de humedad. Muy elevada rigidez dieléctrica. Resistividad eléctrica muy alta. Buena conductividad térmica. Bajo calor especifico.

Una de las principales ventajas de todos los aceites aislantes es su propiedad auto regenerativa, después de una perforación dieléctrica o de una descarga disruptiva, sin embargo hay que tener en cuenta, que esta propiedad no es independiente de la energía de la descarga y si esta es muy elevada, puede sobrecalentar el aceite provocando la combustión. La mayor desventaja de los aceites aislantes es que son inflamables y pueden provocar acciones químicas por arcos eléctricos o por descargas estáticas, con desprendimiento de gases combustibles como hidrógeno o hidrocarburos livianos com9o metano que se vuelven explosivos al mezclarse con el aire. Existen algunas sustancias liquidas con buenas propiedades dieléctricas, aunque los fenómenos de oxidación (perdida de electrones libres) y de polimerización (aglomeración de varias moléculas en una sola), que se dan en presencia de oxigeno y de temperatura elevadas, hacen que las mismas pierdan interés en su uso. La oxidación, forma depósitos granulosos o de consistencia bituminosa, especie de barros que se deposita en el fondo de la cuba de los transformadores de Potencia. Estas alteraciones son mas pronunciadas a mayores temperaturas, produciendo verdaderas adherencias sobre los arrollamientos o devanados de los transformadores, que están sumergidos en el aceite. Esta capa adherida, a la parte metálica es mala conductora del calor, lo que acelera aún mas la formación de depósitos bituminosos.

La oxidación de un aislante líquido, se traduce ante todo en un aumento de viscosidad, de la temperatura de inflamación de los vapores y del contenido de ácidos, como consecuencia de estos fenómenos , los aislantes líquidos que también actúan como refrigerantes pueden hacer que queden fuera de fuera de uso equipos eléctricos por obstrucción de los canales de circulación, deterioro en los devanados, etc. El fenómeno de polimerización o aglomeración de varias moléculas en una sola, se presenta en aquellos aislantes líquidos de composición química inestable, aceites de origen vegetal, volviendo al líquido mas viscoso y disminuyendo su poder refrigerante. Los fenómenos de oxidación y polimerización están provocados por la presencia de oxigeno, altas temperaturas de funcionamiento, arcos eléctricos seguidos por la ionización, formando sustancias asfálticas que disminuyen su rigidez dieléctrica y poder refrigerante. Estos procesos progresan en el tiempo, provocando el envejecimiento de los aislantes líquidos, perdiendo progresivamente sus cualidades físicas, químicas y dieléctricas. Es indudable que la vida útil de un transformador está íntimamente relacionada con la de su sistema de aislación, liquido y sólida. Conociendo además, lo que le puede suceder al aceite aislante cuando esta en servicio, se pueden prevenir daños mayor en el mismo, cabe preguntarse qué es lo que se debe hacer y cuáles son los ensayos que proporcionan la mayor información posible sobre el particular. El punto crítico es reconocer el grado de deterioro del aceite aislante antes de que afecte al sistema que se encuentra en un recipiente cerrado, sin posibilidades de realizar inspecciones oculares en forma razonablemente sencilla. El aceite aislante de los transformadores en servicio sufre normalmente un deterioro progresivo, de acuerdo con las condiciones de uso a que sea sometido. El control del estado del aceite aislante es de gran importancia para el seguimiento y la estimación de la vida útil remanente del equipo. En casi todos los casos el aceite está en contacto con el aire y por lo tanto se producen reacciones químicas de oxidación que son aceleradas por la temperatura y por la presencia de sustancias catalizadoras tales como el hierro, el cobre, compuestos metálicos provenientes de los materiales con que se construye el transformador. Como resultado de estas reacciones de descomposición, se producen cambios de color y se forman productos ácidos y polares, de manera que el factor de pérdida puede incrementarse y en estados avanzados de oxidación, se producen lodos que precipitan en el interior del transformador. En casos especiales, los cambios de las características del aceite son signos del deterioro anormal de alguno de los materiales utilizados en la construcción del equipo. Todos estos cambios pueden afectar negativamente a la aislación e interferir con el correcto funcionamiento del equipo acortando su vida útil y en algunos casos aumentando las pérdidas en el vacío. Cualquier tipo de deterioro de un aceite aislante se pone en evidencia por la variación de una o más características que se describirán a continuación. La aparición de olor y de cambios de coloración, aunque no son decisivos para la toma de decisiones indican una tendencia de cambio en el aceite aislante. Es de hacer notar que por lo general no basta con hacer un solo tipo de ensayo para determinar el estado de un aceite aislante. El control del estado del aceite permite seguir y estimar la vida útil remanente del equipo.

Ensayos y su significado Rigidez dieléctrica La rigidez dieléctrica disminuye con el tiempo debido a la contaminación del aceite. Este ensayo, quizás el más frecuentemente utilizado. Permite detectar impurezas mecánicas o dicho de otro modo detectar material insoluble en el aceite, tales como fibras, pelusas o agua libre. El valor de la rigidez dieléctrica es prácticamente independiente del estado químico del aceite, pero su influencia es directa sobre la seguridad del servicio de un transformador, debe ser considerada como uno de los ensayos principales cuando se trata de evaluar el estado dieléctrico de la aislación. En un ensayo convencional en el cual el valor medido de rigidez dieléctrica depende esencialmente del equipo y del procedimiento utilizados. Consiste en someter a una muestra de aceite contenida en un recipiente apropiado, a una prueba de tensión alterna, cuyo valor se va elevando en forma continua hasta que se produce la descarga disruptiva. El ensayo se efectúa sobre las muestras tal cual son extraídas, sin secado o desgasificación previa. Como los resultados obtenidos dependen del diseño de los electrodos utilizados, siempre conviene indicar en el informe respectivo de qué tipo de electrodo se trata o que se haga mención explícita de la norma bajo la cual fue realizado el ensayo. La cantidad mínima de aceite empleada no debe ser menor a 0,25 litros y la distancia entre los electrodos y las paredes del recipiente no inferior a 12 mm. Al verter el aceite en el recipiente que previamente a sido lavado y secado, se procede de manera que el aceite descienda lentamente a lo largo de las paredes del mismo, con el objeto de evitar la formación de burbujas de aire. Luego se deja reposar durante 10 minutos antes de aplicar la tensión. Las pruebas o ensayos pueden realizarse de dos formas: Conservando la separación de los electrodos ( 2,5 mm.) y aumentando la tensión a aplicar, o conservando constante el valor de la tensión y variando la separación entre electrodos. En serie con el trayecto de la descarga, se coloca una resistencia de 30 kilo ohms, el secundario del transformador debe dar una tensión mínima de 30 KV., con una potencia de 250 KVA. Para cada prueba se realizan seis descargas, después de cada una se remueve el aceite por medio de una varilla de vidrio bien seca. La primera descarga no se tiene en cuenta, y se toma el valor medio de las cinco restante

pulsador

R 30 K

30 KV. mínimo

Recipiente para Aceite de la Muestra

Del siguiente gráfico se obtiene el valor del factor K, que corresponde a la distancia entre los electrodos. La rigidez dieléctrica se obtiene de la siguiente manera: E = K x U KV./ cm donde U es la tensión aplicada con un crecimiento de dos kilovolt por segundo y la frecuencia de estar entre los 40 y los 62 hertz.

