Proyecto Laboratorio de Máquinas Eléctricas

Laboratorio de Máquinas
Eléctricas
CEM-608L
Proyecto #1
Análisis de aceite de transformadores
ALVARADO OGUILVE JEAN PAUL

ARTAVIA ARAYA KENNETH
ORTIZ CORDERO JUAN DIEGO
PROF. ARQUÍMEDES HERRERA RODRIGUEZ
I CUATRIMESTRE 2024
Objetivo general
Desarrollar un estudio comprensivo
sobre el análisis de aceites en
transformadores eléctricos, para evaluar
su condición operativa y prevenir fallos,
extendiendo así su vida útil.
Objetivos específicos
Identificar los principales parámetros fisicoquímicos y eléctricos del aceite en
transformadores que deben ser monitoreados regularmente.
Analizar las técnicas y metodologías más efectivas para la realización del análisis
de aceites.
Evaluar el impacto del mantenimiento predictivo, basado en el análisis de aceites,

en la prevención de fallos y la optimización de la operación de transformadores.
Transformadores de potencia.
Un transformador de potencia es un dispositivo utilizado

en sistemas eléctricos para cambiar los niveles de tensión
y corriente, manteniendo la potencia.
El funcionamiento de un transformador de potencia se

basa en el principio de inducción electromagnética.
Consiste en dos o más bobinas de alambre

enrolladas alrededor de un núcleo de material
magnético.
Cuando una corriente eléctrica pasa a través de

una de las bobinas (llamada el devanado
primario), se genera un campo magnético que
induce una corriente en otra bobina (el devanado
secundario).
Aislamiento y refrigeración de los
transformadores
El aislamiento en la mayoría de los transformadores de potencia se compone tanto de aceite
como de la celulosa (papel/cartón prensado).
ANSI y IEEE requieren que la clase de refrigeración de cada transformador esté escrita en su placa
de identificación.
En la norma internacional (IEC 60076) de diseño, fabricación y pruebas de transformadores de

aislamiento, distribución y potencia; están categorizados, de la siguiente manera:
• Sistemas de refrigeración TIPO AN

• Sistemas de refrigeración TIPO AF
• Sistemas de refrigeración TIPO ANAN y ANAF
• Sistemas de refrigeración TIPO ONAN
• Sistemas de refrigeración TIPO ONAF
• Sistemas de refrigeración TIPO OFAF
• Sistemas de refrigeración TIPO ONWF
• Sistemas de refrigeración TIPO OFWF
Sistemas de refrigeración TIPO ANAN y ANAF
Sistemas de refrigeración TIPO AN:
Air Natural, el calor generado por el

transformador es regulado por la
circulación natural de aire.
Sistemas de refrigeración TIPO ONWF

Sistemas de refrigeración TIPO AF:
Método de aceite natural y agua forzada, en este método el núcleo del

El método de circulación de aire forzado se apoya en ventiladores transformador está sumergido en el aceite y mediante la convención de
para circular el aire a velocidad por el núcleo y los debandados del este el aceite se traslada hacia un radiador de agua instalado a un lado del
transformador para regular su temperatura, mediante sensores equipo y es enfriado por el agua circulante en este.
estos ventiladores son activados para enfriar el transformador.
¿Qué es un aceite
dieléctrico?
El aceite dieléctrico es un lubricante estable

