El transformador sumergido en aceite es un componente crítico en los sistemas eléctricos globales, ya que proporciona una transformación de voltaje confiable para aplicaciones de transmisión, distribución e industriales. Su rendimiento afecta directamente la estabilidad de la red y la eficiencia energética. Sin embargo, como todos los equipos eléctricos de alta potencia, los transformadores sumergidos en aceite no son inmunes a problemas operativos. Problemas como el sobrecalentamiento, las fugas de aceite, el deterioro del aislamiento y los cortocircuitos pueden comprometer el rendimiento y, en casos graves, provocar fallas catastróficas.
Sobrecalentamiento y mala disipación del calor
La temperatura excesiva del aceite es uno de los problemas más frecuentes en los transformadores sumergidos en aceite. El calor se genera por pérdidas de cobre en los devanados y de hierro en el núcleo. Si el sistema de refrigeración no puede disipar adecuadamente este calor, surgen varios problemas:
Envejecimiento acelerado del aislamiento
Las altas temperaturas de operación en un transformador sumergido en aceite aceleran el envejecimiento del aislamiento, reduciendo la rigidez dieléctrica del papel aislante y del aceite del transformador. Esta degradación acorta la vida útil y aumenta la probabilidad de fallos eléctricos si no se gestiona adecuadamente.
Formación de gas
El sobrecalentamiento puede provocar la descomposición del aceite dentro del transformador sumergido en aceite, lo que produce gases inflamables. Estos gases son indicadores críticos de tensión interna o fallas, lo que indica riesgos potenciales que requieren una inspección y un mantenimiento preventivo oportunos.
Reducción de la eficiencia
Las temperaturas elevadas en un transformador sumergido en aceite aumentan las pérdidas eléctricas, lo que reduce la eficiencia operativa general. Una disipación de calor deficiente afecta el rendimiento, lo que genera un mayor consumo de energía y una posible inestabilidad en el suministro eléctrico si no se soluciona.
Las causas de una mala disipación del calor incluyen aletas del radiador bloqueadas, ventiladores o bombas que funcionan mal y una carga excesiva que supera la capacidad nominal.
Medidas preventivas:
Inspección periódica de los dispositivos de refrigeración (ventiladores, radiadores, bombas de aceite).
Sistemas de monitorización de carga y protección contra sobrecargas.
Utilizando aceite de transformador de alta calidad con buena estabilidad térmica.
En caso de sobrecalentamiento de emergencia, los operadores deben reducir la carga inmediatamente y cambiar a sistemas de respaldo mientras investigan la causa raíz.
Fugas de aceite y envejecimiento de los sellos
Las fugas de aceite son otra falla crítica, a menudo causadas por juntas desgastadas, vibración mecánica o defectos de soldadura. El aceite actúa como aislante y refrigerante, y cualquier reducción en su volumen compromete la seguridad.
Consecuencias de una fuga de aceite
Una fuga de aceite en un transformador sumergido en aceite puede reducir significativamente el aislamiento debido a la menor cobertura de aceite, lo que aumenta el riesgo de avería eléctrica. El aceite derramado también aumenta el riesgo de incendio y genera contaminación ambiental, lo que supone riesgos para la seguridad del personal y las áreas circundantes. La detección oportuna es crucial.
Medidas preventivas
Para evitar fugas de aceite y el envejecimiento de los sellos, se deben utilizar materiales de sellado de alta calidad resistentes a las fluctuaciones de temperatura y al envejecimiento. La inspección regular de bridas, válvulas y soldaduras es esencial para detectar indicios tempranos de fugas, y cualquier componente defectuoso debe repararse o reemplazarse con prontitud para garantizar la fiabilidad del transformador.
Manejo de emergencias: Si se detecta una fuga de aceite, se debe desconectar el transformador y reponerlo después de repararla. El funcionamiento continuo en condiciones de fuga es peligroso y debe evitarse.
Degradación del aceite y disminución del rendimiento aislante
La calidad del aceite del transformador es vital para el aislamiento y la refrigeración. Con el tiempo, la exposición a altas temperaturas, humedad y oxígeno provoca la degradación del aceite. Esto resulta en un aumento de la acidez, la formación de lodos y una menor rigidez dieléctrica.
Efectos del petróleo degradado
El aceite degradado en un transformador sumergido en aceite reduce la tensión de ruptura, lo que aumenta la probabilidad de fallos eléctricos. Los depósitos de lodo pueden obstruir los canales de refrigeración, empeorando las condiciones térmicas, mientras que los subproductos ácidos aceleran la corrosión de los componentes metálicos, lo que compromete la fiabilidad y la longevidad del transformador.
