ACEITES DE TRANSFORMADORES

ACEITES DE TRANSFORMADORES

CONTROL, ENSAYO y MANTENIMIENTO.

Introduccin

La 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 mucho mayores al decidir la frecuencia de los ensayos y de los niveles limites 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 los transformaciones de baja potencia y tendrn que aceptar un riesgo de falla mas elevado. Por el contrario, el usuario industrial, cuyas actividades depende de la confiabilidad de su alimentacin de energa elctrica, deseara aplicar una supervisin mas frecuente y mas 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 esta 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 perdidas 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 mas 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:

A) Escasa tendencia a la sedimentacin.

B) Casi nulas perdidas por evaporacin.C) Gran estabilidad qumica.D) Poca variacin de su viscosidad ante diferentes valore de temperatura.E) Bajo peso especifico y coeficiente de dilatacin.

F) Muy alta temperatura de inflamacin.

G) Muy baja temperatura de congelamiento.

H) Casi nula absorcin de humedad.

I) Muy elevada rigidez dielctrica.

J) Resistividad elctrica muy alta.

K) Buena conductividad trmica.

L) 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 oxigeno 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 mas 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 mas 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 mas viscoso y disminuyendo su poder refrigerante. Los fenmenos de oxidacin y polimerizacin estn provocados por la presencia de oxigeno, 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, liquido y slida. Conociendo adems, lo que le puede suceder al aceite aislante cuando esta 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.

Ensayos y su significado

Rigidez dielctrica

La 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 a sido lavado y secado, se procede de manera que el aceite descienda lentamente a lo largo de las paredes del mismo, con el objeto de evitar la 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 restante

Del 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.

9

8

7

6

5

4

3

2

1

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.

200 10

160 8

120 6

80 4

40 2

y la mnima rigidez dielctrica se obtiene entre los menos veinte y el cero grado.

La rigidez dielctrica varia 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

140

120

100

80

40

20

ndice de neutralizacin

El 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 mas 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 volumtrica

Permite 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 oil, fuel oil, etc. Las variaciones se pueden detectar an 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 mas elevada, por ejemplo 90 grados. Un resultado satisfactorio obtenido a los 90 grados asociado con un resultado insuficiente a una temperatura mas baja, indica presencia de agua o de productos de degradacin precipitables en fri, pero en una concentracin generalmente aceptable. Los resultados no satisfactorios obtenidos a ambas temperatura indican una contaminacin mas 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 agua

Se toma la muestra de aceite y se la introduce con agua en un recipiente. Se coloca en la interfase agua-aceite un anillo plano de alambre de platino y se mide la fuerza necesaria para quitarlo, 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 Agua

El 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 Iodhdrico. 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 inflamacin

Un 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.

Frecuencia del control del aceite en servicio.La frecuencia de los controles a realizar dependen de la potencia, la carga, y de otras condiciones de servicio del equipo. Por lo tanto no es posible dar una regla general nica aplicable a todos los tipos de transformador.

En general, los ensayos pueden ser efectuados de acuerdo con los siguientes criterios:

a) Controlar peridicamente las caractersticas en los intervalos indicados en la tabla, salvo indicacin contraria por parte del fabricante del transformador.

b) Si existe alguna duda, controlar a intervalos ms frecuentes aquellas caractersticas determinables en el lugar, que no requieran laboratorios especializados.

Si se observa un deterioro rpido o una aceleracin en el proceso, se recomienda:

1. Confirmar el ltimo valor obtenido mediante ensayos realizados sobre una nueva muestra.

2. Informar al fabricante del transformador.

3. controlar la condicin del aceite con mayor frecuencia, de acuerdo con el tamao del transformador, su importancia relativa y el grado de deterioro observado.

