SEP SNEST DGEST

INSTITUTO TECNOLGICO DE TOLUCAMATERIA:SUBESTACIONES ELECTRICAS

UNIDAD IV

Pruebas de rutina a transformadores.

INGENIERA ELECTROMECNICA

METEPEC, MXICO; ABRIL DEL 2015.

INDICE GENERAL

4.1 Pruebas de polaridad y relacin de Transformacin.4.2 Pruebas de rigidez dielctrica del aceite.4.3 Pruebas de resistencia de aislamiento.4.4 Pruebas al sistema de tierras.4.5 Mantenimiento de transformadores.

4.1 PRUEBAS DE POLARIDAD Y RELACIN DE TRANSFORMACINRelaciones en un transformador ideal.Consideremos un transformador ideal con ncleo de hierro como en el que los flujos de dispersin 1 y 2=0 y k=1. Un transformador de este tipo posee slo flujo mutuo m, comn a ambas bobinas primaria y secundaria. Cuando V1 es positiva en un instante dado, la corriente primaria I1 da lugar a un flujo mutuo del sentido indicado. La tensin primaria inducida, E1, de acuerdo con la convencin de puntos y la ley de Lenz, da lugar a una polaridad positiva en la parte superior de la bobina primaria, que en cada instante se opone a la tensin aplicada V1. De manera parecida, en el secundario, para el sentido indicado de m que se muestra, la polaridad positiva de E2 debe ser tal que cree un flujo desmagnetizante que se oponga a m (ley de Lenz). Una carga conectada en los bornes del secundario da lugar a una intensidad secundaria I2 que circula en respuesta a la polaridad de E2 y origina un flujo desmagnetizante.Las resistencias y reactancias de los arrollamientos del primario y del secundario, respectivamente, producen cadas de tensin dentro del transformador como resultado de las corrientes del primario y del secundario. Aunque estas cadas de tensin son internas, es conveniente representarlas externamente en serie con un transformador ideal. El transformador ideal se supone que no tiene cadas de tensin resistivas ni reactivas en sus arrollamientos. Se ha tenido en cuenta la dispersin mediante la cada de tensin del primario I1Z1 y la cada de tensin en el secundario, I2Z2. Como se trata de cadas de tensin inductivas, podemos decir que la impedancia interna primaria del transformador es:Z1=r1+jXL1 en la que todos los trminos se han definido.Y la impedancia interna del secundario del transformador es:Z2=r2+jXl2 en la que todos los trminos se han definido.Ahora resulta posible ver la relacin entre las tensiones de bornes y las fem inducidas en el primario y en el secundario, respectivamente. Las fem inducidas en el primario y en el secundario pueden calcularse a partir de una relacin fundamental.E1=4,44fN1BmA*10(exp)-8 vE2=4,44fN2BmA*10(exp)-8 vEn la que todos los trminos ya se han definido anteriormente.Circuitos equivalentes para un transformador de potencia real.La resolucin y las comparaciones evidencian la posibilidad de utilizar transformaciones de impedancia para obtener un circuito equivalente del transformador real. Tal circuito equivalente es til para la resolucin de problemas relacionados con el rendimiento y la regulacin de tensin de un transformador.El circuito puede verse con la impedancia de carga y la resistencia y reactancia interna del secundario referidas al primario. Obsrvese que la intensidad en el primario, I1, es la suma de la corriente magnetizante, Im, y de la corriente de carga I1'. Esto est de acuerdo con las relaciones vectoriales de un transformador en carga indicadas. Adems, Rm representa las prdidas en el hierro del transformador equivalente, como consecuencia de la corriente magnetizante, Im.Obsrvese que Rm est en paralelo con XLm que representa la reactancia del transformador (en vaci).La representacin del transformador que satisface tanto la condicin de carga como la de vaco. Si el secundario del transformador est en vaco, I'1=0, y slo circula Im(I1= Im) que produce una pequea cada de tensin interna debido a la impedancia del primario Z1. Como la impedancia del primario Z1 y la cada de tensin del primario l1Z1 son relativamente pequeas, es posible obtener un circuito equivalente aproximado colocando directamente la rama en paralelo L-R. A los bornes de la alimentacin, V1. Esto nos permite agrupar las resistencias y reactancias internas de los circuitos primario y secundario, respectivamente.Si el transformador est en carga, la corriente, I'1, es mayor que la corriente magnetizante Im, y sta puede considerarse despreciable, como puede verse en el equivalente simplificado. Esta figura permite establecer algunas consideraciones en las que interviene el rendimiento del transformador y la regulacin de tensin, as como el clculo de la corriente del primario (y del secundario).Identificacin de fases y polaridad de los arrollamientos de un transformadorAdems de los ensayos de vaco y de cortocircuito usados para determinar la regulacin, el rendimiento y el rendimiento diario de los transformadores comerciales, se suelen realizar otros ensayos antes de poner un transformador en servicio. Dos de tales ensayos tratan de la identificacin de fases y la polaridad, respectivamente, del transformador construido. La identificacin de fases es el proceso mediante el cual se identifican los terminales individuales que constituyen los devanados de cada una de las bobinas del transformador. El ensayo de polaridad se realiza de manera que los terminales individuales de los devanados de bobinas independientes de un transformador puedan ser marcados o codificados de manera que se identifiquen los terminales que tengan igual polaridad relativa instantnea. Consideraremos, primero, la polaridad, y luego las tcnicas de identificacin de fases.Se muestra un transformador de varias bobinas con dos arrollamientos de alta tensin y dos arrollamientos de baja tensin. Las bobinas de alta tensin (que tienen muchas espiras) estn codificadas con la letra H para designar sus terminales. Los terminales de baja tensin, estn designados por la letra X.La polaridad instantnea se codifica mediante un subndice. En el cdigo particular que se usa un subndice nmero impar para designar la polaridad instantnea positiva de cada arrollamiento. Obsrvese que el subndice de nmero impar se corresponde tambin con el punto que representa la fem inducida positiva en cada arrollamiento. As, en el caso de que las bobinas deban conectarse ya sea en paralelo o en serie para obtener distintas relaciones de tensin, puede hacerse adecuadamente la conexin teniendo en cuenta las polaridades instantneas. El lector comprobar por s mismo la manera cmo se asigna un punto (o un nmero impar) a los arrollamientos. Supngase que el primario H1-H2 est en tensin y que H1 est conectado en un instante dado al terminal positivo de la alimentacin. El flujo mutuo, m, en el ncleo, tiene en este instante el sentido de las agujas del reloj, indicado. De acuerdo con la ley de Lenz, las fem inducidas en los restantes devanados tienen el sentido que se ve. Otro mtodo para comprobar la convencin de puntos consiste en comparar la manera cmo estn devanadas las bobinas sobre el ncleo. Las bobinas H1-H2 y X3-X4 estn devanadas en el mismo sentido, por tanto el punto est en el terminal izquierdo. Las bobinas X1-X2 y H3-H4 estn devanadas en igual sentido, que es opuesto al de H1-H2. Estas bobinas deben tener el punto en el terminal derecho para significar polaridad positiva y polaridad opuesta a H1-H2.Desgraciadamente, es imposible examinar un transformador real y deducir el sentido en que estn devanadas sus espiras, ya sea para identificar las fases o determinar la polaridad relativa de los terminales de las bobinas. Un transformador con varios devanados puede tener como mnimo 5 o como mximo 50 conexiones, que llegan a la caja de terminales. Si fuera posible examinar los conductores desnudos de las bobinas, el dimetro de los hilos podra indicar qu conexiones o terminales estn asociados con las bobinas de alta o con las de baja tensin. Las bobinas de baja tensin tendrn conductores de seccin mayor que la de las bobinas de alta tensin. Las bobinas de alta tensin tambin pueden tener un aislamiento superior que las de baja tensin. Sin embargo, este examen fsico no proporciona ninguna indicacin relativa a la polaridad o desfase de las tomas de la bobina o de los terminales de la bobina asociados con las bobinas individuales que estn aisladas entre s.Identificacin de fases del transformadorUn transformador cuyos extremos de bobina han sido llevados hasta un bloque de terminales en el que (todava) no se han identificado stos en relacin a su fase o polaridad. Una lmpara de 115 V y una alimentacin de 115 V de c.a. proporcionan un medio para la identificacin de la bobina. Si la parte de la carga de la lmpara est conectada al terminal H1 como se muestra y la conexin de exploracin se conecta al terminal X4, la lmpara no se enciende. Moviendo la conexin de exploracin de derecha a izquierda a lo largo del bloque de terminales no se produce indicacin en la lmpara hasta que se alcanza el terminal H4. La lmpara se enciende en los terminales H4 H3 y H2, indicando que solamente los cuatro terminales de la parte izquierda forman parte de una nica bobina. El brillo relativo de la lmpara tambin puede dar indicacin de las tomas. (La lmpara brilla ms cuando se cierra el circuito entre H1-H2 y menos cuando se cierra entre H1-H4.) Puede obtenerse una comprobacin ms sensible de la identificacin de fases de las bobinas y temas con un voltmetro de c.a. (1000 /V) en lugar de la lmpara, utilizando la escala de 150 V del voltmetro. El voltmetro indicar la tensin de alimentacin para cada toma de una bobina comn puesto que su resistencia interna (150 k) es mucho mayor que la resistencia del arrollamiento del transformador. Puede utilizarse un hmetro electrnico o accionado por bateras para identificar la toma mediante medidas de resistencia y tambin comprobar los devanados de las bobinas mediante la prueba de continuidad.Polaridad del transformadorDespus de haber identificado los extremos de las bobinas mediante los ensayos de identificacin de fases anteriores, se determina la polaridad relativa instantnea segn el mtodo que muestra, usando un voltmetro de c.a. y una fuente de tensin de c.a. adecuada (de tensin nominal o inferior). El ensayo de polaridad consta de las siguientes etapas:1-.Seleccionar cualquier arrollamiento de alta tensin y usarlo como bobina de referencia.2-.Unir mediante una conexin una terminal de la bobina de referencia con una terminal de cualquier otro arrollamiento de polaridad desconocida.3-.Designar al otro terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad (+).4-.Conectar un voltmetro (c.a.) entre el terminal marcado con un punto de la bobina de referencia y el otro terminal de la bobina de polaridad desconocida.5-.Aplicar tensin a la bobina de referencia.6-.Anotar los valores de tensin en bornes de la bobina de referencia Vr y el de la tensin de ensayo entre bobinas, Vt.7-.Si la tensin de ensayo, Vt es superior a Vr, la polaridad es aditiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada.8-.Si la tensin de ensayo, Vt es menor que Vr, la polaridad es sustractiva, y debe marcarse un punto en la bobina ensayada.9-.Etiquetar el terminal marcado con punto en la bobina de referencia con la denominacin H1 y el terminal marcado con punto en la bobina de ensayada con X1.10-.Repetir las etapas 2 a 9 anteriores para los restantes arrollamientos del transformador.

