Introducción

La interacción entre países desarrollados y subdesarrollados genera situaciones que afectan directa o indirectamente al medio ambiente.

En ocasiones, las economías menos desarrolladas importan tecnologías que requieren de un maneo cuidadoso y al ser aplicadas sin control, generan situaciones de riesgo. Ejemplos de esto se encuentran en el manejo de final de baterías que en s mayoría son desechadas sin control y pueden contaminar los mantos subterráneos.

Actualmente, la energía eléctrica es de gran importancia para la vida moderna, y constituye un elemento primordial para el desarrollo de los países. Al igual que en otras actividades, se manejan procesos donde es necesario la utilización de productos que pueden dañar el medio ambiente.

En la generación y distribución de energía eléctrica los transformadores eléctricos constituyen un elemento primordial, sin el cual sería imposible contar con electricidad en los hogares e industrias. Para el aislamiento eléctrico y refrigeración de los transformadores se emplean aceites industriales que eventualmente podrían representar un riesgo para el medio ambiente.

Hasta la década de los 70’s, en los transformadores eléctricos se empleaba un tipo de aceite aislante que contenía bifenilos policlorados (PCB’s) como aditivos. Diversos acontecimientos en muchos países optaron por el reemplazo por aceites sin PCB’s.

La segunda parte del trabajo habla sobre algunas pruebas eléctricas que se hacen a transformadores al finalizar su fabricación, en transformadores monofásicos y trifásicos.

Desarrollo

Los transformadores, al manejar corrientes eléctricas con alto voltaje, alcanzan temperaturas muy altas por lo que es necesario utilizar aceites para evitar sobrecalentamiento y cortos circuitos en su interior. Estos aceites deben cumplir con dos funciones básicas: transferir el calor del núcleo a las zonas de enfriamiento y aislar las zonas que se encuentran a diferentes potenciales eléctricos, interponiéndose como barrera aislante entre ellos.

Los aceites PCB’s se usan desde los años 30, pero por sus consecuencias ambientales y toxicidad se dejaron de usar en los 70.

Sabiendo que la vida útil de un transformador es aproximadamente de 20 años, esto supone un problema en cuanto a su almacenamiento. El aceite usado antes de que termine su vida útil es desechado, y los transformadores se venden por lotes como chatarra.

El envejecimiento de los fluidos aislantes es activado por la temperatura, la humedad y el contacto con el oxígeno del aire, formando lodos y productos ácidos orgánicos, algunos de los cuales se volatilizan y otros quedan en solución dentro del aceite.

Comisión Federal de Electricidad (CFE) informa que anualmente se tienen 100,000 transformadores de distribución averiados y por esto, representan una posible fuente de contaminación al medio ambiente.

Aceites dieléctricos

Los aceites dieléctricos se obtienen a partir de bases nafténicas de bajo punto de fluidez, libres de ceras y sometidas a proceso de refinación de extracción por solventes y de tratamiento con hidrógeno.

Algunas propiedades de los aceites dieléctricos son:

Buenas propiedades como aislante, las cuales dependen en su totalidad de la ausencia de impurezas, tales como suciedad, materias extrañas y agua: los cuales aún en pequeñas cantidades pueden disminuir operacionalmente la rigidez dieléctrica. Los aceites dieléctricos son cuidadosamente secados y filtrados, en el momento de su envasado.

Los aceites dieléctricos poseen una alta resistencia a la oxidación, lo que permite funcionar por largos períodos, tanto en transformadores de potencia y de distribución como en interruptores.

Poseen alta estabilidad química. Poseen buenas propiedades refrigerantes debido a su baja viscosidad, lo cual le facilita la

transferencia del calor generado en el transformador.

Aceites PCB’s

Debido a su gran estabilidad térmica biológica y química, así como por su elevada constante dieléctrica, los PCB’s se usaron masivamente hasta la década de los 70’s como aislantes para equipos eléctricos como transformadores, interruptores, capacitores y termostatos.

