PROBLEMA: Envejecimiento del Aceite y del Papel Aislante en un Transformador
El aceite de un transformador sirve como el medio refrigerante y como el material aislante. Aceite junto con el papel aislante Kraft y con los separadores gruesos de cartón protegen el transformador y permiten que el transformador funcione aun bajo las condiciones de las fluctuaciones eléctricas, en vibraciones, con cortocircuitos y en otros momentos estresantes. Hay un número de los procesos diferentes de envejecimiento que afecta al aceite y al papel, pero el papel es la parte más importante del transformador, cual tiene que estar protegida. Si el papel falla, el transformador también falla.
El aceite de un transformador contiene mayormente hidrocarburos (más del 99%), una mezcla similar a diesel convencional. No obstante, la menor parte del contenido de aceite, cuál es ménos que un 1% de aceite , tiene un gran impacto en las propiedades operantes del aceite y su eficacia. El proceso de oxidación es la causa más común de desintegración del aceite. Éste proceso es altamente complicado ya que la oxidación de aceite y la deterioración del papel están conectados entre sí. Con todo eso el papel depende fuertemente del aceite como para controlar y mantener el nivel de los contaminantes nocivos cuales circulan hacia el papel, minimizando su impacto. Los aceites de transformadores pueden dividirse en dos categorías: aceites inhibidos y no inhibidos. El aceite de transformador inhibido contiene antioxidantes sintéticos, mientras los aceites no inhibidos cuentan con los antioxidantes en base de azufre natural, cuales están presentes en los aceites con menos refinación. Los aceites inhibidos tienen normalmente el ciclo de vida más largo, aún así, el contenido de inhibidor todavía requiere el monitoreo a lo largo de la vida de servicio de aceite para mantener el nivel suficiente de los aditivos inhibidores. Eso requiere la implementación de unas programas de monitoreo.
Este transformador sufrió fallo con consecuencias destructivas debido a que el papel aislante se daño como el resultado de no hacer el caso al oportuno mantenimiento preventivo
Agua, ácidos y lodos, producidos durante el proceso de oxidación son los más dañinos componentes para el sistema aislante de su transformador. Lodos es una mezcla altamente dipolar de los contaminantes que no se disuelven en el aceite y, al contrario, se asientan en el tanque de un transformador encontrando su manera de penetrar los componentes del sistema aislante hasta formar sus depósitos. Éstos depósitos de lodos indeseables perturban el flujo normal de aceite dentro de un transformador y pueden causar recalentamiento de un transformador aunque en las temperaturas bajas del ambiente exterior.
Los ácidos se forman y se fortalecen empezando a atacar y empeorar el estado de las partes cúpricas de los devanados del transformador. Los devanados cúpricos en este caso empiezan a experimentar la corrosión cual causa la falla posterior de un transformador. Adicionalmente, los ácidos se ponen agresivos hacia el papel aislante y como el número ácido en el aceite sube, el proceso de degradación del papel se acelera causando la falla de un transformador.
La vida de servicio del papel aislante de un transformador está influenciada altamente por el contenido de agua y de ácidos dentro del aceite y del mismo papel. El papel aislante contiene el mayor contenido de agua y de humedad encontrados en el transformador. El contenido de agua y de humedad encontrados en el aceite es relativamente pequeño (en especial, si el aceite se purifica regularmente), al comparar con lo que se contribuye a la deterioración del papel aislante por causa de contenido del agua en el mismo papel. El contenido del agua en el aceite puede medirse fácilmente usando los sensores de humedad, mientras es mucho más dificil determinar la medición del contenido de agua y de humedad en el papel directamente.
El papel aislante contiene los componentes principales tales como celulosa, hemicelulosa, lignina. No obstante, es precisamente la deterioración de “celulosa” lo que tiene el impacto mayor en las propiedades tenaces del papel y sus habilidades para proteger el transformador. Los cambios en las propiedades físicas del papel son las principales razones para preocuparse ya que ellos directamente afectan la habilidad de papel de soportar los estreses de los cortos circuitos y de la vibración. El contenido excesivo del agua también afecta la fuerza dieléctrica del aceite, pero el contenido del agua en el aceite se puede reducir aplicando oportunamente los procedimientos del mantenimiento preventivo y el aceite puede ser restaurado. Por el otro lado, es imposible revertir los cambios nocivos en las propiedades físicas del papel. El proceso de deterioración del papel puede estar parado con el Proceso GlobeCore, mientras el daño previamente hecho al papel se quedará presente.
El Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica —abreviado como IEEE ha determinado que el transformador está a punto o casi en el final de su vida de servicio cuando el papel pierde el 75% de la resistencia a la tracción o el valor DP. Más allá de éste punto, el transformador es posible que ya no podrá resistir el próximo salto de tensión o de corto circuito. Dado que la vida de servicio de un transformador está relacionada directamente al tiempo de vida del papel aislante, es importante proteger el papel removiendo el agua, la humedad y otros contaminantes indeseables desde el aceite aislante y del papel aislante. Ésta acción debe ser tomada antes que el papel se ponga dañado e incapaz de desempeñar su función. Hay un número de los procedimientos de mantenimiento para atender los problemas discutidos más arriba. Entre ellos hay tales como el cambio de aceite, purificación de aceite, regeneración de aceite en conjunto con el monitoreo de aceite y con los programas de análisis del aceite. Las decisiones siempre tienen que tomarse en la base de cada caso individual y tienen que usar el mayor monto de la información posible, incluyendo cualquier información desde los resultados de análisis de gases disueltos (AGD) y del monitoreo continuo de los gases en aceite.
Medidas de Corrección: Regeneración de Aceite de un Transformador
Purificación de aceite es “un proceso que elimina o reduce contaminación física por medio de los procesos de limpieza física incluyendo filtración, secado, desgasificación, etc.” Tipicamente, purificación de aceite se usa como la combinación del proceso de filtración mecánica y del proceso de desgasificación por vacío. Eso podría realizarse tanto con el transformador desenergizado, como con el energizado. El proceso de purificación normalmente resulta en la removida eficiente de las partçiculas mayores a 0.2 micrón y en la removida del mayor contenido de agua y de los gases disueltos en aceite. Este proceso es normalmente suficiente como para corregir el bajo voltaje de la ruptura eléctrica causado por la combinación de las partículas sólidas y de alto contenido de agua en el aceite, ambos de cuales son bastante comunes en los aceites nuevos y usados. Para preservar las propiedades aislantes y de conductividad térmica del aceite es necesario realizar tal tratamiento en la base de mantenimiento técnico planificado. El Proceso de Purificación de aceite, sin embargo, no es una solución a largo plazo para el transformador húmedo ya que sólamente la pequeña fracción del contenido total de agua del transformador se remueve por vía de éste proceso. Esto es debido a que hasta el 97% del agua y de la humedad se encuentran en el papel aislante y el proceso de purificación dejará éste monto del agua ya que no tratará el papel. Para obtener la reducción significante del contenido del agua en el transformador, debe aplicarse el proceso más potente, llamado Regeneración del aceite.
LA SOLUCIÓN: Regeneración de Aceite de Transformador
El principio mayor de la Regeneración de aceite está en limpiar y purificar el aceite aislante bombeando el aceite a través del material de adsorbente tal como Tierra Fuller. Durante este proceso el aceite se somete a “la filtración molecular” en el material microporoso del adsorbente. Los subproductos del envejecimiento del aceite (depósitos, hidratos de peróxido, cetonas, ácidos carboxilicos, aldehidos, fenoles, etc.) se remueven y se quedan en las gránulas del adsorbente Tierra Fuller. Tierra Fuller es una arcilla de origen natural y no es peligrosa para el medio ambiente y puede desecharse como los residuos de construcción después que sus propiedades de adsorción han sido agotadas. Las unidades de regeneración GlobeCore utilizan el proceso GlobeCore y están diseñados para poder funcionar con las columnas con múltiples filtros de adsorbentes. Las columnas pueden operarse tanto en el modo de filtración de aceite, como en el modo de reactivación de adsorbente. Mientras el procesamiento del aceite sigue, la unidad de regeneración se pasará del modo de regeneración del aceite al modo de reactivación de adsorbente. La permutación ocurre automáticamente cuando el adsorbente acumula cierta cantidad de los contaminantes. Este proceso se maneja desde el Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA) y permite que la regeneración de aceite sigue continuamente sin necesidad de pararse para reemplazar o desechar el adsorbente usado.
Resumen de los Parámetros Típicos del Aceite antes y después de Regeneración usando la Unidad de Regeneración de Aceites de Transformadores GlobeCore CMM-R
El proceso de reactivación de adsorbente está automatizado completamente y permite que la unidad de regeneración GlobeCore procesa el aceite usando la misma Tierra Fuller con hasta 300 ciclos de su reactivación. Lo que da a la unidad de regeneración la habilidad de regenerar el aceite de transformadores durante unos 2 o 3 años antes que se requerirá el cambio del adsorbente. En la etapa final del proceso de regeneración del aceite el aditivo inhibidor puede inyectarse al aceite procesado. El volumen óptimo del inhibidor inyectado en el aceite está entre el 0.3 y el 0.4% del volumen total. El “Aditivo inhibidor” está disuelto en la pequeña porción del aceite regenerado y se carga al flujo principal desde el bloque de inhibición cual es la parte de la unidad de regeneración.
Las Unidades de Regeneración de Aceite GlobeCore procesan cualquier aceite mineral y lo restauran a las mismas condiciones dentro de los parámetros del aceite nuevo. Regeneración de aceite al usar el proceso GlobeCore provee mejor alternativa de bajo costo al reemplazo del aceite ya que los parámetros del aceite tratado en la mayoría de los casos sobrepasan aquellos ofrecidos por los aceites nuevos, así como se puede ver en la tabla de abajo.
Algunos de nuestros clientes son:
