El análisis de aceite de transformador es un elemento importante para el funcionamiento estable del sistema energético. Su realización regular e inclusión del mayor espectro posible de indicadores permiten identificar posibles problemas en el funcionamiento del equipo con antelación, garantizando un funcionamiento ininterrumpido del sistema y previniendo posibles situaciones de emergencia. El análisis se convierte en un requisito para prevenir accidentes y maximizar la eficiencia de los sistemas energéticos.

Propósito del aceite de transformador

El aceite de transformador se utiliza en transformadores eléctricos desde el siglo XIX, cuando el conocido ingeniero Elihu Thomson patentó su uso para disipar el calor del núcleo del transformador, prolongando su vida útil. Aunque el aceite mineral sigue funcionando bien hoy en día, los nuevos líquidos alternativos se están volviendo cada vez más populares, ya que ofrecen mejores características que contribuyen a prolongar la vida útil del transformador, reducir los costos y tener menos impacto en el medio ambiente. Todos estos líquidos a menudo se denominan dieléctricos líquidos. Están diseñados específicamente para funcionar como fluidos refrigerantes y aislantes en transformadores eléctricos. El papel principal del aceite de transformador es proporcionar aislamiento para prevenir descargas eléctricas y mantener el nivel de aislamiento necesario entre los diversos componentes dentro del transformador. Aíslan las partes conductoras del transformador, como los devanados y el núcleo, del cuerpo o tanque puesto a tierra, asegurando una transmisión ininterrumpida de energía eléctrica sin fugas. Las propiedades aislantes del aceite son importantes para prevenir problemas como cortocircuitos y garantizar la seguridad y confiabilidad general del transformador.

Causas del deterioro del aceite de transformador en transformadores

El aceite de transformador es una mezcla de diferentes hidrocarburos. Bajo la influencia de factores físicos y químicos, como el calor, el oxígeno, el arco eléctrico, el campo eléctrico y el campo magnético, sus propiedades físicas, como el color, el olor y la viscosidad cinemática, cambian, y estos cambios eventualmente se trasladan a las características eléctricas. Existen varias razones para el deterioro de la calidad del aceite de transformador, a saber: oxidación, degradación, envejecimiento debido a fallos del transformador (sobrecalentamiento, cortocircuitos), así como una supervisión técnica deficiente y una gestión negligente durante la producción, instalación y mantenimiento del transformador.
El principal factor de deterioro del aceite de transformador es el oxígeno. Independientemente de lo buenos que sean los indicadores de sellado del transformador, siempre hay una cierta cantidad de oxígeno en el aceite de transformador. Además, el material aislante, la fibra de papel en el equipo, también es una fuente de oxígeno, especialmente durante el proceso de degradación que ocurre bajo la influencia del calor. El agua también tiene un impacto significativo. Puede penetrar en el aceite desde el exterior del equipo a través de la humedad en la atmósfera y formarse en el interior durante el envejecimiento de la celulosa. Muchas reacciones químicas aceleran el proceso de oxidación, incluida la presencia de cobre y hierro en el sistema. Cuando la temperatura de funcionamiento del aceite de transformador aumenta, la vibración del transformador debido a la magnetostricción y las máquinas eléctricas también aceleran la velocidad de oxidación del aceite.

Clasificación de los indicadores del aceite de transformador

Los indicadores del aceite de transformador que generalmente se analizan se dividen en varias categorías: propiedades físicas, propiedades químicas y propiedades eléctricas.
Propiedades eléctricas
Fuerza dieléctrica: se define como el voltaje mínimo al que el aceite comienza a conducir corriente eléctrica a través de la formación de chispas entre los electrodos. El valor de la fuerza dieléctrica es importante para determinar la capacidad del aceite para aislar los componentes eléctricos.
Resistencia específica: medida de la resistencia eléctrica del aceite, generalmente medida a diferentes temperaturas. Los valores bajos a altas temperaturas pueden indicar una disminución de las propiedades aislantes.
Tangente del ángulo de pérdidas dieléctricas: indicador que refleja la eficiencia del material aislante como dieléctrico. Un valor bajo indica alta resistencia y buenas propiedades aislantes.
Propiedades químicas
Contenido de agua: la presencia de humedad en el aceite puede degradar significativamente sus propiedades dieléctricas. El contenido de agua se mide en partes por millón y debe ser lo más bajo posible.
Acidez: este indicador indica la cantidad de ácidos libres en el aceite, que pueden causar corrosión de las partes metálicas y deteriorar las propiedades aislantes.
Propiedades físicas
Tensión interfacial: importante para determinar la capacidad del aceite para repeler el agua y otros contaminantes. Los valores altos indican una buena calidad dieléctrica.
Punto de inflamación: indicador de seguridad contra incendios, muestra la temperatura a la cual el aceite puede incendiarse. Cuanto mayor sea este valor, mejor será el indicador de seguridad.
Viscosidad: indica la resistencia del fluido al flujo; idealmente, el aceite debe tener una baja viscosidad a bajas temperaturas para una mejor circulación.

Análisis completo y reducido del aceite de transformador

El aceite de transformador nuevo es un líquido transparente de color amarillo claro que actúa como dieléctrico y medio de disipación de calor. Durante el funcionamiento, se oscurece y se vuelve turbio gradualmente, y sus principales indicadores físico-químicos y dieléctricos cambian.
El análisis de aceite de transformador puede realizarse en forma reducida y completa. En el análisis reducido:

• se evalúa visualmente la apariencia, el color y la turbidez del aceite, la presencia de impurezas mecánicas y agua libre;
• se determinan el voltaje de ruptura, el número de ácido, el punto de inflamación y la reacción del extracto acuoso.

