{"id":12046,"date":"2021-08-24T17:22:04","date_gmt":"2021-08-24T17:22:04","guid":{"rendered":"https:\/\/polywaterv2.wpengine.com\/?p=12046"},"modified":"2026-01-08T09:52:20","modified_gmt":"2026-01-08T15:52:20","slug":"como-el-oxigeno-y-los-acidos-influyen-en-el-envejecimiento-de-los-transformadores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.polywater.com\/es\/knowledge-hub\/como-el-oxigeno-y-los-acidos-influyen-en-el-envejecimiento-de-los-transformadores\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo el ox\u00edgeno y los \u00e1cidos influyen en el envejecimiento de los transformadores"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n

1. Introducci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n

Como se describe en nuestro art\u00edculo, C\u00f3mo la temperatura y el agua influyen en el envejecimiento de los transformadores<\/em><\/a>, que se enfoc\u00f3 en el comportamiento de envejecimiento de los transformadores con los sistemas de celulosa de aceite, el envejecimiento de los transformadores puede acelerarse debido a varios factores. Este documento lo gu\u00eda a trav\u00e9s del efecto del ox\u00edgeno y los \u00e1cidos en el rendimiento de los transformadores. Existen formas para reducir las influencias de estos aceleradores, para mitigar y ralentizar el proceso de envejecimiento en su flota de transformadores. Hay formas en que puede usar el ox\u00edgeno en beneficio de su transformador y hay medidas que puede tomar para prevenir el envejecimiento acelerado por completo.<\/p>\n

    \n
  1. \n\n\n\n
    Contenido relacionado: <\/strong>Historia de reparaci\u00f3n de fugas en transformadores de Polywater\u00ae<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

    2. La influencia del ox\u00edgeno<\/strong><\/h2>\n

    Tanto el O2<\/sub> como el nitr\u00f3geno (N2<\/sub>) ingresan al transformador desde la atm\u00f3sfera. El ox\u00edgeno se consume dentro del transformador y proporciona informaci\u00f3n crucial sobre el estado del transformador y la velocidad de envejecimiento. El efecto acelerador del envejecimiento del ox\u00edgeno se identific\u00f3 en 1976 en un art\u00edculo del Consejo Internacional de Grandes Redes El\u00e9ctricas (International Council on Large Electric Systems, CIGRE) (El transformador sin ox\u00edgeno con envejecimiento reducido por desgasificaci\u00f3n continua<\/em>) *. Hay muchos posibles puntos de entrada del ox\u00edgeno en el transformador, pero el principal medio de entrada se debe a los cambios en el volumen de aceite como consecuencia de los cambios de temperatura y carga.<\/p>\n

    Cuando aumentan las temperaturas de funcionamiento del transformador, el aceite se expande y aumenta su volumen. El mayor volumen de aceite act\u00faa como un pist\u00f3n para expulsar los gases atmosf\u00e9ricos del transformador. Cuando la temperatura disminuye, el volumen de aceite se contrae y los gases atmosf\u00e9ricos son absorbidos al transformador. Se han desarrollado diferentes dise\u00f1os de sellado de transformadores para evitar la entrada de O2<\/sub> en el transformador durante estos cambios de volumen. Cuando se eval\u00faa el contenido de gas del aceite de transformador con el An\u00e1lisis de gas disuelto (Dissolved Gas Analysis, DGA), es necesario comprender el dise\u00f1o de sellado de su transformador porque el an\u00e1lisis de O2<\/sub> variar\u00e1 de acuerdo con los dise\u00f1os de sellado.<\/p>\n