4.- Decisiones a tomar.En funcin del grado de deterioro del aceite, caben las siguientes consideraciones:

a) Las caractersticas son normales: no hay accin necesaria.

b) Solamente el valor de la rigidez dielctrica es baja: eliminar el agua y las posibles partculas insolubles mediante los tradicionales tratamientos de filtrado y secado al vaco y temperatura.

c) Una o ms caractersticas del aceite varan rpidamente: efectuar ensayos suplementarios en el aceite.

d) Varias caractersticas son insatisfactorias: teniendo en cuenta los factores econmicos involucrados y las posibilidades y circunstancias locales, debe decidirse examinar el aceite ms exhaustivamente, reprocesarlo o cambiarlo totalmente. El primer caso requiere el concurso de especialistas, en los dos ltimos el transformador debe ser lavado perfectamente y enjuagado antes de volver a llenar, prestando especial atencin a los bobinados para minimizar la contaminacin de aceite nuevo con productos de degradacin.

Criterios. Lmites permisibles.Los valores presentados en la tabla deben tomarse como una gua y deben ser interpretados en funcin del tipo, tamao e importancia del transformador.

Dependiendo de estas circunstancias, no es necesario realizar la totalidad de los ensayos considerados.

Como regla general, para decidir una accin sobre el aceite, varias caractersticas deben ser desfavorables a menos que la rigidez dielctrica se encuentre por debajo de los lmites propuestos. En este caso, independientemente de los valores de las otras caractersticas, se impone efectuar la accin que corresponde.

En la prctica, es necesario definir un nmero mnimo de ensayos y la eleccin de los mismos debe recaer sobre los que brindan mayor informacin o por la criticidad de la misma. Se considera que estos ensayos mnimos son rigidez dielctrica, tangente delta a 90C y contenido de inhibidor. Este ltimo debe ser reemplazado por la determinacin de ndice de neutralizacin en el caso de aceites no inhibidos. Los dems ensayos pueden agregarse en la medida que surjan dudas o valores no habituales en alguno de los considerados indispensables.

Controles del aceite Aislante en Servicio

En la presente tabla se nuestra una gua de los ensayos a realizar con que frecuencia y las medidas que se deben tomar ante los resultados

EnsayoTensin (Kw.)MtodoFrecuencia SugeridaValor limiteAccin

Rigidez DielctricaMenor de 132

Entre 66-132

Menor de66IRAM 2341Antes de Energizar

A los 3 meses

anualmenteMenor 50

Menor 40

Menor 30Reacondicionar

ndice

NeutralizacintodasIRAM 6635Antes de Energizar

Cada dos aosMenor 0,5Recuperar o cambiar

Contenido InhibidortodasASTM 1473Antes de Energizar

Cada dos aosMenor 0,05Recuperar o cambiar

Factor de PerdidatodasIRAM 2340Antes de Energizar

Cada dos aosmayor 0,05 a 0,2Recuperar o cambiar

Tensin

SuperficialtodasAntes de Energizar

Cada dos aos5 x 103

Nm-1Recuperar o cambiar

SedimentostodasCEI 422Cada tres aosNo detectarRecuperar o cambiar

Contenido de AguaMenor de 132

Entre 66-132ASTM 1533Antes de Energizar

Cada dos aosMenor 20 ppm

Menor 20 ppmReacondicionar

Punto de InflamacintodasASTM 1169Antes de Energizar

Cada tres aos15 GradosRecuperar o cambiar

Manipulacin del aceite aislantePara 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 inspeccionado 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 oil, fuel oil, 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.

Reacondicionamiento:

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 mas 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 especifico 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 esta filtrando, estas ultimas quedan sometidas a una accin repelente y el liquido 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:

a) Percolacin: a travs de tierra filtrante granulada, utilizando gravedad o presin para hacer pasar el aceite a travs del manto filtrante.b) 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 by-pass, de manera que cuando un filtro se encuentre muy contaminado se pase al siguiente, para mantener una calidad uniforme del aceite recuperado.

La ventaja de este 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.

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 mas 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 mas 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.

