Ing. Luis Trujillo PizarroJefe de Laboratorio de aceites aislantes

TIPOS DE MANTENIMIENTOA) MANTENIMIENTO PREVENTIVO:Es todo servicio de control, conservacin y restauracin de los equipos a fin de mantenerlos en buenas condiciones evitando averas. Las pruebas son realizadas cada ao.B) MANTENIMIENTO PREDICTIVO : Si los resultados de las pruebas indican anlisis mas frecuentes por que estn cerca de los lmites, el mantenimiento preventivo es reemplazado por el mantenimiento predictivo. Aqu las pruebas son ms frecuentes .

IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVOEstudios realizados por la compaa de seguros de los EEUU mostr que : A) Un 10% del total de averas en transformadores elctricos se deban al deterioro del papel aislante. B) Las averas internas por sobrecargas en los arrollamientos de alta tensin eran ocasionados por sedimentos de material.

TIPOS DE ACEITES AISLANTESACEITE MINERAL : El aceite mineral aislante utilizado en transformadores es extrado del petrleo. Tenemos 2 tipos de aceites minerales : A) Aceite de base parafinica.B) Aceite de base naftnica .Se sabe que el 3% de petrleo disponibles son de base naftnica .COMPOSICION DEL ACEITE : Se estima que cerca de 2900 compuestos existen en el aceite mineral .

Propiedades tpicas de los lquidos aislantes Propiedad Aceite AskarelSilicona MineralViscosidad(25C) 16 17 50Gravedad Especif. 0.88 1.5 0.96Punto de fluidez(C) - 45 -45 -55Punto de fulgor (C) 150 195 307Punto de combust. (C) 165 No tiene 360

COMPOSICION DE ACEITE PARAFINICO Y NAFTENICOFUENTE : Cobei-curso de lquidos aislantes en Diciembre (1982) Tipo de Compuest. Compuest.Compuest.AceiteAromticoNaftnicos Parafinico

Naftnico 11% 47% 42%Parafinico 8 % 29% 63%

LIQUIDO SILICONESegn la ASTM la define como : Es una familia de lquidos inertes de polimeros organosiloxanos utilizados como aislante elctrico .VENTAJAS : El lquido de silicona est entre los productos que presenta poca inflamabilidad . La posicin del liquido de silicona en la escala de inflamabilidad segn Underwriters Laboratory es la siguiente : Agua (0)Askarel (2-3)Silicona (4-5)Aceite mineral (10-20)

SEGUIMIENTO DEL COMPORTAMIENTO DEL ACEITE Los anlisis recomendados para aceite de transformadores son los siguientes : A) Color (ASTM D1500) : Determina el color del aceite aislante.B) Examen visual (ASTM D1524) : Determina la existencia de partculas slidas y gotas de agua libre en suspensin .C) Rigidez dielctrica (ASTM D877) : Determina la resistencia del aceite al impacto elctrico. D) Factor de Potencia (ASTM D924) : Indica la presencia de slidos en suspensin y deterioro del aceite aislante.

Seguimiento del comportamiento del aceiteF) Indice de acidez o neutralizacin (ASTM D974): Indica la cantidad de compuestos cidos presentes en el aceite aislante.G) Tensin Interfacial (ASTM D 971): Indica el envejecimiento o deterioro del aceite aislante. Es la fuerza de ruptura con un anillo de platino - iridio de una interface aceite-agua.

