Los ensayos físico-químicos al aceite dieléctrico se realizan de acuerdo a métodos ASTM (American Society for Testing and Materials). La aplicación de estos métodos sirven para determinar y/o evaluar las propiedades dieléctricas del aceite, mismas que le permiten cumplir con su propósito. Los ensayos incluyen: contenido de humedad, número de acidez o neutralización, tensión interfacial, aspecto visual y color, rigidez dieléctrica, gravedad específica, viscosidad cinemática y factor de potencia.
ASTM D 1533B La presencia de agua puede afectar negativamente la rigidez dieléctrica del aislamiento líquido. La peor condición se da cuando la humedad se aloja en la celulosa, despolimerización . Es importante señalar que esta condición se alcanza debido a las propiedades hidrofílicas de la celulosa.
ASTM D 974 Como resultado del proceso de oxidación del aceite se van a formar componentes ácidos. La medición periódica del grado de acidez del aceite nos dará una idea del grado de oxidación del líquido. El rápido incremento de componentes ácidos precede la formación de lodos dentro del transformador. la formación de estos lodos representan el final del proceso de oxidación del aceite.
ASTM D 971 La tensión interfacial nos ayuda en la determinación de la presencia de contaminantes polares en el líquido dieléctrico mediante la medición de la tensión del aceite contra el agua. La tensión interfacial del aceite es sensible a la presencia de productos derivados de la oxidación del aceite y se usa, junto con la medición de número de acidez o neutralización, como un indicador de la cantidad de lodos que se está produciendo dentro del equipo. Otras sustancias como barniz disuelto o fragmento fragmentos de celulosa también pueden afectar la tensión interfacial. La presencia de componentes polares en el aceite conducen a obtener bajos valores de tensión interfacial.
ASTM D 1524 A través del la observación del color y la apariencia visual podemos darnos una rápida idea de la condición del aceite, son aspectos cualitativos de la calidad de éste. El aceite tiende a oscurecerse debido a los efectos del proceso de oxidación y/o a la presencia de contaminación.
ASTM D 877 y/ó ASTM D 1816 La rigidez dieléctrica representa el nivel de voltaje al cual el líquido dieléctrico empieza a conducir. Esta prueba mide la capacidad del aceite para resistir el paso de una corriente antes de fallar.
ASTM D 1298 La gravedad específica del aceite representa la relación de pesos de volúmenes iguales de aceite y agua a la misma temperatura. Esta medición es de gran utilidad en situaciones especificas que ayudan a determinar la idoneidad en el uso de ciertos aislamientos líquidos. Por ejemplo, en climas fríos las gravedad específica sirve para saber si el agua contenida en el aceite ,al congelarse, va a flotar sobre éste.
ASTM D 445 y/ó ASTM D 2161 La viscosidad cinemática mide la resistencia del asislamiento líquido a fluir bajo condiciones específicas. La viscosidad influye en las características de la transferencia de calor de un fluido aislante.
ASTM D 924 El factor de potencia es una medida de la pérdida dieléctrica de un aislamiento líquido debida a la disipación de calor cuando el fluido es colocado bajo los efectos de un campo eléctrico.
La cromatografía para la detección de gases combustibles disueltos en el aceite dieléctrico es, probablemente, la tecnica mayormente usada en el mundo para hacer monitoreos de la condición de operación en transformadores. Su adecuada aplicación la hace una herramienta indispensable en todo programa de mantenimiento preventivo.
Durante la operación de un transformador es normal que el aceite dieléctrico se vaya degradando lentamente liberación cierta cantidad de gases que quedan atrapados en el aceite. Sin embargo, en presencia de anomalías térmicas, la generación de estos gases se da a un ritmo más acelerado. Hay cinco tipos de anomalías térmicas, unas más severas que otras:
El arqueo de alta energía es la anomalía en procesos más severa y peligrosa. Se manifiesta a través de la producción de altas cantidades de hidrógeno y acetilieno, acompañadas de cantidades menores de metano y etileno.
El arqueo se presenta a altas corrientes y temperaturas. Bióxido de carbono y monóxido de carbono estarán también presentes cuando la anomalía implica al aislamiento sólido, celulosa. En algunos casos severos el aceite también se puede carbonizar.