Proceso por contacto:

Este proceso utiliza tierra filtrante finamente dividida (malla 200) y temperatura de tratamiento relativamente elevada. Es un proceso eficiente y produce aceite de calidad uniforme.El aceite a recuperar se introduce en un recipiente mezclador , se agrega la cantidad de tierra filtrante necesaria para obtener un producto de buena calidad. Se agita la mezcla y se calienta durante 30 minutos a 100 grados centgrados, las partculas extraas se adhieren a la arcilla, pasado este proceso se la deja reposar, y se la filtra usando una bomba para hacerlo fluir. Luego se hace un reacondicionamiento , se mezcla el aceite con agua y se centrifuga (lavado del aceite)

El proceso no es continuo pero puede aplicarse sobre un transformador en servicio ya que la operacin tarda alrededor de 45 minutos.

Otros mtodos de recuperacin consisten realizar la mezcla del aceite con productos qumicos

Fosfato trisdico:

El mtodo consiste en agitar una mezcla de aceite y solucin de fosfato trisdico durante 1 hora a 80o C. Luego se separa el fosfato, se lava el aceite con agua, se centrifuga y se le agrega tierra filtrante para eliminar los restos de fosfato. Esta mezcla se agita durante 15 minutos y luego se deja sedimentar durante varias horas. Finalmente se filtra y se seca

cido sulfrico-cal: implica el tratamiento del aceite con cido sulfrico concentrado (0,5 a 1% en peso),tratamiento con tierra filtrante y luego agregado de cal para neutralizar el exceso de cido. Finalmente el aceite debe ser secado y filtrado

Carbn activado silicato de sodio: Consta de los siguientes tratamientos:

a) tratamiento con 2% en peso de carbn activado.

b) mezclado con 30% en volumen de una solucin al 2% de silicato de sodio.

c) tratamiento con 2% de tierra filtrante

Durante todo el proceso el aceite se mantiene a 85 C.

Agregado de inhibidor

El aceite aislante nuevo, contiene pequeas cantidades de productos naturales que actan como inhibidores de oxidacin. Estos compuestos naturales retardan la oxidacin hasta que son consumidos en el proceso normal de deterioro del aceite. Los procesos de recuperacin pueden restaurar a los aceites en sus caractersticas iniciales pero no pueden regenerar los compuestos naturales que actan como inhibidores de la oxidacin. Por esta razn es necesario el agregado de inhibidores al aceite recuperado. Para esto se utiliza 2,6 diter-butil-para-cresol tambin conocido como DBPC o BHT. Algunas ventajas de este inhibidor son:

a) Es estable y efectivo a bajas concentraciones.

b) Se obtiene comercialmente con alto grado de pureza.

c) Es muy soluble en aceite pero insoluble en agua.

d) Los productos de oxidacin del DBPC son solubles en el aceite y por lo tanto no forman precipitaciones indeseables.

e) No es afectado por la luz.

f) Es insoluble en lcalis y no se elimina con los proceso normales de recuperacin de aceites siempre que en los casos en que se filtre a travs de tierra filtrante, se mantenga la temperatura por debajo de los 60C.

El agregado de DBPC puede hacerse directamente sobre el aceite recuperado. En este caso es necesario calentar a 50 C y proveer agitacin para asegurar la perfecta disolucin del inhibidor.

Tambin puede agregarse en forma de solucin concentrada en aceite (solubilidad 30% en peso) lo cual facilita la operacin. El contenido final de inhibidores debe ser del 0,3% en peso.

BIBLIOGRAFA UTILIZADA: Publicacin Tcnica (Dr. Osvaldo Griot)

NORMAS IRAM

Deteccin de fallas en transformadores mediante el anlisis de los gases disueltos en el aceite (Cromatografa gaseosa)

Como consecuencia de las solicitaciones trmicas y elctricas que sufre un transformador en servicio, se produce una degradacin de sus materiales aislantes, que se pone en evidencia con la produccin de gases.

La naturaleza, la cantidad y las proporciones de stos gases dependen en parte del material aislante presente, en parte de la naturaleza del fenmeno responsable de la descomposicin y en parte de los niveles de energa involucrados en el proceso.