Diferencias de aceites parafinicos y naftenicos en Brasil Factores Aceite Parafinico Aceite Naftenico (Tipo B)(Tipo A)Densidad (20C) 0.855 (mx)0.880 (mx)Punto de fluidez -15

Calor excesivo en el deterioro del aceite La vida til del aceite se reduce aproximadamente a la mitad por cada 10 C de temperatura encima de 60 C. Se admite la s siguientes relaciones aproximadas de temperatura de servicio son validas para aceite aislante.Temperatura de servicio Vida til del aceite aislante 60 C 20 aos 70 C 10 aos 80 C 6 aos 90 C 2.5 aos 100 C 1.25 aos

Datos obtenidos por la ASTM en once aos a 500 transformadores con formacin de lodo

Indice de Acidez (mg KOH/g aceite)

Nmero de unidades que hubo formacin de sedimento

Porcentaje de

500

De 0.0 a 0.10

0

0%

De 0.11 a 0.20

190

38%

De 0.21 a 0.60

360

72%

De 0.6 para arriba

500

100%

Datos obtenidos por la ASTM en once aos de pruebas a 500 transformadores , con formacin de lodos

Tensin Interfacial

(dy/cm)

Nmero de unidades que hubo formacin de sedimento

Porcentaje

de 500

Debajo de 14

500

100%

De 14 a 16

425

85%

De 16 a 18

345

69%

De 18 a 20

175

35%

De 20 a 22

165

33%

De 22 a 24

150

30%

Clasificacin de aceite por prueba (segn S.D. Myers)

Prueba

ASTM

Aceptable

(AC)

Cuestionable

(CU)

Inaceptable

(IN)

Acidez

D974

< 0.05

0.06 0.10

0.10

Tensin Interfacial

D971

> 32

28-31.9

< 27.9

Rigidez Dielctr.

D877

> 30

25-29

< 25

Color

D1524

3.5

Gravedad especifica

D 1298

0.84-0.90

0.91

Visual

D1524

CLARO

Clasificacin de aceite por prueba (segn S.D. MYERS)

DBPC

D 2668

>0.20

0.19-0.11

345 kv

20

Anlisis de Cromatografa de gases disueltos en el aceite aislanteForma parte del mantenimiento predictivo y determina atravs del anlisis de los gases disueltos en el aceite aislantefallas internas del transformador as se encuentren en unaetapa inicial.El aceite al presentarse una falla contiene gases disueltoscombustibles y no combustibles. Entre los combustiblestenemos: Monxido de carbono (CO), Hidrogeno (H2),Metano (CH4), Etano (C2H6) , Etileno(C2H4) y Acetileno(C2H2).Los no combustibles son: Oxigeno (O2),Nitrgeno (N2) yDixido de carbono (CO2).

Mtodo de diagnostico de cantidad de gases combustiblesA) Una cantidad de gases combustibles de 0 a 500 ppm/v indica deterioro normal del aislamiento.Repetir el anlisis cada 6 meses.B) Una concentracin de 501 a 1,200 ppm/v indica deterioro excesivo del aislante y las pruebas deben repetirse cada 3 meses.C) Una concentracin de 1,201 a 2,500 ppm/v indica deterioro anormal del aislamiento.Las pruebas deben ser mensuales.D) Una concentracin mayor de 2,501 ppm/v las pruebas deben ser cada 7 das para determinar la generacin de gases y la falla existente en el transformador.

Secuencia del anlisis cromtografico1 etapa: Toma de muestra del aceite aislante.2 etapa: Extraccin de gases de la muestra de aceite.3 etapa: Anlisis de gases extrados de la muestra (cromatgrafo de gases).4 etapa: Interpretacin de resultados de acuerdo a anlisis anteriores para ver el nivel de crecimiento de gases,tomando en cuenta las caractersticas del transformador.

Arco elctrico en el aceite Gas llave(acetileno)

Descargas parciales en el aceite Gas llave(Hidrogeno)

Sobrecalentamiento en el aceite Gas llave(Etileno)

Celulosa sobrecalentada Gas llave(Monxido de carbono)

Mtodo de Relacin de gases combustibles

Relacin entre los Gases caractersticos

( R )

C2H2

--------

C2H4

CH4

-------

H2

C2H4

-------

C2H6

0.1 > R

0

1

0

0.1 > R>1

1

0

0

1 < R < 3

1

2

1

3 < R

2

2

2

Caso

No.