K 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1

2

3

4

5

6

7 8

9

Distancia entre electrodos

El fenómeno de perforación eléctrica, es decir la conversión de la elevada resistividad, característica de los materiales aislantes, en una perfecta conductividad, se supone que se debe a que el aceite se calienta entre los electrodos, formándose burbujas de gas por la que permite el paso de la corriente a través del gas La rigidez dieléctrica del aceite aislante mineral aumenta con la temperatura, hasta los 60 grados porque hasta dicha temperatura baja la viscosidad. A partir de los 60 grados aproximadamente la viscosidad permanece constante mientras que la rigidez dieléctrica comienza aumentar de valor. El máximo valor de la rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente entre los ochenta y noventa grados. Otras experi4ncias afirman que el máximo de rigidez dieléctrica se obtiene aproximadamente a los sesenta grados.

Rigidez

200

10 Viscosidad

160

8

120

6

80

4

40

2

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Grados

y la mínima rigidez dieléctrica se obtiene entre los menos veinte y el cero grado. La rigidez dieléctrica varia con el contenido de agua del aceite. Al llegar a los veinte kilo volts por cm. La rigidez se estabiliza a un valor prácticamente constante, debido a que con una proporción de agua tan elevada, las gotitas se reúnen formando gotas de mayor volumen, que se depositan en el fondo del recipiente

Rigidez

140 120 100 80 40 20

Contenido de agua

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9

Índice de neutralización El índice de neutralización de un aceite es una medida de los componentes o agentes contaminantes ácidos en el aceite. En un aceite nuevo el valor del índice de neutralización es pequeño, pero aumenta entre otras razones como resultado del envejecimiento por oxidación. Mediante este ensayo se mide la acidez orgánica y se aporta parte de la información sobre el estado químico del aceite, permitiendo estimar la posibilidad de aparición de lodos en el interior del transformador. Los productos ácidos generados durante los procesos de oxidación del aceite, provocan el deterioro de la aislación sólida del equipo, por lo tanto esencial detectar a tiempo la aparición de acidez orgánica y controlar su variación en el tiempo. El índice de neutralización se define como los miligramos de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar los ácidos libres contenidos en un gramo de aceite.

El método consiste en disolver la muestra en un solvente compuesto de alcohol benceno e indicador y valorar con solución alcohólica 0.1Normal de hidróxido de potasio hasta que se produzca el viraje del color azul a rojo. (Un buen aislante tiene un grado de acidez no superior a 0,05 KOH mg/g)

Aceite + Alcohol + Indicador Color Azul

Hidróxido de Potasio

Rojo Contenido de inhibidor Esta determinación es de gran importancia y sin embargo su difusión es prácticamente nula en nuestro medio. Se realiza en aceites que contienen inhibidores de oxidación no naturales (es decir, que se adicionan durante el proceso de fabricación). Un ejemplo de este tipo de aceite es el aceite para Transformador 64 de YPF que contiene d-terbutil-para-cresol (DBPC o BHT) en una concentración de aproximadamente 0,3%. En estos aceites inhibidos, prácticamente no se producen fenómenos de oxidación, o se degradan mas lentamente que los no inhibidos, siempre que el inhibidor activo este presente y que el aceite tenga respuesta. El grado de protección proporcionado por el inhibidor de oxidación es una función de la composición del aceite y de la concentración del aditivo. Cuando se consume el inhibidor el deterioro del aceite es mucho más veloz que en el caso de los aceites no inhibidos (por Ej. Transformador 65 de YPF) por lo que este ensayo indica la vida útil remanente del aceite o la necesidad de agregar nuevamente el inhibidor. Es conveniente hacer notar que en el caso de estos aceites, la aparición de acidez orgánica reciente tiene lugar una vez agotado el inhibidor o sea que la detección de la misma sólo sirve para indicar que ya es demasiado tarde para tomar otra decisión que no sea el cambio de aceite en forma urgente. Existen dos métodos normalizados para la determinación de DBPC o BHT: 

La norma ASTM especifica una extracción con butilcellosolve y luego una reacción química con ácido fosfomolíbdico e hidróxido de amonio. La intensidad del color azul que se desarrolla se mide con un espectrofotómetro y es proporcional a la cantidad de inhibidor presente en el aceite.



La norma IEC se basa también en una extracción en solvente en este caso metanol, y luego se hace una cromatografía en capa fina que permite identificar y cuantificar el inhibidor.

Factor de pérdida (o disipación o Tg delta) y Resistencia volumétrica Permite detectar con mucha sensibilidad una variación química del aceite como por ejemplo el comienzo del envejecimiento o la detección de impurezas químicas debidas a la presencia de sustancias extrañas o materiales usados en la construcción del transformador. Sirve para detectar contaminaciones del aceite con otros derivados del petróleo durante el transporte o almacenamiento de tanques que contengan restos de gas oil, fuel oil, etc. Las variaciones se pueden detectar aún cuando la contaminación es tan pequeña que los métodos químicos no la pueden detectar. Los valores altos de un factor de disipación y/o valores bajos de la resistividad volumétrica del aceite pueden afectar a la resistencia de la aislación de los arrollamientos del transformador. Se puede obtener información útil simplemente midiendo la resistividad volumétrica y la tangente delta a la temperatura ambiente y a una temperatura mas elevada, por ejemplo 90 grados. Un resultado satisfactorio obtenido a los 90 grados asociado con un resultado insuficiente a una temperatura mas baja, indica presencia de agua o de productos de degradación precipitables en frió, pero en una concentración generalmente aceptable. Los resultados no satisfactorios obtenidos a ambas temperatura indican una contaminación mas importante y el proceso de purificación no permitirá restablecer el estado del aceite a propiedades aceptables. Comparando los valores del factor de disipación con los valores de neutralización, se puede tener información sobre la posible causa del deterioro del aceite. Por ejemplo, un valor alto de factor disipación asociado con un valor bajo de índice de neutralización puede interpretarse como una contaminación del aceite no imputable al deterioro del mismo. Si bien no puede reemplazar a los ensayos destinados a la determinación de las características químicas, su especial y vital importancia para los sistemas de aislación que se encuentran sometidos a solicitaciones extremas, reside en el hecho de proveer información sobre la posibilidad de sobrecalentamiento dieléctrico y en casos de envejecimiento avanzado, representa una señal de alarma para una eventual ruptura térmica.

I

Ic Delta

PHI Iw El factor disipación del aceite es el cociente de los componentes activa y reactiva de la corriente estando el aceite sometido a una determinada tensión alterna. La corriente I pasando a través del aislante y sus componentes I c (capacitiva) e I W (activa) están representadas en la figura. Las pérdidas se expresan generalmente en términos del ángulo de pérdidas delta    que es la diferencia entre 90º y el ángulo de defasaje phi    .

