INTRODUCCIÓN

Los transformadores son equipos básicos dentro de cualquier sistema productivo, lo que hace que periódicamente sea necesario realizarles un mantenimiento preventivo orientado a mantener el aceite aislante dentro de los estándares de calidad especificados por las normas ASTM y a garantizar que la celulosa del papel del núcleo del transformador se encuentra en óptimas condiciones de tal forma que pueda trabajar eficientemente durante largos períodos de tiempo. Los dos factores más importantes que afectan considerablemente la vida de la celulosa del papel son el agua y los productos de la oxidación del aceite que se depositan en el sistema de aislamiento (agua-papel) originando graves problemas que pueden conducir a la falla catastrófica del transformador. Por lo tanto un buen programa de mantenimiento preventivo debe incluir pruebas de laboratorio periódicas al aceite aislante para conocer su estado y proceder a someterlo, si es necesario, a un tratamiento regenerativo y a un programa de limpieza interna del transformador.

Son requisitos indispensables por parte del usuario que esté en capacidad de especificar qué pruebas de laboratorio es necesario mandarle a hacer al aceite aislante, cómo se deben interpretar los resultados de los análisis de laboratorio y cuál es la metodología más correcta que se debe emplear para recuperar el aceite aislante.

Un Programa de Mantenimiento Preventivo a Aceites Aislantes y a Transformadores de Potencia (PMPT) se debe desarrollar partiendo de un diagnóstico del estado del aceite aislante y del transformador y con base en los resultados que se obtengan diseñar el programa que más se ajuste a las condiciones existentes.

Es importante tener en cuenta que más del 90% del agua presente en un transformador se encuentra alojada en la celulosa del papel y que sólo menos del 10% en el aceite; por lo tanto nada se ganaría si se implementara un programa tendiente a limpiar el aceite pero que dejara la celulosa del papel impregnada de agua. En este caso al pasar el aceite por la celulosa del papel volvería a contaminarse con agua y por lo tanto su rigidez dieléctrica volvería a disminuir. Por otro lado los productos de la oxidación del aceite que se depositan en las bobinas del núcleo, radiadores, capas internas de los devanados y en los intersticios de las fibras de la celulosa del papel permanecerían allí.

La presencia de agua en el aceite aislante y los productos de la oxidación del aceite causan los siguientes problemas en el transformador:

· Aumento del factor de potencia.
· Incremento de la temperatura de operación que origina el sobrecalentamiento de las partes energizadas.
· Debilitamiento de la celulosa del papel.
· Disminución de la rigidez dieléctrica del aceite y de la resistencia del aislamiento eléctrico.

Las cantidades de agua y de lodo que pudieran estar presentes en el transformador de potencia. Conviene mencionar que la mayoría de las fallas incipientes en los transformadores de potencia generalmente se manifiestan por un aumento considerable de la temperatura, la degradación acelerada del aceite dieléctrico y/o la producción de cantidades anormales de gases como el metano, etano, propano, butano, etileno, propileno, acetileno, nitrógeno, hidrógeno, monóxido y dióxido de carbono.

El desarrollado de un PMPT tiene como objetivo la regeneración total del aceite y del sistema de aislamiento; el cambio de aceite por si solo no ayuda mucho en el mantenimiento preventivo del transformador de potencia ya que no disminuye considerablemente

.Antes de iniciar cualquier tipo de mantenimiento a un transformador es necesario conocer su estado dieléctrico y las propiedades físico-químicas del aceite aislante que se encuentra trabajando. Con base en esta información y la historia del transformador se define el tipo de mantenimiento que se va a efectuar, de tal forma que garantice que el transformador va a operar en las mejores condiciones posibles durante largo tiempo.

El desarrollo de un PMPT lo puede hacer directamente la empresa con recursos propios ó a través de una empresa contratista especializada en este tipo de programas. En este caso se va a explicar la metodología para ejecutarlo a través de una empresa contratista ya que es lo que más se presenta a nivel industrial.

