3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN TRANSFORMADORES Los transformadores de potencia se cuentan entre los equipos más importantes de una subestación y su confiabilidad no sólo afecta la disponibilidad del servicio, sino también la parte económica de una empresa dado su elevado costo y las características especiales para reponerlo en un momento dado, pues en la mayoría de los casos se fabrica bajo pedido y su entrega puede demorar incluso meses dependiendo de las características técnicas requeridas. Por lo anterior el seguimiento y mantenimiento que debe hacerse de estos equipos es de suma importancia para garantizar su confiabilidad durante toda su vida útil. El diagnóstico predictivo y el mantenimiento preventivo de los transformadores está compuesto por varias actividades dentro de las cuales se destacan la inspección visual de sus componentes externos, las medidas y pruebas eléctricas, la limpieza de sus partes y las pruebas de diagnóstico al aceite; con estas actividades es posible estimar el estado de los componentes internos del transformador (papel, aceite y bobinas) y determinar las acciones o mantenimiento que debe realizarse al equipo. Siendo el transformador de poder el activo más importante de una subestación, las empresas han puesto especial atención en asegurar una alta disponibilidad del equipo y garantizar la continuidad del servicio eléctrico. Para cumplir con este objetivo, es indispensable implementar un adecuado programa de mantenimiento preventivo, desde el inicio de su explotación, que permita a los encargados evaluar el estado del equipo para determinar la necesidad de tomar acciones correctivas y programarlas sin interrupción del servicio. Es evidente que la vida de un transformador está determinada por la vida del sistema aislante, aceite-papel, el que se ve afectado por la presencia de humedad, partículas en suspensión, la presencia de oxígeno y el calor excesivo, por lo que el monitoreo de las condiciones del aceite aislante y los registros operacionales del transformador (tales como la carga aplicada, el voltaje y las lecturas de los instrumentos de temperatura) permitirán contar con una valiosa información para determinar el estado del equipo. PARÁMETROS CONSIDERADOS EN UN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO En la actualidad, los programas de mantenimiento consideran los siguientes estudios: Análisis físico-químicos del aceite aislante, que incluye las siguientes pruebas: • Contenido de humedad (de acuerdo al estándar ASTM D1533) • Rigidez dieléctrica (ASTM D1816) • Tensión interfacial (ASTM D971) • Número de neutralización (ASTM D974) • Factor de potencia (100°C) (ASTM D924) • Color (ASTM D1500) • Densidad (ASTM D1298) • Aspecto visual (ASTM D1524) • Contenido de furanos (ASTM D5387) Estos ensayos permiten conocer el estado de las propiedades más importantes del aceite las que son fundamentales para determinar el estado del sistema aislante del transformador. ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO DE LOS GASES DISUELTOS EN EL ACEITE: Este análisis se ha constituido en una de las herramientas más importantes a la hora de determinar el estado de la aislación. El deterioro del aceite y del material aislante producirá la generación de gases que permiten determinar el tipo de problema o falla del transformador. Las principales causas de la generación de gases en los transformadores en operación son de tipo térmicas o eléctricas. El aumento de temperatura causado por las pérdidas en los conductores provocará la descomposición del aceite y de la aislación sólida en contacto o en sus cercanías. Las descargas con alta corriente de circulación descomponen el aceite, en primer lugar en hidrógeno y acetileno, mientras que las de baja energía provocan principalmente la formación de hidrógeno y metano. El sobrecalentamiento del aceite origina los hidrocarburos livianos, tales como metano, etano, etileno y propileno, en adición al hidrógeno. La celulosa se descompone en dióxido de carbono y monóxido de carbono. Una vez determinada la concentración de los gases se podrá diagnosticar la condición del equipo aplicando los diferentes métodos de diagnóstico existentes: • Método Rogers o de las razones entre gases. • Método del total de los gases combustibles. Norma IEEE C57.104-1991. • Gráfica de Dörnenburg. • Triángulo de Duval. ENSAYOS ELÉCTRICOS AL TRANSFORMADOR Se toma en cuenta los siguientes: • Medida de la relación de transformación. • Medida de la resistencia de enrollados. • Medida de la resistencia de aislación. • Medida del factor de disipación y capacidad de los enrollados. Los resultados de estas medidas deben ser comparados con ensayos anteriores. Inspección termografíca: Esta inspección permite detectar la existencia de calentamiento anormal en los conectores de los aisladores de alta y baja tensión, además de puntos localizados en la pared del estanque. Análisis de respuesta de frecuencia SFRA: Permite determinar alteraciones en la geometría de la parte activa provocadas por el desplazamiento o deformación de los enrollados, lo que alterará la impedancia del circuito equivalente y, por consecuencia, la