Conexin de los Arrollamientos del Transformador en Serie y en Paralelo.Los ensayos de identificacin de fases y de polaridad descritos son fundamentales al considerar la manera en que los devanados de un nico transformador con varios devanados o los de varios transformadores individuales pueden conectarse en serie o paralelo, para obtener distintas tensiones. Consideramos primero el transformador de varios arrollamientos que tiene una tensin nominal de 115v para cada arrollamiento de alta tensin y 10v para cada arrollamiento de baja tensin. Obsrvese que cuando las bobinas estn conectadas en paralelo, las bobinas que tienen la misma tensin y polaridad instantnea estn en paralelo.Cuando las bobinas se conectan en serie, se une una terminal de una bobina con el terminal de polaridad opuesta de la otra de manera que las tensiones sean aditivas. Si se conectasen al revs, las tensiones inducidas se opondran entre s (obtenindose una tensin de salida cero). Obsrvese que las combinaciones de tensin producidas por las cuatro conexiones son respectivamente: 230/20 V; 230/10 V; 115/20 V. y 115/10 V. (Aunque con estas conexiones se obtienen cuatro combinaciones de tensin e intensidad, slo se obtienen tres relaciones, a saber: 23/1, 11,5/1 y 5,75/1.)Slo pueden conectarse en paralelo bobinas ,de idnticos valores nominales de tensin. La razn de ello, estriba en que cuando las bobinas estn en paralelo, las tensiones inducidas se oponen en cada instante entre s. As, si dos bobinas de distintas tensiones nominales estn en paralelo, se desarrollan grandes corrientes circulatorias en ambos devanados debido a que la impedancia equivalente interna de los arrollamientos es relativamente pequea, mientras que la diferencia neta entre las tensiones inducidas (desiguales) es relativamente grande.Las bobinas de distintas tensiones nominales, sin embargo, pueden conectarse en serie, aditiva o sustractiva. Esto hace aumentar el nmero de relaciones de transformacin posibles .en los transformadores con varios devanados. Con el transformador que muestra pueden conseguirse 21 combinaciones diferentes de tensin, capaces de suministrar la corriente nominal del secundario (sin tener en cuenta las conexiones como auto-transformador), usando un primario de 115 V. Aparece la posibilidad de un total de 14 tensiones con las combinaciones en serie aditiva o transformacin directa. Adems, pueden conseguirse 7 tensiones ms con las conexiones que usan combinaciones sustractivas.Resulta evidente que si no se usa el arrollamiento H1-H2 de 120 V como primario, son posibles otras combinaciones tales como la que resulta de usar el arrollamiento de 50 V (o el de 40 V, etc.) como primario. En estas aplicaciones el transformador puede usarse como transformador elevador o reductor con arrollamientos conectados tanto en serie aditiva como en serie sustractiva. As, pueden conseguirse muchas ms combinaciones de tensiones que las consideradas. Son posibles, todava, otras combinaciones si el devanado H1-H2 se conecta en serie aditiva con los devanados X7-X8 (H2 conectado a X7) y se obtiene un primario de 125 V. De manera similar, conectando el arrollamiento de alta tensin a otro arrollamiento de baja tensin se obtendran tensiones en el primario de hasta 230 V/5 V, etc. As, las posibilidades de transformacin son numerosas. Y todava hay ms si el transformador se conecta como autotransformador.Sin embargo, debe hacerse, notar que slo cuando se usan todos los arrollamientos en combinaciones aditivas es cuando el transformador alcanza generalmente su plena capacidad de potencia. Sin embargo, existen transformadores especiales construidos para proporcionar la plena capacidad, kVA, para cualquier combinacin de arrollamiento y/o relacin de transformacin, pero tales transformadores generalmente son de mayor tamao debido a que en su construccin se necesita ms hierro y conductores mayores. AI usar transformadores con distintas combinaciones serie, tanto aditivas como sustractivas, debe considerarse, por tanto, la posible reduccin de la potencia cuando se usen arrollamientos aislados, o sea, sin acoplamiento conductivo entre ellos.Funcionamiento en paralelo. Dos transformadores monofsicos funcionarn en paralelo si estn con la misma polaridad. Dos transformadores trifsicos funcionarn en paralelo si tienen la misma disposicin de devanados (por ejemplo, estrella-tringulo), estn conectados con la misma polaridad y tienen la misma secuencia de rotacin de fases. Si dos transformadores (o dos bancos de transformadores) tienen la misma tensin nominal, las mismas relaciones de espiras, las mismas impedancias (en porcentaje) y las mismas relaciones entre reactancia y resistencia, se repartirn la corriente de carga proporcionalmente a sus potencias nominales, sin diferencia de fase entre las corrientes de los dos transformadores. Si cualquiera de las condiciones anteriores no se cumple, la corriente de carga puede no repartirse entre los dos transformadores en proporcin a sus potencias nominales y puede haber una diferencia de fase entre las corrientes en los dos transformadores.Polaridad de un transformador.La polaridad reviste una gran importancia en la conexin de lostransformadores, sobre todo si estos han de ser conectados en paralelo, enbancoso Y-? porque un error equivale a un cortocircuito parcial o completo, con desastrosas consecuencias.Tipos de polaridad. Adictiva:Cuando sus bornes sean de polaridad opuesta. Sustractiva:Cuando sus bornes homlogos tengan igual polaridadPrueba de polaridad.El transformador de polaridad conocida y el bajo prueba se conectan en paralelo por el lado de alta tensin, por el lado de baja solo se conectan los terminales de uno de los devanados de ambos transformadores, dejando libre los restantes. En estas condiciones se aplica una tensin devalorreducido a los terminales de alta, se mide la tensin entre los terminales libres del lado de baja tensin; si el voltmetro indica cero o un valor mnimo, la polaridad de ambos transformadores ser la misma Ensayo de polaridad mediante un transformador normalizado.Cuando se dispone de un transformador normalizado de polaridad conocida y de la misma relacin que la unidad que se est ensayando, se conectan en paralelo los devanados de alta tensin de ambos transformadores uniendo los terminales igualmente marcados. Se conectan tambin anlogamente los terminales marcados de un extremo de los devanados de baja tensin de ambos transformadores, dejando los otros extremos libres. Se aplica un valor reducido de tensin a los devanados de alta tensin y se mide la tensin entre los dos terminales libres. Unalecturacero o despreciable del voltmetro indicar que las polaridades de ambos transformadores son idnticas. Ensayo de polaridad por respuesta inductiva.Haciendo pasar corriente continua a travs del devanado de alta tensin, se conecta un voltmetro de c.c. de alta tensin en bornes de los terminales del mismo devanado, de manera que se obtenga una pequea desviacin positiva de la aguja cuando se cierre el circuito de excitacin. Entonces se transfieren las dos conexiones del voltmetro directamente a travs del transformador a los terminales opuestos de baja tensin. La interrupcin de la corriente de excitacin de c.c. induce una tensin en el devanado de baja tensin y provoca una desviacin en el voltmetro. Si la aguja se mueve en el mismo sentido que antes, la polaridad es aditiva. Si la aguja se mueve en sentido opuesto, la polaridad es sustractiva. Ensayo de polaridad medianteel ensayode tensin alterna.Colocndose enfrente del lado de baja tensin del transformador, se unen las conexiones adyacentes, de alta y baja tensin de la parte izquierda. Aplicar cualquier valor conveniente de tensin de c.a. a todo el devanado de alta tensin y tomar lecturas primero de la tensin aplicada y luego de la tensin entre los terminales adyacentes de alta y baja tensin de la parte derecha. Si la ltima lectura es menor que la primera, la polaridad es sustractiva. Si es mayor que la primera, la polaridad es aditiva.Grupos de transformadores.Existen muchosgruposde transformadores que se emplean actualmente. Cada tipo de transformador est diseado, y por lo tanto se adapta mejor a determinada aplicacin. Varan no solamente en caractersticas fsicas, su aplicacin, o su aplicacin. Segn sus aplicaciones: Transformador elevador/reductor de tensin.Empleados en las subestaciones elctricas de laredesdetransportede energa elctrica. Con el fin de disminuir las prdidas por efecto Joule debidas a laresistenciade los conductores conveniente transportar la energa elctrica a larga distancia a tensiones elevadas, siendo necesario reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilizacin. Transformador de aislamiento.Proporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que consigue unaalimentacino seal "flotante". Suele tener una relacin 1:1. Se utiliza principalmente, como medida de proteccin, en equipos que trabajan directamente con la tensin dered. Tambin para acoplarsealesprocedentes desensoreslejanos, en equipos de electromedicinay all donde se necesitan tensiones flotantes entre s.

