El medidor de la fuerza dieléctrica de aceite ayuda a medir una de las propiedades clave de los líquidos dieléctricos, lo que les permite soportar la influencia de alta tensión eléctrica sin descomponerse. La razón principal para mantener una fuerza dieléctrica confiable es su papel en la preservación de la integridad del aislamiento. Esto implica la creación de una barrera entre los elementos conductores, evitando así el contacto eléctrico accidental y reduciendo la probabilidad de cortocircuitos o fallos. Tales fallos pueden tener consecuencias graves, llevando a fallos del equipo, incendios, explosiones y contaminación ambiental, lo que requiere inversiones significativas para la mitigación de los efectos.

Por lo tanto, es muy importante mantener la fuerza dieléctrica por encima de los límites operativos mínimos durante toda la vida útil del transformador. Este enfoque proactivo permite detectar la degradación en una etapa temprana, facilitando la implementación de medidas oportunas y efectivas.

Cómo evaluar la fuerza dieléctrica

El medidor de la fuerza dieléctrica de aceite ayuda a asegurar que el aceite aislante tiene suficientes características de aislamiento para cumplir con los requisitos de aislamiento eléctrico durante la operación del equipo. Esta prueba generalmente implica aplicar alta tensión a los electrodos sumergidos en el aceite aislante y observar si puede mantener la integridad del aislamiento durante un período de tiempo determinado. Una fuerza dieléctrica insuficiente del aceite puede llevar al fallo del equipo o a peligros como arcos eléctricos e incendios.

Se recomienda generalmente utilizar métodos de prueba según las normas ASTM D877, ASTM D1816 o IEC 60156. Es importante seguir la metodología estándar para la toma de muestras, ya que su incumplimiento puede afectar los resultados.

En particular, IEC 60156 (con un espacio entre electrodos de 2,5 mm) clasifica el estado del aceite mineral en operación de la siguiente manera:

• Para sistemas de tensión ≤72.5 kV: fuerza dieléctrica >40 kV – buen estado; 30-40 kV – estado satisfactorio; <30 kV – mal estado.
• Para sistemas de tensión 72,5-170 kV: fuerza dieléctrica >50 kV – buen estado; 40-50 kV – estado satisfactorio; <30 kV – mal estado.
• Para sistemas de tensión ≥ 170 kV: fuerza dieléctrica >60 kV – buen estado; 50-60 kV – estado satisfactorio; <50 kV – mal estado.

Sin embargo, el aceite mineral no es el único dieléctrico utilizado en los transformadores. Entre los más comunes se encuentran aceites de silicona, éster natural FR3, éster sintético Midel 7131, entre otros. Los valores mínimos permitidos de fuerza dieléctrica están determinados por la norma ASTM D877 y son 45 kV para aceite mineral, 40 kV para aceites de silicona, 43 kV para ésteres sintéticos y 56 kV para ésteres naturales.

Factores que afectan la fuerza dieléctrica del aceite de transformador

La fuerza dieléctrica del aceite aislante se ve afectada por factores como la temperatura, las impurezas, las cargas mecánicas, las características de fabricación, el tipo de tensión y el envejecimiento.

• Temperatura: la fuerza dieléctrica tiende a disminuir con el aumento de la temperatura. Esto se debe al aumento del movimiento térmico de las moléculas dentro del material, por lo que la fuerza dieléctrica a menudo se mide a temperatura ambiente de aproximadamente 20-25 grados Celsius y luego se corrige teniendo en cuenta las fluctuaciones de temperatura.
• Cargas mecánicas: causadas por el transporte, montaje, cortocircuitos, expansión y contracción térmica, carga dinámica, sobrecarga y vibración, pueden llevar a la aparición de defectos que actúan como rutas de fuga de corriente, reduciendo la fuerza dieléctrica.
• Tipo de tensión: puede afectar la fuerza dieléctrica con el tiempo, ya que la tensión alterna tiene un mayor impacto en el material aislante que la tensión continua de la misma magnitud.
• Contaminación y degradación: la presencia de burbujas de gas en el sistema provoca procesos de oxidación del aceite con envejecimiento y formación de humedad, ácidos y lodos, que luego contribuyen aún más al proceso de envejecimiento. Un alto nivel de humedad a temperaturas elevadas también puede llevar a la formación de burbujas en el aceite, reduciendo la fuerza dieléctrica.

Por lo tanto, es importante adoptar un enfoque proactivo en el mantenimiento de los transformadores. Se recomienda realizar pruebas regulares de la calidad del aceite para detectar humedad, fuerza dieléctrica y acidez al menos una vez al año.

Un análisis oportuno permitirá ahorrar costos a largo plazo y prolongar la vida útil del líquido aislante.

Medidor de la fuerza dieléctrica de aceite de GlobeCore

Los especialistas de GlobeCore han desarrollado una línea de medidores de fuerza dieléctrica para aceite aislante. Los dispositivos TOR-60, TOR-80 y TOR-100, compactos y portátiles, proporcionan una tensión de salida variable suave de cero a 60, 80 y 100 kV, respectivamente, para pruebas precisas de líquidos dieléctricos.

La línea de medidores de aceite para transformadores TOR está diseñada específicamente para su uso en laboratorios, así como para pruebas portátiles en campo. Proporcionan resultados de medición claros, fiables y reproducibles. Los dispositivos son fáciles de operar y, si es necesario, pueden funcionar de manera autónoma sin fuente de energía eléctrica, lo que los hace ideales para condiciones ambientales difíciles.

Ventajas de los medidores de la fuerza dieléctrica de aceite TOR

• Medición completamente automatizada de la fuerza dieléctrica del aceite aislante hasta 100 kV
• Opcional: batería incorporada con larga duración para trabajo en campo, hasta 8 horas con carga completa
• Resultados de medición claros y fiables
• Diseño moderno y robusto para pruebas en laboratorio o campo
• Secuencias de medición completamente automáticas con 15 estándares de prueba programados y capacidad de agregar escenarios personalizados
• Pantalla táctil para control y impresora incorporada para obtener resultados rápidamente
• Sensor incorporado para medir la temperatura del aceite aislante

Mantener la fuerza dieléctrica dentro de los límites establecidos es crucial para prolongar la vida útil del aislamiento y prevenir daños graves en los transformadores de potencia. El uso de los medidores TOR fabricados por GlobeCore ayudará a automatizar y estandarizar este proceso de acuerdo con las metodologías aceptadas, facilitando el trabajo de los equipos técnicos de mantenimiento de transformadores.