Análisis de aceite de transformadores

El aceite de un transformador es más que solo un lubricante; es un componente indispensable que asegura el correcto funcionamiento y la vida útil del equipo. Pero, ¿cómo se verifica que este aceite se encuentre en buenas condiciones? En esta ocasión, vamos a revisar las pruebas más importantes que se realizan en los análisis de aceite de transformadores, explicando su propósito y cómo contribuyen a la seguridad y al funcionamiento del equipo más importante de todos: el transformador de potencia.

Importancia del Aceite en los Transformadores

El aceite en un transformador cumple varias funciones clave:

1. Actúa como aislante eléctrico.
2. Disipa el calor generado durante la operación.
3. Protege los componentes internos contra la oxidación y la humedad.

Sin embargo, con el tiempo, el aceite puede degradarse. Esto se debe a la contaminación con partículas, humedad y por las condiciones anormales que pueden presentarse en la operación, lo que puede afectar negativamente el funcionamiento del transformador. Y es por esto que el aceite dieléctrico tiene una función adicional a las ya comentadas: La de muestrear el aceite del transformador.

Pruebas Clave al Análisis de aceite de transformadores

Para garantizar que el aceite sigue siendo efectivo para cumplir con tan importantes tareas, se realizan varias pruebas específicas. Estas pruebas ayudan a detectar problemas antes de que se conviertan en fallas y nos permiten planificar el mantenimiento adecuado para el aceite dieléctrico y su transformador:

1. Análisis de Gases Disueltos (DGA) o Cromatografía de Gases Disueltos

El Análisis de Gases Disueltos (DGA), también conocido como cromatografía de gases disueltos, es una de las pruebas más importantes que se realizan al aceite de un transformador. Esta prueba detecta gases generados por la descomposición térmica y eléctrica del aceite, como hidrógeno, metano y acetileno. La presencia de estos gases en niveles elevados puede indicar problemas graves, como descargas parciales, sobrecalentamiento o incluso arcos eléctricos.

Un transformador en una subestación de una empresa alimenticia muy importante mostró niveles elevados de acetileno durante una prueba de DGA. Este hallazgo llevó a una inspección más detallada. Se reveló una falla incipiente en los contactos internos del cambiador de taps que podría haber causado una tragedia si no se detectaba a tiempo.

2. Pruebas Físico-Químicas del Aceite

Las pruebas físico-químicas evalúan la calidad y las propiedades del aceite y son parte importante del análisis de aceite de transformadores. Estas pruebas incluyen:

• Viscosidad: Mide la resistencia del aceite al flujo, lo que es necesario para garantizar que el aceite pueda circular y disipar el calor adecuadamente.
• Contenido de agua: La presencia de agua en el aceite puede reducir sus propiedades aislantes y provocar fallas.
• Acidez: Un alto nivel de acidez indica la presencia de ácidos que pueden corroer los componentes internos del transformador.
• Rigidez dieléctrica: Esta prueba mide la capacidad del aceite para soportar tensiones eléctricas sin permitir la conducción de corriente. Un bajo valor de rigidez dieléctrica puede indicar contaminación o degradación del aceite.
• Factor de potencia: Evalúa la calidad del aislamiento del aceite midiendo las pérdidas dieléctricas. Un aumento en el factor de potencia puede indicar contaminación o envejecimiento del aceite.

3. Pruebas de Bifenilos Policlorados (PCB)

Otra prueba importante es la detección de bifenilos policlorados (PCB) en el aceite. Los PCB son sustancias químicas que se usaban en aceites de transformadores antiguos debido a sus propiedades aislantes. Sin embargo, se descubrió que los PCB´s son altamente tóxicos y dañinos para el medio ambiente y la salud de los seres humanos. Por esta razón, es fundamental realizar pruebas para asegurarnos de que el aceite esté libre de PCB´s.

Voy a citar a la agencia de protección ambiental de Estados Unidos: "Los PCB (bifenilos policlorados) son sustancias químicas que representan un riesgo significativo para la salud humana y el medio ambiente. Debido a su toxicidad y persistencia, los PCB fueron prohibidos en 1979, pero todavía se encuentran en equipos más antiguos como transformadores. La detección y eliminación adecuada de PCB es esencial para cumplir con las regulaciones federales y proteger tanto el medio ambiente como la salud pública."

Fuente: Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA)

4. Prueba de Contenido de Furanos

La prueba de contenido de furanos es otra prueba clave que se realiza dentro del análisis de aceite de transformadores. Esta prueba mide los compuestos químicos que se generan cuando el papel aislante de celulosa dentro del transformador se degrada. La presencia de furanos en el aceite indica que el aislamiento de papel está envejeciendo y puede estar deteriorándose. Este tipo de análisis es necesario para evaluar la condición del aislamiento y prever la vida útil restante del transformador.

Un transformador de potencia mostró niveles crecientes de furanos en el aceite, lo que llevó a un análisis más profundo. Se decidió reducir la carga del transformador y programar un reemplazo, evitamos así una posible falla catastrófica.

Impacto de la Calidad del Aceite en el Rendimiento del Transformador

El estado del aceite tiene un impacto directo en la vida útil y el funcionamiento correcto del transformador. Un aceite en mal estado puede causar una serie de problemas, desde la disminución de la capacidad de aislamiento hasta el sobrecalentamiento o una falla incipiente en el transformador. Estos problemas pueden, en último grado, provocar fallas catastróficas.

"El mantenimiento adecuado del aceite del transformador puede extender la vida útil de un transformador en un 20-25%, según estudios realizados por la IEEE Power & Energy Society."

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Mantenimiento Predictivo y Normas de Seguridad para el Análisis de Aceite de Transformadores

Mantenimiento Predictivo de Transformadores

El mantenimiento predictivo es una estrategia clave que utiliza los resultados de las pruebas de aceite para anticipar y prevenir fallas. Al monitorear constantemente el estado del aceite, se pueden identificar tendencias y planificar intervenciones antes de que los problemas se agraven.

Uno de nuestros clientes, quien es jefe de mantenimiento en una planta industrial en el estado de Guanajuato comentó: "Gracias a un programa de mantenimiento predictivo basado en el análisis regular del aceite que nos hacen los especialistas de Trafomex, pudimos evitar una falla que habría costado millones de pesos en reparaciones y pérdida de servicio".

Normas para Análisis de Aceite en Transformadores

Las pruebas de aceite en transformadores están reguladas por diversas normas internacionales que garantizan la calidad y la seguridad del personal y de los equipos industriales. Estas normas establecen los procedimientos y criterios para evaluar las propiedades del aceite, asegurando que los transformadores operen de manera óptima y segura.

Entre las normas clave se encuentran:

• Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): El IEEE es una organización profesional que establece normas técnicas en el campo de la ingeniería eléctrica. Las normas del IEEE son muy utilizadas para guiar el mantenimiento y las pruebas del aceite en transformadores, enfocándose en la evaluación del rendimiento a lo largo de su ciclo de vida. La IEEE Std C57.106: Proporciona una guía completa sobre el mantenimiento y pruebas del aceite aislante en transformadores y equipos rellenos de aceite, tanto nuevos como en servicio.
  
• Comisión Electrotécnica Internacional (IEC): La IEC es una organización global que desarrolla y publica normas internacionales para todas las tecnologías eléctricas y electrónicas. Sus normas cubren aspectos como las especificaciones y métodos de prueba para aceites aislantes utilizados en transformadores. La IEC 60296: Especifica los requisitos para aceites minerales nuevos que se utilizan en transformadores y equipos similares.
  
  
• American Society for Testing and Materials (ASTM): La ASTM desarrolla normas técnicas para una amplia variedad de materiales, incluyendo aceites aislantes para transformadores, asegurando que cumplan con los criterios de calidad y rendimiento. La Norma ASTM D3487: establece los criterios para aceites minerales utilizados en equipos eléctricos, definiendo sus características de rendimiento y calidad.