Para pequeños valores del ángulo  el valor de I es muy cercano al de I c y también tg   cos  . Por lo tanto el término “factor disipación” o tan y el término “factor potencia” o cos  pueden ser utilizados indistintamente. Un valor relativamente alto de tan = 0.10 (  =

5.7º) corresponde a un valor de que el 1%.

cos  = 0.0995 resultando en un error relativo menor

Tensión superficial Permite detectar los agentes contaminantes polares solubles en el aceite, lo que produce el

inicio del envejecimiento del aceite y es un ensayo muy sensible. El valor de la tensión superficial varía rápidamente durante la primera etapa de envejecimiento pero luego la tasa de variación decrece a medida que los valores absolutos disminuyen. Por esta razón los resultados son difíciles de interpretar especialmente cuando el aceite está regularmente contaminado. La superficie de un líquido tiene la tendencia natural a contraerse hasta un valor mínimo. Por esta razón se le atribuye una tensión superficial, que es la causa de la formación de gotas y del fenómeno de capilaridad.

Las sustancias en disolución en aceite modifican la tensión superficial disminuyendo su valor. La tensión superficial de un aceite aislante se determina con relación a la del agua Se toma la muestra de aceite y se la introduce con agua en un recipiente. Se coloca en la interfase agua-aceite un anillo plano de alambre de platino y se mide la fuerza necesaria para quitarlo, levantándolo desde la interfase agua-aceite. La fuerza así medida se corrige aplicando un factor empírico que depende de ésta, de las densidades del aceite y del agua, y de las dimensiones del anillo. Las mediciones se realizan bajo rigurosas condiciones normalizadas y se completan durante el primer minuto de la formación de la interfase aceite-agua.

Sedimentos o lodos Este ensayo permite hacer la distinción entr4e los sedimentos y los lodos precipitable, es decir depósitos insolubles en el aceite, mas depósitos que se precipitan heptano. Los materiales sólidos comprenden los productos de degradación o de oxidación insolubles de materiales aislantes sólidos o líquidos, de fibras de diversos orígenes, de carbón, de óxidos metálicos, etc. Que resultan de las condiciones de explotación del equipo. Las partículas sólidas en suspensión reducen la rigidez dieléctrica del aceite, y además si se depositan pueden limitar los intercambios térmicos, favoreciendo así la continua degradación del aceite. Este sencillo ensayo se refiere a los lodos que precipitan cuando se agrega una determinada cantidad de n-heptano al aceite. Consiste en agregar 100 ml. de n-heptano a 10 g de aceite aislante contenido en un recipiente de vidrio incoloro. Luego de mezclar, se deja en reposo en la oscuridad durante 18 a 24 horas. Transcurrido este lapso de tiempo, la presencia de turbidez o de sedimento es signo premonitorio de formación de lodos en el transformador, pues consiste de productos formados en un avanzado estado de oxidación. Es reconocida la gravedad que supone la formación de lodos en los transformadores en servicio. Esto sucede cuando los ácidos atacan el hierro, el cobre, barnices, pinturas, etc., y

estos materiales se solubilizan en el aceite y luego se combinan para formar lodos. Estos eventualmente precipitan en forma de una sustancia que se adhiere a la aislación, a los costados de la cuba se instala en los conductos de circulación, de enfriamiento, etc. Se forman lodos también en las fibras de celulosa del sistema de aislación sólida lo que finalmente produce un encogimiento de la misma con la consiguiente pérdida de estabilidad mecánica y estabilidad dieléctrica.

Contenido de Agua El agua en el aceite de un transformador puede provenir del aire atmosférico o bien de resultar de la degradación de los materiales aislantes. Para contenidos de agua relativamente bajos, el agua permanece en solución y no modifica el aspecto del aceite. Por lo tanto el agua disuelta se debe detectar por medio de métodos químicos. El agua disuelta afecta las propiedades dieléctricas, y la solubilidad del agua en el aceite aumenta en función de la temperatura y del índice de neutralización. Cuando el contenido de agua supera un cierto nivel, que llega a la saturación, el agua no puede permanecer en solución y aparece el agua libre en forma de turbiedad o de gotitas, invariablemente el agua libre provoca una disminución de la rigidez dieléctrica y de la resistividad y un aumento del factor de disipación. En un transformador, la cantidad total de agua se reparte entre el papel y el aceite en una elación predominante del papel. Pequeña variaciones de temperatura modifican sensiblemente el contenido de agua del aceite pero levemente la del papel. Conociendo el contenido de aceite en el aceite a una determinada temperatura, por medios gráficos disponibles es posible determinar la cantidad de agua retenida en el papel en condiciones de equilibrio. Un alto contenido de agua en el aceite aparte de afectar las propiedades del aceite, acelera la degradación química del papel y hace necesaria la aplicación de medidas correctivas. Su determinación adquiere gran importancia sobre todo en equipos de AT nominal debido a su gran influencia sobre la rigidez dieléctrica. El ensayo permite determinar la cantidad de agua solubilizada y no solubilizada en el aceite, a diferencia de la rigidez dieléctrica que solamente detecta la presencia de agua no solubilizada en el aceite. La capacidad de disolución de agua del aceite aumenta a medida que envejece; el conocimiento de la cantidad disuelta permite prever el punto de saturación, momento en el cual comenzará a disminuir la capacidad dieléctrica. El equilibrio que existe entre la humedad contenida en el aceite y en la aislación sólida, está muy influenciado por la temperatura, por lo tanto, la muestra para una determinación de contenido de agua debe ser tomada mientras el transformador se encuentra a temperatura de servicio. Se la hace reaccionar Iodo y SO2, que en presencia de agua libera SO3 y ácido Iodhídrico. Estos a su vez reaccionan con piridina y alcohol metílico. Midiendo la cantidad de SO3 se puede determinar el contenido de agua. Es muy sensible y se requieren cuidados especiales para evitar resultados erróneos por incorporación de vestigios de humedad provenientes de la atmósfera del laboratorio.

Punto de inflamación Un punto de inflamación bajo indica la presencia de sustancias volátiles combustibles en el aceite. La exposición prolongada de un aceite en condiciones de falla, puede producir suficientes cantidades de hidrocarburos de baja masa molecular como para causar la disminución del punto de inflamación del aceite. Durante la degradación del aceite se forman hidrocarburos livianos cuya presencia en cantidades apreciable, la cual puede detectarse mediante la medición del punto de inflamación, puede ser una indicación de falla incipiente en el equipo. El punto de inflamación es la temperatura mínima a la cual en condiciones normalizadas los vapores producidos en la superficie del líquido se inflaman al aproximarle una llama, sin que prosiga la combustión cuando se retira la llama. Para determinarlo se calienta una muestra en forma gradual y lentamente mientras se agita en forma continua. A intervalos regulares de tiempo se deja de agitar y se dirige una llama hacia la superficie del recipiente que contiene la muestra, tomándose como punto de inflamación la menor temperatura a la cual la llama provoca la ignición de los vapores sobrenadantes.

Frecuencia del control del aceite en servicio. La frecuencia de los controles a realizar dependen de la potencia, la carga, y de otras condiciones de servicio del equipo. Por lo tanto no es posible dar una regla general única aplicable a todos los tipos de transformador. En general, los ensayos pueden ser efectuados de acuerdo con los siguientes criterios: a) b)

Controlar periódicamente las características en los intervalos indicados en la tabla, salvo indicación contraria por parte del fabricante del transformador. Si existe alguna duda, controlar a intervalos más frecuentes aquellas características determinables en el lugar, que no requieran laboratorios especializados.