Por sus características anti-flamables, la mayora de los aceites dieléctricos con PCB’s se usaron fundamentalmente en áreas con alto riesgo de incendio, tales como las plantas industriales, en tranvías y en la industria petroquímica, específicamente en transformadores eléctricos, condensadores de alta y baja tensión, electromagnetos, interruptores automáticos, reguladores de tensión, motores eléctricos refrigerados con líquido, balastras de lámparas fluorescentes, plaguicidas, etc.

Aceites aislantes de base parafínica no inhibidos (AABPNI)

Luz y Fuerza del Centro emplea actualmente estos aceites como sustituto de PCB’s. En general, la normatividad existente no considera a los AABPNI como residuos peligrosos.

En el Taller Eléctrico Tacuba (TET), se cuenta con una fosa de captación para el aceite que es vaciado de los transformadores, pero el personal que lo maneja no sabe de los riesgos que implica el contacto con este aceite. Ya que los AABPNI son tóxicos representan un peligro para los trabajadores y el medio ambiente.

La norma mexicana NMX-J-123-2001 (Diario Oficial de la Federación, 2001) detalla los requerimientos técnicos que deben satisfacer los AABPNI. Sin embargo, esto no hace mención alguna de los componentes de los AABPNI.

Las características CRETIB es un código de clasificación de los componentes que contienen residuos peligrosos y que significan: corrosivo (C), reactivo (R), explosivo (E), tóxico (T), inflamable (I) y biológico infeccioso (B) como indica la NOM-052-SEMARNAT-1993.

Conservación del aceite

El transformador es una máquina que apenas necesita conservación. El elemento que mayor atención requiere es el aceite. Para atenuar el “envejecimiento” se disponen los depósitos de expansión o conservadores de aceite. Al calentarse el transformador, con la carga, el aceite se dilata, con lo que fluye una parte hacia el depósito de expansión. Este depósito tendrá un nivel mínimo (transformador frío), y un nivel máximo (en caliente). Así se consigue que la superficie del aceite en contacto con el oxígeno del aire sea menor. Además, el aceite del depósito de expansión está más frío que el de la capa superior de la caja.

Además, el aceite puede absorber humedad, lo que provoca un sensible descenso de su rigidez dieléctrica. El depósito de expansión contribuye a evitar la humedad. En la entrada del aire del conservador puede disponerse un disecador químico.

En algunos países se usa el pyraleno. Se trata de hidrocarburos clorados, mezclados en convenientes proporciones a fin de lograr viscosidades no excesivas.

El pyraleno no origina con el calor mezclas explosivas con el oxígeno. Incluso con temperaturas relativamente elevadas es estable, o sea, que no tiene alteraciones (envejecimiento) en contacto con el aire.

Principales características comparadas

Aceite PyralenoPeso específico: a 15°C 0,88 1,56

a 100°C 0,83 1,47

Rigidez dieléctrica kV/cm 220 220

Índice dieléctrico: a 15°C 2,4 4,5

a 100°C 2,4 4

Características del aceite en servicio. Control.

El aceite debe controlarse normalmente, y específicamente después de anormalidades o períodos de fuera de servicio del transformador.

La práctica demuestra que un control simplificado suele ser suficiente, a base de la tensión de perforación y del índice de neutralización, puede agregarse, si se dispone de equipo adecuado, el factor de pérdidas.

Se resalta la importancia del hecho de que la extracción de la muestra del aceite es una operación delicada. Si no se realiza cuidadosamente los resultados son frecuentemente inexactos.

Según las recomendaciones VDE 0370/10.66 (norma española):

Valores mínimos admisibles para aceites en servicio

Tensiones de perforación

Transformadores de las series:

hasta 110 kV 30 kV VDE (rig. die. ~ 120kV/cm)

110 hasta 220 kV 40 kV VDE (rig. die. ~ 160 kV/cm)

220 hasta 440 kV 45 kV VDE (rig. die. ~ 180 kV/cm)

Índice de neutralizaciónNo superior a 0,6 mg KOH/g aceite

Períodos recomendados para el control de aceite

6 meses 12 meses 2 años 3-5 años

En transformadores cuya revisión anterior hubiese dado valores cercanos a los límites

En transformadores ≥ 110 kV > 1 MVA

En transformadores 20 - 110 kV < 1 MVA

En transformadores < 20 kV < 1MVA