Algunos procedimientos básicos para la realización de la prueba de rigidez eléctrica para el aceite de un transformador

1. 1
AASSPPEECCTTOOSS GGEENNEERRAALLEESS SSOOBBRREE PPRRUUEEBBAASS DDEE AACCEEIITTEE
TTRRAANNSSFFOORRMMAADDOORREESS DDEE PPOOTTEENNCCIIAA
El tipo de mantenimiento predictivo más importante para un
transformador de potencia son las pruebas físicoquímicas y
cromatográficas a su aceite aislante.
Son varias y en conjunto dan un diagnóstico del estado tanto del
aceite como del transformador.
Entre las mas importantes y representativas tenemos las siguientes:
11.. RRIIGGIIDDEEZZ DDIIEELLÉÉCCTTRRIICCAA
Es una prueba que muestra la presencia de agentes contaminantes
(agua, polvo, partículas conductoras) en el aceite, las cuales pueden
ser representativas si se presentan valores bajos de rigidez. Cuando
un aceite está muy contaminado tiende a presentar valores bajos de
rigidez los cuales disminuyen el aislamiento del transformador.
La prueba consistente en aplicar un voltaje de C.A. entre dos
electrodos sumergidos en aceite a una distancia de 2.54 mm o 2.0
mm dependiendo de la norma a ser utilizada. Esquemáticamente:

2. 2
El valor de tensión en kilovoltios a la que se presenta descarga entre
los electrodos se le conoce como rigidez dieléctrica y como norma
general es el promedio del resultado de 5 pruebas sobre la misma
muestra espaciadas un minuto.
Las normas utilizadas y los valores límites permitidos para esta
prueba son las siguientes:
 ASTM D-877: Electrodos planos separados 2.54 mm, Tensión
Mínima 25 kV
 ASTM D-1816: Electrodos semiesféricos separados 2.0,
Tensión mínima 50 kV.
22.. NNÚÚMMEERROO DDEE NNEEUUTTRRAALLIIZZAACCIIOONN,, NNoorrmmaass AASSTTMM DD--666644
yy DD--997744
Dependiendo del origen, proceso de refinación o deterioro en servicio
de los aceites aislantes, estos pueden presentar características
ácidas o alcalinas, el número de neutralización expresado como
número ácido es una medida de la cantidad de estas sustancias; por
lo que podríamos decir que la acidez de un aceite nos da una idea del
cambio o deterioro de su condición aislante.
Una acidez alta indica presencia de lodos, que implica obstrucción de
los ductos de refrigeración y por lo tanto disminución de la capacidad
del transformador para disipar temperatura o sea disminución de la
capacidad de potencia.
Los valores típicos y límites para esta prueba son los siguientes:
Aceite nuevo: 0.03 mg KOH/gr
Aceite usado: Entre 0.1 y 0.2 mg KOH/gr
A regenerar: Mayor a 0.2 mg KOH/gr

3. 3
33.. TTEENNSSIIÓÓNN IINNTTEERRFFAACCIIAALL ,, NNoorrmmaa AASSTTMM DD--997711
La tensión interfacial es un fenómeno físico-químico que se produce
por las fuerzas de atracción que existen entre las moléculas de dos
líquidos. En los aceites aislantes se utiliza para detectar presencia de
productos de oxidación, no detectables con la prueba de acidez, por lo
que podríamos concluir que es una prueba complementaria a esta.
La prueba consiste en medir el rompimiento de la interfase en dinas
por centímetro entre las superficies conformadas por el aceite a ser
probado y agua destilada.
Los valores mínimos permitidos son los siguientes:
Aceite nuevo: 45 dinas/cm
Aceite usado: 25 dinas/cm
Agua destilada: 70 dinas/cm
44.. RREELLAACCIIÓÓNN DDEE AANNÁÁLLIISSIISS EENNTTRREE TTEENNSSIIÓÓNN IINNTTEERRFFAACCIIAALL YY
AACCIIDDEEZZ
La tensión interfacial y el número de neutralización son dos pruebas
complementarias ya que una disminución en el valor de la tensión
interfacial generalmente está seguida por un aumento en el valor de
la acidez. Dividiendo estos dos valores se obtiene un número (sin
unidades) que es un excelente medio para evaluar la condición del
aceite, este valor se conoce como “Indice de MEYER o Indice de
Calidad (I.C.) del aceite.
La siguiente tabla muestra el estado del aceite dependiendo del valor
del índice de calidad, así como sus valores típicos para la tensión
interfacial y la acidez.

