Planta de desgasificación de aceite de transformador
La desgasificación de aceite de transformador es un proceso necesario para equipos eléctricos de alta tensión. Durante la vida útil de los transformadores, el sistema aislante experimenta diversos cambios fisicoquímicos que conducen a la formación de productos de descomposición: sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Estos cambios se intensifican cuando el aislamiento se humedece. Tanto los materiales de aislamiento sólido a base de celulosa (como papel y cartón) como el aceite de transformador liberan gases durante el envejecimiento gradual. Entre estos gases se encuentran el hidrógeno, hidrocarburos de bajo peso molecular, así como monóxido de carbono y dióxido de carbono, que aparecen como resultado de la oxidación de la celulosa.
La formación de productos gaseosos de descomposición en los materiales de aislamiento bajo la influencia de campos eléctricos, descargas y calor es un fenómeno inevitable para cualquier dispositivo eléctrico en funcionamiento. Los gases disueltos en el aceite de los transformadores de potencia pueden incluir metano (CH₄), etano (C₂H₆), etileno (C₂H₄), acetileno (C₂H₂), propano (C₃H₈), propeno (C₃H₆), buteno (C₄H₈) y butano (C₄H₁₀). Cuando se produce un daño en el aislamiento, la intensidad de la formación de gases aumenta bruscamente y la composición de los gases cambia significativamente. La presencia de una fase gaseosa en el aislamiento complica el funcionamiento de los equipos de alta tensión y, a su vez, acelera aún más la generación de gases.
Los gases pueden ingresar al aceite del transformador no solo desde el aire circundante, sino también como resultado del envejecimiento acelerado del aislamiento. La causa principal de este proceso es el sobrecalentamiento del transformador. Cuando el aceite se descompone debido al sobrecalentamiento, produce sustancias gaseosas como etano, metano e hidrógeno, que son altamente solubles en el líquido aislante. Si el papel impregnado de aceite se descompone, aparecen en el aceite gases como dióxido de carbono, hidrógeno y monóxido de carbono. Además, las sustancias gaseosas pueden formarse en el aceite del transformador debido a descargas parciales dentro del aislamiento.
Causas de la formación de gases en el dieléctrico líquido
La principal causa de la oxidación y degradación del dieléctrico líquido es la presencia de aire. El oxígeno inicia reacciones químicas que provocan la descomposición de las moléculas de aceite y la formación de productos ácidos y gaseosos. Por lo tanto, la desgasificación del aceite de transformador desempeña un papel clave en la detención de estos procesos destructivos. Al eliminar los gases y la humedad, es posible prolongar la vida útil del transformador y garantizar una resistencia dieléctrica estable del sistema de aislamiento.
La solubilidad de los gases en los aceites de transformador varía según la temperatura y la presión. Por ejemplo, a 25 °C (77 °F) y una presión de 736 mm Hg, el oxígeno del aire puede disolverse en el aceite hasta aproximadamente un 3 %, mientras que el nitrógeno tiene un nivel de solubilidad de casi un 7 %. Esto significa que, sin una desgasificación adecuada, el aceite absorbe continuamente gases de la atmósfera, lo que provoca su deterioro y aumenta el riesgo de fallas eléctricas.
El proceso de desgasificación del aceite de transformador
La desgasificación del aceite de transformador se realiza durante el proceso de secado del aceite. Se utilizan sistemas especializados, como las unidades de desgasificación tipo DC, para eliminar los gases del aceite de transformador. Estas unidades no solo realizan la desgasificación, sino también la purificación de partículas sólidas, la eliminación de humedad y el vaciado al vacío del transformador. El rango de operación de estas unidades abarca aceites con viscosidades de hasta 70 cSt a una temperatura de +50 °C.
El proceso de desgasificación generalmente involucra varias etapas:
- Calentamiento: el aceite se precalienta para reducir su viscosidad y favorecer la liberación de los gases disueltos.
- Vacío: el aceite se expone a un entorno de vacío donde se reduce la presión, lo que permite la extracción de aire y gases del líquido.
- Desgasificación y secado: bajo vacío, los gases y la humedad se eliminan de manera eficiente del aceite.
Como resultado de la desgasificación del aceite de transformador, el aceite purificado alcanza los siguientes indicadores de calidad:
- Contenido de gases: no más del 0,1 % en volumen;
- Contenido de humedad: no más de 5 ppm (g/t);
- Clase de limpieza según ISO 4406: -/14/12.
Estos parámetros garantizan que el aceite regenerado recupere por completo sus propiedades aislantes y de enfriamiento, asegurando un funcionamiento seguro y fiable del transformador.
Unidades de desgasificación de aceite de transformador DC
Los sistemas de desgasificación de aceite de transformador DC están diseñados tanto para uso estacionario como móvil. Las unidades pueden dar servicio a transformadores de potencia directamente en el sitio, realizando de manera simultánea la filtración del aceite, la eliminación de humedad y el vaciado al vacío del tanque del transformador. Los modelos avanzados están equipados con sistemas de control automatizados, sensores de temperatura y reguladores de vacío, lo que hace que el proceso sea completamente controlable y eficiente.
Al mantener condiciones de operación óptimas, las unidades de desgasificación de aceite de transformador previenen la oxidación, reducen el riesgo de fallas dieléctricas y prolongan la vida útil tanto del aceite como del aislamiento del transformador.
La desgasificación del aceite de transformador ayuda a que los transformadores funcionen por más tiempo y de manera más fiable. Cuando se eliminan los gases y la humedad del aceite, este se mantiene limpio y estable, lo que significa que el aislamiento no se deteriora tan rápidamente. Como resultado, el transformador funciona a menor temperatura, tiene una vida útil más larga y requiere menos mantenimiento con el tiempo.