Estos gases son solubles en el aceite aislante del transformador y el anlisis de los mismos mediante tcnicas cromatogrficas, permite la deteccin de fallas mucho antes que su gravedad perjudique sustancialmente al equipo. Esta tcnica es utilizada actualmente para verificar el estado interno de los transformadores de alta y muy alta tensin y es uno de los ensayos de recepcin aceptados por usuarios y fabricantes de los mismos.

El anlisis por Cromatografa Gaseosa de los gases disueltos en el aceite aislante es una tcnica relativamente moderna que permite detectar fallas incipientes y verificar el estado interno de los transformadores, sobre todo en los de alta y muy alta tensin.

Los materiales aislantes utilizados en la construccin de transformadores sufren un proceso de envejecimiento que da lugar a la descomposicin de esos materiales. Este proceso origina sustancias gaseosas que si bien son consideradas normales dentro de ciertos valores, pueden acelerarse notablemente cuando existen fallas internas en el equipo. Las descargas elctricas y el sobrecalentamiento local excesivo dan lugar a la descomposicin acelerada. El rel de proteccin de Buchholz es una de las formas de alarma para cuando esto sucede, pero su capacidad de deteccin es muy poco sensible y no permite anticipar fallas de baja energa.

En el caso de fallas incipientes, los gases formados se disuelven en el aceite y los procesos de saturacin y difusin hasta el rel son procesos muy lentos.

La permanencia del transformador en funcionamiento en stas condiciones, puede ocasionarle daos de carcter grave, resultando entonces mas costosa y problemtica su reparacin, sin contar con los inconvenientes que acarrea una salida de servicio no programada.

La deteccin de fallas incipientes es entonces de gran importancia tanto en equipos en explotacin como para la recepcin de nuevas unidades.

Cromatografa en fase gaseosa:

El conocimiento de la cantidad de gases formados, la composicin de la mezcla y la velocidad de formacin de los gases, hace posible decidir sobre la presencia de fallas el tipo y la severidad de las mismas. Esto puede hacerse mediante tcnicas de cromatografa gaseosa, previa extraccin de los gases disueltos en el aceite del transformador.

Tomada una muestra del aceite del transformador, bien representativa del estado del mismo, se separan los gases contenidos en la misma y luego son introducidos en un cromatgrafo que permite separar e identificar los componentes de la muestra. En base a los tipos de gases obtenidos y a su proporcin, se puede predecir el tipo de falla, su temperatura, tipo de material en descomposicin y por lo tanto su posible lugar dentro del transformador es decir es posible hacer el diagnstico de fallas.

Se puede adosar al cromatgrafo un equipo Registrador-Integrador, que nos entrega en forma grfica y analtica las proporciones de los componentes de la mezcla de gases, adems del orden de aparicin de cada uno de ellos, facilitando el diagnstico final, objeto del estudio.

En los transformadores considerados como sanos tambin tienen lugar los procesos de envejecimiento, por lo que se considera normal la existencia de gases disueltos en el aceite aislante, en proporciones o concentraciones normalizas que se encuentran tabuladas. Los productos de descomposicin de la aislacin de transformadores tradicionales provienen del aceite mineral y del material celulsico, y son fundamentalmente: Hidrgeno, hidrocarburos livianos, monxido de carbono y anhdrido carbnico. Es posible, entonces, adjudicar a cada tipo de falla la aparicin de gases de descomposicin.

La mayora de las fallas pueden sintetizarse en los siguientes casos:

a) Arcos o perforaciones elctricas de alta intensidad de corriente. En ensayos donde se produjeron ex profeso fallas de ste tipo, se constat que cuando no interviene la aislacin slida, la composicin de los gases es la siguiente:

Hidrogeno H2 60-80% en volumen.

Acetileno C2 H2 10-25% en volumen.

Metano C H4 2-2% en volumen.

Etileno C2 H4 1-2% en volumen.

