Análisis de gases disueltos
A continuación, les hablaremos acerca de la importancia del análisis de gases disueltos, alcance, impacto ambiental y una sencilla guía creada para el personal de mantenimiento que participa en el diagnóstico y en la toma de decisiones, a partir de los datos reportados en el análisis de gases disueltos en el aceite dieléctrico, de los transformadores y reactores de potencia y autotransformadores.
Alcance
Este procedimiento aplica al muestreo de aceites de transformadores, con la finalidad de determinar el contenido de gases disueltos en el aceite aislante.
Cuando las muestras son enviadas a un laboratorio para su análisis, el usuario de la muestra, es el responsable del control, y disponibilidad de los recipientes, a través del personal correspondiente.
Impacto ambiental
Cualquier actividad de instalación puesta en servicio, operación y/o mantenimiento relacionado con Transformadores, debe contar con el criterio de protección ambiental, el cual es establecido por la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), a través de sus leyes y reglamentos conducentes para controlar y reducir la generación de contaminantes del aire, agua y suelo, así como la protección a la salud del personal, de la instalación y de los habitantes en torno a la misma.
En caso de falta, violación y/o incumplimiento de las leyes ambientales en que se incurra por parte del proveedor, durante la puesta en servicio de Transformadores y Reactores de Potencia, éste tendrá que ejecutar los trabajos de limpieza o restauración de manera inmediata.
GUÍA RAPIDA
Primer paso.
En el análisis de gases disueltos, lo primero que se debe visualizar es el contenido de tres gases clave: el hidrógeno, el etileno, y el acetileno.
Estos gases proporcionan una indicación sencilla, rápida y clara de posibles condiciones anormales de operación del transformador.
El hidrógeno: también denominado el gas de “alarma”. Es un compuesto inorgánico, poco soluble en el aceite y se presenta inmediatamente antes de cualquier indicación de anomalía, ya que es el primer compuesto que se obtiene por la descomposición de hidrocarburos.
Este tipo de gas se presenta con cualquier tipo de falla, el valor límite es de 1000 ppm, aunque una indicación de 151 a 999 ppm es alarmante, sobre todo si se trata de un transformador nuevo. En este caso se deben realizar muestreos mensuales hasta definir su tendencia de generación o tasa de generación de otro gas clave.
Las descargas parciales se caracterizan por producir altas cantidades de hidrógeno, sin aumento notorio de otro gas orgánico. Las descargas parciales, en su etapa inicial, son difíciles de diagnosticar utilizando la técnica de cromatografía de gases. Las descargas parciales en función del tiempo, sí logran generar una gran cantidad de gas.
El etileno: Cuando su contenido es mayor al doble de la cantidad de acetileno, es indicativo de puntos calientes, originado por el sobrecalentamiento de algún metal.
Por lo general, se presenta en conectores, tornillería y/o laminaciones. Aunque el valor límite reportado para el etileno es de 150 ppm, la experiencia ha comprobado que valores inferiores a 1,000 ppm no son peligrosos. Los metales soportan altas temperaturas (por ejemplo 1083°C para el cobre) antes de fundirse, si además estas piezas son enfriadas por el aceite, un sobrecalentamiento de apenas 600°C no deforma ni fatiga la pieza de cobre. Pero para el aceite, esta situación no es nada agradable, ya que al servir como medio de enfriamiento a altas temperaturas se genera su descomposición, ya que el punto de inflamación del aceite Pemex es de tan solo 160°C.
La decisión para atender esta situación depende del incremento de gas por día una vez declarado el etileno como indicador del problema es importante observar las indicaciones del segundo paso, que se menciona más adelante y realizar un estudio de termografía al transformador para ver la posibilidad de detectar un punto caliente.
El acetileno: La presencia del acetileno es una condición más preocupante. La presencia de 5 ppm debe tomarse en cuenta, ya que indica la posibilidad de un arqueo, en partes con diferente potencial, o la separación de contactos, lo cual es sumamente destructivo. Se recomienda un muestreo semanal para verificar su tendencia. En caso de comprobar una tendencia ascendente, con un valor crítico de 16 a 69 ppm el diagnóstico puede ser dudoso, ya que depende de la localización de la falla y de los elementos involucrados. Se recomienda una revisión interna a la brevedad posible y verificar con otras pruebas eléctricas alternas, observando las indicaciones del segundo paso.
Segundo paso. La participación de la celulosa
La siguiente observación, después de encontrar un contenido anormal de un gas clave, es revisar las cantidades de monóxido de carbono y dióxido de carbono (CO y CO2). Los valores límites para estos gases son 1,000 y 15,000 ppm respectivamente, pero una mejor indicación es la relación de CO2/CO, si el contenido de CO es mayor a la décima parte del contenido de CO2 (CO2/CO<10) es muy probable que encontremos carbón o papel quemado. Por lo general el origen de estos gases es la combustión del papel aislante, pero no hay que olvidar otros materiales de celulosa como el cartón, la madera, el lino, la baquelita, etc. El deterioro de la celulosa que genera el gas clave nos ayuda a detectar el lugar de falla.
En caso de transformadores de reciente operación el contenido de CO y CO2 tiende a incrementarse los primeros días hasta estabilizarse en valores aproximadamente de 200 y 4000 ppm respectivamente.
A continuación, en la figura 1 se muestra un diagrama de flujo el cual contiene un ejemplo de los pasos descritos anteriormente.
Figura 1. Diagrama de flujo para el diagnóstico rápido del análisis de gases en aceite.
Esperamos que esta información haya sido de utilidad para ti.