a elevadas temperaturas y con buenas
propiedades refrigerantes dada su baja
viscosidad. Se elabora con lubricantes
hidrogenados que ofrecen una elevada
resistencia a la corriente eléctrica y a la
oxidación. Es muy útil para determinados
tipos de maquinaria con capacitadores de
alto voltaje, así como interruptores de alto
voltaje, interruptores automáticos, balastros
y transformadores de alta potencia.
Tipos de aceite dieléctrico
El tipo de aceite aislante, depende directamente del tipo y la potencia del transformador. En la práctica, hay
al menos tres tipos principales de aceites de transformadores:
aceites minerales
(nafténicos y
parafinas);
bio-aceite
(aceites sobre aceites de
una base silicona;
biológica).
Mantenimiento de transformadores
Mantenimiento correctivo
El objetivo principal del mantenimiento correctivo es poner en el menor tiempo posible en funcionamiento
el transformador que ha fallado y evitar futuras fallas reincidentes
Posibles fallas en transformadores
Falla Consecuencia
Sobrecarga Descomposición del papel generando gases, disminuyendo sus propiedades mecánicas y
dieléctricas.
Sobrevoltaje Grandes esfuerzos dieléctricos en el papel que puede perforarlos y destruirlos.

Cortocircuito Aumento en la temperatura de funcionamiento descomponiendo el papel y
esfuerzos mecánicos que pueden destruir los devanados.
Ingreso de agua Disminución de la rigidez dieléctrica y aumento del factor de potencia del aislamiento.
Mala instalación Puntos calientes que causan pérdidas de energía.

Mantenimient
o correctivo
Mantenimiento preventivo en transformadores de potencia
Consta de inspeccionar periódicamente el transformador con la finalidad de encontrar y corregir defectos que a largo
plazo puedan ocasionar una falla en el equipo.
La mayoría de las acciones se realizan en frio, es decir estando el transformador fuera de servicio, a excepción de la
termografía, inspección visual y regeneración en caliente.
Por tal razón es importante tener un plan de actividades bien constituido donde la salida de un equipo no afecte
dramáticamente la prestación del servicio y se restablezca la normalidad en el menor tiempo posible.
Tabla 2. Medidas eléctricas de campo.
Medida Objetivo
Resistencia de aislamiento Detectar humedad y contaminación.
Relación de transformación Determinar la relación de transformación y
polaridad del equipo.
Factor de potencia Conocer el contenido de humedad en el
papel.
Perdidas con carga y tensión de Determinar las perdidas con carga.
cortocircuito
Perdidas en vacío y corriente de Determinar las pruebas sin carga, detectar
excitación fallas en el aislamiento.
El secado de transformadores
El secado de transformadores se enfoca en remover el agua atrapada en el papel aislante y el aceite dieléctrico. Un buen
método de secado es aquel que reduce el contenido de agua a niveles aceptables en el menor tiempo posible y obviamente
sin afectar la integridad del activo. Los principales métodos de secado son:
Calentamiento por
cortocircuito,
recirculación de
aceite y aplicación
de vacío.
Secado por el
Circulación de
método de Vapor
aceite caliente.
Phase.
Método Circulación de
criogénico. aire caliente.
Método de
aspersión de Aplicación de
vacío únicamente.
aceite caliente.
Mantenimiento predictivo en transformadores de potencia
El objetivo principal de este mantenimiento es mantener en óptimas condiciones el papel

aislante, disminuyendo la tasa de envejecimiento. Se realiza un seguimiento a ciertas
variables, según los valores obtenidos se determina si el equipo se encuentra en óptimas
condiciones o si por el contrario presenta un mal funcionamiento y necesita una acción
adicional para preservar su integridad. Dicho seguimiento se enfoca en el contenido de agua
y los productos de oxidación los cuales son los principales causantes del deterioro del papel.
La cromatografía de gases hace parte de este tipo de mantenimiento y es fundamental pues

no solo determina el estado del aceite dieléctrico sino también del papel aislante. Con esta
prueba se logra establecer la presencia de gases disueltos presentes en el aceite, según el gas
y su concentración se puede determinar una posible falla en el equipo mediante el
pentágono de Duval.
El mantenimiento predictivo no solo consta de la cromatografía de gases, pues
también se realizan pruebas fisicoquímicas que permiten determinar el grado de
pureza y estabilidad del aceite. El conjunto de pruebas fisicoquímicas permite
determinar la presencia de contaminantes como lodos, agua, ácidos y productos de
oxidación. De esta forma se determina la condición del aceite y el papel brindando
la posibilidad de realizar un mantenimiento preventivo oportunamente evitando
una falla en el equipo que ocasione la suspensión del servicio.
Dentro de este mantenimiento también se realiza la prueba de furanos mediante la

cual se mide la cantidad de furanos los cuales son productos de la descomposición
del papel. Con esta prueba se calcula el número de polimerización con el cual se
determina las cadenas de hidrocarburos restantes que conforman el papel.
Pruebas físicos y químicos de los aceites
dieléctricos
Los ensayos físicos y químicos proporcionan la información relativa a la calidad el aceite,
indicando sus condiciones químicas, mecánicas y eléctricas, así como dan una proyección de los
efectos que ésta pueda aportar al sistema de aislamiento. Los ensayos físicos y químicos se
integran en forma de paquete por un grupo de ensayos o pruebas predeterminadas y procesadas
bajo estándares y métodos reconocidos internacionalmente (ANSI, IEEE, DOBLE, ASTM, IEC,
CIGRE y otros)
Análisis cromatográfico de gases
El análisis cromatográfico de gases (GC) es una técnica esencial para evaluar la integridad y el
funcionamiento de los transformadores eléctricos a través del estudio de los gases disueltos en el aceite
dieléctrico. Cuando el transformador sufre procesos internos como calentamiento, arcos eléctricos o
descargas parciales, ciertos gases se generan y se disuelven en el aceite. Estos gases incluyen hidrógeno,
monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano, etano, etileno y acetileno.
Análisis cromatográfico de solidos
El análisis cromatográfico de sólidos en los transformadores es el estudio de los contaminantes y
productos de degradación presentes en los materiales sólidos como el papel aislante, que es parte
importante del sistema de aislamiento del transformador. Esta técnica puede incluir la
cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS) para analizar
compuestos orgánicos volátiles y semi-volátiles que se desprenden del papel bajo condiciones de
estrés térmico y eléctrico.
Técnicas de muestreo de aceite
Toma de muestra con botella
Muestra con jeringa:
Limpiar cuidadosamente la
boca de salida de la válvula de
toma de muestras con un trapo
limpio sin hilachas.
Abrir la válvula y dejar salir aceite para

eliminar depósitos o suciedad que pueda
existir en la tubería de la válvula y cerrar
de nuevo la válvula. Salvo casos especiales
el muestreo debe realizarse en la válvula
de vaciado del transformador.
Acoplar el dispositivo de toma de muestras a la boca de la

válvula y abrir la válvula dejando que fluya aceite al recipiente de
vertidos (de 1 a 2 litros). A continuación, girar la llave de tres vías
(posición B) para llenar lentamente la jeringa sin tirar del
émbolo, dejándolo desplazarse por la presión del aceite.
Limpieza y regeneración de aceites
Es un proceso que alarga

la vida útil de los
transformadores y evita
desechos en el medio
ambiente que pueden ser
provocados por derrames.
El aceite limpio y
regenerado mejora Reduce los costos de
las propiedades los aceites nuevos
dieléctricas del pues es poca la
transformador, lo que cantidad de aceite
ayuda a prevenir que se pierde.
fallas.
Proceso de filtrado y desgasificado al alto vacío de transformadores en aceite
Es una técnica avanzada utilizada para limpiar y mantener el aceite a un nivel óptimo en el transformador,
la cual consiste en los siguientes pasos:
Preparación del equipo: el trasformador debe estar apagado y fuera de servicio.