Las acciones a realizar por cada una de las partes son:

Por parte de la empresa:

· Mandarle a efectuar al aceite aislante usado las pruebas de laboratorio ASTM que se requieran, con el fin de obtener una información completa y suficiente acerca del estado en que se encuentra tanto el aceite como la celulosa del papel.
· Enviarle los resultados de los análisis de laboratorio a la empresa contratista con el fin de diseñar el programa de mantenimiento que se debe llevar a cabo.
· En el caso de transformadores que son críticos (altas potencias) es requisito indispensable mandar a efectuar anualmente un análisis cromatográfico de gases disueltos en el aceite con el fin de predecir o descartar fallas incipientes.
· Efectuarle por lo menos una vez cada seis meses a los transformadores críticos una termografía para detectar puntos calientes y disponer de esta información para calcular la cantidad de agua presente en la celulosa del papel.
· Ir acumulando datos del comportamiento de los transformadores con el fin de tener disponible su historia cuando se requiera. Esta se facilita en la medida en que la empresa tenga implementado un programa de análisis de laboratorio a los aceites de dichos transformadores con una periodicidad de por lo menos una vez cada tres meses.
· Los análisis de laboratorio que es necesario mandarle a hacer a los aceites aislantes se especifican en la tabla No1:

Tabla No1
Análisis de laboratorio a los aceites de transformador

· La toma correcta de la muestra del aceite aislante para su análisis en el laboratorio tiene una gran influencia en los resultados que se obtengan, por lo tanto se requiere tener en cuenta el procedimiento descrito en la norma ASTM D-923 y realizar las pruebas lo antes posible. Se debe evitar hasta donde las circunstancias lo permitan tomar las muestras de aceite cuando esté lloviendo.
· Es importante que la empresa tenga establecidos programas de medidas eléctricas en el campo ya que estos permitirán tener un panorama más completo del estado del transformador y facilitará la toma de decisiones en el futuro.
· Las mediciones eléctricas más importantes que se deben llevar a cabo son:

- El factor de potencia del aislamiento.
- El factor de potencia del aceite.
- La corriente de excitación.
- La resistencia del aislamiento.
- La relación de transformación TTR.
- La resistencia de los devanados.

Por parte de la empresa contratista:

Con base en los resultados de los análisis de laboratorio que se le efectuaron al aceite aislante se toma la decisión de llevar a cabo alguno de los siguientes programas de mantenimiento preventivo:

· Reacondicionamiento físico del aceite aislante.
· Reacondicionamiento físico y químico del aceite aislante.
· Reacondicionamiento físico y químico del aceite aislante y mantenimiento del transformador de potencia.

Reacondicionamiento físico del aceite aislante y secado del transformador

Este trabajo se le hace a los aceites aislantes alojados en el transformador y se lleva a cabo si se dan las condiciones especificadas en la columna "condición inicial" de la tabla No2.

Tabla No2
Condición del aceite aislante para tratamiento físico

En este caso para realizarle el programa de mantenimiento preventivo al aceite aislante se utiliza un Dializador de aceite móvil ó equipo de termovacío, en el cual el aceite se somete a un proceso de calentamiento, filtración y vacío durante el tiempo que sea necesario, de tal forma que vuelva a recuperar las propiedades físicas que garanticen un desempeño confiable del transformador.

El aceite se considera que queda en óptimas condiciones cuando se obtengan los resultados especificados en la columna "condición final" de la tabla No2.

Reacondicionamiento físico y químico del aceite aislante

Este trabajo se le haría a aceites aislantes que se hallan sacado de servicio y se tengan almacenados con miras a ser recuperados y reutilizados.

En este caso se pueden tener dos procedimientos:

· Si se dan las condiciones especificadas en la columna "condición inicial" de la tabla No2 se somete el aceite aislante a un proceso de secado mediante la utilización de un Dializador de aceite móvil.
· Si se dan las condiciones especificadas en la columna "condición inicial" de la tabla No3 es necesario hacer fluir inicialmente el aceite aislante a través de filtros de arcilla en donde se le quita completamente la acidez que tiene y luego se somete al proceso de secado en un Dializador de aceite móvil. En el proceso con arcilla se pierden completamente los aditivos antioxidantes que el aceite aislante aún tenga lo que hace necesario volver a aditivar el aceite con inhibidores de la oxidación para restaurarle sus propiedades antioxidantes. La cantidad de aditivo antioxidante (2.6 Diterciario-Butil para Cresol) que se le agrega al aceite aislante no debe ser mayor de 0,03% ó de 0,3% por peso, según que aceite sea de tipo 1 o 2.

