Instalación móvil en servicio para el
tratamiento por enjuague
y regeneración del aceite de un
transformador
2.- Procedimiento por
enjuague
Este procedimiento se utiliza
sistemáticamente cuando las cubas de los transformadores pueden resistir el
vacío a que son sometidos en el tratamiento. Contrariamente al procedimiento de
reciclaje, en el que se extrae el agua del aislamiento a través del aceite, el
procedimiento por enjuague expone los elementos activos del transformador
directamente al vacío, lo que asegura un secado más rápido y eficaz. Los
productos de envejecimiento son evacuados en el curso de las fases de
calentamiento.
Simultáneamente y opcionalmente
el aceite puede ser regenerado en una unidad suplementaria intercalando
filtros. En general constan de dos cubas (véase figura 1) conectadas en serie
con tierra activada. Las tierras utilizadas pueden ser bentonitas o sepiolitas. El aceite circula a
través de la tierra situada en las cubas con una granulomentría de 30-60
previamente compactada.
Al pasar el aceite entre la
tierra se absorben los contaminantes del aceite, pasando este purificado a
través de un filtro situado en las cubas y por seguridad a través del filtro
del equipo de tratamiento de enjuague para garantizar que no pasen partículas
de tierra al transformador.
Figura 1: Instalación
de regeneración e inhibición de aceite con dos cubas de tierra activa de un
caudal de aceite global de 3000 l/h y una cuba de inhibición con un contenido
de 32 litros y caudal de aceite de 150 - 200 l/h
Una vez obtenidos los valores
según las normas IEC (Véase post “Clasificación de los aceites dieléctricos y
su aptitud para el servicio en Transformadores” en el siguiente link: http://imseingenieria.blogspot.com.es/2016/07/clasificacion-de-los-aceites.html)
se obtiene un aceite refinado, al que es necesario añadirle un inhibidor para
preservarlo de la oxidación y para que su duración sea equivalente al de un
aceite nuevo, el proceso se realiza simultáneamente con el deshidatado bajo
vacío, disponiendo antes del filtro de la unidad de tratamiento de una
instalación de inhibición (figura 1 y figura 2).
Figura 2: Instalación de inhibición dúplex. Las dos
cubas contienen una fracción en peso de inhibidor (p.e. 0,3%), que se disuelve
y mezcla con el caudal de aceite.
Contenido de cada cuba: 12 litros
Caudal de aceite: 150 – 200 l/h
En la
figura 3 se muestra un esquema de principio de una instalación de regeneración
por enjuague. Como en el procedimiento por reciclaje, la primera fase comprende
el calentamiento del transformador (fase de calentamiento), a continuación, el
aceite es bombeado a una cisterna complementaria y la cuba del transformador es
puesta bajo vacío durante la fase de vacío. Son necesarias dos o tres
operaciones de estas fases antes de que las mediciones de verificación del
aceite puedan dar valores aceptables
Figura 3: Esquema de principio de un
circuito de regeneración de aceite y transformadores
Preparativos:
Es necesaria al menos una
cisterna complementaria, preferentemente resistente al vacío y con volumen
suficiente para permitir el descenso de la superficie del aceite en el
transformador hasta un nivel situado, al menos, por debajo de los
arrollamientos. Todos los aparatos y accesorios que no resistan el vacío deben
ser desconectados del transformador.
Deberá preverse un aislamiento
térmico bien adaptado en el transformador (lonas y calefactores en caso
necesario).
Deberán preverse termopares para la medida de la temperatura
(o para la medida de la resistencia de los arrollamientos, ver post: “Ensayo de
Transformadores: Medida de la resistencia de devanados” en el siguiente link: http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/03/ensayo-de-transformadores-medida-de la.html ).
En la colocación de las tuberías,
es importante asegurar la longitud mínima del conjunto de las conducciones de
vacío, cuyo diámetro debe ser superior a 50 mm.
Durante la fase enjuague (fase 1)
el transformador debe ser vaciado con una bomba centrifuga complementaria sin
prensa estopas para enviar el aceite del transformador a la instalación de
tratamiento.