Si se observa un deterioro rápido o una aceleración en el proceso, se recomienda:

1. Confirmar el último valor obtenido mediante ensayos realizados sobre una nueva muestra. 2. Informar al fabricante del transformador. 3. controlar la condición del aceite con mayor frecuencia, de acuerdo con el tamaño del transformador, su importancia relativa y el grado de deterioro observado. 4.- Decisiones a tomar. En función del grado de deterioro del aceite, caben las siguientes consideraciones: a) Las características son normales: no hay acción necesaria.

b) Solamente el valor de la rigidez dieléctrica es baja: eliminar el agua y las posibles partículas insolubles mediante los tradicionales tratamientos de filtrado y secado al vacío y temperatura. c) Una o más características del aceite varían rápidamente: efectuar ensayos suplementarios en el aceite. d) Varias características son insatisfactorias: teniendo en cuenta los factores económicos involucrados y las posibilidades y circunstancias locales, debe decidirse examinar el aceite más exhaustivamente, reprocesarlo o cambiarlo totalmente. El primer caso requiere el concurso de especialistas, en los dos últimos el transformador debe ser lavado perfectamente y enjuagado antes de volver a llenar, prestando especial atención a los bobinados para minimizar la contaminación de aceite nuevo con productos de degradación.

Criterios. Límites permisibles. Los valores presentados en la tabla deben tomarse como una guía y deben ser interpretados en función del tipo, tamaño e importancia del transformador. Dependiendo de estas circunstancias, no es necesario realizar la totalidad de los ensayos considerados. Como regla general, para decidir una acción sobre el aceite, varias características deben ser desfavorables a menos que la rigidez dieléctrica se encuentre por debajo de los límites propuestos. En este caso, independientemente de los valores de las otras características, se impone efectuar la acción que corresponde. En la práctica, es necesario definir un número mínimo de ensayos y la elección de los mismos debe recaer sobre los que brindan mayor información o por la criticidad de la misma. Se considera que estos ensayos mínimos son rigidez dieléctrica, tangente delta a 90ºC y contenido de inhibidor. Este último debe ser reemplazado por la determinación de índice de neutralización en el caso de aceites no inhibidos. Los demás ensayos pueden agregarse en la medida que surjan dudas o valores no habituales en alguno de los considerados indispensables.

Controles del aceite Aislante en Servicio En la presente tabla se nuestra una guía de los ensayos a realizar con que frecuencia y las medidas que se deben tomar ante los resultados

Ensayo

Tensión (Kw.)

Método

Rigidez Dieléctrica

Menor de 132 Entre 66-132 Menor de66

IRAM 2341

todas

IRAM 6635

todas

ASTM 1473

todas

IRAM 2340

Índice Neutralización Contenido Inhibidor Factor de Perdida

Frecuencia Sugerida

Valor limite

Acción

Antes de Energizar A los 3 meses anualmente Antes de Energizar Cada dos años Antes de Energizar Cada dos años Antes de Energizar Cada dos años

Menor 50 Menor 40 Menor 30

Reacondicionar

Menor 0,5 Menor 0,05 mayor 0,05 a 0,2

Recuperar o cambiar Recuperar o cambiar Recuperar o cambiar

Tensión Superficial

todas

Sedimentos

todas

CEI 422

Contenido de Agua Punto de Inflamación

Menor de 132 Entre 66-132

ASTM 1533

todas

ASTM 1169

Antes de Energizar Cada dos años

5 x 103 Nm-1

Cada tres años

No detectar

Antes de Energizar Cada dos años Antes de Energizar Cada tres años

Recuperar o cambiar Recuperar o cambiar

Menor 20 ppm Reacondicionar Menor 20 ppm Recuperar o 15 Grados cambiar

Manipulación del aceite aislante Para asegurar un servicio satisfactorio es esencial, tener un cuidado especial en el manipuleo del aceite. Los tambores utilizados para su transporte y almacenamiento deben ser mantenidos bajo techo. En la práctica debido a la contaminación de los tanques o tambores es difícil mantener la pureza del aceite. Una vez que un tanque de almacenamiento o un tambor ha contenido aceite húmedo, es muy difícil de limpiar. El equipo de transferencia, bombas, cañerías, válvulas deben ser cuidadosamente inspeccionado para asegurarse que está exento de suciedad y agua, debiendo ser enjuagado previamente con aceite limpio. Cuando se almacena en tambores estos deben ser colocados en una posición tal que no sea posible el ingreso de agua. Esto se consigue haciendo que siempre el nivel del aceite esté por encima de la boca del tambor (por Ej. acostarlo). A pesar de todo el almacenamiento no siempre es satisfactorio y se recomienda transferirlo al transformador a través de un equipo de tratamiento. En el caso de transporte a granel es importante asegurarse de la limpieza previa del tanque pues la contaminación con otros derivados del petróleo (gas oil, fuel oil, etc.) es un camino sin retorno.

MÉTODOS DE REACONDICIONADO Y DE RECUPERACIÓN DE ACEITES AISLANTES ENVEJECIDOS EN SERVICIO.

Se denomina reacondicionamiento de aceite a la remoción de humedad y partículas sólidas mediante operaciones mecánicas y recuperación del aceite a la eliminación de contaminantes ácidos, coloides y productos de oxidación por medio de reacciones químicas o adsorción superficial.

Reacondicionamiento: Si a causa del agua contenida en un aceite aislante, se acusa un descenso apreciable de la rigidez dieléctrica , debe procederse a la eliminación de la misma. Uno de los sistemas es por calefacción directa para ello se calienta el aceite hasta unos 100 grados, para ello se utiliza calefacción por medio de resistencia o por insuflación de gases. El primer proceso es sencillo y eficaz pero de larga duración, además si las resistencias superan la temperatura indicada se produce una fuerte oxidación del aceite, si esta está en contacto con el aire. Se pierde una cantidad apreciable de aceite por evaporación, y el resto adquiere una mayor viscosidad, calentamiento debe prolongarse un largo tiempo hasta que se obtenga un secado satisfactorio. Es un proceso de bajo costo pero con los inconvenientes antes descriptos. El segundo método similar al anterior produce calentamientos locales, debido a la mala conductividad térmica del aceite, produciendo descomposiciones que reducen la estabilidad química de la misma. Para mejorar las deficiencias de los métodos anteriores, la calefacción del aceite se la puede realizar en vacío, este requiere un equipo mas costoso pero es de una gran eficiencia. También se puede deshidratar el aceite por centrifugación, para lo cual se coloca el aceite caliente en un tambor giratorio, por lo que el agua y las partículas sólidas que tienen mayor peso especifico que el aceite, se precipitan hacia la superficie del tambor pudiéndose separar del aceite. Como la diferencia de pesos específicos entre el agua y el aceite es muy pequeña, la centrifugación se debe realizar por un periodo de tiempo prolongado, hasta que el aceite quede libre de impurezas. Se puede secar el aceite por medio de filtrado, haciéndola pasar por sustancias hidroscopias tales como cloruro de calcio, y luego con arena calcinada para eliminar casi en forma perfecta el agua contenida en el aislante. Otra forma es hacer circular el aceite por papel secante, es muy costoso si se desean obtener buenos resultados, porque existe el peligro de incorporar partículas fibrosas procedentes de la celulosa del papel. El problema queda industrialmente resuelto, mediante el empleo de una membrana filtrante, de un material especial, tratada con reactivos especiales y que actúan sobre el aceite por capilaridad. La entrada de la membrana se somete a la acción de cargas estáticas, si la pared del filtro tiene cargas estáticas del mismo signo que las partículas en suspensión existentes en el seno del aceite que se esta filtrando, estas ultimas quedan sometidas a una acción repelente y el liquido se clarifica.