    Las siguientes alternativas de sellado se utilizan en la industria:<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    El O2<\/sub> se consume dentro del transformador, por lo que el contenido de O2<\/sub> estar\u00e1 en un estado equilibrado entre la disponibilidad y el consumo. Entonces, por lo general, los niveles de O2<\/sub> en sistemas cerrados ser\u00e1n m\u00e1s bajos que en los sistemas de respiraci\u00f3n abierta.\u00a0 Cuesta evaluar el contenido de gas en los sistemas de respiraci\u00f3n abierta, ya que la velocidad de intercambio de gas entre el tanque del transformador y la atm\u00f3sfera puede diferir en un factor de 1:10 de acuerdo con el dise\u00f1o y la configuraci\u00f3n del conservador.<\/p>\n

    Adem\u00e1s, en los sistemas de respiraci\u00f3n abierta, las concentraciones de aproximadamente 22.000 a 25.000\u00a0ppm pueden considerarse normales. Si el contenido de O2<\/sub> es inferior que 20.000\u00a0ppm, se puede suponer que se<\/em> est\u00e1 consumiendo y que se est\u00e1 produciendo un envejecimiento acelerado. Los niveles de di\u00f3xido de carbono (CO2)<\/sub> tambi\u00e9n se pueden usar de la misma manera. Los niveles de CO2<\/sub> superiores que 6000\u00a0ppm son una clara indicaci\u00f3n del envejecimiento acelerado. Si el valor de O2<\/sub> es de alrededor de 10.000\u00a0ppm, se pueden alcanzar valores de CO2<\/sub> superiores que 12.000\u00a0ppm en casos extremos. Los valores l\u00edmite en funci\u00f3n de la norma IEEE no se aplican a los transformadores de respiraci\u00f3n abierta, y la relaci\u00f3n CO\/CO2<\/sub> es aplicable en cierta medida.<\/p>\n

    Los valores encontrados en sistemas cerrados con bolsas de aire o membranas ser\u00e1n completamente diferentes que los de los sistemas de respiraci\u00f3n abierta. Los transformadores con sistemas cerrados generalmente tienen un contenido de ox\u00edgeno residual de 2000 a 4000\u00a0ppm, combinado con 1500 a 2000\u00a0ppm de CO2<\/sub> en sistemas cerrados. Sin embargo, si el O2<\/sub> es \u00ab0\u00bb y el CO2<\/sub> est\u00e1 por encima de 4000, nuevamente se puede asumir que el transformador est\u00e1 envejeciendo a una velocidad acelerada.<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    3. La influencia de los \u00e1cidos <\/strong><\/h2>\n

    La interacci\u00f3n del O2<\/sub> y el calor con el aceite aislante en el transformador produce la formaci\u00f3n de \u00e1cidos en el aceite. Los \u00e1cidos se miden por el n\u00famero de \u00e1cido expresado en \u00abmgKOH\/g\u00bb. Este n\u00famero indica cu\u00e1nto material alcalino (KOH) se necesita para neutralizar los \u00e1cidos en el aceite.\u00a0 Un n\u00famero de acidez es una medida del nivel de acidez y es la forma m\u00e1s importante de evaluar la condici\u00f3n del aceite aislante en el transformador.<\/p>\n

    La tensi\u00f3n interfacial (Interfacial Tension, IFT) tambi\u00e9n es un indicador \u00fatil de la calidad del aceite. La IFT es una medida de la diferencia en la tensi\u00f3n superficial del aceite, que es no polar, en comparaci\u00f3n con la tensi\u00f3n superficial del agua, un elemento altamente polarizado. La IFT entre dos materiales con polaridad similar ser\u00e1 baja. Cuando el fluido aislante de aceite mineral se degrada a trav\u00e9s del contacto con el O2<\/sub>, se forman \u00e1cidos hidr\u00f3filos (que atraen el agua), como los \u00e1cidos carbox\u00edlicos. Estos son altamente polares y no son muy solubles en aceite debido a la baja polaridad del aceite. La presencia de \u00e1cidos hidrof\u00edlicos en el aceite aumenta su polaridad y produce una IFT m\u00e1s baja. Una IFT baja indica la presencia de \u00e1cidos y agua, lo que puede afectar las propiedades diel\u00e9ctricas del aceite y generar lodo en el transformador.<\/p>\n