4.2 ACEITES DE TRANSFORMADORESLa supervisin y el mantenimiento de la calidad del aceite son esenciales para asegurar el buen funcionamiento de los equipos elctricos aislados en aceite. Un anlisis 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 evaluacin de los resultados de los ensayos. Las dificultades son muchos mayores al decidir la frecuencia de los ensayos y de los niveles lmites aceptables de degradacin del aceite aislante en todas sus aplicaciones, teniendo en cuenta las diferencias de explotacin, la confiabilidad exigida y el tipo de sistema elctrico.Por ejemplo, las grandes empresas de energa elctrica normalmente consideraran antieconmica la aplicacin integral de un programa de ensayos a las transformaciones de baja potencia y tendrn que aceptar un riesgo de falla ms elevado. Por el contrario, el usuario industrial, cuyas actividades depende de la confiabilidad de su alimentacin de energa elctrica, deseara aplicar una supervisin ms frecuente y ms severa de la calidad del aceite como un medio para prevenir cortes de electricidad.Cuando se excede un nivel de degradacin del aceite se reducen los mrgenes de seguridad y se deber considerar el riesgo de un defecto prematuro. Aunque la evaluacin del riesgo puede ser muy difcil, una primer etapa consiste en identificar los efectos potenciales de un deterioro acrecentado. Generalidades de los Aislantes Lquidos Distinguiremos entre los materiales aislantes polares y no polares. Estos conceptos pueden aplicarse, en general a todos los materiales aislante, pero en los aislantes lquidos es donde tienen mayor importancia.Un Material Aislante Polar est caracterizado por un desequilibrio permanente de las cargas elctricas dentro de una molcula que se denomina dipolo, dos centros simultneos de distribucin de cargas elctricas (+) y (-), que en presencia de un campo elctrico tienden a girar.En los lquidos aislantes polares existe una libre rotacin 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 prdidas dielctricas.En un material no polar no existe desequilibrio permanente de carga, puesto que la molcula no puede ser distorsionada ante la aplicacin de un campo elctrico, por lo tanto no existe esa tendencia al giro. Los materiales no polares, estn exentos de variacin de las perdidas dielctricas por la variacin de temperatura y de la frecuencia, y cualquier variacin de la constante dielctrica o del factor de potencia, se produce gradualmente. Teniendo en cuenta su estructura qumica, se puede predecir si un material es polar o no polar. La mayora de los hidrocarburos son no polares, y por consiguiente, los hidrocarburos lquidos y sus derivados sern los mejores aislantes lquidos, es decir, los que conservaran de forma permanente sus propiedades dielctricas ante cualquier cambio de temperatura y frecuencia. Entre los materiales aislantes lquidos polares, hay algunos de excepcionales propiedades dielctricas a determinados valores de temperatura y frecuencia. Estos no tienen una franja de funcionamiento, ni una aplicacin tan amplia como los no polares, pues, como se dijo, las perdidas dielctricas varan extraordinariamente con variaciones de temperatura y la frecuencia. Desde el punto de vista electrotcnico, son ms interesantes las materiales no polares como aislantes lquidos y a ellos, sobre todo, haremos referencia. Los lquidos que renen buenas condiciones dielctricas y qumicas 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 caractersticas: Escasa tendencia a la sedimentacin. Casi nulas prdidas por evaporacin. Gran estabilidad qumica. Poca variacin de su viscosidad ante diferentes valore de temperatura. Bajo peso especfico y coeficiente de dilatacin. Muy alta temperatura de inflamacin. Muy baja temperatura de congelamiento. Casi nula absorcin de humedad. Muy elevada rigidez dielctrica. Resistividad elctrica muy alta. Buena conductividad trmica. Bajo calor especifico.Una de las principales ventajas de todos los aceites aislantes es su propiedad auto regenerativa, despus de una perforacin dielctrica o de una descarga disruptiva, sin embargo hay que tener en cuenta, que esta propiedad no es independiente de la energa de la descarga y si esta es muy elevada, puede sobrecalentar el aceite provocando la combustin.La mayor desventaja de los aceites aislantes es que son inflamables y pueden provocar acciones qumicas por arcos elctricos o por descargas estticas, con desprendimiento de gases combustibles como hidrgeno o hidrocarburos livianos com9o metano que se vuelven explosivos al mezclarse con el aire. Existen algunas sustancias liquidas con buenas propiedades dielctricas, aunque los fenmenos de oxidacin (perdida de electrones libres) y de polimerizacin (aglomeracin de varias molculas en una sola), que se dan en presencia de oxgeno y de temperatura elevadas, hacen que las mismas pierdan inters en su uso. La oxidacin, forma depsitos 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 ms pronunciadas a mayores temperaturas, produciendo verdaderas adherencias sobre los arrollamientos o devanados de los transformadores, que estn sumergidos en el aceite. Esta capa adherida, a la parte metlica es mala conductora del calor, lo que acelera an ms la formacin de depsitos bituminosos.La oxidacin de un aislante lquido, se traduce ante todo en un aumento de viscosidad, de la temperatura de inflamacin de los vapores y del contenido de cidos, como consecuencia de estos fenmenos , los aislantes lquidos que tambin actan como refrigerantes pueden hacer que queden fuera de fuera de uso equipos elctricos por obstruccin de los canales de circulacin, deterioro en los devanados, etc. El fenmeno de polimerizacin o aglomeracin de varias molculas en una sola, se presenta en aquellos aislantes lquidos de composicin qumica inestable, aceites de origen vegetal, volviendo al lquido ms viscoso y disminuyendo su poder refrigerante. Los fenmenos de oxidacin y polimerizacin estn provocados por la presencia de oxgeno, altas temperaturas de funcionamiento, arcos elctricos seguidos por la ionizacin, formando sustancias asflticas que disminuyen su rigidez dielctrica y poder refrigerante.Estos procesos progresan en el tiempo, provocando el envejecimiento de los aislantes lquidos, perdiendo progresivamente sus cualidades fsicas, qumicas y dielctricas.Es indudable que la vida til de un transformador est ntimamente relacionada con la de su sistema de aislacin, lquido y slida. Conociendo adems, lo que le puede suceder al aceite aislante cuando est en servicio, se pueden prevenir daos mayor en el mismo, cabe preguntarse qu es lo que se debe hacer y cules son los ensayos que proporcionan la mayor informacin posible sobre el particular. El punto crtico 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 estimacin de la vida til remanente del equipo. En casi todos los casos el aceite est en contacto con el aire y por lo tanto se producen reacciones qumicas de oxidacin que son aceleradas por la temperatura y por la presencia de sustancias catalizadoras tales como el hierro, el cobre, compuestos metlicos provenientes de los materiales con que se construye el transformador.Como resultado de estas reacciones de descomposicin, se producen cambios de color y se forman productos cidos y polares, de manera que el factor de prdida puede incrementarse y en estados avanzados de oxidacin, se producen lodos que precipitan en el interior del transformador. En casos especiales, los cambios de las caractersticas del aceite son signos del deterioro anormal de alguno de los materiales utilizados en la construccin del equipo. Todos estos cambios pueden afectar negativamente a la aislacin e interferir con el correcto funcionamiento del equipo acortando su vida til y en algunos casos aumentando las prdidas en el vaco.Cualquier tipo de deterioro de un aceite aislante se pone en evidencia por la variacin de una o ms caractersticas que se describirn a continuacin. La aparicin de olor y de cambios de coloracin, 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 til remanente del equipo.Rigidez dielctricaLa rigidez dielctrica disminuye con el tiempo debido a la contaminacin del aceite. Este ensayo, quizs el ms frecuentemente utilizado. Permite detectar impurezas mecnicas o dicho de otro modo detectar material insoluble en el aceite, tales como fibras, pelusas o agua libre.El valor de la rigidez dielctrica es prcticamente independiente del estado qumico 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 dielctrico de la aislacin.En un ensayo convencional en el cual el valor medido de rigidez dielctrica 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 tensin alterna, cuyo valor se va elevando en forma continua hasta que se produce la descarga disruptiva. El ensayo se efecta sobre las muestras tal cual son extradas, sin secado o desgasificacin previa. Como los resultados obtenidos dependen del diseo de los electrodos utilizados, siempre conviene indicar en el informe respectivo de qu tipo de electrodo se trata o que se haga mencin explcita de la norma bajo la cual fue realizado el ensayo.La cantidad mnima 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 ha 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 formacin de burbujas de aire. Luego se deja reposar durante 10 minutos antes de aplicar la tensin.Las pruebas o ensayos pueden realizarse de dos formas:Conservando la separacin de los electrodos ( 2,5 mm.) Y aumentando la tensin a aplicar, o conservando constante el valor de la tensin y variando la separacin 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 tensin mnima de 30 KV., con una potencia de 250 KVA. Para cada prueba se realizan seis descargas, despus 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 restanteDel siguiente grfico se obtiene el valor del factor K, que corresponde a la distancia entre los electrodos. La rigidez dielctrica se obtiene de la siguiente manera:E = K x U KV./ cm donde U es la tensin aplicada con un crecimiento de dos kilovolt por segundo y la frecuencia de estar entre los 40 y los 62 Hertz.El fenmeno de perforacin elctrica, es decir la conversin de la elevada resistividad, caracterstica de los materiales aislantes, en una perfecta conductividad, se supone que se debe a que el aceite se calienta entre los electrodos, formndose burbujas de gas por la que permite el paso de la corriente a travs del gas

