La humedad es uno de los problemas más comunes y peligrosos en transformadores, sin embargo, a menudo se desconoce o malinterpreta. Por otro lado, la humedad tiene una dinámica compleja dentro del transformador lo que hace que sea complicado evaluar si el transformador requiere mantenimiento de secado o no, y en caso afirmativo, qué tipo de secado. Parte 1: Humedad en transformadores - Fuentes de humedad - Distribución de la humedad en el transformador - Dinámica de la humedad en transformadores - Cuantificación de la humedad - Consecuencias de la humedad

1. Gestión de la Humedad en
Transformadores de Potencia
Parte 1: Humedad en Transformadores

2. Qué es un transformador?

3. Qué es un transformador?
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• El Equipo más costoso de la cadena de sistema deenergía
• Utilizado para transferir energía eléctrica entre 2 circuitos
• Utilizado en generación de energía, transmisión, distribución, industria…
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4. Qué es un transformador?
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• Varios tamaños y tipos de transformadores
• Desde algunos kVA a varios centenares de MVA
PMT
1MVA
SEVERAL
HUNDRED MVA
CAST
RESIN
OIL INSULATED

5. Qué es un transformador?
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• Finas placas de acero y bobinados de cobre
• Aislado con láminas y placas de cartón prensado
(material de celulosa)
• Todo esto inmerso en aceite.
• El aceite tiene características excelentes de aislamiento y
también se utiliza para enfriar el transformador
Tanto el aceite como el papel contribuyen a incrementar el
VOLTAJE DE RUPTURA y por tanto a la SEGURIDAD del
transformador.
El voltaje de ruptura (VDR) indica cuan bien el aceite aislante
puede soportar una carga eléctrica.
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6. Qué es un transformador?
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6
• La ESPERANZA DE VIDA del transformador está directamente relacionada con el estado del papel de
celulosa de aislamiento
• La calidad del papel se define por el GRADO DE POLIMERIZACIÓN (DP) que representa lalongitud
media de la cadena de celulosa.
• Un Transformador nuevo tiene un DP = 1000 a 1200
• Fin de la vida útil cuando el DP = 200
• La disminución puede ser rápida o lenta dependiendo de las condiciones de vida (como humanos)
• Ejemplos de elementos que afectan el papel: temperatura, HUMEDAD y acidez
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7. ¿De dónde viene?
¿Dónde está?
¿Cómo cuantificar su volumen?
Humedad en transformadores:

8. Humedad en transformadores:
¿De dónde viene?
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70 al 60%
CON TANQUE DE
EXPANSIÓNABIERTO
HUMEDAD RESIDUAL DE FABRICACIÓN
GASKET ROTO
30 al 40%
SUBPRODUCTO DE LA
DEPOLIMERIZACIÓN DEL
PAPEL SOBRE LA VIDA
DEL TRANSFORMADOR
EXPOSICIÓN AL AIRE(REPARAR)

9. Humedad en transformadores:
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¿De dónde viene?
INGRESO A TRAVÉS DELRESPIRADOR
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La capacidad de extracción de la Silica Gel no es 100%.
Varía con la temperatura.
En altas temperaturas la eficiencia es menor.
Mientras más cambia la carga, hay más intercambios
con el exterior. Por tanto hay mayor riesgo de ingreso.
Si el aire del exterior es muy húmedo (>80%), es difícil
secarlo hasta el 0%

10. Humedad en transformadores:
¿De dónde viene?
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ENVEJECIMIENTO
ACELERADO
DEPOLIMERIZACIÓN
DEL PAPEL

11. Humedad en transformadores:
¿Dónde está?
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11
>98%
EN EL
PAPEL
<2%
EN EL
ACEITE

12. Distribución de Humedad en el aislamiento sólido
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≈98% de la humedad esta ubicada en el
aislamiento sólido
Distribuida no uniformemente debido a:
Gradientes de temperatura, varia
según el diseño
Condición del papel (DP)
La diferencia puede ser mayor al 3%

13. Distribución de Humedad en el aislamiento sólido
13
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14. Humedad en transformadores:
¿Dónde está?
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INCREMENTO DE CARGA REDUCCIÓN DE CARGA
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15. Humedad en transformadores:
¿Dónde está?
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15
MIENTRAS MÁS CALIENTE
ESTA ELACEITE, MÁS AGUA
ES SOLUBLE EN ÉL
LAS CURVAS DE TEMPERATURAY
PPM EN UN TRANSFORMADOR SE
"SIGUEN“ ENTRE ELLAS.

16. Humedad en transformadores:
¿Cómo cuantificarlo?
MAGUA / MAISLAMIENTO PAPEL IN %
16
NEW
TRANSFORMER
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EXCESIVAMENTE HÚMEDO
WET MODERATELY
WET
DRY
GOOD/NEW

17. Humedad en transformadores:
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¿Cómo cuantificarlo?
PPM(V) = partes por millón(por volumen) = 1 litro de agua/ 1,000,000 litros de aceite
Es crucial vincular este valor con la temperatura del aceite (diapositiva anterior).
Entonces se puede utilizar las curvas de para definir el contenido de AGUA EN EL PAPEL.
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Qué es peor?
25PPM @70°C
or
12PPM @40°C?

18. Humedad en transformadores:
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¿Cómo cuantificarlo?
EJEMPLO
Transformador 36 MVA
• 15’000 litros de aceite (13.2 toneladas)
• 1.5 toneladas aislamiento de celulosa
• 12 PPM @40°C Temperatura promedio
del aceite
18
12 PPM de agua en aceite = 0.000012kg x 13’200kg =
0.16kg = 0.16 litros de agua
2.7% humedad en celulosa = 2.7% x 1’500kg =
40.5 kg = 40.5 litros de agua
40.5 lt
EN LA CELULOSA
0.16 lt
EN ELACEITE

19. Porqué es la HUMEDAD
una preocupación en el
TRANSFORMADOR?

20. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
20
…the more water
is concentrated in
the oil
The breakdown
voltage decreases…
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VAISALA

21. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
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Temperature and breakdown voltage in oil for different temperature gradients
(new)
(limit wet)
(wet)
La humedad afecta el Voltaje de Ruptura (VDR)
Bajo Voltaje de ruptura = Riegos de daños, fallas, etc.
Cambio de temperatura = Intercambio de humedad papel/aceite = disturbios del VDR
Más agua en el transformador = Efecto más fuerte en el VDR
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Voltaje de
Ruptura
T
emperatura

22. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
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• Cuando aumenta la T °, al mismo tiempo los PPM aumentan (agua del papel al aceite)
• Cuando disminuye la T °, las PPM disminuyen después de un retardo (agua del aceite al papel)
Cuando disminuye la temperatura, aumenta la Saturación de Humedad Relativa (% RS) =
VDR menor = Peligro

23. Porqué es la humedad una preocupación?
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EXPECTATIVA DE VIDA
Un aumento de humedad del 1% en el papel duplica la velocidad de ladepolimerización.
Cada 1% humedad adicional reducirá la esperanza de vida residual por un factor de2
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Fin de la vida del transformador
Example:
• Transformador de 30 años
• @3% humedad
• 10 años expectativa de
vida residual
• @1% humedad
• 23 años expectativa de
vida residual

24. Gracias