Desarrollo del procedimiento:
Fase 1:
El aceite es reciclado con caudal
aumentado (rápidamente) hasta conseguir
calentar los elementos activos del transformador a una temperatura de 70 – 90
ºC, llegado el caso, con evacuación simultánea del aceite del transformador. En
caso de crearse espuma en el aceite, o si su temperatura sobrepasa los 75 ºC
durante la fase de desgasificación, se hace pasar la totalidad o una parte del caudal de aceite por la
tubería bi-pas dispuesta en paralelo con la cuba de desgasificación.
Si es necesario, se puede hacer
funcionar la instalación de tratamiento con tierras en paralelo, enviando el
aceite por bombeo a la cisterna complementaria.
Fase 2:
Se continua durante 48 h. con el
vacío del transformador y el tratamiento del aceite en la cisterna
acondicionada con el transformador en circuito abierto. Se toman muestras del
aceite escurrido acumulado en el transformador para determinar la tang. δ y la
tensión interfacial.
Al final de esta fase, el aceite
es dirigido a la instalación de tratamiento con tierras, y después devuelto a la
cisterna complementaria.
Por último se repone el
transformador con aceite tratado (y eventualmente regenerado).
Fase 3:
Esta fase es idéntica a la fas 1.
El transformador es calentado durante unas cuarenta horas a una temperatura de
70 – 90 ºC, dependiendo de sus dimensiones.
Fase 4:
Es idéntica a la fase 2. Se puede
terminar la fase de secado y medir el grado de sequedad alcanzada (por
aplicación del método de la presión ascendente, ver nota al final y las figuras
4a y 4b) desde la caída de la tasa de agua liberada al valor de 5 g/h tonelada
de aislamiento, siendo la temperatura del bobinado superior a 60 ºC. Si,
además, el valor de la tang. δ del aceite escurrido es más bajo del 1 %, se
podrá pasar a la fase de tratamiento final. La calidad térmica del aislamiento
debe ser, en principio, tal que la temperatura de los arrollamientos no esté
nunca por debajo de 60 ºC en el transcurso del intervalo de las 40 horas de duración
de esta fase.
Fase 5:
Se llena el transformador bajo
vacío con aceite tratado, regenerado, y en caso de haberse aplicado, inhibido
en el curso de la fase 4, y añadiendo aceite nuevo si es necesario.
NOTA:
Según una regla empírica, el
secado debería realizarse al menos durante dos días, a partir de la
estabilización de los valores medidos. El grado de sequedad definitiva del
aislamiento podrá determinarse por la aplicación del método de la presión
ascendente. Para efectuar esta medida, se cierran el conjunto de válvulas del
transformador, después se miden los aumentos de presión, y se llevan los
resultados sobre un gráfico en función del tiempo. La figura 4a presenta un
ejemplo típico de la curva así obtenida. Estas curvas ponen en evidencia un
aumento inicial muy rápido de la presión, a la cual se superpone un aumento
lineal ligado a la presencia de fugas. Es posible determinar un valor
aproximado de la presión PG,
característico del contenido en agua del aislamiento, a partir de la curva
extrapolada del gráfico. Conociendo la
temperatura del aislamiento, es posible determinar el contenido en agua a
partir de la curva de Piper (Figura 4b).
Figura 4: Evaluación
del contenido en agua W del papel por medida de la presión ascendente
Ejemplo:
PG
= 0,8 mbar
T
= 60 ºC
Figura
4a: Ensayo de la presión ascendente
P
= Presión en el interior de la cuba
t
= Tiempo (minutos)
PG
= Presión de equilibrio
1
= Presión total
2
= Presión parcial del agua
3
= Presión parcial del aire
Figura
4b: variación de la tensión de vapor de equilibrio,
en función de la humedad del papel (curvas de
Piper).
T
= Temperatura del papel (ºC)
P
= Tensión de vapor del agua (milibares)
W
= Contenido de agua del papel (% de la masa de papel)
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