    El n\u00famero de \u00e1cido y la tensi\u00f3n interfacial deben considerarse juntos.\u00a0 Por ejemplo, un n\u00famero de \u00e1cido alto de 0,2\u00a0mgKOH\/g, t\u00edpicamente generar\u00e1 una tensi\u00f3n superficial interfacial de menos de 20\u00a0N\/m. Los est\u00e1ndares especifican valores l\u00edmite de 0,1\u00a0mgKOH\/g para transformadores de m\u00e1s de 70\u00a0kV y 0,25 para los que tengan un voltaje menor. El \u00faltimo valor no tiene sentido, ya que el efecto qu\u00edmico es independiente del voltaje de funcionamiento. Adem\u00e1s, la precipitaci\u00f3n de lodo comienza m\u00e1s all\u00e1 del valor de 0,1, lo que puede reducir la capacidad de enfriamiento del transformador y la seguridad operativa. Por lo tanto, las medidas correctivas tienen sentido a un valor de 0,1.<\/p>\n

    La velocidad de formaci\u00f3n del \u00e1cido se puede usar para evaluar el dise\u00f1o del sistema de enfriamiento interno del transformador y la velocidad de envejecimiento. Una velocidad de formaci\u00f3n del \u00e1cido alta significa que el aceite est\u00e1 estresado t\u00e9rmicamente, lo que hace que el aceite se degrade a una velocidad m\u00e1s r\u00e1pida. Esto puede indicar un enfriamiento inadecuado debido a un dise\u00f1o deficiente.\u00a0 El \u00abdelta (\u0394) de la formaci\u00f3n del \u00e1cido\u00bb puede usarse como un indicador tanto del dise\u00f1o apropiado del sistema de enfriamiento interno como de la velocidad de envejecimiento del transformador. El \u00e1cido tambi\u00e9n ataca activamente el aislamiento de celulosa y acelerar\u00e1 su descomposici\u00f3n. Esto se hace evidente con el aumento del consumo de O2<\/sub> en el proceso de descomposici\u00f3n ante la presencia de aceites \u00e1cidos.<\/p>\n

      \n
    1. \n

      4. Combinaci\u00f3n de ox\u00edgeno y \u00e1cido<\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
    2. <\/li>\n<\/ol>\n

      El ox\u00edgeno y el \u00e1cido funcionan al un\u00edsono y deben evaluarse juntos. Esto significa que ambos productos deben abordarse en un esfuerzo por dar mantenimiento a los transformadores que envejecen. Tanto el O2<\/sub> como los \u00e1cidos degradan el aislamiento de papel (s\u00f3lido) dentro de un transformador. De hecho, el consumo de O2<\/sub> es un muy buen indicador de la velocidad de envejecimiento general del sistema. El alto consumo de O2<\/sub> implica una degradaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida del aislamiento s\u00f3lido de papel. El consumo de O2<\/sub> generalmente disminuye despu\u00e9s de la regeneraci\u00f3n del aceite, por lo que se puede prever que la velocidad de degradaci\u00f3n del papel disminuir\u00e1 en consecuencia.<\/p>\n

      Sin embargo, la regeneraci\u00f3n del aceite a menudo genera una continua degradaci\u00f3n \u00e1cida del aislamiento de papel. La velocidad de degradaci\u00f3n \u00e1cida de la celulosa depende de la concentraci\u00f3n de agua y la concentraci\u00f3n de iones H+ separados de los \u00e1cidos. Muchos de los \u00e1cidos formados en el aceite de transformadores y en la degradaci\u00f3n de la celulosa se absorben en el papel. Por lo tanto, incluso cuando la regeneraci\u00f3n de aceite elimina el O2<\/sub> del sistema, los \u00e1cidos que a\u00fan permanecen en el aislamiento de papel contin\u00faan degradando la celulosa y creando un camino hacia una oxidaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida, como se muestra en la secci\u00f3n 6.2. Tambi\u00e9n es importante evaluar la producci\u00f3n de acidez junto con el contenido de CO2<\/sub> y O2<\/sub>, como se muestra en el ejemplo 6.1.<\/p>\n

        \n
      1. \n\n\n\n
        Contenido relacionado: <\/strong>Reparaci\u00f3n rentable de fugas en el sitio de transformadores de energ\u00eda<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

        5. <\/strong><\/strong>\u00bfQu\u00e9 soluciones son \u00fatiles y cu\u00e1ndo?<\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
      2. <\/li>\n<\/ol>\n

        5.1. Abordar el problema del O2<\/sub>:<\/h3>\n

        Es \u00fatil equipar los transformadores con sistemas de sellado que impidan la entrada de ox\u00edgeno, bolsas de aire en el conservador de aceite o sellos de flujo ascendente entre el conservador de aceite y la atm\u00f3sfera. Los sistemas de desgasificaci\u00f3n parcial tambi\u00e9n han demostrado ser \u00fatiles para la restauraci\u00f3n y conservaci\u00f3n de transformadores antiguos de respiraci\u00f3n abierta, donde reducen la proporci\u00f3n de gases atmosf\u00e9ricos (N2<\/sub>, O2<\/sub>) a aproximadamente el 30\u00a0% de los valores saturados.<\/p>\n

        Los sistemas mencionados tambi\u00e9n eliminan el agua de la celulosa. La tarea implica c\u00f3mo resolver este problema desde el punto de vista t\u00e9cnico y econ\u00f3mico. En los transformadores de respiraci\u00f3n abierta m\u00e1s antiguos, los equipos de derivaci\u00f3n o regeneraci\u00f3n son un m\u00e9todo comprobado para reducir el O2<\/sub> en el aceite. El aceite se toma de la parte inferior del transformador, se desgasifica, se seca y se env\u00eda de vuelta a la parte superior. Dado que las conexiones est\u00e1ndares, como los grifos de muestra de aceite, se pueden usar para cambiar el sistema de regeneraci\u00f3n entre diferentes transformadores sin apagarlos, una unidad de regeneraci\u00f3n puede tratar de dos a cuatro transformadores medianos en ciclos de tres a seis meses. Esto genera una reducci\u00f3n de la disponibilidad de ox\u00edgeno y en la velocidad de envejecimiento. Por lo tanto, los costos de mantenimiento se reducen al m\u00ednimo, ya que no es necesario reparar el transformador, como con un cambio del conservador. Como el aceite se seca, el agua del sistema se drena del transformador.<\/p>\n

        5.2. Hay tres formas de abordar el problema de la acidez:<\/h3>\n

        – Llenado del transformador con aceites inhibidos en comparaci\u00f3n con aceites no inhibidos. Debe evitar el uso de aceites no inhibidos. El inhibidor act\u00faa de manera muy similar a un recubrimiento de protecci\u00f3n contra la corrosi\u00f3n an\u00f3dica en estructuras de acero.\u00a0 Proteger\u00e1 al aceite de la degradaci\u00f3n oxidativa para evitar la generaci\u00f3n de \u00e1cidos en el aceite. La mayor\u00eda de los inhibidores de aceite contienen 2,6-diterc-butil-p-cresol (DBPC; BHT) y 2, 6-diterc-butilfenol (DBP). Los aceites sin estos inhibidores se degradar\u00e1n con mayor velocidad y requerir\u00e1n cambios frecuentes de aceite, lo que puede requerir mucho tiempo y es costoso.<\/p>\n

