La desgasificación del aceite de los transformadores suele ser uno de los métodos más eficaces para abordar problemas específicos que, con el tiempo, podrían provocar fallas en los transformadores. Todos los transformadores liberan diversos gases durante su funcionamiento normal. La detección y eliminación de los gases disueltos permite a los operadores identificar posibles problemas en una etapa temprana.
Este enfoque proactivo ayuda a prolongar la vida útil del equipo, ya que permite realizar el mantenimiento a tiempo y evitar daños más graves.
Cómo ingresan los gases al aceite de los transformadores
Los gases pueden ingresar al aceite del transformador no solo desde el entorno circundante, sino también como resultado del envejecimiento acelerado del aislamiento. Este proceso suele ser causado por temperaturas excesivas en el transformador. Cuando el aceite se descompone debido al sobrecalentamiento, se forman gases como el etano, el metano y el hidrógeno. Estos gases tienen una alta solubilidad en los fluidos aislantes. Por otro lado, la descomposición del aislamiento de papel impregnado de aceite libera dióxido de carbono, hidrógeno y monóxido de carbono en el aceite. También pueden formarse gases en el aceite del transformador como resultado de descargas parciales dentro del papel aislante.
Una de las principales causas de la oxidación y descomposición del aceite de transformador es la presencia de aire en el aceite. La desgasificación rutinaria puede ayudar a inhibir estos procesos.
Durante su funcionamiento, los transformadores están sometidos a cargas térmicas y eléctricas. A medida que el aceite se degrada, se forman diversos gases. Las altas tensiones eléctricas provocan, a su vez, cambios químicos y la generación de gases. La mayoría de los equipos eléctricos funcionan sumergidos en aceite aislante de transformador. A altos niveles de tensión, las descargas instantáneas o de borde pueden provocar que el aceite libere gases.
En general, el aceite de transformador no absorbe fácilmente el hidrógeno. Ciertos aceites de transformador con características específicas de viscosidad pueden retrasar la liberación de burbujas de hidrógeno de la fase líquida, lo que da lugar a la formación de bolsas de hidrógeno libre —bolsas de gas en el aceite aislante—. Estas bolsas pueden comprometer gravemente la seguridad operativa de los transformadores.
Impacto de los gases en el aceite de los transformadores
Los gases disueltos en el aceite de transformador reducen su rigidez dieléctrica entre un 20 % y un 30 %. Las burbujas de gas disminuyen aún más esta rigidez. Factores como los cambios de temperatura, los campos eléctricos de alta intensidad y el flujo excesivo de aceite a través de las tuberías contribuyen a este fenómeno.
El contacto entre el aceite cargado de gases y el aislamiento de papel del transformador acelera la degradación del papel, lo que a menudo causa más daño que los subproductos de la oxidación presentes en el aceite. Aunque los efectos nocivos de los gases disueltos en el aceite de transformador están bien documentados, el conocimiento sobre la solubilidad de diversos gases en los líquidos aislantes sigue siendo limitado. Por ejemplo, se sabe que el contenido de gas en el aceite es directamente proporcional a la presión del gas sobre el líquido. Las temperaturas más altas también aumentan la solubilidad del gas. Sin embargo, la solubilidad del gas varía entre los distintos aceites y gases.
Normas sobre el contenido de gases en el aceite para transformadores
Transformadores sellados:
- Aire disuelto: ≤ 0,5 % en volumen.
- Contenido de agua: ≤ 0,001 %.
Transformadores sin sellar:
- Aire disuelto: ≤ 0,5 % en volumen.
- Contenido de agua: ≤ 0,0025 %.
En el caso de los transformadores con protección de película o nitrógeno, pasamuros herméticos y transformadores de medida sellados, el contenido de aire en el aceite no debe exceder el 0,5 % (medido mediante cromatografía de gases). El contenido de agua no debe ser superior al 0,001 % en masa. Para los transformadores sin protección de película y con pasamuros no sellados, se acepta un aceite con un contenido de agua de hasta el 0,0025 % en masa. Las impurezas mecánicas, medidas según el grado de pureza, no deben exceder el Grado 11 para equipos que operan a tensiones de hasta 220 kV y el Grado 9 para tensiones superiores a 220 kV.
Tecnología de desgasificación de aceite para transformadores: Fluidex FLD D
La desgasificación del aceite de transformador ocurre al mismo tiempo que su deshidratación. Para evitar que los gases de contacto vuelvan a entrar en el líquido aislante después de la desgasificación, se pueden emplear medidas de protección como membranas especializadas, capas de nitrógeno y otras soluciones.
Las técnicas modernas de deshidratación del aceite son muy eficaces para eliminar casi todos los gases del aceite, dejando niveles de gas residual tan bajos que resultan difíciles de medir con precisión. Sin embargo, durante el funcionamiento del transformador, el aceite puede volver a absorber gases si no se cuenta con una membrana protectora. Los métodos de protección alternativos, como el uso de tanques de expansión o colchones de gas inerte, son menos eficaces para mantener la pureza del aceite.
Se puede lograr una desgasificación altamente eficiente del aceite de transformador utilizando equipos especializados, como la línea de unidades Fluidex FLD D. Estos sistemas son capaces de eliminar gases y otros contaminantes del aceite, así como de realizar el vaciado de transformadores. Las unidades pueden procesar aceites de transformador y de silicona, así como los fluidos Midel 7131, FR3 y Fyrquel, y operan en los siguientes modos:
- Calentamiento de equipos
- Creación de vacío
- Desgasificación del aceite
El aire disuelto cerca de los niveles de saturación puede deteriorar significativamente el aislamiento de los transformadores, lo que podría provocar fallas en determinadas condiciones. Además, los gases presentes en el aceite aceleran el envejecimiento del sistema de aislamiento. Para contrarrestar estos efectos, es esencial realizar la desgasificación del aceite del transformador antes de llenar los transformadores sellados.