Medidas preventivas
Las medidas preventivas incluyen el muestreo regular de aceite y las pruebas de laboratorio para monitorear la rigidez dieléctrica, el contenido de agua, la acidez y la tensión interfacial. Los sistemas de purificación de aceite pueden eliminar la humedad, los gases disueltos y las partículas, y se debe realizar un reemplazo programado del aceite cuando la degradación alcance niveles críticos para mantener un rendimiento óptimo.
Manteniendo la calidad del aceite, se puede prolongar significativamente la vida útil del transformador y evitar fallas costosas.
Cortocircuitos y fallos de bobinados
Los devanados son el núcleo del transformador, y los cortocircuitos o fallas en ellos pueden provocar daños graves. Las causas incluyen:
Cortocircuitos externos: Fallos repentinos en la red pueden inducir estrés mecánico en los devanados.
Falla del aislamiento interno: el aislamiento envejecido puede romperse bajo tensión eléctrica.
Estrés térmico: la sobrecarga provoca puntos calientes, lo que provoca la deformación o fusión del bobinado.
Consecuencias:
Daño permanente que requiere un rebobinado o reemplazo costoso.
Posible incendio o explosión del transformador en casos extremos.
Medidas preventivas:
Diseño robusto con bobinados de alta resistencia mecánica.
Relés de protección y disyuntores para aislar fallas rápidamente.
Pruebas de diagnóstico de rutina, como medición de la resistencia del devanado y de la resistencia del aislamiento.
En caso de fallas en los devanados, el transformador debe desconectarse inmediatamente y probarse exhaustivamente antes de volver a energizarlo.
Descarga parcial y avería eléctrica
La descarga parcial (DP) es una descarga eléctrica localizada que se produce cuando el aislamiento se somete a una tensión superior a su capacidad, pero aún no ha fallado por completo. La DP suele preceder a averías catastróficas.
Causas:
Vacíos o burbujas en el aislamiento.
Bordes afilados en conductores de bobinado.
Aceite aislante contaminado o envejecido.
Consecuencias:
Erosión gradual del aislamiento que conduce a su avería total.
Formación de gas detectada en el análisis de gases disueltos (DGA).
Riesgo de fallo repentino y grave si no se aborda.
Medidas preventivas:
Estricto control de calidad en la fabricación de transformadores para minimizar los defectos.
Monitoreo de PD en línea para detectar problemas de aislamiento incipientes.
Filtración y purificación regular de aceite para eliminar contaminantes.
Abordar la EP en una etapa temprana reduce significativamente la probabilidad de una crisis repentina.
Medidas preventivas y manejo de emergencias
El mantenimiento de transformadores sumergidos en aceite requiere tanto estrategias preventivas como protocolos de emergencia:
Mantenimiento preventivo
Pruebas y purificación periódica del aceite.
Inspección visual para detectar fugas, óxido o ruidos inusuales.
Monitorización de temperatura y carga.
Pruebas eléctricas programadas (resistencia de aislamiento, relación de vueltas del transformador, respuesta de frecuencia de barrido).
Manejo de emergencias
Aislamiento inmediato del transformador en caso de sobrecalentamiento, fugas graves o cortocircuitos.
Activación de sistemas de respaldo para garantizar el suministro continuo de energía.
Medidas de enfriamiento rápido, como ventilación forzada o reducción de carga.
Evaluación profesional antes de reiniciar la unidad.
Al combinar el mantenimiento preventivo con la preparación para emergencias, los operadores pueden minimizar el tiempo de inactividad y proteger activos valiosos.
Tecnologías avanzadas de diagnóstico de fallas
La adopción de herramientas de diagnóstico modernas ha mejorado significativamente la confiabilidad del transformador:
Análisis de gases disueltos (DGA) : identifica los gases de descomposición en el aceite, lo que proporciona información sobre sobrecalentamiento, arco eléctrico o descarga parcial.
Imágenes térmicas : detecta puntos críticos en tiempo real, lo que permite un mantenimiento predictivo.
Sistemas de monitoreo en línea : los sensores rastrean continuamente parámetros como la temperatura del aceite, la humedad y la carga.
Técnicas de emisión acústica : captura señales de descargas parciales, lo que permite la localización precisa de fallas.
Integración de inteligencia artificial e IoT : los análisis avanzados predicen el desarrollo de fallas y optimizan la programación de mantenimiento.
Estas tecnologías ayudan a las empresas de servicios públicos y a las industrias a pasar del mantenimiento reactivo al predictivo, reduciendo fallas inesperadas y extendiendo la vida útil de los transformadores.