FACTOR DE POTENCIA INTRODUCCION

FACTOR DE POTENCIA- TRANSFORMADORES

FACTORES QUE AFECTAN AL DETERIORO DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR AISLADO EN ACEITE.

DIAGNOSTICO DEL ESTADO DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE LAS PRUEBAS DE DIAGNOSTICO TRADICIONALES JUNTO CON EL ANALISIS DE GASES GENARDOS INTERNAMENTE.

MANTENIMIENTO DEL TRANSFORMADOR

ANALISIS DE ACEITE DIELECTRICOAnlisis Predictivo:Mediante Un Anlisis Fisico-Quimico-Electrico al aceite dielctrico obtenemos informacin muy importante que nos ayuda a identificar de manera precisa el estado que guardan las propiedades del aceite, diagnosticar sus condiciones operativas y de esta forma poder determinar si el aceite presenta condiciones apropiadas para seguir operando y proteger el aislamiento solido.Algunas de las pruebas y anlisis que realizamos son:Anlisis Fisico-Quimico-Electrico Factor de Potencia a 25 C y 100 C. (METODO ASTM D-924 )La prueba de factor de potencia realiza la medicin de las prdidas dielctricas y por lo tanto, de la cantidad de energa disipada como calor en el aceite aislante a dos temperaturas diferentes y predeterminadas, con la que muy sensiblemente se pueden determinar y valorar los cambios que sufre el aceite en servicio, como resultado de su deterioro o como el grado de contaminacin del fluido aislante por partculas polares solubles y slidas ante la presencia de un campo elctrico de corriente alterna.Cuando comienza el deterioro de un aceite, es posible detectar un incremento en el factor de potencia al inicio del proceso de oxidacin, seguido al cabo de cierto tiempo por un nuevo incremento en su valor.La prueba a 25 C, indica la contaminacin por humedad y algunas impurezas solubles en el aceite.La prueba a 100 C, muestra la presencia de otros contaminantes como barnices, materiales slidos, partculas coloidales por citar algunas.Limites NMX-J-308:1.0 % MAX @ 25 C, 5.0 % MAX @ 100 C Rigidez Dielctrica. (METODO ASTM D-877)La prueba de Rigidez dielctrica determina el valor de esfuerzo elctrico (Gradiente de Potencial) necesario a la cual el aceite permite la formacin de un arco y el paso de la corriente elctrica. Un Bajo valor de rigidez dielctrica indica la presencia de partculas contaminantes, tales como fibras de celulosa, lodo, partculas conductoras, subproductos qumicos del aceite o agua, sin embargo un alto valor de rigidez no indica necesariamente la ausencia de estos contaminantes. De acuerdo a la ASTM existen dos mtodos para la prueba de rigidez dielctrica:Electrodos planos (ASTM D-877): Los cuales son relativamente insensibles a la humedad en concentraciones debajo del 60% del nivel de saturacin. Este mtodo es recomendado para pruebas de aceptacin de lquidos aislantes no procesados, recibidos del fabricante en carros tanque o tambos. Tambin puede ser utilizado para pruebas de rutina en lquidos aislantes de de aparatos de potencia. establecido por la norma ASTM D-877 e Electrodos Planos)Electrodos semiesfricos (ASTM D-1816): Este mtodo es ms sensible a los efectos nocivos en el aceite, ya que presenta un campo elctrico ms uniforme. Este mtodo es recomendado para aceites filtrados, desgasificados y deshidratados, durante y despus del proceso de llenado de equipos elctricos.Ambos mtodos tienen sus limitaciones.Limites NMX-J-308: 25 kV MIN. Tensin Interfacial. (METODO ASTM D-971)La prueba de la tensin interfacial sobre aceites aislantes, Mide la tensin superficial que el aceite mantiene frente al agua, detectando en forma sensitiva la presencia de los contaminantes polares solubles y los productos de la oxidacin, que son indicativos de la degradacin del aceite. Un valor bajo en la prueba es indicativo de presencia de contaminantes polares no deseados por el contrario un aceite con alta tensin Interfacial (40-45 mN/m) nos indica ausencia de contaminantes polares por lo que este aceite ser capaz de mantener elevados valores de Rigidez Dielctrica aunque este incorpore agua.Limites NMX-J-308: 19.0 % MIN Numero de neutralizacin. (METODO ASTM D-974)Esta prueba es llamada tambin ndice de acidez y es la prueba qumica ms importante. Consiste en cuantificar el grado de oxidacin del aceite que es la causa de la formacin de cidos que deterioran el sistema de aislamiento solido la prdida de capacidad dielctrica del aceite y la oxidacin del ncleo magntico. Un aceite usado que tiene un alto nmero de neutralizacin indica que el aceite esta oxidado o contaminado con sustancias tales como barniz, pintura u otros materiales. Esta condicin puede derivar en la formacin de sedimentos. El nmero de neutralizacin es un indicativo del grado de deterioro del aceite y es un parmetro que nos indica cuando un aceite debe ser regenerado o cambiado.Algunos estudios han mostrado que un incremento en el nmero de neutralizacin es normalmente seguido de una cada en la tensin interfacial.Limites NMX-J-308: 0.20 mgKOH/gr MAX Contenido de Humedad. (METODO ASTM D-1533)La prueba de contenido de humedad nos determina la cantidad de mg/kg de agua existente en el aceite, el mtodo ms utilizado para la realizacin de esta prueba es el Karl Fischer. El agua es uno de los enemigos principales del aceite por lo que es necesario mantener un nivel bajo de contenido de humedad en el mismo a fin de