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¿Qué causa que un transformador falle?

Para que sus transformadores operen de manera óptima, es necesario que su programa de mantenimiento incorpore mediciones de calidad de energía, así como inspecciones termográficas. En este artículo, revisamos las principales causas de problemas de calidad de energía en los transformadores, así como una guía para diagnosticar el sobrecalentamiento de transformadores de potencia.

Los síntomas de los problemas de calidad de la energía vinculados a los transformadores incluyen vibraciones, zumbido excesivo y sobrecalentamiento. Los técnicos deben verificar ocasionalmente la potencia de los transformadores que alimentan cargas no lineales, como los variadores de frecuencia (VFD) o las fuentes de alimentación de conmutación; hacerlo asegura el funcionamiento dentro de los límites aceptables. Además, los transformadores juegan un rol profundamente crítico para la confiabilidad del sistema de puesta a tierra.

Durante la inspección del transformador, use la temperatura como guía para verificar si hay calor radiante excesivo y manténgase alerta respecto a pequeños sobrecalentamientos de la aislación. Ambos son buenos indicadores de que debe verificar la calidad de la energía. No olvide registrar los datos a lo largo del tiempo con un analizador de calidad de energía confiable. En ese sentido, es importante establecer líneas de base, ya que la mayoría de los problemas de calidad de la energía son intermitentes. Como parte de la recopilación inicial de datos, registre las clasificaciones de kVA, voltaje y corriente del transformador a partir de la placa de identificación del transformador.


Principales causas de los problemas de calidad de energía en los transformadores

Conexiones sueltas: la vibración a largo plazo puede aflojar las conexiones en los transformadores eléctricos. No controlarse resulta en zumbidos excesivos y sobrecalentamiento.

Armónicos excesivos: una temperatura más alta en una terminación neutra puede indicar la presencia de armónicos. Según IEEE 519, la distorsión armónica total para el voltaje debe ser inferior al 5% para sistemas por debajo de 69 kV. La distorsión de la demanda total de corriente también debe ser inferior al 5% dependiendo del tamaño de la fuente en relación con la carga. Los armónicos excesivos en el tercer o quinto nivel a menudo apuntan a la interferencia de cargas electrónicas.

Desequilibrio: cuando se comparan las temperaturas de las terminaciones y bobinas utilizando una cámara termográfica, una temperatura más alta en una fase puede indicar desequilibrio. Al solucionar problemas con un analizador de calidad de energía, compare la corriente en cada fase, teniendo en cuenta que el voltaje máximo en equilibrio es generalmente del 2%. Eso significa que el voltaje en cualquier fase no debe variar en más del 2% del promedio de las tres fases. La causa más común de desequilibrio es un cambio en la configuración de la carga, por lo que mapea rápidamente el sistema general de distribución de equipos.

Sobrecarga: si las temperaturas son sustancialmente más altas de lo esperado y la unidad no está expuesta a la luz solar directa, lo más probable es que haya un problema con la sobrecarga y el enfriamiento. Compare kVA, voltaje y corriente con la placa de identificación del transformador. Si el consumo de energía es mayor que la información que aparece en la placa de identificación, es probable que haya una sobrecarga.

Problemas de enfriamiento: los culpables a menudo son los bloqueos del circuito de enfriamiento del aceite o los ventiladores de enfriamiento fallidos.

El análisis de la calidad de la energía también se puede realizar con un registrador de potencia avanzado, que puede capturar y registrar automáticamente más de 500 parámetros. Este registrador facilita la solución de problemas y la función de resumen proporciona información sobre el estado general del sistema eléctrico.


¿Qué hace que un transformador se sobrecaliente?

El correcto funcionamiento de los radiadores de refrigeración es fundamental para evitar que se sobrecalienten los transformadores. Estos son especialmente susceptibles al sobrecalentamiento, porque a medida que aumentan o disminuyen los niveles de voltaje entre circuitos, la energía se pierde en forma de calor en el nú- cleo y los devanados. Ese calor puede acumularse, dañando la aislación y provocando fallas en el transformador. Una forma segura y fácil de garantizar que los tubos (o aletas) radiadores estén disipando efectivamente ese calor, es inspeccionarlos con una cámara termográfica.


Uso de termografía en una subestación de distribución

Los tubos radiadores en equipos eléctricos llenos de aceite funcionan según el simple principio del enfriamiento convectivo. A medida que el aceite circula alrededor de los devanados internos del transformador, incrementa la temperatura y disminuye la densidad. El aceite más cálido, menos denso y, por lo tanto, más ligero tiende a subir. A medida que el aceite se enfría, se vuelve más denso y tiende a hundirse, produciéndose así un ciclo de circulación natural.

Cuatro radiadores de refrigeración en un transformador.

En este sentido, las cámaras termográficas son ideales para inspeccionar bancos de radiadores de enfriamiento, porque estos generalmente miden varios metros de alto y decenas de centímetros de ancho, lo que proporciona una gran área de superficie. Esto hace que sea más fácil obtener acceso a la línea de visión para que pueda escanearlos con una cámara termográfica desde fuera de la zona de peligro.

En la imagen superior, los tres radiadores de enfriamiento a la izquierda muestran lo que se considera un patrón térmico normal. El cuarto bloque de radiadores a la derecha tiene un patrón anormal: el aceite no circula en el cuarto banco de tubos. Esto podría ser causado por:

Insuficiencia de aceite en el sistema.
Una obstrucción de flujo o una válvula cerrada.
Equipos desnivelados.


¿Qué hacer con un tubo de refrigeración que se calienta?

Independientemente de la causa, se debe informar y escalar un patrón térmico anormal en los radiadores de un transformador para una mayor solución de problemas. Si se ignora, la capacidad de enfriamiento de los radiadores se reducirá, lo que puede causar daños significativos al transformador. Si captura este tipo de patrón térmico con su cámara termográfica, debe informarlo de inmediato para que pueda abordarse antes de que se vuelva más crítico.


Artículo gentileza de Intronica, distribuidor de Fluke en Chile. / www.intronica.com
Marzo 2022
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