Cuando el arco tiene lugar a travs de la aislacin slida (papel impregnado en aceite) los gases contienen gran proporcin de hidrgeno y acetileno, pero tambin aparece monxido de carbono (15 a 25% en volumen) y el metano aparece en mayor proporcin que en el caso anterior.

b) Descargas parciales en la aislacin aceite-celulosa. En estos casos no se produce acetileno porque los efectos de la temperatura no son importantes. Los gases formados son producto de procesos de ionizacin y contienen principalmente hidrgeno con algo de metano, monxido de carbono y anhdrido carbnico.

c) Descomposicin trmica por sobrecalentamiento. Si se trata del aceite, la descomposicin comienza a notarse alrededor de los 150C y aumenta con el aumento de la temperatura. Se forman hidrocarburos livianos que son muy solubles en el aceite. Las proporciones de los gases en la mezcla dependen de la temperatura de descomposicin. A temperaturas superiores a los 600C la mezcla consiste casi exclusivamente de metano e hidrgeno. Cuando la descomposicin trmica afecta tambin al papel impregnado en aceite, el producto principal es el anhdrido carbnico y en menor grado el monxido de carbono. Si la temperatura supera los 500C tambin se forma hidrgeno.Toma de muestra para anlisis de gases.NORMAS PARA EL MUESTREO.

El mtodo empleado para la toma de muestras y su transporte hasta el laboratorio tienen fundamentalmente importancia para asegurar la representatividad de los resultados del anlisis. En si no es difcil pero hay que cuidarse de que se cumplan dos o tres detalles bsicos; la persona que efectu el muestreo puede ser cualquier operario cuidndose que haya sido previamente capacitado en las operaciones de dicha tcnica o, en su defecto debe dejarse en manos del personal del laboratorio de anlisis.

Es de fundamental importancia que el aceite de la muestra no entre en contacto en ningn momento con el aire de la atmsfera para que no pierda su contenido de gases. Para ello se aplica una tcnica especial.

La muestra se toma en jeringas de vidrio( con pico de vidrio ) de 50 ml, las cuales deben ser llenadas completamente y sin que queden burbujas. El movimiento del embolo compensara cualquier variacin del volumen del aceite al variar su temperatura e impedir que, al enfriarse, se forme una burbuja, tal como ocurrira si estuviera en un recipiente de volumen constante. La muestra nunca debe ser tomadas en botellas.

A la jeringa se le coloca una aguja de 10 dcimas de mm de espesor( por ejemplo las denominadas comerciales 30/10 25/10, donde el primer numero se refiere al largo y el segundo numero al espesor, es importante el segundo ) se tapa, para evitar el derrame del contenido, clavando en la punta un tapn de corcho o, mejor an, de goma o caucho resistente al aceite.

Conviene verificar la calidad de la jeringa observando si el ajuste de la aguja en el pico es bueno y que el ajuste del mbolo sea adecuado, que no quede flojo ni demasiado ajustado. Se puede probar si el cierre es hermtico colocando la aguja y el tapn y tirando hacia fuera el mbolo.

La muestra se toma del grifo ubicado en la parte inferior de la cuba, al cual se lo coloca un tapn de goma atravesado por un tuvo de PVC de unos 50 cm de largo y aproximadamente 1 cm de espesor. Conviene tener un surtido de tapones de goma de distinto dimetro para los distintos tamaos de grifos que se puedan presentar.

Se abre la vlvula, se purga dejando salir varios litros teniendo especial cuidado en eliminar todo tipo de burbujas( lo cual se puede observar gracias a la transparencia del cao plstico ), y se toma una cantidad de aceite introduciendo el pico de la jeringa( sin la aguja puesta ) en el extremo del tubo. Luego, sosteniendo la jeringa en posicin vertical con el pico hacia arriba, se empuja el mbolo hasta el final para expulsar todo el aceite junto con todas las burbuja que pudiera haber. Inmediatamente se coloca nuevamente el pico de la jeringa en el extremo del cao plstico y se toma la muestra( a veces la presin del aceite empuja al mbolo y otras hay que tirar suavemente hacia fuera ). Esto hay que hacerlo con mucho cuidado, evitando que se introduzca aire en la jeringa. Vaciar la jeringa y REPETIR LA TOMA DE MUESTRA SI ENTRA AIRE.Se carga hasta la marca de 50 ml y, manteniendo el pico hacia abajo para que no entre aire, se coloca la aguja, se la ajusta bien y se tapa con el tapn de goma. Se debe sacar la muestra por duplicado, es decir, dos jeringas de 50 ml.