El efecto corona es una anomalía eléctrica de baja energía. Las descargas eléctricas a baja energía producen hidrógeno y metano con pequeñas cantidades de etano y etileno. Cantidades similares de bióxido de carbono y monóxido de carbono pueden resultar de una descarga que implique a la celulosa.
El chisporroteo ocurre con el aumento intermitente del voltaje sin implicar altas corrientes. Como resultado de esto se incrementan los niveles de metano y etano sin que se incrementen el hidrógeno, etileno y acetileno.
La descomposición por sobrecalentamiento en el aceite producirá metano y etileno, junto con pequeñas cantidades de hidrógeno y etano. Rastros de acetileno se dejarán ver si la anomalía es severa e implica contactos eléctricos.
Grandes cantidades de dióxido y mónoxido de carbono están relacionadas con el sobrecalentamiento de la celulosa. Hidrocarbonos como el metano y el etileno se van a formar también si la anomalía implica a las estructuras de madera y celulosa impregnadas de aceite.
En estos casos un análisis de furanos será de gran utilidad para determinar el grado de despolimerización del aislamiento sólido.
Nueve son, típicamente, los gases detectados a través del análisis cromatográfico; oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno, metano, etano, etileno, acetileno. La presencia de algunos de ellos y sus cantidades ayudan en la determinación de la naturaleza de la falla, su nivel de severidad, y en algunos casos, su posible ubicación.
ASTM D 5837 Cuando la celulosa que conforma el asilamiento sólido de un trasformador sumergido en aceite empieza a degradarse libera unos componentes aromáticos llamados furanos. Estos componentes aromáticos heterocíclicos están formados por cuatro carbonos adjuntados a un anillo pentagonal con un hidrógeno en cada uno de los carbonos, la formula es C4H4O. Entre los furanos más representativos a partir de la degradación de la celulosa y que son solubles en aceite están: 2-Furaldehyde ; Furfuryl alcohol ; 2- Acetylfuran ; 5-Methyl-2-furaldehyde ; and 5-Hydroxymethyl-2-furaldehyde.
Cromatografía para la detección de bifenilos policlorados, BPC’s
Los bifenilos polilcorados están clasificados, a nivel mundial, como una sustancia de riesgo para la salud y el medio ambiente. Se les considera una siustancia tóxica y persistente que una vez liberada al medio ambiente no se degrada, por el contrario, tiene la capacidad de acumularse e infiltrarse en la cadena alimenticia
Estos compuestos son producidos por la cloración de los bifenilos. De uno a diez átomos de bifenil son reemplazados por átomos de cloro. Debido a todos los posibles arreglos de los átomos de cloro, hay 209 componentes clasificados como bifenilos polilcorados.
La Companía Química Monsanto, en los Estados Unidos, llegó a manufacturar variadas mezclas comerciales de bifenilos policlorados y los comercializó bajo la marca de Aroclor. Los arocloros 1260, 1254 y 1242 fueron los mayormente usados en equipo eléctrico. La palabra aroclor se refiere a la mezclas de bifenilos policlorados. El 60% del peso un aroclor 1260 está clorado, el 54% en el 1254, así sucesivamente.
Como líquido aislante en la la industria eléctrica, los arocloros raramente fueron utilizados en su forma pura. Sin embargo, fueron frecuentemente mezclados con fluidos como triclobenceno o tetraclorobenceno. A estas mezclas en particular se le llamó: Askareles.
En Agencia de Proteción al Ambiente de los Estados Unidos, la EPA (Enviormental Protection Agency), ha clasificado a los equipos eléctricos y a sus aislamientos líquidos de acuerdo al nivel de contaminación de BPC’s .
En México existe una ley regulatoria equivalente que determina como contaminado, a todo equipo eléctrico y/o contenedor que tengas más de 50 ppm de BPC’s y ha ordenado que éstos sean puestos a disposición para posterior eliminación a través de empresas autorizadas y bajo el estricto cumplimiento de los procedimientos, reglamentos y/o leyes que lo regulan.Tratamiento de aceites dieléctricos
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