Categoría: Edición No. 23

Importancia del uso del inhibidor artificial en aceites dieléctricos

Los aceites aislantes son fluidos con características y comportamientos específicos necesarios para impartir las propiedades aislantes y proteger los componentes del transformador durante su almacenamiento y funcionamiento, los mismos se pueden clasificar según su origen en:

  • Aceites mineral (derivados del petróleo).
  • Semisintéticos
  • Sintéticos de alto punto de fusión
  • Vegetales
  • Son mezclas de hidrocarburos de alto peso molecular de composición química variada.
  • Provienen de la refinación de destilados del petróleo.
  • Su composición es hidrocarburos del tipo nafténico, aromático e isoparafínico, en diferentes proporciones dependiendo del tipo de petróleo de donde provengan.
  • Dependiendo de la composición mayoritaria de dichos hidrocarburos los aceites tendrán características y comportamientos diferentes.

Propiedades de un Aceite Aislante

Bases de los Aceites Minerales Aislantes

Proceso de Oxidación:

El inicio de la oxidación ocurre cuando una fuente de energía tal como calor, luz, etc. Incide sobre las moléculas no saturadas o aromáticas produciendo un radical alquil (R°) Este proceso puede ser acelerado (Catalizado) por la presencia de iones metálicos (metales de desgaste, corrosión, herrumbre).

Aditivos Inhibidores contra la oxidación

Antioxidantes primarios o barredores de radicales libres, su estructura ofrece una barrera estérica de forma tal que solo el hidrógeno (*) del grupo fenol queda disponible para reaccionar favorablemente con el radical alquilperoxi evitando la reacción en cadena. La molécula una vez donado el hidrógeno sigue siendo una molécula estable.

De esta manera se protege la base de Isoparafina y Nafténica de la oxidación, con la ventaja que este mantenimiento se puede realizar varias veces en el tiempo y es más económico que una regeneración. Adicionalmente si evitamos que avance el proceso de oxidación estamos protegiendo el papel aislante y garantizando la vida útil del equipo.

Métodos de Ensayo para Determinación del Contenido de Inhibidor. Norma ASTM D-4768-2011.

Mediante este método de ensayo pueden determinarse pequeñas cantidades de DBP y DBPC. Consiste en una cromatografía de gases en la cual se utiliza como detector un FID (Detector de Ionización de llama), aprovechando la parte de Hidrocarburo que contiene el Inhibidor.

Norma ASTM D-2668-07(2013).

Este método de ensayo cubre la determinación en porcentaje en peso de 2,6-Ditert Butil Fenol y 2,6 Diter Butil Paracresol en aceite dieléctrico nuevo o usado hasta 0,5% al medir su absorbancia en longitudes de onda especificadas del espectro infrarrojo

Métodos de Ensayo para Determinación del Contenido de Inhibidor. Norma IEEE Vol. 2/1995. Determinación de DBPC

Este método de ensayo cubre la determinación en porcentaje en peso de 2,6 Ditert Butil Paracresol en aceite dieléctrico nuevo o usado hasta 0,5% utilizando la cromatografía Líquida de Alta eficiencia (HPLC)

Químico Herney Londoño Díaz
Jefe Laboratorio
Transequipos S.A.

Gestión de confiabilidad y vida útil de transformadores

El mantenimiento industrial ha permitido evitar y mitigar las consecuencias de las fallas en los equipos productivos, y su evolución ha permito que se ejecute cada vez de forma más eficiente y efectiva. Dentro de ese proceso evolutivo se han alcanzado nuevos niveles de desarrollo, en donde ya no se habla puntualmente de mantenimiento de un equipo sino de una gestión del activo y la gestión de su vida útil.

Un programa de gestión de activos aplicado a transformadores eléctricos, debe tener como objetivo el gestionar técnica, operativa y sosteniblemente su vida útil, dentro de su contexto productivo, y cuyo alcance debe contener un diagnóstico inicial para determinar si el equipo se encuentra en condiciones de mantenibilidad o si se requiere ejecutarle actividades correctivas previas. Una vez alcanzados los niveles operacionales adecuados, el esquema de gestión debe, por lo menos, conservar su línea base óptima, mediante la aplicación de técnicas de mantenimiento predictivo y preventivo, de acuerdo con su tipo y condición operacional con indicadores de seguimiento efectivos y funcionales.

Un programa de Gestión de confiabilidad y vida útil de transformadores está diseñado para que el propietario del activo se enfoque en la esencia de su negocio y deje en manos de especialistas sus transformadores.

En este artículo nos centraremos en la gestión de transformadores inmersos en aceite mineral aislante. Para estos equipos, en el diagnóstico inicial se ejecuta un diagnóstico de laboratorio y otro de pruebas en campo, para establecer la línea base y condiciones operacionales. El diagnóstico de laboratorio comprende un análisis dieléctrico y fisicoquímico ADFQ al aceite para determinar el tipo de mantenimiento que requiere el activo, en este caso, de ser secado o si se requiere que su aislamiento sea regenerado. Se determina la necesidad de mantenimiento.

Continuando con el diagnóstico de laboratorio, se realiza una cromatografía de Gases que detecta o descarta fallas de tipo eléctrico como arco interno y descargas parciales, y también fallas de tipo térmico como sobrecalentamiento del papel aislante y/o del aceite o puntos calientes localizados. Recordemos que el principal enemigo de cualquier sistema de aislamiento es la temperatura, que acelera su proceso de degradación. El diagnóstico y recomendaciones de cada una de las pruebas y ensayos se da a partir de normas internacionales, así como la clasificación de la severidad de las fallas.

Es muy importante que también se garantice que el transformador está o no contaminado con Bifenilos Policlorados (PCB´s). Prueba que se ejecuta a partir del Análisis de contenido de PCBs. De esta manera se puede determinar una eventual contaminación del transformador con esta sustancia que representa fuertes implicaciones a la salud humana.

La prueba de análisis de Furanos es fundamental para determinar la vida útil remanente del transformador a partir del grado de polimerización del papel aislante. Como resultado de este ensayo, se puede determinar si es oportuno iniciar el proceso de planeación para la reposición o reemplazo de este equipo.

Para completar el diagnóstico inicial, se deben ejecutar pruebas eléctricas en campo para verificar la calidad del aislamiento y corroborar los resultados del análisis ADFQ. Dentro de estas pruebas, se realizan mediciones de la resistencia de aislamiento, medición de factor de potencia del aislamiento y capacitancia. Se revisa también el comportamiento eléctrico del transformador, midiendo la resistencia en devanados, su relación de transformación junto con la corriente de excitación. La termografía es una prueba fundamental a la hora de detectar de forma directa posibles puntos calientes externos o zonas calientes internas de manera indirecta. Así mismo, permite verificar el comportamiento del tanque y la correcta operación de los radiadores. De acuerdo con las características del activo y su criticidad, hay otras técnicas disponibles y que brindan información muy importante y que se pueden ejecutar como el Barrido de Respuesta en Frecuencia, que verifica que se cumpla la disposición mecánica de los componentes del transformador, y la Espectroscopía para Análisis de Respuesta Dieléctrica que mide el porcentaje de agua en el aislamiento y contaminación del aceite aislante.

Dentro de las labores en campo es importante hacer una inspección visual y locativa del transformador para determinar condiciones de sus componentes externos, de su instalación, ventilación, accesos, y demás condiciones locativas, y así poder identificar factores operacionales de riesgo.

Se entiende que el diagnostico será más o menos completo dependiendo de la importancia del transformador por atender un carga critica o por el nivel de potencia y voltajes que maneja.

Una vez caracterizado el activo y alcanzado niveles de mantenibilidad, se está listo para iniciar un programa de Gestión de confiabilidad y vida útil de transformadores, en el que se programan y administran toda una serie de técnicas especializadas en este tipo de activos y de última generación, para gestionarlo dentro del concepto de lo preventivo y predictivo, y así garantizar que el transformador opere en el más alto nivel de productividad y confiabilidad.

Dentro de un esquema de Gestión de confiabilidad y vida útil la revisión del activo la debe realizar un ingeniero especialista dedicado, quien debe velar por su correcta operación y quien puede realizar recomendaciones conforme los resultados de sus labores.

Un programa de Gestión de confiabilidad y vida útil ofrece soporte, respaldo en la atención de emergencias y disponibilidad permanente de especialistas para:

  • Consultas operativas
  • Consultas y aclaraciones de resultados de laboratorio y de pruebas en campo
  • Seguimiento al comportamiento del activo en cuanto a su nivel de confiabilidad y definición de las acciones pertinentes para mantener o mejorar dicho nivel.
  • Asesorías operacionales de proceso que involucre al activo
  • Asistencia en Análisis RCA – Root Cause Analysis
  • Interventoría de Talleres para reparaciones
  • Acompañamiento durante reparaciones

Para el caso de emergencias, el activo que se encuentre dentro de un programa como éste, cuenta con asistencia y ejecución de prueba de diagnóstico y acompañamiento para su nueva puesta en servicio.

Como resultado de una operación continua, periódicamente el transformador va requiriendo una serie de actividades, mantenimientos y operaciones preventivas determinadas para mantener sus más altos niveles productivos y que, si son llevadas profesionalmente a cabo, no se requeriría nunca tener que realizar una regeneración de aislamiento, ni un secado del mismo. En este sentido es en donde toma mayor importancia un programa de Gestión de confiabilidad y vida útil a Transformadores, porque actuar dentro del concepto de lo preventivo trae consigo grandes ahorros económicos, mayores niveles productivos, por contar con menores tiempos de paradas programadas, y estará operando a máxima confiabilidad, y estos son de los principales objetivos en el mantenimiento industrial.

Ing. César Espitia Pineda
Director de Innovación & Desarrollo
Transequipos S.A.