La rigidez dielctrica 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 dielctrica comienza aumentar de valor. El mximo valor de la rigidez dielctrica se obtiene aproximadamente entre los ochenta y noventa grados. Otras experi4ncias afirman que el mximo de rigidez dielctrica se obtiene aproximadamente a los sesenta grados.La rigidez dielctrica vara con el contenido de agua del aceite. Al llegar a los veinte kilo volts por cm. La rigidez se estabiliza a un valor prcticamente constante, debido a que con una proporcin de agua tan elevada, las gotitas se renen formando gotas de mayor volumen, que se depositan en el fondo del recipiente

ndice de neutralizacinEl ndice de neutralizacin de un aceite es una medida de los componentes o agentes contaminantes cidos en el aceite. En un aceite nuevo el valor del ndice de neutralizacin es pequeo, pero aumenta entre otras razones como resultado del envejecimiento por oxidacin. Mediante este ensayo se mide la acidez orgnica y se aporta parte de la informacin sobre el estado qumico del aceite, permitiendo estimar la posibilidad de aparicin de lodos en el interior del transformador. Los productos cidos generados durante los procesos de oxidacin del aceite, provocan el deterioro de la aislacin slida del equipo, por lo tanto esencial detectar a tiempo la aparicin de acidez orgnica y controlar su variacin en el tiempo.El ndice de neutralizacin se define como los miligramos de hidrxido de potasio necesarios para neutralizar los cidos libres contenidos en un gramo de aceite.El mtodo consiste en disolver la muestra en un solvente compuesto de alcohol benceno e indicador y valorar con solucin alcohlica 0.1Normal de hidrxido 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)

Contenido de inhibidorEsta determinacin es de gran importancia y sin embargo su difusin es prcticamente nula en nuestro medio. Se realiza en aceites que contienen inhibidores de oxidacin no naturales (es decir, que se adicionan durante el proceso de fabricacin). 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 concentracin de aproximadamente 0,3%. En estos aceites inhibidos, prcticamente no se producen fenmenos de oxidacin, o se degradan ms lentamente que los no inhibidos, siempre que el inhibidor activo este presente y que el aceite tenga respuesta. El grado de proteccin proporcionado por el inhibidor de oxidacin es una funcin de la composicin del aceite y de la concentracin del aditivo. Cuando se consume el inhibidor el deterioro del aceite es mucho ms veloz que en el caso de los aceites no inhibidos (por Ej. Transformador 65 de YPF) por lo que este ensayo indica la vida til remanente del aceite o la necesidad de agregar nuevamente el inhibidor.Es conveniente hacer notar que en el caso de estos aceites, la aparicin de acidez orgnica reciente tiene lugar una vez agotado el inhibidor o sea que la deteccin de la misma slo sirve para indicar que ya es demasiado tarde para tomar otra decisin que no sea el cambio de aceite en forma urgente.Existen dos mtodos normalizados para la determinacin de DBPC o BHT:La norma ASTM especifica una extraccin con butilcellosolve y luego una reaccin qumica con cido fosfomolbdico e hidrxido de amonio. La intensidad del color azul que se desarrolla se mide con un espectrofotmetro y es proporcional a la cantidad de inhibidor presente en el aceite. La norma IEC se basa tambin en una extraccin en solvente en este caso metanol, y luego se hace una cromatografa en capa fina que permite identificar y cuantificar el inhibidor.Factor de prdida (o disipacin o Tg delta) y Resistencia volumtricaPermite detectar con mucha sensibilidad una variacin qumica del aceite como por ejemplo el comienzo del envejecimiento o la deteccin de impurezas qumicas debidas a la presencia de sustancias extraas o materiales usados en la construccin del transformador. Sirve para detectar contaminaciones del aceite con otros derivados del petrleo durante el transporte o almacenamiento de tanques que contengan restos de gas ol, fuel ol, etc. Las variaciones se pueden detectar aun cuando la contaminacin es tan pequea que los mtodos qumicos no la pueden detectar. Los valores altos de un factor de disipacin y/o valores bajos de la resistividad volumtrica del aceite pueden afectar a la resistencia de la aislacin de los arrollamientos del transformador.Se puede obtener informacin til simplemente midiendo la resistividad volumtrica y la tangente delta a la temperatura ambiente y a una temperatura ms elevada, por ejemplo 90 grados. Un resultado satisfactorio obtenido a los 90 grados asociado con un resultado insuficiente a una temperatura ms baja, indica presencia de agua o de productos de degradacin precipitables en frio, pero en una concentracin generalmente aceptable. Los resultados no satisfactorios obtenidos a ambas temperatura indican una contaminacin ms importante y el proceso de purificacin no permitir restablecer el estado del aceite a propiedades aceptables. Comparando los valores del factor de disipacin con los valores de neutralizacin, se puede tener informacin sobre la posible causa del deterioro del aceite. Por ejemplo, un valor alto de factor disipacin asociado con un valor bajo de ndice de neutralizacin puede interpretarse como una contaminacin del aceite no imputable al deterioro del mismo.Si bien no puede reemplazar a los ensayos destinados a la determinacin de las caractersticas qumicas, su especial y vital importancia para los sistemas de aislacin que se encuentran sometidos a solicitaciones extremas, reside en el hecho de proveer informacin sobre la posibilidad de sobrecalentamiento dielctrico y en casos de envejecimiento avanzado, representa una seal de alarma para una eventual ruptura trmica.

El factor disipacin del aceite es el cociente de los componentes activa y reactiva de la corriente estando el aceite sometido a una determinada tensin alterna. La corriente pasando a travs del aislante y sus componentes (capacitiva) e (activa) estn representadas en la figura. Las prdidas se expresan generalmente en trminos del ngulo de prdidas delta que es la diferencia entre 90 y el ngulo de defasaje phi .

Para pequeos valores del ngulo el valor de es muy cercano al de y tambin . Por lo tanto el trmino factor disipacin o y el trmino factor potencia o pueden ser utilizados indistintamente. Un valor relativamente alto de = 0.10 (= 5.7) corresponde a un valor de = 0.0995 resultando en un error relativo menor que el 1%.Tensin superficialPermite 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 tensin superficial vara rpidamente durante la primera etapa de envejecimiento pero luego la tasa de variacin decrece a medida que los valores absolutos disminuyen. Por esta razn los resultados son difciles de interpretar especialmente cuando el aceite est regularmente contaminado. La superficie de un lquido tiene la tendencia natural a contraerse hasta un valor mnimo. Por esta razn se le atribuye una tensin superficial, que es la causa de la formacin de gotas y del fenmeno de capilaridad.Las sustancias en disolucin en aceite modifican la tensin superficial disminuyendo su valor. La tensin superficial de un aceite aislante se determina con relacin a la del aguaSe 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, levantndolo desde la interfase agua-aceite. La fuerza as medida se corrige aplicando un factor emprico que depende de sta, 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 formacin de la interfase aceite-agua.Sedimentos o lodosEste ensayo permite hacer la distincin entr4e los sedimentos y los lodos precipitable, es decir depsitos insolubles en el aceite, mas depsitos que se precipitan heptano.Los materiales slidos comprenden los productos de degradacin o de oxidacin insolubles de materiales aislantes slidos o lquidos, de fibras de diversos orgenes, de carbn, de xidos metlicos, etc. Que resultan de las condiciones de explotacin del equipo. Las partculas slidas en suspensin reducen la rigidez dielctrica del aceite, y adems si se depositan pueden limitar los intercambios trmicos, favoreciendo as la continua degradacin 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 formacin de lodos en el transformador, pues consiste de productos formados en un avanzado estado de oxidacin.Es reconocida la gravedad que supone la formacin de lodos en los transformadores en servicio. Esto sucede cuando los cidos 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 aislacin, a los costados de la cuba se instala en los conductos de circulacin, de enfriamiento, etc.Se forman lodos tambin en las fibras de celulosa del sistema de aislacin slida lo que finalmente produce un encogimiento de la misma con la consiguiente prdida de estabilidad mecnica y estabilidad dielctrica.Contenido de AguaEl agua en el aceite de un transformador puede provenir del aire atmosfrico o bien de resultar de la degradacin de los materiales aislantes. Para contenidos de agua relativamente bajos, el agua permanece en solucin y no modifica el aspecto del aceite. Por lo tanto el agua disuelta se debe detectar por medio de mtodos qumicos. El agua disuelta afecta las propiedades dielctricas, y la solubilidad del agua en el aceite aumenta en funcin de la temperatura y del ndice de neutralizacin.Cuando el contenido de agua supera un cierto nivel, que llega a la saturacin, el agua no puede permanecer en solucin y aparece el agua libre en forma de turbiedad o de gotitas, invariablemente el agua libre provoca una disminucin de la rigidez dielctrica y de la resistividad y un aumento del factor de disipacin.En un transformador, la cantidad total de agua se reparte entre el papel y el aceite en una elacin predominante del papel. Pequea 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 grficos 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 degradacin qumica del papel y hace necesaria la aplicacin de medidas correctivas.Su determinacin adquiere gran importancia sobre todo en equipos de AT nominal debido a su gran influencia sobre la rigidez dielctrica. El ensayo permite determinar la cantidad de agua solubilizada y no solubilizada en el aceite, a diferencia de la rigidez dielctrica que solamente detecta la presencia de agua no solubilizada en el aceite. La capacidad de disolucin de agua del aceite aumenta a medida que envejece; el conocimiento de la cantidad disuelta permite prever el punto de saturacin, momento en el cual comenzar a disminuir la capacidad dielctrica.El equilibrio que existe entre la humedad contenida en el aceite y en la aislacin slida, est muy influenciado por la temperatura, por lo tanto, la muestra para una determinacin 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 cido Yodhdrico. Estos a su vez reaccionan con piridina y alcohol metlico. Midiendo la cantidad de SO3 se puede determinar el contenido de agua. Es muy sensible y se requieren cuidados especiales para evitar resultados errneos por incorporacin de vestigios de humedad provenientes de la atmsfera del laboratorio.Punto de inflamacinUn punto de inflamacin bajo indica la presencia de sustancias voltiles combustibles en el aceite. La exposicin prolongada de un aceite en condiciones de falla, puede producir suficientes cantidades de hidrocarburos de baja masa molecular como para causar la disminucin del punto de inflamacin del aceite.Durante la degradacin del aceite se forman hidrocarburos livianos cuya presencia en cantidades apreciable, la cual puede detectarse mediante la medicin del punto de inflamacin, puede ser una indicacin de falla incipiente en el equipo.El punto de inflamacin es la temperatura mnima a la cual en condiciones normalizadas los vapores producidos en la superficie del lquido se inflaman al aproximarle una llama, sin que prosiga la combustin 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, tomndose como punto de inflamacin la menor temperatura a la cual la llama provoca la ignicin de los vapores sobrenadantes.Controles del aceite Aislante en ServicioEn la presente tabla se nuestra una gua de los ensayos a realizar con qu frecuencia y las medidas que se deben tomar ante los resultadosEnsayoTensin (Kw.)MtodoFrecuencia SugeridaValor limiteAccin

Rigidez DielctricaMenor de 132Entre 66-132Menor de66IRAM 2341Antes de EnergizarA los 3 mesesanualmenteMenor 50Menor 40Menor 30Reacondicionar

ndiceNeutralizacintodasIRAM 6635Antes de EnergizarCada dos aosMenor 0,5Recuperar o cambiar

Contenido InhibidortodasASTM 1473Antes de EnergizarCada dos aosMenor 0,05Recuperar o cambiar

Factor de PerdidatodasIRAM 2340Antes de EnergizarCada dos aosmayor 0,05 a 0,2Recuperar o cambiar

TensinSuperficialtodasAntes de EnergizarCada dos aos5 x 103Nm-1Recuperar o cambiar

SedimentostodasCEI 422Cada tres aosNo detectarRecuperar o cambiar

Contenido de AguaMenor de 132Entre 66-132ASTM 1533Antes de EnergizarCada dos aosMenor 20 ppmMenor 20 ppmReacondicionar

Punto de InflamacintodasASTM 1169Antes de EnergizarCada tres aos15 GradosRecuperar o cambiar

Manipulacin 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 prctica debido a la contaminacin de los tanques o tambores es difcil mantener la pureza del aceite. Una vez que un tanque de almacenamiento o un tambor ha contenido aceite hmedo, es muy difcil de limpiar.El equipo de transferencia, bombas, caeras, vlvulas deben ser cuidadosamente inspeccionados para asegurarse que est exento de suciedad y agua, debiendo ser enjuagado previamente con aceite limpio.Cuando se almacena en tambores estos deben ser colocados en una posicin tal que no sea posible el ingreso de agua. Esto se consigue haciendo que siempre el nivel del aceite est 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 travs de un equipo de tratamiento. En el caso de transporte a granel es importante asegurarse de la limpieza previa del tanque pues la contaminacin con otros derivados del petrleo (gas ol, fuel ol, etc.) es un camino sin retorno.MTODOS DE REACONDICIONADO Y DE RECUPERACIN DE ACEITES AISLANTES ENVEJECIDOS EN SERVICIO.Se denomina reacondicionamiento de aceite a la remocin de humedad y partculas slidas mediante operaciones mecnicas y recuperacin del aceite a la eliminacin de contaminantes cidos, coloides y productos de oxidacin por medio de reacciones qumicas o adsorcin superficial.Si a causa del agua contenida en un aceite aislante, se acusa un descenso apreciable de la rigidez dielctrica , debe procederse a la eliminacin de la misma.Uno de los sistemas es por calefaccin directa para ello se calienta el aceite hasta unos 100 grados, para ello se utiliza calefaccin por medio de resistencia o por insuflacin de gases. El primer proceso es sencillo y eficaz pero de larga duracin, adems si las resistencias superan la temperatura indicada se produce una fuerte oxidacin del aceite, si esta est en contacto con el aire. Se pierde una cantidad apreciable de aceite por evaporacin, 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 mtodo similar al anterior produce calentamientos locales, debido a la mala conductividad trmica del aceite, produciendo descomposiciones que reducen la estabilidad qumica de la misma.Para mejorar las deficiencias de los mtodos anteriores, la calefaccin del aceite se la puede realizar en vaco, este requiere un equipo ms costoso pero es de una gran eficiencia.Tambin se puede deshidratar el aceite por centrifugacin, para lo cual se coloca el aceite caliente en un tambor giratorio, por lo que el agua y las partculas slidas que tienen mayor peso especfico que el aceite, se precipitan hacia la superficie del tambor pudindose separar del aceite. Como la diferencia de pesos especficos entre el agua y el aceite es muy pequea, la centrifugacin 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, hacindola 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 partculas 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 actan sobre el aceite por capilaridad. La entrada de la membrana se somete a la accin de cargas estticas, si la pared del filtro tiene cargas estticas del mismo signo que las partculas en suspensin existentes en el seno del aceite que se est filtrando, estas ltimas quedan sometidas a una accin repelente y el lquido se clarifica.Recuperacin:La eliminacin de los productos de oxidacin se consigue mediante el uso de tierras filtrantes y/o reactivos de manera que se produzca la absorcin 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 clasificacin por tamao) o puede ser calentada, lavada con agua, tratada con vapor de agua o tratada con cidos, activadas. Estos tratamientos mejoran las propiedades absorbentes del material pero lo encarecen. La almina activada es un absorbente eficiente, es mecnicamente muy estable y puede ser reactivada.En general, la recuperacin se hace de acuerdo a dos sistemas de trabajo: Percolacin: a travs de tierra filtrante granulada, utilizando gravedad o presin para hacer pasar el aceite a travs del manto filtrante.Por contacto: utiliza tierra filtrante finamente dividida y temperatura de tratamiento relativamente elevada.Percolacin por presin: El aceite es forzado a atravesar la tierra filtrante a travs de una bomba. Las instalaciones industriales varan en detalles mecnicos pero en todos los casos poseen un recipiente donde se instala una bolsa o cartucho conteniendo la tierra filtrante. El diseo 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 cmara de tratamiento.Estas instalaciones pueden procesar grandes volmenes de aceite en poco tiempo, esto se logra con presiones de (400 KN/m2). Como la cantidad de tierra filtrante es pequea 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 bypass, 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 mtodo es que el filtro es ms chico, tiene la posibilidad de recuperar mayor cantidad de aceite en igual tiempo que el mtodo por gravedad, ya que se trabaja a presin. Este sistema es que se puede instalar sobre un camin 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.

FILTRO

FILTRO

FILTROAceite contaminadoBombaAceite recuperado

Percolacin por gravedad:En este caso el aceite es forzado a atravesar el manto de tierra filtrante por la presin hidrosttica de una columna de aceite de aproximadamente 5 m..Un sistema tpico de percolacin por gravedad est constituido por tres tanques a diferentes niveles. El tanque superior se utiliza como depsito del aceite deteriorado, el intermedio como cmara de filtrado y el inferior como cmara de recepcin del aceite filtrado.La produccin de un equipo de percolacin 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 mtodo 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 mtodo barato, no requiere mano de obra especializada, solo se debe cuidar que el filtro no se sature.La eleccin de uno u otro mtodo depende de cmo se encuentra distribuido el aceite a ser tratado. Grandes volmenes de aceite concentrado en una distancia pequea que permita un fcil traslado es ms conveniente realizarlo por medio de la precolacin por gravedad, que requiere un mnimo de equipamiento menor mano de obra especializada. Por el contrario si el aceite a tratar esta disperso en grandes distancia resulta ms conveniente y econmico un equipo porttil de tratamiento por presin 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 deber ser descartado.b) El aceite recuperado debe ser tratado (despus 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 aislacin slida del mismo.Transformadores con aceite aislante contaminadoCon humedad, puede utilizarse cualquiera de los procedimientos descriptos. Los ms indicados son los que implican la aplicacin de vaco por ser ms efectivos.Transformadores con la parte activa contaminadaa) Aislaciones con alta humedad relativa superficial. Recomindase 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 separadasPara los casos en que la parte activa fue expuesta por un largo perodo de tiempo al aire, recomindase el proceso Hot Spray 5).Tratamiento de aceite aislanteEl 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 caractersticas fsico - qumicas, o cuando la cantidad de gases disueltos excedan los valores lmites aceptables.

4.3 Pruebas de Resistencia de aislamientoEl aislamiento elctrico se degrada con el tiempo debido a las distintas fatigas que se le imponen durante su vida normal de trabajo. El aislamiento est diseado para resistir esas fatigas por un periodo de aos que se considera como la vida de trabajo de ese aislamiento (es decir, dcadas). La fatiga anormal puede llevar a un incremento en este proceso natural de envejecimiento que puede acortar severamente la vida de trabajo del aislamiento. Por esta razn es buena prctica realizar pruebas regulares para identificar si tiene lugar un incremento del envejecimiento y, si es posible, identificar si los efectos son reversibles o no. En su forma ms simple, las pruebas de diagnstico toman la forma de una prueba puntual (spot). La mayora de los profesionales de mantenimiento elctrico han hecho pruebas puntuales (spot) cuando se aplica un voltaje al aislamiento y se mide una resistencia (prueba con mega hmetro). Pero lamentablemente la informacin brindada por una sola lectura del mega hmetro es poca, aunque es la clase de prueba que se aplica generalmente a los circuitos de bajo voltaje donde el costo de una falla es bajo y el equipo puede reemplazarse fcilmente y sin grandes desembolsos. Pero cuando hablamos de equipos muy costosos, y/o para media o alta tensin, lo que generalmente se recomienda es comparar con las lecturas registradas del mega hmetro con otras realizadas anteriormente para poder ver una tendencia y prescribir las acciones correctivas. En marzo del 2000 la directiva de estndares del IEEE (Asociacin Internacional de Ingenieros Electrnicos y Elctricos), aprob una revisin del standard que ha servido de gua para las medidas de aislamiento en mquinas rotatorias, el ANSI/IEEE 43-2000 (Prctica recomendada para la medida de resistencia de aislamiento de mquinas rotatorias). De acuerdo con el IEEE, el standard est dirigido para quienes fabrican, operan, prueban, dan mantenimiento o son responsables para la aceptacin de mquinas rotatorias. El standard solicita: la prueba de resistencia de aislamiento y la prueba del ndice de polarizacin (IP), y recomienda que ambas pruebas sean hechas (si es posible).