Se identifica la muestra pegando una tela adhesiva blanca en un extremo (ver dibujo) y escribiendo sobre ella la denominacin del equipo. No hace falta agregar nada mas ni para que se sostenga el mbolo ni la aguja( si esta ultima se cae se ajusta bien ello se de a la mala calidad de la aguja o de la jeringa )

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

Normas para la identificacin:

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

Empresa:

Ubicacin: ( subestacin X, planta ubicada en...., etc )

Denominacin: ......:

N de serie:

Marca:

Potencia:

Fecha de puesta en servicio:

Aceite( marca ): Cantidad:

Temperatura del aceite:

Si se da el caso de ....... presentado problemas aadir una breve doc-.

Los datos identificatorios deben ser remitidos junto con la primera muestra tomada del equipo. Mtodos de secado del aceite de la cuba del transformadorExisten 5 procesos:

Circulacin de aceiteRecomendaciones:

Se usa todo el volumen de aceite a presin atmosfrica.

El aceite entra por la parte superior y se retira por la vlvula inferior del transformador.

El proceso se controla por la medicin de las prdidas dielctricas, resistencia de aislacin y contenido de agua en el aceite.

Para presin < 5 Torr Temperatura < = 60 C.

Para presin > 5 Torr Temperatura < = 80 C.

Aplicacin de vaco

La manguera de vaco es conectada a la parte superior de la tapa del transformador.

El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vaci

El vaci debe alcanzar un valor inferior a 1 Torr.

Tiempo medio de aplicacin va de 48 a 72 hs.

El proceso de realiza a temperatura ambiente.

El proceso es controlado por las mediciones del punto de roco, rompiendo el vaci con nitrgeno o aire seco, a presin de 0,2 Kg. / centmetro cuadrado realizndose la medicin despus de un perodo de 24 horas.

El tanque de expansin y los accesorios deben ser estancos al vaco.

Circulacin aceite caliente con la cuba bajo vaco

Recomendaciones:

La circulacin de aceite es realizada con el transformador con un volumen parcial de aceite que debe cubrir la parte activa.

La bomba de vaco es conectada a la parte superior del transformador para no aspirar aceite.

Temperatura dem 1.para evitar destilacin de fracciones livianas del aceite.

El aceite entra por una vlvula conectada en la parte superior y sale por la parte inferior.

El control es realizado por mediciones de prdidas de rigidez dielctrica y resistencia de aislacin cada 48 horas.

El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vaco.

El tanque de expansin y accesorios no resistentes al vaco deben permanecer aislados. Las vlvulas de los radiadores deben estar cerradas.

Ciclos de circulacin de aceite caliente en vaco

Recomendaciones:

La manguera de vaco es conectada a la parte superior de la tapa y la de entrada a la vlvula inferior.

El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vaco. Se debe tener un vaco < 1 Torr. Durante 24 horas.

El aceite es tratado previamente en los tanques en que est almacenado.

Colocar el aceite por la vlvula inferior hasta un nivel que cubra la parte activa del transformador y no ahogue la bomba de vaco.

La temperatura de los arrollamientos y la circulacin de aceite es mantenida hasta la estabilizacin de la misma.

Retirar el aceite con inyeccin de nitrgeno seco y evaluar el proceso por la medicin del punto de roco.

El control del proceso es realizado por la medicin de la rigidez dielctrica, factor de prdidas, y resistencia de aislacin.

Repetir el ciclo en funcin de los valores obtenidos.