        – Tan pronto como se alcancen 0,1\u00a0mgKOH\/g, el aceite debe regenerarse y, luego, debe inhibirse, incluso si el aceite no se inhibi\u00f3 originalmente. No<\/em> inhibir el aceite despu\u00e9s de la regeneraci\u00f3n va en contra de las buenas pr\u00e1cticas, ya que el aceite reci\u00e9n regenerado no contiene estabilizadores de envejecimiento.<\/p>\n

        – Dise\u00f1o correcto del transformador para evitar el estr\u00e9s t\u00e9rmico en el aceite. En nuestro art\u00edculo anterior, C\u00f3mo la temperatura y el agua influyen en el envejecimiento de los transformadores<\/em><\/a>, analizamos que el dise\u00f1o t\u00e9rmico correcto implica que, para los transformadores que se espera sufran cambios de carga frecuentes, el sistema de enfriamiento interno debe eliminar los picos de temperatura durante los aumentos r\u00e1pidos de carga, es decir, un enfriamiento dirigido al aceite (Oil Directed, OD). Para los transformadores donde se necesita bombear el aceite, por ejemplo, los forzados con aceite\/agua (Oil Forced\/Water Forced, OFWF), o en el caso de radiadores de aceite a aire instalados de forma remota, el enfriamiento en los devanados debe basarse en un dise\u00f1o natural de aceite (Oil Natural, ON) para que la temperatura del aceite se distribuya de la manera m\u00e1s uniforme posible dentro del sistema de devanado.<\/p>\n

          \n
        1. \n\n\n\n
          Contenido relacionado: <\/strong>Mapeo de las poblaciones de transformadores<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          6. Ejemplos <\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
        2. <\/li>\n<\/ol>\n

          6.1<\/h3>\n

          En el siguiente caso, el muy bajo contenido de ox\u00edgeno es indudable. Se alcanz\u00f3 inmediatamente despu\u00e9s de la puesta en marcha. A partir de 2004, se incluy\u00f3 en el programa de conservaci\u00f3n de la poblaci\u00f3n de transformadores a pesar de que el transformador estaba en excelentes condiciones. Como se muestra a continuaci\u00f3n, el contenido de \u00e1cido parece estar aumentando r\u00e1pidamente y ha alcanzado el umbral de regeneraci\u00f3n (0,1\u00a0mgKOH\/g) en solo 9 a\u00f1os. Esto significa que el estr\u00e9s t\u00e9rmico en este transformador ha generado una p\u00e9rdida r\u00e1pida de la calidad del aceite.<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          6.2 Ejemplo de interacci\u00f3n del \u00e1cido y el ox\u00edgeno<\/h3>\n

          Acoplador de red 250\u00a0MVA, 220\/110\u00a0kV
          \n\"\"<\/p>\n

          Este transformador es un excelente ejemplo que muestra la interacci\u00f3n del \u00e1cido y el ox\u00edgeno. El transformador comenz\u00f3 un envejecimiento acelerado despu\u00e9s del 2000 y alcanz\u00f3 su etapa de Fin de vida \u00fatil (End of Life, EOL) en 2007. Hasta 1993, el contenido de O2 <\/sub>>> 20.000 era t\u00edpico para un transformador de respiraci\u00f3n abierta que funciona correctamente. Sin embargo, el contenido de CO2<\/sub> era alto, lo que indica un alto nivel de consumo de O2<\/sub>. En 1996, el O2<\/sub> cay\u00f3 y la acidez fue de 0,109\u00a0mgKOH\/g, que estaba en el l\u00edmite m\u00e1ximo. A partir de 2000, el contenido de O2<\/sub> continu\u00f3 disminuyendo mientras que la acidez aument\u00f3. Adem\u00e1s, en 2003 se descubrieron niveles de furano de aproximadamente 5\u00a0ppm.<\/p>\n

          En 2007, todos los indicadores revelaron que el transformador hab\u00eda alcanzado una condici\u00f3n de Fin de vida \u00fatil (EOL), incluidos los siguientes valores:<\/p>\n