Falla

Caracte-

ristica

C2H2

-------

C2H4

CH4

------

H2

C2H4

-------

C2H6

Ejemplos

Tpicos

A

Sin falla

0

0

0

Enveje-cimiento normal

B

Descargas parciales de pequea densidad de energa

0

No es signifi-cativo

1

0

Descarga de bolas de gas resultado de impregnacin incompleta, alta humedad .

Caso

No.

Falla

Caracte-

Ristica

C2H2

-------

C2H4

CH4

------

H2

C2H4

-------

C2H6

Ejemplos

Tpicos

C

Descargas parciales de alta densidad de energa

1

1

0

Igual que el anterior , pueden provocar perforacin del aislamiento slido.

D

Descargas de energa reducida

1-2

0

1-2

Centellamiento continuo del aceite debido a conexiones de potenciales . Ruptura dielctrica del aceite entre materiales slidos.

Caso

No.

Falla

Caracte-

ristica

C2H2

-------

C2H4

CH4

------

H2

C2H4

-------

C2H6

Ejemplos

Tpicos

E

Descargas de alta energa

1

0

2

Descargas de potencia , arco, ruptura dielctrica del aceite entre espiras, enrollamientos, espira-masa, corriente de interrupcin del selector.

F

Falla trmica de baja temperat. a < 150C

0

0

1

Calentamiento generalizado del conductor aislado.

Caso

No.

Falla

Caracte-

ristica

C2H2

-------

C2H4

CH4

------

H2

C2H4

-------

C2H6

Ejemplos

Tpicos

G

Falla trmica

Tempera

tura 150-300 C

0

2

0

Sobrecalentamiento local del ncleo debido a cono de flujo. Puntos calientes de temperatura

H

Falla trmica temperatura 300-700 C

0

2

1

crecientes desdes pequeos puntos del ncleo, sobrecalenta

miento del cobre .

d

Caso

No.

Falla

Caracte-

ristica

C2H2

-------

C2H4

CH4

------

H2

C2H4

-------

C2H6

Ejemplos

Tpicos

I

Falla Tempera

tura

> 700C

0

2

2

Sobrecalenta

miento del cobre debido a corrientes, malos contactos (formacin de carbn por pirolisis).

d

La siguiente tabla da los valores normales y anormales de gases combustibles , que fue realizada por la Universidad Estatal de California EUA .

Gas

Normal

Anormal

Interpretacin

H2

CH4

1000 ppm

> 80 ppm

Arco, corona.

Centellamiento

C2H6

< 10 ppm

> 35 ppm

Sobrecalentamiento local

C2H4

< 20 ppm

> 100 ppm

Sobrecalentamiento

Severo

CO

CO2

< 500 ppm

< 10,000

>1000 ppm

> 15,000 ppm

Sobrecarga severa

Sobrecarga severa

N2

O2

< 1%-10%

< 0.2%-3.5%

N.A.

0.5 %

Sobrecarga severa

Sobrecarga severa

0.003 %

0.5 %

Combustibles

METODOS DE TRATAMIENTO DEL ACEITE AISLANTE Un aceite es llamado contaminado cuando contiene humedad y partculas en suspensin .Un aceite deteriorado es aquel que a sufrido oxidacin y posee por ello cidos orgnicos y lodo.

METODOS DE REACONDICIONAMIENTO DE ACEITE .1. Filtracin : La filtracin del aceite aislante es realizado por papel de filtro , con la filtracin se consigue remover el agua no disuelta y las partculas slidas en suspensin . El filtro prensa es la mquina utilizada con esta finalidad .2. Centrifugacin : Es un medio muy conveniente de separar mecnicamente el aceite y el agua en suspensin y partculas como sedimentos, carbn, etc. El agua disuelta en el aceite no es removida por centrifugacin .