5. Circulacin de aceite caliente con la cuba de bajo vaco

Recomendaciones:

El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vaco.

La circulacin de aceite es realizada con el transformador con un volumen parcial de aceite que debe cubrir la parte activa.

La bomba de vaco es conectada a la parte superior del transformador para no aspirar aire.

6. Pulverizacin de aceite caliente con la cuba de bajo vaco (Hot Spray)

Recomendaciones:

El transformador debe ser resistente y estanco a pleno vaco.

El proceso se realiza con volumen reducido de aceite (10 a 15% del volumen total del transformador). Siempre que sea posible, el nivel de aceite no debe sobrepasar la aislacin de la parte inferior de los arrollamientos.

El aceite sirve como medio de calentamiento y absorcin de humedad.

La temperatura del aceite es de 80C.

El vaco de la cuba debe ser inferior a 1 Torr. establecido en la parte superior del transformador. Debido a las condiciones de temperatura y vaco a que el aceite es sometido durante este proceso se recomienda su no-utilizacin en el llenado final. En caso de no ser posible esto, se deber reducir la temperatura a menos de 60C con lo que la eficiencia del proceso quedar reducida.

En la parte interna del transformador son dispuestos los pulverizadores de modo de atomizar el aceite caliente en toda la superficie de las bobinas.

Los radiadores, el tanque de expansin y accesorios son aislados del circuito de vaco.

Para evitar prdidas de calor, el transformador puede ser revestido con mantas y externamente con lonas impermeables.

Es preciso disponer de una bomba auxiliar en serie con el equipo para mantener la circulacin del aceite debido al vaco establecido en el tanque del transformador y la poca altura de aspiracin.

El control del proceso se realiza por la medicin del punto de roco, prdidas dielctricas, anlisis del contenido de humedad en el aceite de circulacin y volumen de agua condensada en la lnea de vaco.

Observaciones generales:

Antes de iniciar un proceso de secado con utilizacin de vaco es conveniente la realizacin de ensayos de estanqueidad con presiones positivas y negativas del trafo, de modo de asegurar el buen desempeo del proceso.

El transformador no debe ser sometido a ensayos dielctricos cuando est sometido a vaco, pues los valores de los mismos resultan fuertemente alterados.

Para la medicin del punto de roco el N2 deber permanecer por lo menos 24 hs, en el interior del transformador para el completo equilibrio con la humedad relativa de la superficie de las aislaciones.

La medicin debe ser realizada en perodos de poca variacin de la temperatura ambiente (primeras horas de la maana).

Aplicaciones

Recepcin de transformadores nuevos:

Si se verifican alteraciones en el sistema de presurizacin, se recomiendan los procesos 1) y 2).

En caso de averas del mismo, se recomiendan los procesos 3), 4) y 5).

La eleccin del proceso ser funcin de la evaluacin de las condiciones de contaminacin a travs de mediciones de punto de roco y resistencia de aislacin.

Transformadores con aceite aislante contaminado

Con humedad, puede utilizarse cualquiera de los procedimientos descriptos. Los mas indicados son los que implican la aplicacin de vaco por ser ms efectivos.

Transformadores con la parte activa contaminada

a) 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 separadas

Para 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 aislante

El aceite aislante debe ser sometido a tratamiento siempre que:

Sea transportado para llenado de transportadores independientemente del medio de transporte utilizado (tanque- tambores ).

Presente en uso, alteraciones de sus caractersticas fsico - qumicas, o cuando la cantidad de gases disueltos excedan los valores lmites aceptables.

Tipos de proceso de tratamiento

a) Reacondicionamiento de aceite por proceso de termovaco y filtrado que puede hacerse con transformador desenergizado o bien energizado.

El proceso consiste en la circulacin del aceite por equipo que posee dispositivos de calentamiento, filtrado y cmara de desgasificacin y deshidratacin.

b) Regeneracin del aceite con tierras activadas.