Recuperación: La eliminación de los productos de oxidación se consigue mediante el uso de tierras filtrantes y/o reactivos de manera que se produzca la absorción de las impurezas.

Para ello se utilizan tierras filtrantes que son arcillas naturales que poseen una alta actividad superficial. Pueden ser utilizadas en forma natural (previo secado, molienda y clasificación por tamaño) o puede ser calentada, lavada con agua, tratada con vapor de agua o tratada con ácidos, activadas. Estos tratamientos mejoran las propiedades absorbentes del material pero lo encarecen. La alúmina activada es un absorbente eficiente, es mecánicamente muy estable y puede ser reactivada. En general, la recuperación se hace de acuerdo a dos sistemas de trabajo: a) Percolación: a través de tierra filtrante granulada, utilizando gravedad o presión para hacer pasar el aceite a través del manto filtrante. b) Por contacto: utiliza tierra filtrante finamente dividida y temperatura de tratamiento relativamente elevada. Percolación por presión: El aceite es forzado a atravesar la tierra filtrante a través de una bomba. Las instalaciones industriales varían en detalles mecánicos pero en todos los casos poseen un recipiente donde se instala una bolsa o cartucho conteniendo la tierra filtrante. El diseño es tal que el aceite se introduce desde el exterior de la bolsa o cartucho y debe atravesar un determinado manto filtrante antes de abandonar la cámara de tratamiento. Estas instalaciones pueden procesar grandes volúmenes de aceite en poco tiempo, esto se logra con presiones de (400 KN/m2). Como la cantidad de tierra filtrante es pequeña con respecto al volumen de aceite que pasa, es necesario hacer frecuentes cambios de los filtros. Para asegurar la continuidad del proceso, se usan varios cartuchos o bolsas en paralelo y provistos de un by-pass, de manera que cuando un filtro se encuentre muy contaminado se pase al siguiente, para mantener una calidad uniforme del aceite recuperado. La ventaja de este método es que el filtro es más chico, tiene la posibilidad de recuperar mayor cantidad de aceite en igual tiempo que el método por gravedad, ya que se trabaja a presión. Este sistema es que se puede instalar sobre un camión o acoplado para ser utilizado directamente sobre el transformador cuyo aceite necesite tratamiento. En algunos casos, cuando los transformadores son de gran potencia y no se los pueden dejar fura por razones de servicio, estos equipos permite hacer el tratamiento sobre transformadores en funcionamiento.

Aceite contaminado

Bomba

FILTRO

FILTRO

FILTRO

Aceite recuperado

Percolación por gravedad: En este caso el aceite es forzado a atravesar el manto de tierra filtrante por la presión hidrostática de una columna de aceite de aproximadamente 5 m.. Un sistema típico de percolación por gravedad está constituido por tres tanques a diferentes niveles. El tanque superior se utiliza como depósito del aceite deteriorado, el intermedio como cámara de filtrado y el inferior como cámara de recepción del aceite filtrado. La producción de un equipo de percolación por gravedad no es de calidad uniforme ya que comienza con un exceso de tratamiento y termina con aceite que ha atravesado el manto agotado. Para obtener un producto de calidad uniforme es necesario contar con un sistema de mezclado en el tanque inferior. Mediante este método el aceite puede ser recuperado con el grado de calidad que se desee. El rendimiento es 400 lts de aceite por m 3 de manto filtrante. Es un método barato, no requiere mano de obra especializada, solo se debe cuidar que el filtro no se sature

Tanque de aceite contaminado

Filtro de Arcillas

La elección de uno u otro método depende de cómo se encuentra distribuido el aceite a ser tratado. Grandes volúmenes de aceite concentradoAceite en una distancia pequeña que permita un recuperado fácil traslado es mas conveniente realizarlo por medio de la precolación por gravedad, que requiere un mínimo de equipamiento menor mano de obra especializada. Por el contrario si el aceite a tratar esta disperso en grandes distancia resulta mas conveniente y económico un equipo portátil de tratamiento por presión que pueda ser utilizado sobre el mismo transformador, la ventaja que a la vez que se trata el aceite se limpia el transformador de lodos e impurezas. En todos los casos es importante tener las siguientes precauciones:

a) El aceite a recuperar no debe contener grandes cantidades de humedad para evitar que se humedezca la tierra filtrante. El agua causa el taponamiento del manto filtrante, que deberá ser descartado. b) El aceite recuperado debe ser tratado (después de pasar por el manto filtrante) para eliminar completamente la humedad. Esto es particularmente importante en el caso de trabajar sobre un equipo ya que si no se puede incorporar humedad a la aislación sólida del mismo.

Proceso por contacto: Este proceso utiliza tierra filtrante finamente dividida (malla 200) y temperatura de tratamiento relativamente elevada. Es un proceso eficiente y produce aceite de calidad uniforme. El aceite a recuperar se introduce en un recipiente mezclador , se agrega la cantidad de tierra filtrante necesaria para obtener un producto de buena calidad. Se agita la mezcla y se calienta durante 30 minutos a 100 grados centígrados, las partículas extrañas se adhieren a la arcilla, pasado este proceso se la deja reposar, y se la filtra usando una bomba para hacerlo fluir. Luego se hace un reacondicionamiento , se mezcla el aceite con agua y se centrifuga (lavado del aceite) El proceso no es continuo pero puede aplicarse sobre un transformador en servicio ya que la operación tarda alrededor de 45 minutos. Otros métodos de recuperación consisten realizar la mezcla del aceite con productos químicos Fosfato trisódico: El método consiste en agitar una mezcla de aceite y solución de fosfato trisódico durante 1 hora a 80o C. Luego se separa el fosfato, se lava el aceite con agua, se centrifuga y se le agrega tierra filtrante para eliminar los restos de fosfato. Esta mezcla se agita durante 15 minutos y luego se deja sedimentar durante varias horas. Finalmente se filtra y se seca Ácido sulfúrico-cal: implica el tratamiento del aceite con ácido sulfúrico concentrado (0,5 a 1% en peso),tratamiento con tierra filtrante y luego agregado de cal para neutralizar el exceso de ácido. Finalmente el aceite debe ser secado y filtrado Carbón activado silicato de sodio: Consta de los siguientes tratamientos: a) tratamiento con 2% en peso de carbón activado. b) mezclado con 30% en volumen de una solución al 2% de silicato de sodio. c) tratamiento con 2% de tierra filtrante Durante todo el proceso el aceite se mantiene a 85 ºC. Agregado de inhibidor El aceite aislante nuevo, contiene pequeñas cantidades de productos naturales que actúan como inhibidores de oxidación. Estos compuestos naturales retardan la oxidación hasta que son consumidos en el proceso normal de deterioro del aceite. Los procesos de recuperación pueden restaurar a los aceites en sus características iniciales pero no pueden regenerar los compuestos

