En el entorno de la ingeniería eléctrica, el secado de aceite en México representa una práctica indispensable para mantener la eficacia y fiabilidad de los transformadores. Este proceso, crucial para la disipación de calor y el aislamiento, enfrenta desafíos específicos debido a las condiciones ambientales y operativas del país. 

Cómo y por qué se deteriora el aceite del transformador

Durante su funcionamiento, el aceite del transformador se expone a factores adversos como:

• Campo eléctrico
• Alta temperatura
• Oxígeno del aire
• Agua
• Impurezas mecánicas
• Materiales de construcción (metales)

Aunque algunos factores son inherentes al diseño del transformador, otros, como el agua y el aire, pueden ser minimizados. Sin embargo, es inevitable el impacto negativo de estos elementos en el aceite, ya que facilitan reacciones químicas dentro del transformador. Las burbujas de gas pueden ser focos de descargas parciales, y el agua reduce la rigidez dieléctrica del aceite, contribuyendo a la degradación del aislamiento sólido.

Con el tiempo, el aceite se oxida, formando ácidos y lodos que se adhieren al aislamiento y las paredes del tanque, aumentando la viscosidad del aceite y reduciendo su capacidad de enfriamiento. Esto puede acelerar la descomposición de la celulosa en el transformador y elevar el riesgo de fallos.

Para extender la vida útil de los transformadores, es crucial un mantenimiento adecuado del aceite aislante, garantizando así hasta 50-70 años de servicio.

¿Qué se requiere para mejorar la calidad del aceite?

El tratamiento del aceite de transformador se vuelve esencial cuando su estado se deteriora, con el objetivo de mejorar sus propiedades. Un indicador principal del envejecimiento del aceite es su índice de acidez. Si este parámetro se mantiene por debajo de 0,5 mg KOH/g, se procede a una purificación para optimizar la condición del aceite.

La purificación del aceite de transformador abarca un amplio espectro de operaciones distintas, cada una destinada a eliminar tipos específicos de impurezas. Estas incluyen:

• Filtración de aceite: para extraer las impurezas mecánicas.
• Desgasificación de aceite: para eliminar los gases.
• Secado de aceite del transformador: para retirar el agua libre y disuelta.

Adicionalmente, en el caso de los transformadores de alta tensión, se emplea el vaciado del aceite seco y desgasificado. Este procedimiento es vital para prevenir la entrada de agua y gases en el aceite durante el proceso de llenado.

El estado general del sistema de aislamiento también se mejora mediante el secado del aislamiento del transformador en hornos de vacío, lo cual es crucial para eliminar el agua presente en el aislamiento de bobinado.

Un incremento en el índice de acidez por encima de 1 m KOH/g señala el envejecimiento avanzado del aceite. En tal situación, se requiere reemplazar o regenerar el aceite del transformador. La restauración de las propiedades del aceite es posible si se mantiene la composición de los hidrocarburos beneficiosos, eliminando los productos de oxidación y envejecimiento. En casos donde la composición del aceite se vea severamente alterada e irrecuperable, será necesario sustituir el aceite.

Antes de abordar los métodos de secado y desgasificación de los aceites, es crucial considerar las estrategias preventivas para proteger el transformador del agua y la formación de gases.

Protección del Transformador Contra Agua y Gases

Existen múltiples estrategias para salvaguardar los transformadores de los efectos nocivos del agua y los gases. Los transformadores de menor tamaño se construyen con un diseño hermético, lo que impone requerimientos adicionales sobre la resistencia del tanque para soportar la presión que se genera con el aumento de la temperatura del transformador.

Para los transformadores de alto voltaje, frecuentemente se opta por una protección con nitrógeno. Este método involucra llenar el espacio sobrante en el tanque o el expansor con una “almohada de nitrógeno” de nitrógeno seco, que actúa como barrera contra la entrada de otros gases y agua del exterior. Sin embargo, esto no impide que el agua y los gases generados internamente contaminen el aceite. Posteriormente a la desgasificación, se puede proceder a la nitrogenación del aceite del transformador.

El secado del aceite del transformador durante su funcionamiento se lleva a cabo mediante filtros de termosifón y de adsorción, llenos de un adsorbente como el gel de sílice, que captura el agua mientras el aceite circula a través del filtro. El filtro de termosifón se instala directamente en el tanque del transformador, mientras que el de adsorción se sitúa en una base aparte, cercana al transformador.

Es imperativo, sin importar el sistema de protección utilizado, asegurar la eliminación de gases y agua antes de introducir aceite en el transformador, como parte esencial de su mantenimiento. La desgasificación del aceite del transformador, tanto antes del llenado como durante su operación, es fundamental para ralentizar los procesos de oxidación y fortalecer la fiabilidad del sistema de aislamiento.

El Proceso de Secado Térmico al Vacío del Aceite

Para eliminar el agua del aceite, se prefieren métodos como el secado con zeolita y, especialmente, el secado térmico al vacío. Aunque el secado con zeolita es efectivo en la eliminación de agua, mejorando significativamente el voltaje del aceite, requiere de reactivación tras su saturación. Por ello, en combinación con la desgasificación, el tratamiento térmico al vacío se considera la opción preferente. Este método se basa en el principio de la ebullición prematura del agua bajo condiciones de vacío, un fenómeno observable en altitudes elevadas donde el agua hierve a temperaturas inferiores a 100 °C.

Durante el tratamiento térmico al vacío, el aceite primero se calienta hasta una temperatura de 50-55 °C, para luego ser introducido en una columna de vacío donde se mantiene un vacío profundo, facilitado por un sistema de vacío eficaz. El aceite pasa a través de filtros activadores, fluyendo en una fina película que facilita la liberación intensiva de agua y gases bajo la influencia del vacío.

Así, el tratamiento térmico al vacío permite un secado y una desgasificación efectivos del aceite de transformador, sin generar residuos que requieran reactivación o disposición especial.

Importancia del secado de aceite en el mantenimiento del transformador

El secado de aceite es un proceso crítico dentro del mantenimiento de transformadores, dirigido a eliminar la humedad contenida en el aceite, tanto en su forma libre como disuelta. La presencia de agua reduce drásticamente la rigidez dieléctrica del aceite, facilita la degradación del aislamiento sólido, y aumenta la susceptibilidad a descargas parciales, comprometiendo la seguridad y eficiencia del transformador. 

Tecnologías de GlobeCore para el secado y desgasificación del aceite

GlobeCore se distingue por su desarrollo de tecnologías innovadoras para el tratamiento del aceite de transformador, incluyendo sistemas de secado y desgasificación que pueden eliminar eficazmente el agua, gases y otras impurezas volátiles.
GlobeCore produce sistemas de la serie CMM diseñados específicamente para el secado al vacío y la desgasificación del aceite de transformadores.

Cada sistema CMM de GlobeCore está equipado para realizar múltiples operaciones esenciales:

• Eliminación de gases del aceite;
• Secado del aceite mediante deshidratación;
• Filtrado del aceite;
• Drenaje del transformador;
• Llenado de transformadores con aceite bajo vacío;

Nitrogenación del aceite de transformador.

• Resultados tras el tratamiento del aceite con equipos GlobeCore:
• El voltaje de ruptura se mantiene en al menos 70 kV;
• La proporción de gas en el volumen no excede el 0,1%;

La humedad por masa se reduce a no más de 10 gramos por tonelada.

• Los sistemas GlobeCore están disponibles en versiones con capacidades de tratamiento de aceite que van desde 1 hasta 15 metros cúbicos por hora.

Los sistemas de GlobeCore pueden conectarse directamente a transformadores para realizar tratamientos de aceite sin necesidad de drenar el tanque, gracias a un circuito cerrado de circulación de aceite. Esto es aplicable tanto a transformadores desconectados como a los que están en funcionamiento. En el caso de estar operando, se utiliza el Sistema de Seguridad para Transformadores (TSS) para conectar las unidades CMM, supervisando el nivel de aceite en el tanque del transformador y deteniendo el sistema automáticamente en caso de detección de fugas, asegurando así la protección constante del transformador sin necesidad de interrumpir el tratamiento del aceite.

Beneficios del Secado de Aceite en México con GlobeCore

La aplicación del secado de aceite en México con tecnología de GlobeCore no solo mejora la fiabilidad y seguridad de los transformadores, sino que también contribuye a una mayor eficiencia energética. Al mantener el aceite en óptimas condiciones, se reducen las pérdidas eléctricas y se optimiza la respuesta del transformador bajo cargas variables. Además, el enfoque preventivo del secado de aceite ayuda a las empresas de energía a cumplir con las regulaciones ambientales y de seguridad, minimizando el impacto ambiental de sus operaciones.