Tabla No3
Condición del aceite aislante para tratamiento físico y químico

Una vez que el aceite se ha recuperado, por cualquiera de los procedimientos se le efectúan las pruebas de laboratorio especificadas en las tablas No2 y 3 según el caso, y si quedan bajo los valores especificados en la columna "condición final" de la tabla No3 el aceite aislante se encontrará en óptimas condiciones para ser reutilizado.

Reacondicionamiento físico y químico del aceite aislante y mantenimiento del transformador

Este tipo de mantenimiento se efectúa si se dan las condiciones especificadas en la columna "condición inicial" de la tabla No3. El valor del Indice de calidad por debajo de 271 indica que hay acumulación de lodos y de productos ácidos en la celulosa del papel del transformador. Otro factor muy importante y que es imprescindible conocer, es la cantidad de agua presente en la celulosa del papel la cual se calcula por el método de MYERS conociendo el contenido de agua presente en el aceite en ppm y la temperatura del fondo del transformador, que es la más baja y a la cual la celulosa del papel tiene la máxima afinidad con el agua. Estos datos se obtienen de los análisis de laboratorio al contenido de agua y del resultado de una termografia tomada al transformador.

Una vez que se ha definido la necesidad de efectuarle mantenimiento tanto al aceite aislante como al transformador y en especial a la celulosa del papel se procede de la siguiente manera:

· Etapa de tratamiento con arcilla: el aceite aislante se bombea a presión y a una temperatura de 70°C a través de unos filtros de arcilla en donde se le quita la acidez y los lodos que pueda tener en suspensión.
· Etapa de dialización: una a vez que el aceite se ha neutralizado se hace circular hasta un Dializador de aceite móvil en donde se seca completamente, se filtra y se desgasifica.
· Etapa de deslodificación: el aceite aislante limpio se introduce nuevamente al interior del transformador a una temperatura por encima de su punto de anilina (es necesario conocer el punto de anilina del aceite nuevo) con el fin de disolver los lodos endurecidos que se encuentran alojados en la celulosa del papel. Este procedimiento se ejecuta un determinado número de veces dependiendo del Indice de Calidad que tenia el aceite aislante y del nuevo valor que se quiere alcanzar. La etapa de deslodificación termina cuando el aceite aislante quede dentro de los parámetros de control especificados en la columna "condición final" de la tabla No3.
· Etapa de adición de aditivo inhibidor de la oxidación: como resultado del proceso de tratamiento del aceite con arcilla, las reservas del aditivo inhibidor de la oxidación desaparecen completamente lo que hace necesario agregarle nuevamente este aditivo al aceite aislante. La proporción que se debe agregar depende de si el aceite es del tipo 1 ó 2.

Una vez que se determine el tipo de mantenimiento preventivo que es necesario llevar a cabo se debe seguir el siguiente procedimiento:

Por parte de la empresa:

· Desenergizar el transformador de potencia y colocar todos los elementos de seguridad que se requieran.
· Mandar a analizar las muestras de aceite aislante (puede ser con el fabricante del aceite aislante ó en un laboratorio independiente) que sean necesarias a medida que transcurren los trabajos que se están realizando.
· Dar las facilidades del caso para instalar eléctricamente un Dializador de aceite (440 voltios) y el montaje de los filtros de arcilla.

Por parte de la empresa contratista:

· Trasladar hasta las instalaciones de la empresa el Dializador de aceite y los filtros de arcilla y operarlos con personal especializado.
· Coordinar el envío de las muestras de aceite al laboratorio e interpretar los resultados.
· Dar las recomendaciones del caso para utilizar correctamente los aceites aislantes que se hallan recuperado.
· Emitir un informe final del estado en que quedó el aceite y el transformador de potencia.

Los más importantes son:

· Recuperación de aceites aislantes con baja rigidez dialéctica y alto contenido de humedad.
· Regeneración de aceites aislantes que se han desechado por alta acidez y lodos.
· Limpieza de la celulosa del papel y evacuación de lodos del transformador de potencia.
· Gestión ambiental al no tener que desechar aceites aislantes que se pueden regenerar.
· Reducción de los costos de mantenimiento a los transformadores.
· Bajos costos por lubricación.