naturales que actúan como inhibidores de la oxidación. Por esta razón es necesario el agregado de inhibidores al aceite recuperado. Para esto se utiliza 2,6 diter-butil-para-cresol también conocido como DBPC o BHT. Algunas ventajas de este inhibidor son: a) Es estable y efectivo a bajas concentraciones. b) Se obtiene comercialmente con alto grado de pureza. c) Es muy soluble en aceite pero insoluble en agua. d) Los productos de oxidación del DBPC son solubles en el aceite y por lo tanto no forman precipitaciones indeseables. e) No es afectado por la luz. f) Es insoluble en álcalis y no se elimina con los proceso normales de recuperación de aceites siempre que en los casos en que se filtre a través de tierra filtrante, se mantenga la temperatura por debajo de los 60ºC. El agregado de DBPC puede hacerse directamente sobre el aceite recuperado. En este caso es necesario calentar a 50 ºC y proveer agitación para asegurar la perfecta disolución del inhibidor. También puede agregarse en forma de solución concentrada en aceite (solubilidad 30% en peso) lo cual facilita la operación. El contenido final de inhibidores debe ser del 0,3% en peso.

BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA: Publicación Técnica (Dr. Osvaldo Griot) NORMAS IRAM

Detección de fallas en transformadores mediante el análisis de los gases disueltos en el aceite (Cromatografía gaseosa) Como consecuencia de las solicitaciones térmicas y eléctricas que sufre un transformador en servicio, se produce una degradación de sus materiales aislantes, que se pone en evidencia con la producción de gases. La naturaleza, la cantidad y las proporciones de éstos gases dependen en parte del material aislante presente, en parte de la naturaleza del fenómeno responsable de la descomposición y en parte de los niveles de energía involucrados en el proceso. Estos gases son solubles en el aceite aislante del transformador y el análisis de los mismos mediante técnicas cromatográficas, permite la detección de fallas mucho antes que su gravedad perjudique sustancialmente al equipo. Esta técnica es utilizada actualmente para verificar el estado interno de los transformadores de alta y muy alta tensión y es uno de los ensayos de recepción aceptados por usuarios y fabricantes de los mismos. El análisis por Cromatografía Gaseosa de los gases disueltos en el aceite aislante es una técnica relativamente moderna que permite detectar fallas incipientes y verificar el estado interno de los transformadores, sobre todo en los de alta y muy alta tensión. Los materiales aislantes utilizados en la construcción de transformadores sufren un proceso de envejecimiento que da lugar a la descomposición de esos materiales. Este proceso origina sustancias gaseosas que si bien son consideradas normales dentro de ciertos valores, pueden acelerarse notablemente cuando existen fallas internas en el equipo. Las descargas eléctricas y

el sobrecalentamiento local excesivo dan lugar a la descomposición acelerada. El relé de protección de Buchholz es una de las formas de alarma para cuando esto sucede, pero su capacidad de detección es muy poco sensible y no permite anticipar fallas de baja energía. En el caso de fallas incipientes, los gases formados se disuelven en el aceite y los procesos de saturación y difusión hasta el relé son procesos muy lentos. La permanencia del transformador en funcionamiento en éstas condiciones, puede ocasionarle daños de carácter grave, resultando entonces mas costosa y problemática su reparación, sin contar con los inconvenientes que acarrea una salida de servicio no programada. La detección de fallas incipientes es entonces de gran importancia tanto en equipos en explotación como para la recepción de nuevas unidades. Cromatografía en fase gaseosa: El conocimiento de la cantidad de gases formados, la composición de la mezcla y la velocidad de formación de los gases, hace posible decidir sobre la presencia de fallas el tipo y la severidad de las mismas. Esto puede hacerse mediante técnicas de cromatografía gaseosa, previa extracción de los gases disueltos en el aceite del transformador. Tomada una muestra del aceite del transformador, bien representativa del estado del mismo, se separan los gases contenidos en la misma y luego son introducidos en un cromatógrafo que permite separar e identificar los componentes de la muestra. En base a los tipos de gases obtenidos y a su proporción, se puede predecir el tipo de falla, su temperatura, tipo de material en descomposición y por lo tanto su posible lugar dentro del transformador es decir es posible hacer el diagnóstico de fallas. Se puede adosar al cromatógrafo un equipo Registrador-Integrador, que nos entrega en forma gráfica y analítica las proporciones de los componentes de la mezcla de gases, además del orden de aparición de cada uno de ellos, facilitando el diagnóstico final, objeto del estudio. En los transformadores considerados como “sanos” también tienen lugar los procesos de envejecimiento, por lo que se considera normal la existencia de gases disueltos en el aceite aislante, en proporciones o concentraciones normalizas que se encuentran tabuladas. Los productos de descomposición de la aislación de transformadores tradicionales provienen del aceite mineral y del material celulósico, y son fundamentalmente: Hidrógeno, hidrocarburos livianos, monóxido de carbono y anhídrido carbónico. Es posible, entonces, adjudicar a cada tipo de falla la aparición de gases de descomposición. La mayoría de las fallas pueden sintetizarse en los siguientes casos:

a) Arcos o perforaciones eléctricas de alta intensidad de corriente. En ensayos donde se produjeron ex profeso fallas de éste tipo, se constató que cuando no interviene la aislación sólida, la composición de los gases es la siguiente:    

Hidrogeno Acetileno Metano Etileno

H2 60-80% C2 H2 10-25% C H4 2-2% C2 H4 1-2%

en volumen. en volumen. en volumen. en volumen.

Cuando el arco tiene lugar a través de la aislación sólida (papel impregnado en aceite) los gases contienen gran proporción de hidrógeno y acetileno, pero también aparece monóxido de carbono (15 a 25% en volumen) y el metano aparece en mayor proporción que en el caso anterior. b) Descargas parciales en la aislación aceite-celulosa. En estos casos no se produce acetileno porque los efectos de la temperatura no son importantes. Los gases formados son producto de procesos de ionización y contienen principalmente hidrógeno con algo de metano, monóxido de carbono y anhídrido carbónico.

