El secreto de su transformador: el proceso de envejecimiento del aceite aislante y cómo influye en el aislamiento de los transformadores de potencia (¡y consejos para evaluar el envejecimiento!)

Verá, este aceite para transformadores único se asemeja a la línea de vida de su transformador de potencia. No se limita a enfriar las cosas, sino que también proporciona un aislamiento vital. Pero aquí está el truco: este aceite aislante para transformadores no se mantiene perfecto de forma permanente. Experimenta un proceso de envejecimiento, similar al de cualquier otra cosa. Comprender este envejecimiento del aceite para transformadores es increíblemente esencial. ¿Por qué? Porque puede ahorrarle muchos problemas y dinero en el futuro. Si el aceite se estropea, puede dañar el papel aislante y también todo el transformador. Este artículo es su guía sobre los atributos de maduración del aceite aislante para transformadores de potencia. Veremos cómo hacer una evaluación de la salud del transformador examinando su aceite. He visto realmente lo que ocurre cuando este aislamiento se degrada, y pretendo ayudarle a mantener su transformador funcionando bien durante mucho, mucho tiempo. Incluso tocaremos temas como la formación de ácido y lo que implica para su equipo eléctrico.

1. ¿Qué es exactamente el aceite para transformadores del que hablamos y cómo aísla?

Se podría pensar que el aceite es algo para los coches, pero en un transformador de potencia es una superestrella. Normalmente, se trata de un aceite mineral muy afinado, a veces llamado aceite aislante. Su principal cometido es proteger las distintas piezas del interior del transformador que tienen alta tensión. Esto indica que impide que la energía eléctrica salte donde no debe. Piense en cables que transportan grandes cantidades de energía; este aceite los mantiene separados de forma segura. El aceite desempeña un papel crucial en el funcionamiento seguro de los transformadores.

Este líquido aislante también desempeña otra función muy importante: enfría el transformador. Cuando el transformador funciona, emite gases. El aceite del transformador circula, recogiendo el calor de las zonas, como el bobinado, y llevándoselo. Esto ayuda a que el transformador se mantenga a una temperatura de funcionamiento excelente. Así pues, este aceite es un héroe dos en uno: ayuda a proteger y enfría. Las propiedades del aceite son muy importantes para que el transformador funcione correctamente. Un transformador grande puede contener muchos litros de este aceite especial para transformadores. El aislamiento de los transformadores depende en gran medida de este aceite.

2. ¿Por qué envejece mi Transformer Oil? ¿Es como el envejecimiento individual?

Es una pregunta maravillosa. Y efectivamente, en cierto modo, el aceite de transformador que envejece es un poco como nosotros. Con el tiempo, cambia. Es el proceso de envejecimiento. Hay varias cosas que hacen que el aceite de transformador envejezca. Los tres principales son el calor, el oxígeno y la humedad. Cada vez que su transformador está en marcha, desarrolla calor. Este estrés térmico es una de las principales razones por las que el aceite empieza a descomponerse o degradarse. El aceite está expuesto al oxígeno del aire, especialmente en algunos tipos de transformadores.

Cuando el oxígeno y las altas temperaturas se mezclan con el aceite del transformador, se produce una reacción química llamada oxidación. Piense en una manzana que se vuelve marrón al cortarla: ¡eso es oxidación! Esta oxidación cambia el aceite, haciéndolo menos capaz de hacer bien su trabajo. Además, la humedad, también en pequeñas cantidades, puede intervenir en el transformador y aumentar el envejecimiento del aceite. Por lo tanto, la edad del aceite es un factor importante para la salud de su transformador. Esta degradación es un proceso lento, pero le ocurre a todos los transformadores a lo largo de su vida útil. El objetivo es comprender este envejecimiento del aceite del transformador para salvaguardarlo.

3. ¿Cuáles son los principales enemigos que desencadenan la degradación del aceite de los transformadores y la acumulación de ácidos?

Como hemos dicho, la oxidación es uno de los principales villanos. Cuando el aceite se somete al oxígeno y al calor, empieza a descomponerse. Esta degradación del aceite produce subproductos peligrosos. Uno de los más desagradables es el ácido. Sí, el aceite se vuelve ácido. Este desarrollo de ácidos perjudica la información de todo lo que hay dentro del transformador. Este contenido de ácido es un punto crucial que determinamos para comprobar la calidad del aceite.

Otro adversario es la contaminación. Puede tratarse de humedad, como ya hemos comentado, o de pequeñas partículas metálicas procedentes del desgaste en el interior del transformador. Estas impurezas pueden acelerar el proceso de degradación del aceite del transformador. Las altas temperaturas, o el estrés térmico, debido a la sobrecarga del transformador o a su funcionamiento en un lugar caluroso, también aceleran la rapidez con la que el aceite envejece y se degrada. El estrés eléctrico, como el provocado por averías o rayos, también puede contribuir. Todos estos factores interactúan para reducir las propiedades aislantes del aceite. Por este motivo, el aceite pierde eficacia.

4. ¿Cómo influye el aceite envejecido y su ácido en el papel aislante de mi transformador?

Aquí es donde los puntos se ponen realmente serios para su transformador. La mayoría de los transformadores no sólo utilizan aceite como aislante, sino que también emplean un papel especial, a menudo fabricado con celulosa, que se enrolla alrededor de los cables del devanado. Esto se denomina aislamiento de papel o papel aislante. Este sistema de aislamiento de aceite y papel es muy común. Ahora bien, ¿recuerdas el ácido del que hablamos, que se forma cuando el aceite del transformador envejece? Ese ácido es horrible para el papel aislante de celulosa.

El ácido ataca las fibras de celulosa, debilitando y fragilizando el aislamiento del papel. Es un poco como cuando los periódicos viejos amarillean y se estropean. Esta degradación de la celulosa daña el aislamiento eléctrico primario del transformador. El aislamiento del transformador puede acabar siendo tan débil que ya no resista las tensiones eléctricas o mecánicas normales. La parte aterradora es que una vez que el papel de celulosa está dañado, en realidad no se puede arreglar sin un servicio de reparación importante y costoso del transformador. Este impacto directo en la vida útil del transformador es la razón por la que vigilamos el aceite tan de cerca.

5. ¿Puede el aceite de transformador viejo y degradado dañar realmente todo mi transformador? ¿Cuál es el efecto?

¡Claro que sí! Yo lo he visto. El aceite de transformador viejo y deteriorado no es simplemente una preocupación menor; es un riesgo grave para todo el transformador de potencia. A medida que el aceite envejece y se descompone, no sólo desarrolla ácido, sino también algo llamado lodo. Este lodo es un material pegajoso y oscuro que puede obstruir los conductos de refrigeración del interior del transformador. Cuando se obstruye la refrigeración, el transformador se calienta aún más, lo que hace que el aceite envejezca también más rápido. Es un ciclo horrible. Esto provoca un mayor envejecimiento del propio transformador.

Peor aún, a medida que el aceite pierde su capacidad de protección (disminuye su rigidez dieléctrica), aumenta la amenaza de que se produzca un fallo eléctrico en el interior del transformador. Puede tratarse de un pequeño arco voltaico o de una gran explosión interna que provoque el fallo completo del transformador. Un transformador de potencia averiado provoca apagones, costosas reparaciones o incluso la necesidad de un transformador completamente nuevo. El impacto sobre la fiabilidad del transformador y sus operaciones puede ser grande. Por este motivo, el estado del aceite del transformador es esencial para el rendimiento de los transformadores utilizados en la distribución de energía.

6. ¿Cuáles son los signos reveladores del envejecimiento del aceite de transformador? 7. ¿Cómo puedo detectar la destrucción?

La clave está en saber qué buscar. Uno de los primeros indicios de que el aceite de transformador empieza a envejecer y debilitarse es un aumento de su acidez. Podemos comprobarlo. Otra señal es el cambio de color. El aceite de transformador nuevo suele ser transparente y de color amarillo claro. A medida que envejece, puede volverse más oscuro, incluso marrón o negro. Esto suele ser un indicador de oxidación y formación de lodos. También puede descubrir que el aceite no enfría demasiado el transformador, lo que provoca lecturas de temperatura del aceite más elevadas.

A menudo, el deterioro del aceite del transformador y del aislamiento de celulosa produce ciertos tipos de gases. Estos gases se disuelven en el aceite. Podemos evaluar estos tipos y cantidades de gas disuelto. Se trata de una herramienta muy potente llamada Análisis de Gases Disueltos (o AGD). Los distintos gases pueden indicarnos si hay sobrecalentamiento, arco eléctrico o problemas con el papel aislante del transformador. Una baja rigidez dieléctrica es igualmente un claro indicador de que el aceite está renunciando a su tarea de apantallar correctamente. Este deterioro del aceite es una señal de alarma para el transformador.

7. ¿Cómo evaluamos exactamente el aceite de transformador para conocer su edad y su problema?

Para entender realmente lo que está ocurriendo con el aceite del transformador y su edad, tomamos una muestra de aceite del tanque del transformador. Después, lo más probable es que esta muestra de aceite vaya a parar a un laboratorio para que le hagan un montón de pruebas. Un examen típico determina la acidez (o contenido ácido) del aceite. Una mayor acidez implica un mayor deterioro. Además, se examina la rigidez dieléctrica, que nos indica la capacidad de protección del aceite frente a la alta tensión. Una rigidez dieléctrica baja es una señal de alarma para el aislamiento del transformador.