Asegurar que las válvulas de entrada y salida de aceite estén cerradas y el sistema
despresurizado.
Conexión de la maquina al transformador: se conecta la manguera de entrada de

la máquina de filtrado al punto de drenaje o toma de muestras del transformador
y la manguera de salida de vuelta al transformado r.
Filtración de aceite: se enciende la maquina y el aceite se bombea a través de los

filtros de alta eficiencia los cuales atrapan las partículas sólidas.
Desgasificado al alto vacío: el aceite se calienta para facilitar la desgasificación y

extraer humedad. Se crea un alto vacío con la ayuda de una bomba que permite
separa la humedad y los gases para que estos sean expulsados a través de un
sistema de purga.
Verificación y desconexión: se pueden realizar pruebas de calidad al aceite y

desconectar el sistema.
Conclusiones
El mantenimiento predictivo, es crucial para la detección temprana de
condiciones anormales en transformadores. Esto no solo ayuda a
prolongar la vida útil del equipo, sino que también minimiza los costos
de reparación y mantenimiento, mejorando la eficiencia operativa del
sistema eléctrico.
Las técnicas como la cromatografía de gases y la espectrometría son

importantes para el análisis detallado del estado del aceite y los
posibles problemas internos del transformador. Estas técnicas permiten
identificar y cuantificar gases disueltos y otros contaminantes, lo que es
esencial para la planificación de intervenciones de mantenimiento y la
prevención de fallos catastróficos.
La calidad y el estado del aceite tienen un impacto directo en el

rendimiento y la seguridad de los transformadores. El aceite actúa
como un aislante y un medio de transferencia de calor; por lo tanto,
mantener su calidad a través de regeneraciones periódicas y análisis es
fundamental para evitar sobrecalentamientos y fallas eléctricas,
asegurando así la continuidad y la fiabilidad del suministro eléctrico.

Proyecto Laboratorio de Máquinas Eléctricas

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Proyecto Laboratorio de Máquinas Eléctricas

Cargado por

Información del documento

Título original

Derechos de autor

Formatos disponibles

Compartir este documento

Compartir o incrustar documentos

Opciones para compartir

¿Le pareció útil este documento?

¿Este contenido es inapropiado?

Copyright:

Formatos disponibles

Proyecto Laboratorio de Máquinas Eléctricas

Cargado por

Copyright:

Formatos disponibles

Laboratorio de Máquinas

Análisis de aceite de transformadores

ALVARADO OGUILVE JEAN PAUL

Evaluar el impacto del mantenimiento predictivo, basado en el análisis de aceites,

Un transformador de potencia es un dispositivo utilizado

El funcionamiento de un transformador de potencia se

Consiste en dos o más bobinas de alambre

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de

En la norma internacional (IEC 60076) de diseño, fabricación y pruebas de transformadores de

• Sistemas de refrigeración TIPO AN

Sistemas de refrigeración TIPO AN:

Air Natural, el calor generado por el

Sistemas de refrigeración TIPO ONWF

Método de aceite natural y agua forzada, en este método el núcleo del

El aceite dieléctrico es un lubricante estable

Sobrevoltaje Grandes esfuerzos dieléctricos en el papel que puede perforarlos y destruirlos.

Mala instalación Puntos calientes que causan pérdidas de energía.

Tabla 2. Medidas eléctricas de campo.

El objetivo principal de este mantenimiento es mantener en óptimas condiciones el papel

La cromatografía de gases hace parte de este tipo de mantenimiento y es fundamental pues

Dentro de este mantenimiento también se realiza la prueba de furanos mediante la

Abrir la válvula y dejar salir aceite para

Acoplar el dispositivo de toma de muestras a la boca de la

Es un proceso que alarga

Preparación del equipo: el trasformador debe estar apagado y fuera de servicio.

Conexión de la maquina al transformador: se conecta la manguera de entrada de

Filtración de aceite: se enciende la maquina y el aceite se bombea a través de los

Desgasificado al alto vacío: el aceite se calienta para facilitar la desgasificación y

Verificación y desconexión: se pueden realizar pruebas de calidad al aceite y

Las técnicas como la cromatografía de gases y la espectrometría son

La calidad y el estado del aceite tienen un impacto directo en el

También podría gustarte