c) Descomposición térmica por sobrecalentamiento. Si se trata del aceite, la descomposición comienza a notarse alrededor de los 150ºC y aumenta con el aumento de la temperatura. Se forman hidrocarburos livianos que son muy solubles en el aceite. Las proporciones de los gases en la mezcla dependen de la temperatura de descomposición. A temperaturas superiores a los 600ºC la mezcla consiste casi exclusivamente de metano e hidrógeno. Cuando la descomposición térmica afecta también al papel impregnado en aceite, el producto principal es el anhídrido carbónico y en menor grado el monóxido de carbono. Si la temperatura supera los 500ºC también se forma hidrógeno. Toma de muestra para análisis de gases. NORMAS PARA EL MUESTREO. El método empleado para la toma de muestras y su transporte hasta el laboratorio tienen fundamentalmente importancia para asegurar la representatividad de los resultados del análisis. En si no es difícil pero hay que cuidarse de que se cumplan dos o tres detalles básicos; la persona que efectuó el muestreo puede ser cualquier operario cuidándose que haya sido previamente capacitado en las operaciones de dicha técnica o, en su defecto debe dejarse en manos del personal del laboratorio de análisis. Es de fundamental importancia que el aceite de la muestra no entre en contacto en ningún momento con el aire de la atmósfera para que no pierda su contenido de gases. Para ello se aplica una técnica especial. La muestra se toma en jeringas de vidrio( con pico de vidrio ) de 50 ml, las cuales deben ser llenadas completamente y sin que queden burbujas. El movimiento del embolo compensara cualquier variación del volumen del aceite al variar su temperatura e impedirá que, al enfriarse, se forme una burbuja, tal como ocurriría si estuviera en un recipiente de volumen constante. La muestra nunca debe ser tomadas en botellas. A la jeringa se le coloca una aguja de 10 décimas de mm de espesor( por ejemplo las denominadas comerciales 30/10 ó 25/10, donde el primer numero se refiere al largo y el segundo numero al espesor, es importante el segundo ) se tapa, para evitar el derrame del contenido, clavando en la punta un tapón de corcho o, mejor aún, de goma o caucho resistente al aceite. Conviene verificar la calidad de la jeringa observando si el ajuste de la aguja en el pico es bueno y que el ajuste del émbolo sea adecuado, que no quede flojo ni demasiado ajustado. Se

puede probar si el cierre es hermético colocando la aguja y el tapón y tirando hacia fuera el émbolo. La muestra se toma del grifo ubicado en la parte inferior de la cuba, al cual se lo coloca un tapón de goma atravesado por un tuvo de PVC de unos 50 cm de largo y aproximadamente 1 cm de espesor. Conviene tener un surtido de tapones de goma de distinto diámetro para los distintos tamaños de grifos que se puedan presentar.

Se abre la válvula, se purga dejando salir varios litros teniendo especial cuidado en eliminar todo tipo de burbujas( lo cual se puede observar gracias a la transparencia del caño plástico ), y se toma una cantidad de aceite introduciendo el pico de la jeringa( sin la aguja puesta ) en el extremo del tubo. Luego, sosteniendo la jeringa en posición vertical con el pico hacia arriba, se empuja el émbolo hasta el final para expulsar todo el aceite junto con todas las burbuja que pudiera haber. Inmediatamente se coloca nuevamente el pico de la jeringa en el extremo del caño plástico y se toma la muestra( a veces la presión del aceite empuja al émbolo y otras hay que tirar suavemente hacia fuera ). Esto hay que hacerlo con mucho cuidado, evitando que se introduzca aire en la jeringa. Vaciar la jeringa y REPETIR LA TOMA DE MUESTRA SI ENTRA AIRE. Se carga hasta la marca de 50 ml y, manteniendo el pico hacia abajo para que no entre aire, se coloca la aguja, se la ajusta bien y se tapa con el tapón de goma. Se debe sacar la muestra por duplicado, es decir, dos jeringas de 50 ml. Se identifica la muestra pegando una tela adhesiva blanca en un extremo (ver dibujo) y escribiendo sobre ella la denominación del equipo. No hace falta agregar nada mas ni para que se sostenga el émbolo ni la aguja( si esta ultima se cae se ajusta bien ello se de a la mala calidad de la aguja o de la jeringa )

identificación

El transporte se hace de forma horizontal, sosteniendo por la parte media y dejando libres y sin que sufran golpes los extremos( a veces, en esta posición se introducen burbujas de aire si la tapón jeringa es de mala calidad y el émbolo no ajusta adecuadamente ). O bien en forma vertical sosteniendo también por la parte media, sin apoyar sobre la aguja, siempre que se tenga la seguridad de que esta no se va desprender.

Normas para la identificación: Junto con las muestras se debe remitir al laboratorio una ficha con los datos identificatorios de cada transformador que haya sido muestreado. La ficha debe detallar lo siguientes:

Empresa: Ubicación: ( subestación X, planta ubicada en...., etc ) Denominación: ......: Nº de serie: Marca: Potencia: Fecha de puesta en servicio: Aceite( marca ): Cantidad: Temperatura del aceite: Si se da el caso de ....... presentado problemas añadir una breve doc-. Los datos identificatorios deben ser remitidos junto con la primera muestra tomada del equipo.

Métodos de secado del aceite de la cuba del transformador Existen 5 procesos: Circulación de aceite Recomendaciones: Se usa todo el volumen de aceite a presión atmosférica. El aceite entra por la parte superior y se retira por la válvula inferior del transformador. El proceso se controla por la medición de las pérdidas dieléctricas, resistencia de aislación y contenido de agua en el aceite. Para presión < 5 Torr Temperatura <  = 60 ºC. Para presión > 5 Torr Temperatura <  = 80 ºC.

Aplicación de vacío  La manguera de vacío es conectada a la parte superior de la tapa del transformador.  El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vació  El vació debe alcanzar un valor inferior a 1 Torr.  Tiempo medio de aplicación va de 48 a 72 hs.  El proceso de realiza a temperatura ambiente.  El proceso es controlado por las mediciones del punto de rocío, rompiendo el vació con nitrógeno o aire seco, a presión de 0,2 Kg. / centímetro cuadrado realizándose la medición después de un período de 24 horas.  El tanque de expansión y los accesorios deben ser estancos al vacío.

Circulación aceite caliente con la cuba bajo vacío Recomendaciones:  La circulación de aceite es realizada con el transformador con un volumen parcial de aceite que debe cubrir la parte activa.  La bomba de vacío es conectada a la parte superior del transformador para no aspirar aceite.  Temperatura Ídem 1.para evitar destilación de fracciones livianas del aceite.  El aceite entra por una válvula conectada en la parte superior y sale por la parte inferior.  El control es realizado por mediciones de pérdidas de rigidez dieléctrica y resistencia de aislación cada 48 horas.  El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vacío.  El tanque de expansión y accesorios no resistentes al vacío deben permanecer aislados. Las válvulas de los radiadores deben estar cerradas.

Ciclos de circulación de aceite caliente en vacío

Recomendaciones:  La manguera de vacío es conectada a la parte superior de la tapa y la de entrada a la válvula inferior.  El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vacío.  Se debe tener un vacío < 1 Torr. Durante 24 horas.  El aceite es tratado previamente en los tanques en que está almacenado.  Colocar el aceite por la válvula inferior hasta un nivel que cubra la parte activa del transformador y no ahogue la bomba de vacío.  La temperatura de los arrollamientos y la circulación de aceite es mantenida hasta la estabilización de la misma.  Retirar el aceite con inyección de nitrógeno seco y evaluar el proceso por la medición del punto de rocío.  El control del proceso es realizado por la medición de la rigidez dieléctrica, factor de pérdidas, y resistencia de aislación.  Repetir el ciclo en función de los valores obtenidos. 

5. Circulación de aceite caliente con la cuba de bajo vacío Recomendaciones:  El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vacío.  La circulación de aceite es realizada con el transformador con un volumen parcial de aceite que debe cubrir la parte activa.  La bomba de vacío es conectada a la parte superior del transformador para no aspirar aire.

