Los transformadores de potencia y distribución son algunos de los activos más importantes y costosos en una red de energía eléctrica, en comparación con otros equipos, los transformadores de potencia son muy confiables y requieren muy poco mantenimiento con respecto a otros equipos que contienen componentes móviles.
La humedad es una de las principales causas de fallas de los transformadores de potencia y uno de los principales factores de degradación del papel aislante. La humedad que aparece en el transformador puede provenir de varias fuentes ya sean externas o internas. En un transformador de potencia, el agua no solo ingresa a través del tanque conservador o de los empaques mal ajustados a medida que cambia la temperatura, sino que el agua es también un subproducto de la descomposición del papel aislante del transformador.
Más del 95 % de la humedad en un transformador de potencia queda atrapada en el aislamiento sólido papel, y menos del 5 % se mantiene en suspensión en el aceite. La humedad excesiva saturará el aislamiento y aumentará su conductividad. A temperaturas más altas, se puede desarrollar vapor o humedad libre, lo que aumenta el riesgo de descargas parciales y fallas por descargas disruptivas.
La humedad tiene una gran influencia en la esperanza de vida y la capacidad de carga de un transformador. El agua no solo es perjudicial para las propiedades dieléctricas del sistema de aislamiento líquido y de papel, sino que también disminuye su resistencia al envejecimiento y reduce la resistencia eléctrica y mecánica del aislamiento sólido. En general, la vida mecánica del aislamiento se reduce a la mitad por cada duplicación del contenido de agua en ppm; la tasa de deterioro térmico del papel es directamente proporcional a su contenido de agua.
Mantener un nivel bajo de humedad en el transformador proporcionará ventajas significativas en términos de operaciones y disminución del riesgo en la medida en que se mantiene un alto nivel de aislamiento constante. De esta manera, será posible cargar el transformador a un nivel alto y hacer que esta carga varíe sin correr el riesgo de averiar el transformador.
También tiene beneficios financieros ya que alarga la vida útil del activo al relentizar la degradación del papel. Esta degradación empieza a crear partículas o incluso sedimentos. Finalmente, la humedad también es responsable de la creación de ácidos en el aceite. Por lo tanto, mantener un nivel bajo de humedad reducirá los costos de mantenimiento.
La base de la técnica con la que se puede secar el agua del papel aislante es tomar ventaja del comportamiento tanto del papel aislante y del aceite con respecto al agua en función de la temperatura, siendo indispensable para ello que el transformador esté energizado. La temperatura es el factor que incide para que el papel disminuya afinidad con el agua cuando la temperatura aumenta, es decir tiende a liberar agua mientras que el aceite tiende a ocluir más cantidad de agua bajo esa misma condición térmica.
Con base en este comportamiento y utilizando equipos que empleen sistemas de filtros, se logrará la extracción de agua del aceite y finalmente del papel aislante. Este tipo de secados en línea también se pueden ejecutar con un equipo adosado al transformador de manera permanente. Una opción disponible en el mercado es el equipo “TRANSEC” de la empresa Streamer que se describe a continuación.
El sistema de secado en línea TRANSEC emplea tamices moleculares con el fin de extraer el agua del aceite, estos gránulos contienen poros del orden de 3 angstrom de diámetro que es el tamaño exacto para atrapar las moléculas de agua. De esta manera otros componentes tales como gases y moléculas con mayor diámetro no son filtrados por estos tamices.
Estos tamices se disponen en cilindros que se pueden definir de acuerdo al tamaño del transformador desde 1 hasta 3 cilindros
El equipo se conecta al circuito de aceite del transformador en donde una bomba del equipo circulará el aceite a través del tamiz molecular que como se explicó eliminará continuamente el agua del aceite y del aislamiento de papel en un transformador de potencia mientras esté en pleno funcionamiento.
El equipo está equipado con un procesador que permite medir ppm de agua a la entrada y salida del transformador, además de la temperatura del aceite a la entrada y salida del equipo, como también el porcentaje de agua asociado en el papel aislante. También es de esperarse que los filtros se saturen con el tiempo dependiendo del contenido de agua que se tenga en el aceite y por tanto se deben cambiar cada que sea necesario, para lo cual el mismo equipo da la señal del momento del cambio.
Este proceso en línea no solo reduce el envejecimiento, sino que también mejora la resistencia dieléctrica del aceite y aumenta la confiabilidad. A continuación, se aprecia el beneficio del secado en línea en el aumento de la expectativa de vida útil de un transformador.
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Ing. Juan Camilo Molina
Ejecutivo Comercial Soluciones
Transequipos S.A.