Detección temprana de fallas por medio de termografías y ultrasonido en tableros y/o celdas de sistemas eléctricos

Organizaciones de seguridad alrededor del mundo buscando ante todo preservar la vida de las personas que realizan trabajos eléctricos tanto en instalación, puesta en servicio, mantenimientos en general; buscan reducir el riesgo eléctrico que se presenta en el momento de  abrir un tablero y/o Celdas para actividades de mantenimiento, en este caso solo se podrá realizar la actividad cuando exista una condición de trabajo seguro, además garantizando que el nivel de formación de seguridad y conocimiento del personal y del equipo sea el adecuado para realizar el mantenimiento de los sistemas eléctricos. Lo anterior acompañado con la necesidad de poder vigilar los diferentes elementos de sistemas eléctricos sin necesidad de realizar paras o desenergizaciones de diferentes elementos hacen que la filosofía de mantenimientos  predictivos sean indispensables en la gestión de activos evitando cortes de energía en  que se puedan ver traducidos en tiempo y dinero que no podrán ser recuperados debido a este tipo de eventos.

Como parte de la gestión de activos toma especial importancia el mantenimiento predictivo, que es  una técnica que nos permite pronosticar una posible falla de un componente en el futuro de una máquina, de igual manera permite pronosticar de manera temprana el cambio de algún elemento o componente sensible en el funcionamiento del sistema  como parte de un plan,  antes de que se presente la falla. Maximizando la vida útil de los equipos y disminuyendo los tiempos muertos de los mismos. Para este artículo nos enfocaremos en las termografías y ultrasonido.

TERMOGRAFÍA A TABLEROS Y CELDAS POR MEDIO DE VENTANAS INFRARROJAS

Para el Caso Colombiano el reglamento técnico de instalaciones eléctricas RETIE que es de obligatorio cumplimiento, en el titulo 3 sobre los requisitos de productos en el numeral 20.23 encontramos lo referente a tableros y celdas, tornan identificando conceptos claves  como grado de protección contra sólidos, humedad, corrosión, resistencia a impactos mecánicos y las diferentes certificaciones de normas como IEC, UL y NTC los cuales se deben tener en cuenta para la selección de los diferentes insumos en la construcción de Tableros y/o Celdas, actualmente en el mercado se pueden ubicar ventanas o mirillas que permiten realizan termografías por medio infrarrojos, principalmente de cristal o polímero transparente, este elemento permite realizar inspecciones en menor tiempo, menos personal, incrementa la eficiencia y se mejora la periodicidad de las inspecciones, A continuación se presenta un cuadro comparativo entre las dos clases de lentes:

Ventanas IR Cristal Ventanas IR Polímero
Inspección visuales Inspección visuales
Compatible con cámaras IR y UV Compatible con cámaras IR (Onda corta, media, larga) y UV
No impactos mecánicos Fuertes Resistente a impactos mecánicos
Se opaca el cristal con el tiempo Mantiene sus características en el tiempo

De acuerdo al anterior cuadro comparativo se evidencia que las mirillas y/o ventanas de polímero trasparente son más recomendables para esta aplicación, adicional para la selección correcta de la misma se hace necesario calcular correctamente el campo de visión (FOV Field of View) y la ubicación del  mismo que permita tener una visión general de los elementos dentro del tablero o celda.

ULTRASONIDO A TABLEROS Y CELDAS

Los posibles fallos en sistemas eléctricos pueden generar una distorsión auditiva (ruido) que en una etapa temprana que no es percibible  por el oído humano, en caso de que fuera así,  de que el fallo fuera audible se interpreta que dicho fallo ya está en una etapa avanzada y próximo a presentarse, Sin embargo es posible detectar en una etapa temprana esta distorsión auditiva por medio del ultrasonido.

Actualmente esta técnica se ha consolidado debido a que es  rápida y segura para detectar fallos eléctricos, tanto en alta como en baja tensión. Normalmente los posibles fallos pueden detectarse en una frecuencia de 40kHz, y fallas ocasionadas por descargas parciales se detectarían en frecuencias mayores, el ultrasonido de igual manera permite detectar efectos corona y arcos que se puedan estar presentando. Adicional esta técnica permite detectar de forma acertada en punto en donde se presenta la anomalía.

Para el objeto del este articulo nos centramos en el ultrasonido para tableros y celdas, esta actividad puede realizarse de forma general a la parte exterior, sin embargo en el mercado se encuentran dispositivos que tiene un plug de conexión que permiten detectar ruidos internos que externamente no se podrían ubicar debido al envolvente de las celdas y tableros, de hecho existen en el mercado soluciones que integran esto con las ventanas IR tratadas al inicio del articulo

Las actividades que hacen parte del mantenimiento predictivo se complementan, es difícil obtener un diagnostico apropiado y preciso solo con una de estas actividades por esta razón la termografía y ultrasonido van de la mano en los análisis y mantenimientos que se realizan sobre tableros y celdas.

Ing. William Alonso Pachón
Líder de Soluciones
Transequipos S.A.