4. 4
INDICE DE
CALIDAD
ACIDEZ TENSION
INTERFACIAL
ESTADO DEL
ACEITE
300-1500 0.01-0.1 30-45 Muy bueno
160-299 0.11-0.15 24-29 Aceptable
45-159 0.16-0.40 18-23 Malo
55.. CCOONNTTEENNIIDDOO DDEE HHUUMMEEDDAADD,, NNoorrmmaa AASSTTMM DD--11553333
Esta prueba consiste en medir la cantidad de agua en partes por
millón presente en una muestra de aceite.
El aceite tiende a entregar agua al aislamiento del devanado del
transformador cuando su temperatura baja (condición peligrosa si la
humedad es alta ), por lo tanto la mayor cantidad de humedad en un
transformador se concentra allí.
Los valores máximos permitidos dependiendo del aceite son los
siguientes:
Aceite nuevo: 10 partes por millón
Aceite usado: 30 partes por millón
66.. IINNDDIICCEE CCOOLLOORRIIMMÉÉTTRRIICCOO ((CCOOLLOORR )) ,, NNOORRMMAA AASSTTMM DD--11550000
Esta prueba es utilizada para el control de los aceites en el proceso
de refinación, no es una guía para determinar la calidad del aceite,
pero en conjunción con las otras pruebas permite determinar el grado
de deterioro.
La prueba consiste en comparar el color del aceite con unos colores
patrones que van numerados de 0.5 a 8.0 siendo 8.0 el más oscuro.
Los valores típicos son 0,5 aceite nuevo y 1,5 aceite usado.

5. 5
77.. CCRROOMMAATTOOGGRRAAFFÍÍAA DDEE GGAASSEESS DDIISSUUEELLTTOOSS
NNoorrmmaa AASSTTMM DD--33662211
Es una prueba de trascendental importancia para detectar que pudo
haber pasado ó que puede estar pasando en la parte interna de un
transformador.
Consiste en analizar que tipo de gases están disueltos en una
muestra de aceite.
Los gases dentro de un transformador se producen y disuelven en el
aceite por múltiples causas entre las que tenemos : altas
temperaturas, descargas parciales, arcos eléctricos, humedad, etc.
El equipo utilizado para realizar esta prueba es el cromatógrafo de
gases el cual por medio de calentamiento extrae los gases a la
muestra de aceite , los separa y cuantifica en partes por millón.
Los gases de interés y que mejor información suministran a cerca del
estado del transformador son los siguientes :
Hidrógeno H2
Nitrógeno N2
Oxígeno O2
Monóxido de carbono CO
Dióxido de carbono CO2
Metano CH4
Etano C2H6
Etileno C2H4
Acetileno C2H2
AANNAALLIISSIISS DDEE RREESSUULLTTAADDOOSS ::
Existen varios métodos de análisis para evaluar el estado de un
transformador a partir de la cantidad de gases encontrados en una
muestra de su aceite aislante. Entre los mas utilizados tenemos los
siguientes:

6. 6
 MMEETTOODDOO DDEE AANNAALLIISSIISS CCUUAALLIITTAATTIIVVOO
GASES PRESENTES ESTADO DEL TRANSFORMADOR
CO, CO2, H2O Calentamiento del papel
CO, CO2 Papel quemado
C2H4, C2H6, CH4 Calentamiento de aceite
Por encima de 500°C
CO2 calentamiento de aceite hasta
400°C
H2O Calentamiento del aceite hasta
200°C
H2, C2H2, CH4, C2H4, C2H6 Arco Eléctrico
 MMÉÉTTOODDOO DDEE CCAANNTTIIDDAADD DDEE GGAASSEESS CCOOMMBBUUSSTTIIBBLLEESS TTOOTTAALLEESS
CANTIDAD DE GASES EN PPM ESTADO DEL TRANSFORMADOR
0-500 Normal
500-1000 Hacer seguimiento
1000-2500 Investigar
Más de 2500 Sacar de servicio
e inspeccionar

7. 7
 MMEETTOODDOO DDEELL GGAASS CCLLAAVVEE
GAS CLAVE ACETILENO : Indica arco eléctrico interno.
GAS CLAVE HIDROGENO : Indica descarga parcial corona
ARCING IN OIL
0
10
20
30
40
50
60
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
%COMBUSTIBLE
(60)
(30)
(3,3)
(1,6)
(5)
(0,01)
CORONA IN OIL
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
%COMBUSTIBLES
(0,2 ) (0,5) (0,2 ) (0,1)
(13)
(86)

8. 8
GAS CLAVE ETILENO : Indica sobrecalentamiento del aceite
GAS CLAVE MONOXIDO DE CARBONO: Indica sobrecalentamiento
Del papel aislante
OVERHEATED OIL
0
10
20
30
40
50
60
70
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
%COMBUSTIBLE
(63)
(<0,01)
(16)
(2)
(17)
(2)
OVERHEATED CELLULOSE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2
%COMBUSTIBLES
92
(6,7)
(1,2) (<0,01) (<0,01) (<0,01)