Cuatro estrategias para optimizar la vida operativa de los transformadores de potencia
Los transformadores son elementos eléctricos cruciales para la distribución y el aprovechamiento de la energía eléctrica. Básicamente son equipos que aumentan o disminuyen la tensión de una corriente alterna. Los transformadores de potencia se encuentran entre los activos más caros de una subestación y representan el 60% de la inversión total. Madjid Ouali, Director para América Latina y Caribe de Vaisala, propone cuatro estrategias para optimizar la vida operativa de los transformadores de potencia.
Con el creciente número de industrias, expansiones comerciales y el sector de servicios en desarrollo, la demanda de energía eléctrica aumenta año tras año. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la demanda mundial de energía puede experimentar un aumento de alrededor del 60% para 2030. Además, el crecimiento de la población sigue aumentando continuamente la demanda de energía, lo que conduce a un aumento de los proyectos de generación de energía.
Los transformadores de potencia son esenciales para garantizar un suministro de electricidad fiable en toda la red eléctrica, desde la generación hasta la distribución. El análisis de gases disueltos (DGA, Dissolved Gas Analysis) se ha utilizado durante décadas para evaluar el estado de los transformadores. Es el único método que puede detectar e identificar múltiples fallos internas simultáneamente durante el funcionamiento normal.
Las cuatro estrategias clave para optimizar la vida útil de los transformadores eléctricos son las siguientes:
1.- Supervisar las tendencias de gasificación: Es fundamental mantener una estrecha vigilancia de las tendencias de gasificación de los transformadores. La monitorización offline es una verificación puntual del transformador. Da una instantánea precisa de su condición. Sin embargo, los resultados de laboratorio solo muestran el estado del transformador en el momento en que se tomó la muestra. El análisis DGA online registra datos de manera continua, ofreciendo una visión general completa de la condición del transformador en tiempo real. Esto permite identificar problemas e implementar medidas correctivas de manera oportuna.
Debido a que cada transformador es diferente, los valores para cada gas de fallo pueden diferir de los valores típicos estándar establecidos por organizaciones como IEC e IEEE sin causar ningún problema. Es importante recordar que estos valores pueden variar bastante dependiendo de múltiples variables, desde factores externos como el clima y el medioambiente hasta factores internos como la carga del transformador o fallos que emergen rápidamente. Estas variaciones serían imposibles de identificar sin la capacidad de rastrear el historial de cada gas de fallo individual.
Las tendencias de gasificación son los indicadores más importantes de la salud del transformador, y monitorizarlas requiere una tecnología de medición muy estable, preferiblemente de autocalibración.
2.- Mantener seco el aceite del transformador: La humedad disminuye la fuerza dieléctrica del aceite de aislamiento. También acelera el envejecimiento del aislamiento, lo que reduce aún más la rigidez dieléctrica.
Las temperaturas fluctúan constantemente debido a la carga del transformador y las condiciones ambientales, lo que genera un intercambio continuo de humedad entre el aislante y el aceite. Esto hace que sea difícil definir el tiempo de muestreo ideal para el análisis de laboratorio. La monitorización continua de la humedad del aceite es clave para mantener el transformador lo más seco posible y, por lo tanto, maximizar su vida útil operativa.
La monitorización de la humedad en tiempo real mediante la tecnología de sensores capacitivos revela la verdadera dinámica de la humedad en condiciones de funcionamiento. La saturación de humedad relativa también es una indicación directa de si la rigidez dieléctrica se ha visto comprometida debido a la humedad.
3.- Mantener el oxígeno fuera del transformador: La detección temprana de fugas de aire ayudará a evitar problemas mayores en el futuro. El oxígeno es una causa clave de la degradación del aislante en un transformador y puede acortar su vida útil, por lo que es de suma importancia mantener el oxígeno fuera. Se han introducido diseños de transformadores sellados para mantener el oxígeno fuera del sistema de aislamiento. Sin embargo, si las juntas o la bolsa de goma se vuelven quebradizas con el tiempo o si se instalaron mal desde el comienzo, el aire ambiental, que contiene oxígeno. puede filtrarse hacia el transformador, lo que acelera el envejecimiento del aislamiento.
Pero medir el oxígeno en línea es difícil e innecesario. En primer lugar, esto se debe a que el oxígeno no es un gas de fallo del transformador, lo que significa que su presencia no es un indicador fiable de un fallo. Em segundo lugar, el oxígeno no se forma en el transformador, solo puede provenir del aire ambiente. En tercer lugar, el oxígeno puede consumirse en las reacciones que ocurren dentro del transformador, lo que significa que fácilmente podría haber una fuga de aire, incluso si el sensor de oxígeno no obtiene lecturas.
Para combatir este problema, se debe poder monitorizar la presión total de todos los gases disueltos en el aceite del transformador. Cuando el aire ambiente comienza a filtrarse, la presión total de todos los gases aumentará rápidamente. Dado que el aire tiene un 78% de nitrógeno, se hará evidente con bastante rapidez si el transformador tiene fugas de aire, incluso si todo el oxígeno que se filtra se consume en una reacción, porque el nitrógeno causa la mayor parte del aumento de presión. Esta comprensión está detrás del método intuitivo y robusto de Vaisala para detectar fugas de aire, el método de presión de gas total (TGP, Total Gas Pressure).
Cuando se detectan fugas de aire a tiempo, puede realizar un mantenimiento oportuno y prolongar la vida útil de su transformador.
4.- Optimizar la estrategia de mantenimiento: Los activos vitales de la red generalmente se protegen a través de múltiples estrategias de mantenimiento debido al impacto extremo de las averías. El mantenimiento correctivo simplemente significa dejar que los componentes funcionen hasta que fallen y luego repararlos o reemplazarlos. No es una estrategia y hace que los costes aumenten innecesariamente.
El mantenimiento preventivo, por otro lado, tiene como objetivo reducir el riesgo de averías o, lo que es aún mejor, evitar que sucedan. Métodos como el mantenimiento basado en el tiempo (reemplazo de componentes a intervalos establecidos antes del final de su vida útil) y el mantenimiento basado en la condición (inspeccionar el estado de los componentes y reemplazarlos cuando sea necesario) han sido la columna vertebral de las estrategias de mantenimiento durante décadas, y hay poco espacio para la mejora o la optimización.
El mantenimiento predictivo representa un avance. Las estrategias predictivas pueden ayudar a extender la vida útil del equipo y reducir los costes de mantenimiento durante la vida útil. La monitorización continua de las condiciones, como el análisis DGA en línea, se puede realizar mientras el activo está en uso normal y se pueden recopilar grandes cantidades de valiosos datos con muy poco esfuerzo. La monitorización automática de las condiciones proporciona una visión general integral de la condición de los transformadores de potencia en todo momento, lo que permite predecir de manera fiable qué necesita mantenimiento e identificar el momento óptimo para realizar el trabajo.
Finalmente, debe considerar el coste total de propiedad (TCO) de cada configuración de monitorización. ¿Cuánto mantenimiento necesita y cuál es el coste anual? Este es un factor importante al realizar cálculos. Comparar soluciones basándose únicamente en el precio de compra inicial podría generar un TCO sorprendentemente alto; una solución de bajo mantenimiento será más económica.
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