En la búsqueda por obtener un valor numérico aproximado de la vida del Transformador de
potencia, se han desarrollado dos métodos:
- Las guías de carga, basadas en el modelo de Arrhenius-Dakin (*)
- La obtención del DP de manera directa o mediante el contenido de furanos en el aceite. (**)
(*) Ver post:
“Mis reservas sobre las normas actuales y procedimientos para determinar la
duración de vida de un Transformador” en el siguiente link:
(**) Es muy
conocida la existencia de una correlación entre el grado de polimerización (DP,
por sus siglas en ingles) y el contenido en furanos presentes en el aceite de los
Transformadores de Potencia.
La calidad del aislamiento de
papel en un transformador depende del grado de polimerización (DP), que
representa el número de anillos de glucosa en una cadena. Durante el
envejecimiento del transformador, los anillos glucósicos se rompen,
disminuyendo la resistencia mecánica del papel y generando subproductos como
agua, gases, grupos aldehído y grupos de carboxilo. El control de los grupos
aldehído o elementos de este grupo como el Furfural da una información acerca
del grado de polimerización (DP). El diagnóstico con este método permite
correlacionar el grado de envejecimiento del transformador con la cantidad de
compuestos furánicos y a su vez con el DP dependiendo de las condiciones de
funcionamiento y de los elementos que forman el transformador, por lo tanto, el monitoreo de los furanos
se transforma en una importante técnica en el mantenimiento predictivo de los
transformadores, ya que se puede correlacionar perfectamente con el deterioro
del papel y por tanto, de la vida del transformador.
Es importante combinar este
análisis con otros métodos de diagnóstico para poder conocer mejor el estado
del transformador.
En los
ensayos de cromatografía GDA (Gas Disuelto en Aceite) se identifica el
deterioro de la celulosa por el contenido y las relaciones de CO y de CO2.
No obstante, muchas consideraciones son hechas cuando estas relaciones quedan
fuera de los parámetros usuales, la más usual es analizar el contenido de
furanos por Cromatografía Líquida de Alta Resolución, conocida con las siglas HPLC.
El método que se emplea para
analizar los compuestos Furanicos a través de la cromatografía líquida de alta
viscosidad (HPLC) es el ASTM D5837 ó el IEC 61198. Con este análisis se puede
reconocer los siguientes compuestos furánicos: 5-hidroximetil-2-furfural (HMF),
Alcohol furfurílico (FOL), 2-furfural (FAL), 2-acetilfurano (AF) y
5-metil-2-furfural (MF). De todos,
modos para simplificar, en general se mide, siguiendo la tendencia del 2
Furfural - (2 FAL).
Figura 1: Relación
2FAL vs Grado de Polimerización (GP)
Las
relaciones deben evaluarse en función de las cantidades de papel que han sido
afectadas, de la temperatura alcanzada en la zona, debido a que en muchos casos
es sólo el 10% de toda la celulosa afectada por el punto caliente. Además, se
da una situación adicional a ser tenida en cuenta y es que la medición se hace
en muestras de aceite expresando la concentración en ppm, lo que obliga a
estimar el valor dentro del volumen total de aceite.
Otra
consideración a tener en cuenta en los furanos es que son inestables a elevadas
temperaturas, por ello, merece atención especial, pueden existir mermas por
descomposición de los propios furanos. Sin embargo, no se dispone aún de Normas
para evaluar los resultados de las
concentraciones de furanos a partir de los cuales es conveniente
realizar diagnósticos.
A modo
de sugerencia se recomiendan los siguientes criterios:
FAL <
0.2 ppm bien
FAL
> 0.5 ppm observable investigar
FAL
> 1 ppm mal
No
obstante, lo mejor es realizar un análisis de tendencia, verificando la evolución de las
concentraciones de los furanos en el
aceite del transformador durante determinados periodos de tiempo.
Se
debe resaltar que transformadores construidos con papeles mejorados
térmicamente pueden producir cantidades muy inferiores de furanos. Para evaluar
el contenido de furanos para el caso de transformadores que posean papel
mejorado térmicamente, a modo indicativo se presenta una relación entre la
formación de 2FAL según el tipo de papel
aislante utilizado.
Figura 2:
Formación de furanos / tiempo
En la literatura
técnica sobre este tema, se pueden encontrar varios modelos de degradación del
papel, que difieren unos de otros en la forma de representar la correlación
DP-Furanos, por ello, y con el fin de llegar a un consenso, es necesario elegir
un modelo que se adecue a las necesidades industriales.
Entre los modelos más aceptados en la industria estan los de S. D. Myers
y Alfonso de Pablo a la vista de los conocimientos acumulados por estos autores
y la experiencia obtenida en el campo al aplicar estos modelos.
En el post ”Debate
sobre los modelos de evaluación de la degradación del papel en Transformadores
de Potencia” se exponen detalles que pueden ser de interés para el técnico
especialista.
Link:
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/02/debate-sobre-los-modelos-de-evaluacion.html
Link:
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/02/debate-sobre-los-modelos-de-evaluacion.html
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/02/debate-sobre-los-modelos-de-evaluacion.html
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