Resistencia de Aislamiento La ANSI/IEEE 43-2000 recomienda un procedimiento para la medicin de la resistencia de aislamiento de los bobinados de la armadura y del campo en mquinas rotatorias de potencias de 1hp, 750 W o mayor, y se aplica a: mquinas sncronas mquinas de induccin mquinas de CC (corriente continua) condensadores sncronos. La norma indica la tensin de c.c. que se debe aplicar a la prueba de aislamiento (basada en los potencia de la mquina, y durante un minuto) y los valores mnimos aceptables de la resistencia de aislamiento para los bobinados de las mquinas rotatorias para CA y CC (es decir, la resistencia medida al cabo de un minuto). La siguiente tabla proporciona las guas para el voltaje de c.c. que ser aplicado durante una prueba de resistencia de aislamiento. Ntese que los voltajes de hasta 10 kV son recomendados para bobinados clasificados a voltajes mayores de 12kV.

El standard recomienda que cada fase sea aislada y probada separadamente (de ser posible) dado que este acercamiento permite las comparaciones que debern hacerse entre fases. Las dos fases que no estn siendo probadas debern ser puestas a tierra en la misma tierra que la del ncleo del estator o el cuerpo del rotor. Cuando todas las fases son probadas simultneamente, nicamente el aislamiento a tierra es probado. Las mediciones de resistencia de aislamiento deben ser hechas con todo el equipo externo (cables, capacitores, supresores de disturbios, etc.) desconectados y conectados a tierra debido a que estos objetos pueden influenciar la lectura de la resistencia. Deber usarse un punto comn de tierra. Asimismo se establece que el historial de las pruebas deber ser usado para el seguimiento de los cambios. Si el historial no est disponible, el standard proporciona valores mnimos para ambas pruebas (aislamiento e ndice de polarizacin) que pueden ser usadas para estimar la situacin en que se encuentra el bobinado. La resistencia de aislamiento mnima, recomendada, despus de un minuto y a 40C, puede ser determinada de la tabla siguientes. La resistencia mnima de una fase del bobinado de una armadura de tres fases probada con las otras dos conectadas a tierra deber ser aproximadamente del doble del bobinado total. Si cada fase es probada separadamente (con los circuitos de guarda estando usados en las fases que no estn bajo prueba), la resistencia mnima (a 1 minuto) observada deber ser tres veces el bobinado total.

La norma indica que si la resistencia a 1 minuto es mayor a 500 Mohm, entonces el clculo del IP puede dejarse de lado. ndice de PolarizacinCuando deseamos obtener el ndice de polarizacin IP, se realiza la prueba de resistencia durante 10 minutos. El resultado de dividir la lectura de resistencia a diez minutos entre la lectura de 1 minuto da como valor el IP. El resultado es un nmero puro y se puede considerar independiente de la temperatura. En general, una relacin baja indica poco cambio, consecuentemente aislamiento pobre, mientras que una relacin alta indica lo opuesto. Las referencias a valores IP tpicos son comunes en la literatura, lo que hace que esta prueba sea fcilmente empleada. Los valores mnimos recomendados para el IP estn basados en la clase de los materiales de aislamiento y se aplican a todos los materiales de aislamiento indiferentemente de su aplicacin de acuerdo con el IEC 60085-01: 1984

Generalmente los valores de IP son entre 2 a 5. Pero un IP muy alto (mayor de 5) puede estar indicando problemas de resecamiento en el aislamiento y posiblemente, luego de una inspeccin visual observemos zonas quebradizas en el aislamiento. Efectos de la temperatura en las medidas de resistencia.Las variaciones de temperatura pueden tener un efecto crtico en las lecturas de resistencia de aislamiento. La resistencia cae marcadamente con un incremento en la temperatura para el mismo aparato. Cada tipo de material aislante tiene un grado diferente de cambio de resistencia con la temperatura. Se han desarrollado tablas de factores de correccin por temperatura para distintos tipos de aparatos elctricos y pueden adquirirse del fabricante. A falta de estas, se recomienda que uno desarrolle sus propias tablas de factores de correccin registrando dos valores de resistencia para el mismo equipo a dos temperaturas diferentes. Se puede trazar entonces una grfica de resistencia (en una escala logartmica) contra temperatura (en una escala lineal). La grfica es una lnea recta y puede extrapolarse para cualquier temperatura de modo que los factores se pueden leer directamente. En lugar de datos detallados, la regla prctica es que por cada 10 C de incremento en temperatura, la resistencia se reduce a la mitad; o por cada 10 C de disminucin de la temperatura, la resistencia se dobla. Por ejemplo, una resistencia de 100 G ohms a 20 C se hace 25 G a 40 C.

Si los mismos datos se corrigen por temperatura y se trazan, la grfica comienza a proporcionar un cuadro valioso del deterioro del aislamiento. La correccin por temperatura es particularmente importante cuando se prueba con mayores voltajesFACTORES QUE AFECTAN LA MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO:

Se debe recordar que la medida de resistencia (de aislamiento) puede ser determinada por el voltaje aplicado y la corriente resultante, . Hay un nmero de factores que afectan la corriente, incluyendo temperatura del aislamiento y humedad como es bien sabido. Ahora vamos a considerar la naturaleza de las corrientes a travs del aislamiento y el efecto del voltaje aplicado.La corriente a travs y a lo largo del aislamiento est compuesta en parte por una corriente relativamente estable por los caminos de fuga sobre la superficie del aislamiento.Elctricamente, tambin fluye a travs del volumen (cuerpo) del aislamiento. Realmente la corriente total est formada por tres componentes, como se muestra en la figura 1:CORRIENTE DE CARGA CAPACITIVA.Corriente que arranca muy alta y cae despus de que el aislamiento ha sido cargado al voltaje total. (En la misma forma como fluye el agua en el jardn cuando Ud. da la primera vuelta a la llave de la manguera).CORRIENTE DE ABSORCIN.Tambin es una corriente, inicialmente alta, pero luego cae (por razones discutidas ms adelante en el mtodo Tiempo - Resistencia).CORRIENTE DE CONDUCCIN O DE FUGA.Una corriente pequea esencialmente estable que fluye a travs y sobre el aislamiento.

Como se muestra en la figura 1, la corriente es la suma de las tres componentes y es la corriente que puede ser medida por un micro ampermetro, o en trmino de megohmios a un voltaje particular por medio de un MEGGER (ohmmetro). Debido a que la corriente total depende del tiempo durante el cual es aplicado el voltaje, Ud. podr ver ahora porque la Ley de Ohm solamente se cumple, tericamente, en un tiempo infinito (que es el tiempo que debe esperar antes de tomar la lectura de resistencia).En la prctica, como ver en los mtodos de prueba descritos ms adelante, usted lee un valor, que es la resistencia aparente, este valor es usado para diagnosticar disturbios en los aislamientos, que es lo que se est buscando.

Figura 1Ntese tambin, en la figura 1, que la corriente de carga desaparece tan rpido como el equipo bajo prueba es cargado. Unidades grandes que presentan grandes capacitancias demorarn ms tiempo para ser cargadas. Esta corriente tambin es la energa almacenada inicialmente; debe ser descargada despus de la prueba, cortocircuitando y aterrizando el aislamiento. SIEMPRE SE DEBE TOMAR ESTA MEDIDA DE SEGURIDAD.Se puede observar de la figura 1 que la corriente de absorcin decrece a una rata relativamente baja, dependiendo de la naturaleza exacta del aislamiento. Esta energa almacenada, tambin debe ser removida al final de la prueba y requiere de un tiempo ms largo que la corriente de carga de la capacitancia; alrededor de cuatro veces el tiempo durante el cual fue aplicado el voltaje.Con un buen aislamiento las corrientes, de conduccin o de fuga, aumentarn hasta un valor estable que es constante para el voltaje aplicado, como se muestra en la figura 1. Cualquier incremento de la corriente de fuga con el tiempo es un indicativo de disturbios o contaminantes como se discutir en las pruebas descritas en los prrafos siguientes.Con un conocimiento de cmo se afecta el significado de la lectura en los instrumentos de medida, empezamos considerando tres mtodos comunes de prueba: (1) de corto tiempo o medida puntual. (2) Tiempo - Resistencia. (3) Absorcin dielctrica; y (4) por pasos o pruebas multivoltaje.

PRUEBA DE CORTO TIEMPO O PUNTUALEn este mtodo, simplemente se conecta el instrumento de medida a travs del aislamiento que se va a probar y se opera por un perodo de tiempo corto (usualmente es recomendado un perodo de 60 segundos). Como se muestra esquemticamente en la figura 2, solamente se toma un punto de la curva de incremento de la resistencia, donde el valor ser menor para 30 segundos y mayor para 60 segundos. Se debe tener en cuenta que la temperatura y la humedad, as como las condiciones del aislamiento afectan la medida.

