lunes, 13 de febrero de 2017

Correlación entre el grado de envejecimiento de los transformadores con la cantidad de compuestos furánicos



En la búsqueda por obtener un valor numérico aproximado de la vida del Transformador de potencia, se han desarrollado dos métodos:
  • Las guías de carga, basadas en el modelo de Arrhenius-Dakin (*)
  • La obtención del DP de manera directa o mediante el contenido de furanos en el aceite. (**)
(*) Ver post: “Mis reservas sobre las normas actuales y procedimientos para determinar la duración de vida de un Transformador” en el siguiente link:


(**) Es muy conocida la existencia de una correlación entre el grado de polimerización (DP, por sus siglas en ingles) y el contenido en furanos presentes en el aceite de los Transformadores de Potencia.

La calidad del aislamiento de papel en un transformador depende del grado de polimerización (DP), que representa el número de anillos de glucosa en una cadena. Durante el envejecimiento del transformador, los anillos glucósicos se rompen, disminuyendo la resistencia mecánica del papel y generando subproductos como agua, gases, grupos aldehído y grupos de carboxilo. El control de los grupos aldehído o elementos de este grupo como el Furfural da una información acerca del grado de polimerización (DP). El diagnóstico con este método permite correlacionar el grado de envejecimiento del transformador con la cantidad de compuestos furánicos y a su vez con el DP dependiendo de las condiciones de funcionamiento y de los elementos que forman el transformador, por lo tanto, el monitoreo de los furanos se transforma en una importante técnica en el mantenimiento predictivo de los transformadores, ya que se puede correlacionar perfectamente con el deterioro del papel y por tanto, de la vida del transformador.

Es importante combinar este análisis con otros métodos de diagnóstico para poder conocer mejor el estado del transformador.

En los ensayos de cromatografía GDA (Gas Disuelto en Aceite) se identifica el deterioro de la celulosa por el contenido y las relaciones de CO y de CO2. No obstante, muchas consideraciones son hechas cuando estas relaciones quedan fuera de los parámetros usuales, la más usual es analizar el contenido de furanos por Cromatografía Líquida de Alta Resolución,  conocida con las siglas HPLC.

El método que se emplea para analizar los compuestos Furanicos a través de la cromatografía líquida de alta viscosidad (HPLC) es el ASTM D5837 ó el IEC 61198. Con este análisis se puede reconocer los siguientes compuestos furánicos: 5-hidroximetil-2-furfural (HMF), Alcohol furfurílico (FOL), 2-furfural (FAL), 2-acetilfurano (AF) y 5-metil-2-furfural (MF). De todos, modos para simplificar, en general se mide, siguiendo la tendencia del 2 Furfural - (2 FAL).


Figura 1: Relación 2FAL vs Grado de Polimerización (GP)

Las relaciones deben evaluarse en función de las cantidades de papel que han sido afectadas, de la temperatura alcanzada en la zona, debido a que en muchos casos es sólo el 10% de toda la celulosa afectada por el punto caliente. Además, se da una situación adicional a ser tenida en cuenta y es que la medición se hace en muestras de aceite expresando la concentración en ppm, lo que obliga a estimar el valor dentro del volumen total de aceite.

Otra consideración a tener en cuenta en los furanos es que son inestables a elevadas temperaturas, por ello, merece atención especial, pueden existir mermas por descomposición de los propios furanos. Sin embargo, no se dispone aún de Normas para evaluar los resultados de las  concentraciones de furanos a partir de los cuales es conveniente realizar diagnósticos. 

A modo de sugerencia se recomiendan los siguientes criterios:    

FAL < 0.2 ppm  bien    
FAL > 0.5 ppm  observable investigar     
FAL > 1  ppm  mal

No obstante, lo mejor es realizar un análisis de tendencia,  verificando la evolución de las concentraciones de  los furanos en el aceite del transformador durante determinados periodos de tiempo.

Se debe resaltar que transformadores construidos con papeles mejorados térmicamente pueden producir cantidades muy inferiores de furanos. Para evaluar el contenido de furanos para el caso de transformadores que posean papel mejorado térmicamente, a modo indicativo se presenta una relación entre la formación de 2FAL  según el tipo de papel aislante utilizado.


Figura 2: Formación de furanos / tiempo

En la literatura técnica sobre este tema, se pueden encontrar varios modelos de degradación del papel, que difieren unos de otros en la forma de representar la correlación DP-Furanos, por ello, y con el fin de llegar a un consenso, es necesario elegir un modelo que se adecue a las necesidades industriales. Entre los modelos más aceptados en la industria estan los de S. D. Myers y Alfonso de Pablo a la vista de los conocimientos acumulados por estos autores y la experiencia obtenida en el campo al aplicar estos modelos.

En el post ”Debate sobre los modelos de evaluación de la degradación del papel en Transformadores de Potencia” se exponen detalles que pueden ser de interés para el técnico especialista.
Link:
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/02/debate-sobre-los-modelos-de-evaluacion.html


POST EN PDF EN LA SIGUIENTE URL:

http://imseingenieria.blogspot.com.es/2017/02/debate-sobre-los-modelos-de-evaluacion.html






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