ASPECTOS GENERALES SOBRE PRUEBAS DE ACEITE TRANSFORMADORES
El tipo de mantenimiento predictivo más importante para un transformador de
potencia son las pruebas físicoquímicas y cromatográficas a su aceite
aislante.
Son varias y en conjunto dan un diagnóstico del estado tanto del aceite
como del transformador.
Entre las mas importantes y representativas tenemos las siguientes:
1. RIGIDEZ DIELÉCTRICA
Es una prueba que muestra la presencia de agentes contaminantes (agua,
polvo, partículas conductoras) en el aceite, las cuales pueden ser
representativas si se presentan valores bajos de rigidez. Cuando un aceite
está muy contaminado tiende a presentar valores bajos de rigidez los
cuales disminuyen el aislamiento del transformador.
La prueba consistente en aplicar un voltaje de C.A. entre dos electrodos
sumergidos en aceite a una distancia de 2.54 mm o 2.0 mm dependiendo de
la norma a ser utilizada. Esquemáticamente:
El valor de tensión en kilovoltios a la que se presenta descarga entre los
electrodos se le conoce como rigidez dieléctrica y como norma general es el
promedio del resultado de 5 pruebas sobre la misma muestra espaciadas un
minuto.
Las normas utilizadas y los valores límites permitidos para esta prueba son
las siguientes:
ASTM D-877: Electrodos planos separados 2.54 mm, Tensión Mínima 25 kV
ASTM D-1816: Electrodos semiesféricos separados 2.0, Tensión mínima
50 kV.
2. NÚMERO DE NEUTRALIZACION, Normas ASTM D-664
y D-974
Dependiendo del origen, proceso de refinación o deterioro en servicio de
los aceites aislantes, estos pueden presentar características ácidas o
alcalinas, el número de neutralización expresado como número ácido es una
medida de la cantidad de estas sustancias; por lo que podríamos decir que
la acidez de un aceite nos da una idea del cambio o deterioro de su
condición aislante.
Una acidez alta indica presencia de lodos, que implica obstrucción de los
ductos de refrigeración y por lo tanto disminución de la capacidad del
transformador para disipar temperatura o sea disminución de la capacidad
de potencia.
Los valores típicos y límites para esta prueba son los siguientes:
Aceite nuevo: 0.03 mg KOH/gr
Aceite usado: Entre 0.1 y 0.2 mg KOH/gr
A regenerar: Mayor a 0.2 mg KOH/gr
3. TENSIÓN INTERFACIAL , Norma ASTM D-971
La tensión interfacial es un fenómeno físico-químico que se produce por las
fuerzas de atracción que existen entre las moléculas de dos líquidos. En
los aceites aislantes se utiliza para detectar presencia de productos de
oxidación, no detectables con la prueba de acidez, por lo que podríamos
concluir que es una prueba complementaria a esta.
La prueba consiste en medir el rompimiento de la interfase en dinas por
centímetro entre las superficies conformadas por el aceite a ser probado y
agua destilada.
Los valores mínimos permitidos son los siguientes:
Aceite nuevo: 45 dinas/cm
Aceite usado: 25 dinas/cm
Agua destilada: 70 dinas/cm
4. RELACIÓN DE ANÁLISIS ENTRE TENSIÓN INTERFACIAL Y ACIDEZ
La tensión interfacial y el número de neutralización son dos pruebas
complementarias ya que una disminución en el valor de la tensión
interfacial generalmente está seguida por un aumento en el valor de la
acidez. Dividiendo estos dos valores se obtiene un número (sin unidades)
que es un excelente medio para evaluar la condición del aceite, este valor
se conoce como "Indice de MEYER o Indice de Calidad (I.C.) del aceite.
La siguiente tabla muestra el estado del aceite dependiendo del valor del
índice de calidad, así como sus valores típicos para la tensión
interfacial y la acidez.
"INDICE DE "ACIDEZ "TENSION "ESTADO DEL "
"CALIDAD " "INTERFACIAL "ACEITE "
"300-1500 "0.01-0.1 "30-45 "Muy bueno "
"160-299 "0.11-0.15 "24-29 "Aceptable "
"45-159 "0.16-0.40 "18-23 "Malo "
5. CONTENIDO DE HUMEDAD, Norma ASTM D-1533
Esta prueba consiste en medir la cantidad de agua en partes por millón
presente en una muestra de aceite.
El aceite tiende a entregar agua al aislamiento del devanado del
transformador cuando su temperatura baja (condición peligrosa si la
humedad es alta ), por lo tanto la mayor cantidad de humedad en un
transformador se concentra allí.
Los valores máximos permitidos dependiendo del aceite son los siguientes:
Aceite nuevo: 10 partes por millón
Aceite usado: 30 partes por millón
6. INDICE COLORIMÉTRICO (COLOR ) , NORMA ASTM D-1500
Esta prueba es utilizada para el control de los aceites en el proceso de
refinación, no es una guía para determinar la calidad del aceite, pero en
conjunción con las otras pruebas permite determinar el grado de deterioro.
La prueba consiste en comparar el color del aceite con unos colores
patrones que van numerados de 0.5 a 8.0 siendo 8.0 el más oscuro.
Los valores típicos son 0,5 aceite nuevo y 1,5 aceite usado.
7. CROMATOGRAFÍA DE GASES DISUELTOS
Norma ASTM D-3621
Es una prueba de trascendental importancia para detectar que pudo haber
pasado ó que puede estar pasando en la parte interna de un transformador.
Consiste en analizar que tipo de gases están disueltos en una muestra de
aceite.
Los gases dentro de un transformador se producen y disuelven en el aceite
por múltiples causas entre las que tenemos : altas temperaturas, descargas
parciales, arcos eléctricos, humedad, etc.
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el cromatógrafo de gases
el cual por medio de calentamiento extrae los gases a la muestra de aceite
, los separa y cuantifica en partes por millón.
Los gases de interés y que mejor información suministran a cerca del
estado del transformador son los siguientes :
Hidrógeno H2
Nitrógeno N2
Oxígeno O2
Monóxido de carbono CO
Dióxido de carbono CO2
Metano CH4
Etano C2H6
Etileno C2H4
Acetileno C2H2
ANALISIS DE RESULTADOS :
Existen varios métodos de análisis para evaluar el estado de un
transformador a partir de la cantidad de gases encontrados en una muestra
de su aceite aislante. Entre los mas utilizados tenemos los siguientes:
METODO DE ANALISIS CUALITATIVO
GASES PRESENTES ESTADO DEL TRANSFORMADOR
CO, CO2, H2O Calentamiento del papel
CO, CO2 Papel quemado
C2H4, C2H6, CH4 Calentamiento de aceite
Por encima de 500°C
CO2 calentamiento de aceite hasta 400°C
H2O Calentamiento del aceite hasta 200°C
H2, C2H2, CH4, C2H4, C2H6 Arco Eléctrico
MÉTODO DE CANTIDAD DE GASES COMBUSTIBLES TOTALES
CANTIDAD DE GASES EN PPM ESTADO DEL TRANSFORMADOR
0-500 Normal
500-1000 Hacer seguimiento
1000-2500 Investigar
Más de 2500 Sacar de servicio
e inspeccionar
METODO DEL GAS CLAVE
GAS CLAVE ACETILENO : Indica arco eléctrico interno.
GAS CLAVE HIDROGENO : Indica descarga parcial corona
GAS CLAVE ETILENO : Indica sobrecalentamiento del aceite
GAS CLAVE MONOXIDO DE CARBONO: Indica sobrecalentamiento
Del papel
aislante
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Casi siempre
indica presencia de arco eléctrico.