También medimos el contenido de agua en el aceite, ya que el agua acelera el envejecimiento del aceite y daña el aislamiento de celulosa. Y el análisis de gases disueltos (AGD) es uno de los más importantes. Observando los tipos y cantidades de gas presentes en el aceite, podemos hacernos una idea de problemas como el sobrecalentamiento del bobinado o la degradación del aislamiento de papel. Estos exámenes nos ayudan a evaluar la calidad total del aceite y la salud del transformador. Este análisis del estado es importante para cualquier transformador. Forma parte de la práctica del diseño eléctrico.

8. ¿Puedo hacer algo para reducir el envejecimiento del aceite de mi transformador y proteger su aislamiento?

Sí, ¡afortunadamente hay cosas que podemos hacer! Se trata de intentar reducir el proceso de envejecimiento. Una de las mejores cosas es mantener el aceite del transformador limpio, frío y seco. Esto indica asegurarse de que las juntas del transformador son buenas para mantener la humedad fuera. Si el transformador tiene un sistema de conservación con un respiradero, es necesario asegurarse de que el desecante (el secante) del respiradero tiene energía. Esto ayuda a reducir el contenido de agua en el aceite. Evitar que el transformador se sobrecargue con frecuencia también puede ayudar a controlar el estrés térmico y prolongar su vida útil.

Las pruebas periódicas del aceite del transformador son cruciales. Si las pruebas muestran que el aceite está empezando a debilitarse, pero no está muy deteriorado, a veces podemos hacer algo llamado regeneración o recuperación del aceite. Este procedimiento limpia el aceite, elimina el ácido y los lodos, y puede restaurar sus propiedades dieléctricas. Suele ser más asequible que sustituir todo el aceite de un gran transformador de potencia. Un mantenimiento excelente puede prolongar realmente la vida útil tanto del aceite como del propio transformador. El objetivo es controlar el ritmo de envejecimiento del aceite y proteger el sistema de aislamiento del transformador.

9. ¿Cuándo debo pensar en la regeneración o sustitución del aceite de mi transformador?

Este es un gran punto de elección para cualquier propietario de un transformador. Por lo general, nos fijamos en los resultados de las pruebas del aceite del transformador. Si la acidez se encarece demasiado, o la rigidez dieléctrica también baja, o si se forman muchos lodos, entonces es el momento de actuar. Ocasionalmente, si la degradación no es también extrema, la regeneración del aceite es una gran alternativa. Este proceso puede limpiar el aceite existente mientras aún está en el transformador o sacándolo, tratándolo y volviéndolo a poner. Esto puede mejorar considerablemente las propiedades del aceite y prolongar la vida útil del transformador.

Sin embargo, si el aceite es muy viejo y está muy debilitado, o si el papel aislante (la celulosa) está muy dañado, puede que la regeneración del aceite no sea suficiente. En estos casos, podría ser necesaria una sustitución completa del aceite. Al cambiar el aceite, el transformador hace borrón y cuenta nueva con un aceite aislante nuevo y limpio. Sin embargo, recuerde que el aceite nuevo en un transformador con aislamiento de papel dañado no se encargará del papel. Por eso es tan importante para el transformador detectar a tiempo la degradación del aceite. Pretendemos evitar las sustituciones constantes de aceite si un mantenimiento y una regeneración excelentes pueden hacer el trabajo.

10. ¿Por qué el deterioro de la celulosa es tan importante para el sistema de aislamiento de mi transformador?

El aislamiento de celulosa y papel es increíblemente vital para su transformador. Este aislamiento de celulosa, normalmente en forma de papel o cartón prensado, es el principal aislamiento resistente para los devanados del transformador. Crea las barreras de aislamiento dieléctrico necesarias que impiden los cortocircuitos entre las espiras del devanado y entre el devanado y otras piezas del transformador. La salud de este aislamiento celulósico prácticamente decide la vida útil del transformador.

Cuando el aceite del transformador envejece y produce ácido y humedad, este aislamiento de celulosa empieza a deteriorarse. Las largas cadenas que componen la celulosa se rompen, haciendo que el papel aislante sea mecánicamente débil. Puede volverse frágil y resultar convenientemente dañado por las vibraciones o las fuertes fuerzas que se producen durante un cortocircuito. En cuanto la degradación de la celulosa alcanza un cierto punto, el transformador corre un alto riesgo de avería. Se puede alterar el aceite, pero no se puede alterar rápidamente todo el papel aislante del interior de un enorme transformador de potencia. Por eso, asegurar la celulosa manteniendo sano el aceite del transformador es absolutamente vital para la gestión del envejecimiento del transformador. La mezcla de aceite y papel es crucial para el sistema de aislamiento del transformador.