Con transformador desenergizado

Recomendaciones:

Las condiciones de vaco y temperatura deben ser:

< 5 Torr. 60C

5 Torr. 80C

Aceites que durante su transporte presentan contenido de agua entre 20 y 30 ppm pueden ser tratados en la propia cuba del transformador a la que se transfiere a travs del equipo de tratamiento.

Aceites aislantes que durante el transporte o manipuleo presenten alto contenido de agua y bajas caractersticas dielctricas, recomindase que el mismo sea tratado en los tanques auxiliares antes de ser colocado en el transformador.

Usualmente durante este proceso se hace simultneamente el secado del transformador por circulacin de aceite segn 1).

El control del proceso se hace por mediciones de rigidez dielctrica, prdidas y contenido de agua.

El proceso debe alcanzar los siguientes valores:

UnidadNormaAceite NuevoAceite Usado

< 230 kV 230 kV< 230 kV 230 kV

Rigidez dielctricakVIRAM 234160604555

Factor de Potencia%ATSM D-9240.010.010.3 a 10.3 a 1

Contenido de H2OppmKarl Fischer20102015

Contenido de gases

% en

20.50.5

Con transformador energizado

La ventaja de este proceso es no interrumpir el suministro de energa.

Normalmente se usa un equipo de bajo caudal.

Recomendaciones:

Las condiciones de temperatura y presin son las mismas del caso anterior.

El caudal del equipo debe ser en torno de 2500 lts./h. (normalmente este proceso se aplica a trafos grandes) a fin de evitar la formacin de turbulencias en el flujo de aceite dentro del transformador cuya consecuencia es la formacin de burbujas de aire y calentamiento.

La entrada y salida del aceite del transformador deben ser diametralmente opuestas siendo respectivamente en la parte superior e inferior de la cuba. Si el trafo no dispone de estas facilidades las mismas debern ser adaptadas a fin de permitir la ejecucin del proceso correctamente.

El equipo de tratamiento debe ser colocado lo ms prximo posible al transformador, a fin de permitir que el conjunto equipo-transformador se mantenga bajo observacin constante.

Croquis de circuitos a emplear:

Deben hacerse 2 by-pass, uno interno del equipo y otro externo entre la entrada y la salida del transformador, este ltimo en lo posible debe hacerse con una manguera transparente que permita observar la existencia de burbujas de aire en el circuito, permitiendo su purga durante el comienzo del proceso, posteriormente se anula.

Durante el proceso no hay necesidad de desactivacin del rel Bucholz siendo recomendable que el mismo sea drenado para eliminar eventuales depsitos de gas existentes. En caso de actuacin del mismo durante el proceso, el equipo debe ser desconectado para efectuar observaciones.

Durante el tratamiento deber ser cuidada la elevacin de temperatura del aceite en relacin a la carga y al ambiente, a fin de que el transformador trabaje dentro de los lmites establecidos. Tambin debe ser observado el nivel de aceite tanto en la cmara de vaco como en el tanque de expansin del transformador, debiendo mantenerse dentro de los lmites permitidos.

Este proceso presenta una gran ventaja, poder ser suspendido en cualquier momento, permitiendo que durante la noche o fines de semana el tratamiento pueda ser parado, reinicindolo al otro da o semana siguiente. En estos casos, deber repetirse el proceso inicial con el circuito del By-pass externo.

El control del tratamiento se realiza mediante el ensayo de muestras peridicamente retiradas en la entrada del equipo antes de pasar por el filtro y cmara de vaco. Los ensayos son los mismos del caso anterior.

Hidrxido de Potasio

Color Azul

Aceite + Alcohol +

Indicador

FILTRO

FILTRO

FILTRO

Aceite contami-nado

Bomba

Aceite recuperado

Tanque de aceite contaminado

Filtro de Arcillas

Aceite recuperado

pulsador

R 30 K

30 KV. mnimo

Recipiente para Aceite de la Muestra

K

Distancia entre

electrodos

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Grados

Viscosidad

Rigidez

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Contenido de agua

Rigidez

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

Rojo

Iw

Ic

I

PHI

Delta

identificacin

tapn

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