Figura 2La primera medida de aislamiento hecha en planta sin ninguna medida previa, puede ser solamente una gua vasta de qu tan bueno o malo est el aislamiento. Por muchos aos los profesionales del mantenimiento han venido usando la regla del megohmio para establecer el menor lmite admisible para la resistencia de aislamiento.La regla establecida es:La resistencia de aislamiento puede ser aproximadamente un megohmio por cada 1000 voltios de voltaje de operacin, con un valor mnimo de un megohmio.Por ejemplo, un motor con un voltaje nominal de 2400 voltios, deber tener una resistencia mnima de aislamiento de 2.4 M. En la prctica, las lecturas en M son considerablemente superiores a este valor mnimo, en equipos nuevos o cuando el aislamiento est en buenas condiciones.Tomando medidas peridicamente y registrndolas se tendrn mejores bases para juzgar el estado de los aislamientos. Una persistente inclinacin de la curva es usualmente un aviso del avance de deterioro del aislamiento, aunque los valores sean mayores que los sugeridos como mnimos de seguridad. As mismo, cuando las lecturas peridicas son consistentes, es seal de que los aislamientos estn en buen estado, aunque los valores sean menores que los mnimos recomendados.

MTODO TIEMPO - RESISTENCIA:Este mtodo es totalmente independiente de la temperatura y puede dar informacin concluyente sin acudir a registros o pruebas anteriores. l es basado en el efecto de absorcin de un buen aislamiento comparado con aislamientos hmedos o contaminados. Simplemente se toman sucesivas lecturas en tiempos especificados y registra las diferencias en las lecturas (ver figura 3). Las pruebas hechas por este mtodo, algunas veces son llamadas pruebas de absorcin.Ntese que un buen aislamiento muestra un incremento continuo en el valor de resistencia (menor corriente. ver curva A), sobre un perodo de tiempo (del orden de 5 a 10 minutos). Esto es causado por la corriente de absorcin de la que ya se habl anteriormente; un buen aislamiento muestra este efecto de carga durante un tiempo mucho ms prolongado que el tiempo requerido para cargar la capacitancia del aislamiento.Si el aislamiento contiene mucha humedad o contaminantes, el efecto de absorcin es mostrado por una alta corriente de fuga la cual muestra un valor claramente constante, al tiempo que la lectura de resistencia es baja.

(Recuerde: )

Figura 3Esta prueba es valiosa porque es independiente de la clase de equipo. El incremento en la resistencia por limpieza y secado del aislamiento ocurre de la misma manera as el equipo sea grande o pequeo.Desde luego, se pueden comparar muchos transformadores, motores o equipos y establecer estndares para nuevas unidades, registrando sus potencias nominales.NOTA: al efectuar medida resistencia-tiempo, se debe observar cuidadosamente el comportamiento del equipo. Una fluctuacin pronunciada y constante del indicador del valor ledo (aguja en anlogos. Valor en pantalla en los digitales) es indicativo de un aislamiento con problemas de contaminacin por humedad o agentes contaminantes como el polvo o partculas extraas en el aislamiento (en el aceite en caso de transformadores inmersos en l).RELACION DE ABSORCION DIELECTRICALa relacin de dos medidas de Resistencia - Tiempo (tales como la medida a 60 segundos dividida por la medida tomada a 30 segundos) es llamada Relacin de Absorcin Dielctrica, ella es usada para el registro de informacin del aislamiento. Si la relacin es la medida tomada a los 10 minutos dividida por la medida tomada al minuto, el valor es llamado INDICE DE POLARIZACION.Con un Megger manual es ms fcil para el usuario efectuar la medida solamente a 60 segundos, tomando la primera medida a 30 segundos. Si se dispone de un Megger alimentado por la red o electrnico, mejorar sus resultados efectuando la prueba a 10 minutos, tomando medidas a 1 y 10 minutos obtendr el ndice de Polarizacin. La tabla 1 muestra valores de relaciones y la correspondiente condicin del aislamiento de acuerdo a cada valor.Tabla 1- Condicin del aislamiento indicada por las Relaciones de Absorcin Dielctrica*Condicin del aislamientoRelacin 60/30 segundosRelacin 10/1 minuto(ndice de Polarizacin)

En mal estado o peligrosoCuestionableBuenoExcelente1.0 a 1.251.4 a 1.6Superior a 1.6**menor que 11.0 a 2.02 a 4Superior a 4**

* Estos valores deben considerarse relativos y tentativos (de referencia), sujetos a la experiencia con el mtodo Tiempo-Resistencia sobre un perodo de tiempo.

** En algunos casos, con motores, valores aproximadamente un 20% mayores a los mostrados aqu, indican un devanado seco-quebradizo el cual puede fallar bajo condiciones de choque o durante el arranque. Para mantenimiento preventivo el devanado del motor debe ser limpiado, tratado y secado para restablecer la flexibilidad del devanado.

MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORESEsta prueba es normalizada en IEEE std C57.12.90 - 1993, numeral 10.11 en cuanto al procedimiento pero no establece valores tpicos. Por lo tanto, los criterios de aceptacin y rechazo se tomarn de acuerdo a las experiencias desarrolladas por el usuario de la misma.Como se mencion en el apartado anterior, con esta prueba se tratar de establecer el estado de los aislamientos del transformador en cuanto a secado y posibles contaminaciones por elementos extraos tales como polvo o partculas polares libres en el aceite (en los casos de transformadores inmersos en este).A continuacin se describen los pasos a seguir para la ejecucin de la prueba, as:CONEXION DEL TRANSFORMADOR.Se deben cortocircuitar las salidas de alta tensin entre s y las de baja tensin entre s. El tanque debe conectarse a tierra, como se muestra en la figura 4.

Figura 4: Conexin de transformadores monofsicos y trifsicosMEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIN Y BAJA TENSINUna vez preparado el transformador se proceder a conectar los terminales del equipo de prueba a este, entre el devanado de AT y el de BT, mientras el tanque permanece aterrizado.De acuerdo a las instrucciones de manejo del equipo, se proceder a aplicar el mismo nivel de tensin declarado por el fabricante en el protocolo de pruebas, dejando estabilizar la aguja hasta que haya transcurrido un minuto, tiempo despus del cual se tomar la lectura que indique el Megger. Esta lectura se comparar contra el protocolo de pruebas suministrado por el fabricante. Es importante anotar que se debe consignar la temperatura ambiente a la cual se tom la lectura, la cual debe ser igual a la temperatura de los devanados bajo prueba.MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE ALTA TENSIN Y TIERRAPara esta medida se proceder en la misma forma del caso anterior. Las puntas o terminales de prueba del equipo se conectarn entre el devanado de ALTA TENSION y el TANQUE del transformador el cual, en este caso ser nuestra tierra.Se debe aplicar una tensin igual a la declarada en protocolo.La medida se tomar despus de transcurrido un minuto desde la energizacin. El resultado obtenido se comparar contra el protocolo de pruebas del transformador, en la casilla correspondiente.MEDIDA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO ENTRE BAJA TENSIN Y TIERRA.Se conectarn los terminales del equipo de prueba entre el devanado de BT y el tanque, el cual deber estar aterrizado.Se energiza aplicando una tensin igual a la declarada por el fabricante en el protocolo, y se toma la lectura despus de transcurrido un minuto. Como en los casos anteriores, el valor obtenido, se comparar contra el protocolo de pruebas.En el caso de transformadores desencubados (chequeo de secado), la tierra ser el ncleo del mismo.Se debe anotar que los resultados obtenidos en esta prueba, definirn si el transformador se somete o no a la prueba de tensin aplicada y por ende al resto de pruebas de rutina.

ESQUEMA DEL COMPORTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA.

Figura 5: Relacin Vectorial del transformador bajo prueba.Como se observa en la figura 5, bajo estas condiciones de prueba, el transformador, en todos los casos descritos, se comporta como un condensador. Por lo tanto no hay diferencias de potencial entre los terminales de los devanados.Las corrientes que circulan durante la ejecucin de la prueba, son corrientes capacitivas entre los devanados y de estos a tierra.Se debe aclarar que en casos especiales o para efectos de establecer los valores mnimos aceptables para considerar que el estado de los aislamientos de un transformador es el adecuado, se debe emplear el mtodo RESISTENCIA - TIEMPO para obtener la relacin de absorcin dielctrica y el ndice de polarizacin. Este mtodo demanda lecturas de resistencia a 30 segundos, 60 segundos y 10 minutos como se describe en los apartados anteriores. Se recomienda efectuar todas las lecturas desde los 30 segundos y despus minuto a minuto para obtener la tendencia de la curva de resistencia de aislamiento, la cual muestra en forma clara y contundente el estado real de los aislamientos, adems de proporcionar los ndices mencionados, los cuales son la mejor herramienta para la toma de decisiones con respecto a un proceso de secado o ante la posibilidad de proceder a una prueba que puede ser destructiva como la de TENSION APLICADA.Es de anotar que durante la toma de lecturas en la prueba resistencia-tiempo, la aguja o indicador del equipo de medida no debe presentar fluctuaciones severas ya que esto es indicativo de dificultades en el aislamiento. La tendencia debe ser siempre creciente.