Durante el análisis completo de aceite de transformador, además del análisis reducido, se determinan:

• la tangente del ángulo de pérdidas dieléctricas a 90°C;
• el contenido cuantitativo de impurezas mecánicas y agua;
• el contenido de gases;
• la presencia de sedimentos potenciales;
• el contenido del aditivo antioxidante, ionol;
• la estabilidad contra la oxidación.

Como parte del análisis completo de aceite de transformador, también se realiza un análisis cromatográfico de los gases disueltos en el aceite de transformador. Este tipo de análisis prácticamente no proporciona ninguna información sobre la calidad y el estado del dieléctrico, pero proporciona información de diagnóstico sobre los defectos internos del transformador. El hecho es que la aparición de un gas disuelto en el aceite se debe a un defecto específico del transformador. El análisis de gases en el aceite de transformador, específicamente la determinación de sus concentraciones y la comparación con los valores límite, permite diagnosticar defectos internos en los transformadores con una precisión del 95%.
Se recomienda realizar un análisis completo del aceite de transformador cuando los datos del análisis exprés muestran indicadores límite permitidos o cuando las características cambian drásticamente.

Instrumentos GlobeCore para el análisis de aceite de transformador y los parámetros que miden

El aceite de transformador juega un papel crucial en la garantía de la longevidad y eficiencia de los transformadores. Actúa como un elemento aislante y refrigerante que garantiza la estabilidad del equipo. GlobeCore ha desarrollado una serie de instrumentos para el análisis exprés de aceite de transformador.
Contenido de agua
La humedad en el aceite de transformador es uno de los indicadores más importantes, ya que el agua degrada significativamente sus propiedades aislantes y puede causar corrosión en los componentes metálicos. La emulsión de agua es especialmente peligrosa, ya que puede llevar a un desgaste rápido del material aislante.
El instrumento TOR-1 de GlobeCore permite la determinación del contenido de humedad en el aceite, incluso si su cantidad es insignificante. El dispositivo utiliza un sensor capacitivo para analizar la humedad y es compacto, lo que permite realizar mediciones directamente en el sitio de operación del transformador. Esto es ideal para el monitoreo operativo y la detección inmediata de problemas relacionados con la humedad.
Medición de la cantidad de hidrógeno
El hidrógeno es uno de los gases más importantes detectados en el análisis cromatográfico. La formación de este gas puede indicar la aparición de defectos de origen eléctrico. Sin embargo, el análisis cromatográfico completo lleva mucho tiempo. Como solución, GlobeCore ofrece el probador para el análisis exprés de aceite de transformador TOR-2 para determinar el contenido de hidrógeno. El dispositivo es portátil y puede usarse en condiciones de campo. Permite tomar decisiones rápidas sobre el mantenimiento del transformador en el sitio.
Voltaje de ruptura
El voltaje de ruptura muestra el potencial eléctrico máximo que el aceite de transformador puede soportar sin perder sus cualidades. Este es un indicador que ayuda a garantizar la confiabilidad y el uso seguro del transformador en condiciones de alta tensión.
La línea de instrumentos TOR-60, TOR-80 y TOR-100 de GlobeCore se especializa en la medición de este parámetro. Los dispositivos son portátiles y pueden realizar pruebas a voltajes de 60, 80 y 100 kV, respectivamente. El proceso de medición está automatizado, los dispositivos garantizan la precisión de las mediciones con un margen de error mínimo y, si es necesario, también pueden estar equipados con una batería, lo que permite realizar el análisis del aceite de transformador en condiciones de campo.
Tangente del ángulo de pérdidas dieléctricas
Este parámetro refleja las pérdidas de energía en el aceite de transformador causadas por contaminantes y envejecimiento. Un cambio en la tangente del ángulo de pérdidas puede indicar un deterioro de la calidad del aceite y la necesidad de reemplazo o limpieza.
El probador TOR-3 de GlobeCore está diseñado para la determinación precisa de la tangente de este ángulo. Al igual que otros instrumentos de esta serie, es portátil y se puede mover fácilmente por el laboratorio. Este dispositivo permite evaluar rápidamente el estado del aceite, automatizando el proceso de medición y almacenamiento de resultados.
Los instrumentos TOR para el análisis de aceite de transformador de GlobeCore ofrecen las siguientes ventajas:

• fiabilidad y precisión de las mediciones: los instrumentos TOR aseguran una alta precisión de análisis, lo cual es importante para la seguridad y eficiencia de los transformadores;
• comodidad de uso: su diseño compacto y ergonómico facilita su transporte y uso, especialmente en instalaciones con espacio limitado;
• rapidez del análisis: los instrumentos permiten realizar pruebas rápidamente, proporcionando resultados
• inmediatos y apoyo al funcionamiento estable de los transformadores;
• ahorro de tiempo y costos: la optimización de la planificación del mantenimiento reduce el riesgo de reparaciones imprevistas y prolonga la vida útil de los transformadores;
• versatilidad de uso: los instrumentos son adecuados tanto para laboratorios como para su uso en instalaciones de producción, lo que permite realizar análisis de muestras de aceite en tiempo real y en cualquier condición.

El uso regular de instrumentos para el análisis de aceite de transformador ayuda a detectar problemas potenciales de manera efectiva, previniendo accidentes y manteniendo la confiabilidad del suministro de energía.