6. Pulverización de aceite caliente con la cuba de bajo vacío (Hot Spray) Recomendaciones:  El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vacío.  El proceso se realiza con volumen reducido de aceite (10 a 15% del volumen total del transformador). Siempre que sea posible, el nivel de aceite no debe sobrepasar la aislación de la parte inferior de los arrollamientos.  El aceite sirve como medio de calentamiento y absorción de humedad.  La temperatura del aceite es de 80ºC.  El vacío de la cuba debe ser inferior a 1 Torr. establecido en la parte superior del transformador. Debido a las condiciones de temperatura y vacío a que el aceite es sometido durante este proceso se recomienda su no-utilización en el llenado final. En caso de no ser posible esto, se deberá reducir la temperatura a menos de 60ºC con lo que la eficiencia del proceso quedará reducida.  En la parte interna del transformador son dispuestos los pulverizadores de modo de atomizar el aceite caliente en toda la superficie de las bobinas.  Los radiadores, el tanque de expansión y accesorios son aislados del circuito de vacío.  Para evitar pérdidas de calor, el transformador puede ser revestido con mantas y externamente con lonas impermeables.

 Es preciso disponer de una bomba auxiliar en serie con el equipo para mantener la circulación del aceite debido al vacío establecido en el tanque del transformador y la poca altura de aspiración.  El control del proceso se realiza por la medición del punto de rocío, pérdidas dieléctricas, análisis del contenido de humedad en el aceite de circulación y volumen de agua condensada en la línea de vacío.

Observaciones generales:  Antes de iniciar un proceso de secado con utilización de vacío es conveniente la realización de ensayos de estanqueidad con presiones positivas y negativas del trafo, de modo de asegurar el buen desempeño del proceso.  El transformador no debe ser sometido a ensayos dieléctricos cuando esté sometido a vacío, pues los valores de los mismos resultan fuertemente alterados.  Para la medición del punto de rocío el N 2 deberá permanecer por lo menos 24 hs, en el interior del transformador para el completo equilibrio con la humedad relativa de la superficie de las aislaciones. La medición debe ser realizada en períodos de poca variación de la temperatura ambiente (primeras horas de la mañana).

Aplicaciones

Recepción de transformadores nuevos: Si se verifican alteraciones en el sistema de presurización, se recomiendan los procesos 1) y 2). En caso de averías del mismo, se recomiendan los procesos 3), 4) y 5). La elección del proceso será función de la evaluación de las condiciones de contaminación a través de mediciones de punto de rocío y resistencia de aislación. Transformadores con aceite aislante contaminado Con humedad, puede utilizarse cualquiera de los procedimientos descriptos. Los mas indicados son los que implican la aplicación de vacío por ser más efectivos. Transformadores con la parte activa contaminada a) Aislaciones con alta humedad relativa superficial. Recomiéndase el proceso de Hot Spray 5). b) Bobinas contaminadas con barros. Se debe utilizar equipo con dispositivo de tierras Fuller, para regenerar el aceite que limpia la parte activa. Transformadores con bobinas separadas Para los casos en que la parte activa fue expuesta por un largo período de tiempo al aire, recomiéndase el proceso Hot Spray 5). Tratamiento de aceite aislante El aceite aislante debe ser sometido a tratamiento siempre que:  Sea transportado para llenado de transportadores independientemente del medio de transporte utilizado (tanque- tambores ).  Presente en uso, alteraciones de sus características físico - químicas, o cuando la cantidad de gases disueltos excedan los valores límites aceptables. Tipos de proceso de tratamiento a) Reacondicionamiento de aceite por proceso de termovacío y filtrado que puede hacerse con transformador desenergizado o bien energizado.

El proceso consiste en la circulación del aceite por equipo que posee dispositivos de calentamiento, filtrado y cámara de desgasificación y deshidratación. b) Regeneración del aceite con tierras activadas. Con transformador desenergizado Recomendaciones: Las condiciones de vacío y temperatura deben ser: < 5 Torr.  5 Torr.

 60ºC  80ºC

 Aceites que durante su transporte presentan contenido de agua entre 20 y 30 ppm pueden ser tratados en la propia cuba del transformador a la que se transfiere a través del equipo de tratamiento.  Aceites aislantes que durante el transporte o manipuleo presenten alto contenido de agua y bajas características dieléctricas, recomiéndase que el mismo sea tratado en los tanques auxiliares antes de ser colocado en el transformador.  Usualmente durante este proceso se hace simultáneamente el secado del transformador por circulación de aceite según 1).  El control del proceso se hace por mediciones de rigidez dieléctrica, pérdidas y contenido de agua.

 El proceso debe alcanzar los siguientes valores: Unidad

Norma

Aceite Nuevo < 230 kV

Rigidez dieléctrica Factor de Potencia

kV %

IRAM 2341 ATSM D924

Aceite Usado

 230 kV < 230 kV

 230 kV

60

60

45

55

0.01

0.01

0.3 a 1

0.3 a 1

Contenido de H2O Contenido de gases

ppm % en

Karl Fischer

V V

20

10

2

0.5

20

15 0.5

Con transformador energizado La ventaja de este proceso es no interrumpir el suministro de energía. Normalmente se usa un equipo de bajo caudal. Recomendaciones: Las condiciones de temperatura y presión son las mismas del caso anterior.  El caudal del equipo debe ser en torno de 2500 lts./h. (normalmente este proceso se aplica a trafos grandes) a fin de evitar la formación de turbulencias en el flujo de aceite dentro del transformador cuya consecuencia es la formación de burbujas de aire y calentamiento.  La entrada y salida del aceite del transformador deben ser diametralmente opuestas siendo respectivamente en la parte superior e inferior de la cuba. Si el trafo no dispone de estas facilidades las mismas deberán ser adaptadas a fin de permitir la ejecución del proceso correctamente.  El equipo de tratamiento debe ser colocado lo más próximo posible al transformador, a fin de permitir que el conjunto equipo-transformador se mantenga bajo observación constante.  Croquis de circuitos a emplear:

 Deben hacerse 2 by-pass, uno interno del equipo y otro externo entre la entrada y la salida del transformador, este último en lo posible debe hacerse con una manguera transparente que permita observar la existencia de burbujas de aire en el circuito, permitiendo su purga durante el comienzo del proceso, posteriormente se anula.  Durante el proceso no hay necesidad de desactivación del relé Bucholz siendo recomendable que el mismo sea drenado para eliminar eventuales depósitos de gas existentes. En caso de actuación del mismo durante el proceso, el equipo debe ser desconectado para efectuar observaciones.  Durante el tratamiento deberá ser cuidada la elevación de temperatura del aceite en relación a la carga y al ambiente, a fin de que el transformador trabaje dentro de los límites establecidos. También debe ser observado el nivel de aceite tanto en la cámara de vacío como en el tanque de expansión del transformador, debiendo mantenerse dentro de los límites permitidos.  Este proceso presenta una gran ventaja, poder ser suspendido en cualquier momento, permitiendo que durante la noche o fines de semana el tratamiento pueda ser parado, reiniciándolo al otro día o semana siguiente. En estos casos, deberá repetirse el proceso inicial con el circuito del By-pass externo.  El control del tratamiento se realiza mediante el ensayo de muestras periódicamente retiradas en la entrada del equipo antes de pasar por el filtro y cámara de vacío. Los ensayos son los mismos del caso anterior.