respuesta de frecuencia. Para este análisis, se MANTENIMIENTO PREVENTIVO De la experiencia adquirida por quienes se dedican a realizar el mantenimiento de los transformadores se ha llegado a determinar algunas acciones de mantenimiento correctivo – preventivo en estos equipos según los resultados de las pruebas descritas de laboratorio. Como dijimos anteriormente el plan de mantenimiento debe tener una frecuencia establecida para la realización de los diferentes controles y pruebas. Los ensayos físico-químicos del aceite aislante se realizan una vez año o cada seis meses (depende) y en el caso de que los resultados indiquen que los parámetros del aceite se encuentran fuera de los límites aceptables, se deben tomar las medidas destinadas a restablecer estos valores, ya sea por reacondicionamiento por medio del filtrado bajo vacío o la regeneración del aceite por filtrado con tierra de Füller. El análisis cromatográfico de los gases disueltos es recomendable realizarlo, por lo menos, una vez al año y después de la aplicación de sobrecargas o la desconexión por la operación automática de las protecciones del transformador. Toma de muestra a los seis meses: Se recomienda cuando el índice de calidad se encuentra ligeramente por encima de su valor límite inferior de 1500. Toma de muestra a los doce meses: Se recomienda cuando el aceite se encuentra en condiciones normales. Tratamiento de termovacio y adición de inhibidores: Este tratamiento se recomienda cuando el índice de calidad empieza a tomar un valor por debajo de 1500; con este tratamiento se detiene la degradación del aceite. Este tratamiento se recomienda cuando adicionalmente el contenido de agua o humedad está en un valor aceptable. Se puede realizar en sitio. Secado de la parte activa: Este se recomienda cuando el contenido de agua en el aceite está por encima de 35 ppm, lo cual representa sólo el 10% del agua contenida en el sistema total de aislamiento papel-aceite. Se puede realizar en sitio y se utiliza vacío y sistemas criogénicos. Lavado y secado con cambio total de aceite: Se recomienda cuando el índice de calidad está por debajo de 318 y el volumen de aceite se encuentra muy bajo comparado con el volumen de aceite necesario para purgar los equipos. Regeneración de aislamientos (limpieza del papel de productos ácidos): Se recomienda para índices de calidad por debajo de 1000, lo que quiere decir que ya hay presencia de productos ácidos y/o lodos en suspensión o depositados, que impregnan el papel incidiendo en la vida útil del transformador. Este procedimiento garantiza una limpieza total del papel y permite recuperar el aceite. Para llevar a cabo esta acción es necesario que el transformador tenga por lo menos el doble del volumen de aceite requerido para purgar los equipos. Se realiza mediante elevación del ACEITE A TEMPERATURA DE PUNTO DE ANILINA (temperatura en la cual el aceite disuelve los lodos) y a través de TIERRAS FULLER (Atapulgita, de alto poder de absorción). Dependiendo de la necesidad se realizan 6, 10 o 15 recirculaciones. Regeneración de aislamientos y secado de parte activa: Se recomienda cuando se cumple la condición descrita en el numeral 5.6 y además se tiene un alto contenido de agua en el aceite, representando alto porcentaje de agua en el papel, y se hace necesario que, además de las recirculaciones del aceite, se haga un secado a la parte activa. Deslodificación total: Se recomienda cuando el índice de calidad está por debajo de 100 o sea cuando el lodo ya se encuentra endurecido en el papel. Requiere más de 20 recirculaciones de aceite. Deslodificación total y secado de la parte activa: Se recomienda cuando además de presencia de lodo endurecido en el papel (IC por debajo de 100), se tiene un alto contenido de agua. Requiere más de 20 recirculaciones a través de tierras Fuller y secado de la parte activa del transformador. Finalmente, como parte de las acciones adicionales que eventualmente se ejecutan dentro del mantenimiento de un transformador se encuentran las siguientes: Completar el nivel de aceite. Cambio de empaques. Detección y corrección de fugas de aceite. Revisión y ajuste de la conexión de puesta a tierra. Limpieza general y/o pintura de la cuba o tanque. Limpieza o cambio de los aisladores. Revisión del sistema de refrigeración (radiadores). Revisión de funcionamiento de dispositivos usados para control como son: termómetros y termocuplas, válvula de alivio de sobrepresión y relé bucholz, entre otros. Bibliografía Esteban, C. (12 de Mayo de 2018). Revista ElectroIndustria. Recuperado el 20 de Nov de 2019, de Electroindusria: http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=3153&srch=mantenimiento%20 de%20transformadores&act=4&tip=&xit= Martinez, E. G. (10 de Junio de 2018). La Nota Energetica. Recuperado el 20 de Noviembre de 2019, de https://lanotaenergetica.com/2018/07/10/mantenimiento-predictivo-ypreventivo-a-los-transformadores-de-potencia/ Rodriguez, C. M. (Junio de 2015). REVISTA ELECTROINDUSTRIA. Recuperado el 20 de noviembre de 2019, de http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=2538&edi=129&xit=cuandohacer-un-mantenimiento-de-transformadores