TRATAMIENTO DE TERMOVACIOEl tratamiento de termovaco del aceite es realizado en una cmara con vaco y es el medio ms eficaz para retirar agua, gases y compuestos voltiles, slidos en suspensin del aceite aislante .A. El tratamiento de termovaco consiste en realizar un vaco en la cmara de 1 mm Hg (Torr) para disminuir la temperatura de ebullicin del agua eliminandola como vapor al calentarla a 60C B. Los slidos en suspensin del aceite son eliminados a travs de filtros de 0.5 1.0 micras .

TRATAMIENTO DE TERMOVACIOC. Durante el tratamiento de termovaco el vaco realiza una desgasificacin del aceite aislante.D. Al disminuir el contenido de agua y los slidos en suspensin se incrementa la rigidez dielctrica del aceite aislante .

Relacin entre la presin de vacio y la temperatura del aceite Para presin:< 5 mm Hg 5 mm Hg

Tratamiento de termovacio con el transformador energizadoDurante el proceso se deben llevar controles estrictos a fin deevitar una parada del transformador:Realizar un anlisis fisico-quimico y cromatrografico antes del tratamiento de termovacioLa temperatura del aceite en el transformador.El nivel de aceite de la cmara de vacio y del tanque de expansin.Llevar un control de anlisis de las muestras de aceite realizando pruebas de rigidez dielctrica y contenido de agua (karl fisher).Tener el equipo adecuado para realizar el tratamiento de termovacio.

RECUPERACION DEL ACEITELos mtodos ms conocidos de recuperacin del aceite aislante son los siguientes:A. Mtodo con acido sulfrico .B. Mtodo con trifosfato y tierra fuller activada .C. Mtodo con carbn activado y silicato de sodio .D. Mtodo de percolacin .

E. Proceso de contacto con tierra Fuller con el transformador ENERGIZADOEn este proceso el aceite y la tierra fuller son sometidos a temperaturas elevadas .La regeneracin con tierra Fuller consiste en un tratamiento qumico del aceite aislante cuando existe formacin de compuestos cidos y polares los cuales son el resultado del envejecimiento o deterioro del aceite aislante , debido a factores como : humedad, temperatura del aceite, sobrecargas, etc.

Debe llevarse un buen control del aceite durante la regeneracin de los parmetros de Contenido de agua, Rigidez dielctrica, Tensin interfacial , Indice de Acidez y Color .Se debe mantener el nivel de aceite en el tanque de expansin del transformador.Evitar el ingreso de burbujas de aire en el transformador para que no actu el rel bucholz, ya que este puede dejar sin operacin al transformador .

INHIBIDORES El aceite nuevo posee propiedades naturales que retardan su oxidacin conocidos como inhibidores, los cuales son consumidos con el tiempo. Existen inhibidores sintticos el ms empleado es el DBPC (Diterciario butil para Cresol) un antioxidante eficaz en pequeas cantidades, insoluble en agua y soluble en aceite aislante ,utilizado durante la Regeneracin con tierra fuller.El porcentaje de inhibidor es de 0.3% en peso.

Deslodado y Regeneracin con transformador ENERGIZADO (Transf. de 50 MVA, 220 KV - ETECEN)

Muestra

Contenido de

Agua

Color

Tensin Interfacial

Indice de acidez

Al inicio

23

5.0

18.9

0.148

Con 1 ciclo de regeneracin

4.0

26.7

0.07

Con 2 ciclos de regeneracin

3.0

31.1

0.036

Con 3 ciclos

de regeneracin

2.25

34

0.027

Despus de 4 ciclos de regen.

19

1.75

38.5

0.016

Despus de 5

ciclos de reg.

13

1.5

40.2

0.01

Deslodado y Regeneracin con transformador ENERGIZADO (Transf. de 50 MVA, 220 KV - ETECEN)

Muestra

Contenido de

Agua

Color

Tensin Interfacial

Indice de acidez

Despus de 1 ciclo de termovaco

8.5

1.5

40.2

0.01

Despus de 2 ciclos de Termovaco

6

1.5

40.2

0.01

Variacin de la Tensin Interfacial durante el proceso de Regeneracin

Variacin del Indice de acidez durante el proceso de Regeneracin