Los datos que faltan en la mayoría de los transformadores: masa y tipo de celulosa y su impacto en el diagnóstico

Introducción

En el capítulo 8 de la norma IEC 60076-1:2011 [1] se da la información obligatoria y opcional que deben contener las placas de características de los transformadores. En dicha información no aparecen dos datos de fundamental importancia para el mantenimiento del equipo que son el peso total de material celulósico del transformador y el tipo de papel utilizado en el aislamiento de los conductores de los bobinados (Papel Kraft común o papel termo-estabilizado). A continuación explicaremos porqué estos parámetros son importantes y deben incluirse entre los datos que aparecen en la placa de características de los transformadores.

Peso del material celulósico

El contenido de humedad en el aislamiento celulósico se expresa como un porcentaje del peso total de material celulósico contenido en el transformador. Un transformador nuevo en fábrica, cuando se realizan las pruebas de recepción, debe presentar un contenido de humedad menor al 0.5%. En servicio este valor aumenta aunque el transformador sea perfectamente estanco, ya que el agua se produce en el interior del transformador como consecuencia de los procesos normales de envejecimiento del papel y del aceite. Valores de hasta 2.0% en servicio se consideran aceptables. Para valores mayores es recomendable proceder al secado del transformador a través de tratamientos de secado en línea.

Cuando se realizan tratamientos de secado en campo de transformadores es fundamental conocer el peso total de material celulósico para poder evaluar la cantidad de agua que debemos quitar durante el proceso de secado para bajar el contenido de humedad en el aislamiento celulósico, por ejemplo de 3.0% a 0.5%.

Este dato es normalmente desconocido y es muy difícil de obtener pues ni siquiera el fabricante, salvo que lo solicitemos explícitamente en el momento de la compra, dispone de esa información.

En cambio, si sabemos, por ejemplo, que el transformador tiene 3000 kg de material celulósico, para bajar el contenido de humedad de 3% a 0.5% deberemos retirar durante el tratamiento de secado 75 litros de agua.

Tipo de papel

En la fabricación de los transformadores los dos tipos de papel más utilizados para el aislamiento de los conductores son el papel Kraft común o papel termo-estabilizado cuyas definiciones y características térmicas se definen en la norma IEC 60076-7:2018 [2] en los numerales 3.12, 3.13 y en el capítulo 6.

Para estimar el envejecimiento del papel aislante con la temperatura se toma una muestra de aceite y se determina el contenido de componentes furánicos disueltos en el aceite. A partir del contenido de componentes furánicos existen correlaciones experimentales que nos permiten calcular el grado de polimerización del papel que es el parámetro fundamental para definir el fin de la vida mecánica del papel como consecuencia del envejecimiento térmico.

El gran tema es que estas correlaciones son completamente diferentes dependiendo del tipo de papel pues a iguales condiciones de envejecimiento el papel termo-estabilizado genera muchos menos componentes furánicos que el papel Kraft común.

Por tanto conocer el tipo de papel utilizado en el aislamiento de los conductores es fundamental para poder hacer un diagnóstico correcto de su vida remanente.

En la referencia [3] se dan las correlaciones experimentales que permiten determinar el grado de polimerización del papel Kraft común a partir del contenido de 2FAL disuelto en el aceite y del papel termo-estabilizado a partir del contenido total de componentes furánicos disueltos en el aceite.

Conclusiones

En base a lo expuesto recomendamos solicitar en las especificaciones técnicas con las cuales se adquieren los transformadores que se incluyan en la placa de características la siguiente información adicional que no se menciona en el capítulo 8 de la norma IEC 60076-1:2011 [1]: el peso total de material celulósico del transformador y el tipo de papel utilizado en el aislamiento de los conductores de los bobinados

Referencias

1. International Electrotechnical Commission, “Power transformers – Part 1: General,” IEC 60076-1:2011, Ed. 3.0, Apr. 20, 2011.

2. International Electrotechnical Commission, “Power transformers – Part 7: Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers,” IEC 60076-7:2018, Ed. 2.0, Jan. 12, 2018.

3. R. D. Stebbins, D. S. Myers, and A. B. Shkolnik, “Furanic compounds in dielectric liquid samples: Review and update of diagnostic interpretation and estimation of insulation ageing,” in Proc. 7th Int. Conf. Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM), Nagoya, Japan, Jun. 2003, vol. 3, pp. 921–926, doi: 10.1109/ICPADM.2003.1218572.

Declaración de conflictos de interés

El autor declara que no existen conflictos de interés en relación con este manuscrito.