4.4 PRUEBAS AL SISTEMAS DE TIERRASPUESTA A TIERRA La importancia de entender el comportamiento de la electricidad y cules son sus aplicaciones, hoy en da es un hecho que todas las personas se ven involucradas de cualquier modo con electricidad tanto en sus casas como en el trabajo. Nos enfocaremos solo a una parte muy importante de las protecciones de electricidad como son las protecciones de puesta a tierra. Como veremos ms adelante existen normas que regulan la importancia de la puesta a tierra y tienen por misin entregar parmetros a los usuarios para asegurar una buena puesta a tierra. Tambin se conocern conceptos bsicos como son los trminos y lenguaje de sta parte de la electricidad. Sabiendo la importancia de la puesta a tierra de proteccin y de servicio, es que ha existido la importancia de mejorar las puestas a tierra debido que influye mucho las condiciones climticas, y en todo momento se entiende que una puesta a tierra varia tanto por aspectos del terreno y las condiciones propia que constituyen un problema para medir y obtener una buena puesta a tierra. Esto es por nombrar algunas condiciones de dificultad que se encuentra en la realidad. Debido a lo antes mencionado es que surge la necesidad de crear mejores puestas a tierra y mejores instrumentos que midan la tierra en donde se va a instalar una puesta a tierra. Objetivos del sistema de puesta a tierra: Habilitar la conexin a tierra en sistemas con neutro a tierra. Proporcionar el punto de descarga para las carcasas, armazn o instalaciones. Asegurar que las partes sin corriente, tales como armazones de los equipos, estn siempre a potencial de tierra, a un en el caso de fallar en el aislamiento. Proporcionar un medio eficaz de descargar los alimentadores o equipos antes de proceder en ellos a trabajos de mantenimiento. Una eficiente conexin a tierra tiene mucha importancia por ser responsable de la preservacin de la vida humana, maquinarias, aparatos y lneas de gran valor. Muy importante es insistir y exigir a una instalacin a tierra, eficaz y adecuada a su servicio para seguridad, buen trabajo y preservacin. Al estudiar una instalacin a tierra es necesario conocer las caractersticas de la lnea, la intensidad y tensin a la que puesta ser usada. Conocer el funcionamiento de los electrodos en sus resistencias al paso de la corriente elctrica. Definiciones y conceptos bsicos Tierra de Proteccin. Los sistemas elctricos se conectan a tierra con el fin de limitar la tensin que pudiera aparecer en ellos, por estar expuestos a descargas atmosfricas, por interconexin en casos de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial mximo con respecta a tierra, producto por la tensin nominal del sistema. Este tipo de conexin se denominar Tierra de Servicio. Tierra de Servicio. Los equipos elctricos se conectan a tierra pata evitar que la carcasa o cubierta metlica de ellos represente un potencial respecto de tierra que pueda significar un peligro para el operario u usuario del equipo. Este tipo de conexin a tierra se denominar Tierra de Proteccin. Tierra de Referencia. Se entiende por tierra de referencia a la tierra que se le asigna potencial. Electrodo de Tierra. Se entiende por electrodo de tierra a un conductor (cable, barra, tubo, placa, etc.) enterrado en contacto directo con la tierra o sumergido en agua que este en contacto con la tierra. Mallas de Tierra. Es un conjunto de electrodos unidos elctricamente entre s. Conexin a Tierra. Es la conexin elctrica entre una malla o electrodo en tierra y una parte exterior. Las partes de conexiones a tierra no aisladas y enterradas, se consideran como parte de la malla de electrodo. Poner a Tierra. Cuando un equipo o instalacin est conectado elctricamente a una malla o electrodo a tierra. Resistividad de un Terreno. Es la relacin entre la tensin de la malla con respecto a tierra de referencia y la corriente que pasa a tierra a travs de la malla. Gradiente Superficial. Es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de la superficie del terreno o del agua, distante entre s en 1 m. Diferencias entre la conexin de tierra y neutro Un error comn en la conexin de un equipo o en la transmisin de tensin en un conducto es la confusin entre tierra (GND) y neutro (N). Aunque idealmente estos dos terminan conectados en algn punto a tierra, la funcin de cada uno es muy distinta. El cable de neutro es el encargado de la transmisin de corriente y el conductor de tierra es una seguridad primaria de los equipos contra el shock elctrico. Identificarlos como si cumplieran la misma funcin seria anular la seguridad de tierra contra el shock elctrico. En el hipottico caso se tome el neutro y tierra como la misma cosa, cuando el cable de tierra se corte o interrumpa, la carcasa de los equipos que estn conectados a esta tierra-neutro tendr el potencial de lnea y as toda persona o ser que tenga contacto con ello estar expuesta a una descarga elctrica. TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA De acuerdo a su aplicacin los sistemas de puesta a tierra son: Puesta a tierra para sistemas elctricos. Puesta a tierra de los equipos elctricos. Puesta a tierra en seales electrnicas. Puesta a tierra de proteccin electrnica Puesta a tierra de proteccin atmosfrica Puesta a tierra para sistemas elctricos. El propsito de aterrar los sistemas elctricos es limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos, fenmenos de induccin o de contactos no intencionales con cables de voltajes ms altos. Esto se realiza mediante un conductor apropiado a la corriente de falla a tierra total del sistema, como parte del sistema elctrico conectado al planeta tierra. Puesta a tierra de los equipos elctricos. Su propsito es eliminar los potenciales de toque que pudieran poner en peligro la vida y las propiedades, de forma que operen las protecciones por sobre corriente de los equipos. Utilizado para conectar a tierra todos los elementos de la instalacin que en condiciones normales de operacin no estn sujetos a tensiones, pero que pueden tener diferencia de potencial con respecto a tierra a causa de fallas accidentales en los circuitos elctricos, as como los puntos de la instalacin elctrica en los que es necesario establecer una conexin a tierra para dar mayor seguridad, mejor funcionamiento y regularidad en la operacin y en fin, todos los elementos sujetos a corrientes elctricas importantes de corto circuito y sobretensiones en condiciones de falla. Generalmente la resistencia a tierra en cualquier punto del sistema, no debe ser mayor a 10 Ohms. Para la conexin a tierra de los equipos, se instalan en los edificios, una barra de cobre electroltico de dimensiones adecuadas, instaladas a unos 60 cm sobre el nivel de piso con una leyenda indicativa, que es de uso exclusivo para el sistema de fuerza en las concentraciones de tableros de cada piso. Puesta a tierra en seales electrnicas. Para evitar la contaminacin con seales en frecuencias diferentes a la deseada. Se logra mediante blindajes de todo tipo conectados a una referencia cero o a tierra. Puesta a tierra de proteccin electrnica. Para evitar la destruccin de los elementos semiconductores por sobre voltajes, se colocan dispositivos de proteccin de forma de limitar los picos de sobr tensin conectados entre los conductores activos y tierra. La puesta a tierra de los equipos electrnicos y de control, consta de una serie de electrodos instalados remotamente al edificio. En el interior se instala una barra de cobre electroltico de dimensiones adecuadas montada a 2.60 metros sobre nivel de piso terminado con una leyenda indicativa, que es de uso exclusivo para el sistema de electrnica. La resistencia a tierra mxima en este sistema debe ser de unos 2 Ohms, cuando no se alcanza la resistencia deseada, se instala algn elemento qumico para reducir la resistividad del terreno y alcanzar as, la resistencia a tierra requerida. Puesta a tierra de proteccin atmosfrica. Como su nombre lo indica, se destina para drenar a tierra las corrientes producidas por descargas atmosfricas (RAYOS) sin mayores daos a personas y propiedades. Se logra con una malla metlica igualadora de potencial conectada al planeta tierra que cubre los equipos o edificios a proteger o se conforma con electrodos tipo copperweld y cable tipo pararrayos de cobre Clase 1 de 27 hilos. La distancia del edificio con respecto al sitio donde se entierre el electrodo, no debe ser inferior a 2,50 metros y debe quedar totalmente aislado de los sistemas de tierras para fuerza y para electrnica. La resistencia a tierra en cualquier punto del sistema, necesario, se implementar arreglos de electrodos en Delta y/o un agregado de elementos qumicos para reducir la resistividad del terreno, recomendados por el CEN en el artculo 250-83. Puesta a tierra de proteccin electrosttica. Sirve para neutralizar las cargas electroestticas producidas en los materiales dielctricos. Se logra uniendo todas las partes metlicas y dielctricas, utilizando el planeta tierra como referencia de voltaje cero. Como pudo apreciar anteriormente cada sistema de tierras debe cerrar nicamente el circuito elctrico que le corresponde. Puesta a tierra para sistemas elctricos. Los sistemas elctricos se conectan a tierra con el fin de limitar la tensin que pudiera aparecer en ellos, por estar expuestos a descargas atmosfricas, por interconexin en casos de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial mximo con respecta a tierra, producto por la tensin nominal del sistema. Este tipo de conexin se denominar Tierra de Servicio. Se conectarn a tierra los elementos de la instalacin necesarios como ser: Los neutros de los transformadores, que lo precisan en instalaciones o redes con neutro a tierra de forma directa o a travs de resistencias o bobinas. El neutro de los alternadores y otros aparatos o equipos que lo precisen. Los circuitos de baja tensin de transformadores de medida. Los limitadores, descargadores, auto vlvulas, pararrayos, para eliminacin de sobretensiones o descargas atmosfricas. Los elementos de derivacin a tierra de los seccionadores de puesta a tierra. PUESTA A TIERRA DE PROTECCIN Los equipos elctricos se conectan a tierra pata evitar que la carcasa o cubierta metlica de ellos represente un potencial respecto de tierra que pueda significar un peligro para el operario u usuario del equipo. Este tipo de conexin a tierra se denominar Tierra de Proteccin. La posibilidad de que ciertas partes de una instalacin, que normalmente estn sin tensin, puede quedar con una tensin con respecto a la tierra por fallas de aislamiento, se debe evitar conectando todas las partes metlicas con las que pueda una persona entrar en contacto y que no debe estar normalmente con tensin. Segn la presente norma, se entiende por tierra de proteccin la puesta a tierra de toda pieza conductora que no forma parte del circuito, pero que en condiciones de falla puede quedar energizada. Se pondrn a tierra las partes metlicas de una instalacin que no estn en tensin normalmente pero que puedan estarlo a consecuencia de averas, accidentes, descargas atmosfricas o sobretensiones. Salvo se indique lo contrario, se pondrn a tierra los siguientes elementos: Los chasis y bastidores de aparatos de maniobra. Los envolventes de los conjuntos de armarios metlicos. Las puertas metlicas de los locales. Las vallas y cercas metlicas. Las columnas, soportes y prticos. Las estructuras y armaduras metlicas de los edificios que contengan instalaciones de alta tensin. Los blindajes metlicos de los cables. Las tuberas y conductos metlicos. Las carcasas de transformadores, gene