conservar bajas las caractersticas de perdida dielctrica y minimizar la corrosin interna en el equipo. Un alto contenido de humedad puede conducir a una descarga elctrica en el transformador, provocada por el deterioro de su sistema de aislamiento, principalmente por la descomposicin de las fibras del papel aislante que es causada por la gran afinidad de este elemento con el agua.Limites NMX-J-308: 30.0 mg/kg (ppm) MAX Color (METODO ASTM D-1500)Esta Prueba cualitativa se expresa con un valor numrico y est basada en una comparacin por luz transmitida del aceite con una serie de vidrios de color estndar.No existe una correlacin directa entre el cambio de color del aceite y un problema especfico del equipo, sin embargo los cambios de color proporcionan una indicacin del deterioro y/o contaminacin del aceite. Densidad Relativa (METODO ASTM D-1298)La densidad relativa es la relacin del peso de un volumen de aceite, al peso de un volumen igual de agua. Debido a que estos pesos varan con la temperatura, es preciso especificar las dos temperaturas, 20/4 C, refirindose la primera temperatura al aceite y la segunda al agua. Esta determinacin puede indicar la posibilidad de contaminacin por fluidos distintos al aceite dielctrico.Los mtodos utilizados para medir la densidad relativa pueden utilizar un hidrmetro o un picnmetro.Normalmente, los aceites de base parafinica tienen una densidad relativa aproximada de 0.853, mientras que los de base naftenica presentan una densidad aproximada de 0.880.Es la determinacin de la masa de un volumen de aceite, referida a la masa de un volumen igual de agua a una temperatura especifica,Limites NMX-J-308: 0.840 0.890 Viscosidad 40 C (METODO ASTM D-455)La viscosidad cinemtica es el tiempo que tarda en fluir una cantidad exacta de lquido a travs de un capilar normal por efecto de la gravedad, bajo condiciones controladas, esta caracterstica no es afectada significativamente por el deterioro o contaminacin del aceite. La viscosidad tiene una importante influencia sobre las caractersticas de transferencia de calor de un aceite. Esta propiedad es una caracterstica necesaria en transformadores, en donde el calor generado en los devanados y ncleo debe removerse eficientemente, por la transmisin del calor a travs del aceite y enseguida al medio ambiente.Una alta viscosidad puede afectar adversamente el arranque de aparatos en climas fros (por ejemplo, transformadores de respaldo y reemplazo).La viscosidad es un factor determinante de las condiciones del proceso del aceite y la impregnacin de la celulosa con el tiempo.Limites NMX-J-308: 10.0 mm2/s MAX Aspecto Visual (METODO ASTM D-1524)El color y apariencia visual del aceite proporcionan una informacin rpida, valiosa y de fcil determinacin de cualquier anormalidad que est presente. Esta prueba puede revelar la presencia de agua libre o impurezas, tales como fibras o partculas solidas. La observacin del color y la apariencia visual del aceite puede sugerir la necesidad de efectuar pruebas adicionales de laboratorio. La apariencia visual de un buen aceite debe ser brillante y transparente sin slidos en suspensin.Limites NMX-J-308: LIMPIOAnlisis de Gases Disueltos: Cromatografia de gases.Introduccion:Durante la operacin de un transformador, el aceite aislante y junto con los otros materiales dielctricos que lo conforman, sufren procesos de descomposicin qumica por la accin de la temperatura y de las tensiones elctricas que ocasiona como resultado la aparicin de gases.Los gases formados por esta descomposicin de los materiales aislantes se disuelven total o parcialmente en el aceite, que los diluye y transporta desde todos los puntos con los que entra en contacto. Ello permite que mediante la recoleccin de una muestra se obtenga informacin sobre todas las partes a las que llega el aceite. El anlisis de los contenidos de gases aislantes que realiza el estudio de cromatografa a partir de la extraccin de una muestra de aceite constituye una poderosa herramienta para lograr la identificacin de fallas incipientes en el equipo elctrico provocadas por: Arqueo, Descargas parciales, Chisporroteo, Sobrecalentamiento, Fallas trmicas de alta y baja temperatura entre algunos otros Que nos permiten anticiparnos a las fallas del equipo elctrico con acciones preventivas, asegurando de esta forma la continuidad de operacin adems de eliminar los excesivos gastos derivados de reparaciones y paros inesperados.La Concentracin Principal de Gases a Determinar por este anlisis son: Hidrogeno (H2) Oxigeno (O2) Nitrgeno (N2) Metano (CH4) Monxido de Carbono (CO) Dixido de Carbono (CO2) Etileno (C2H6) Etano (C2H4) Acetileno (C2H2)Adems de la concentracin de cada gas, se calcula tambin la concentracin total de los gases disueltos, as como la de los gases combustibles.Diagnostico:En La Etapa De Diagnostico, Que Es Crucial En El Proceso De Anlisis, Se Intenta Determinar La Respuesta A Dos Preguntas Bsicas:1.- Hay alguna irregularidad en el transformador o equipo que se examina?2.- En caso Afirmativo Cual es su origen y su gravedad Para Obtener Estas Respuestas Es Necesario Correlacionar Los Resultados Del Anlisis Con La Compasiones Gaseosas Esperadas O Verificadas En Transformadores Que Funcionan De Manera Normal O Anormal. Tomando En Consideracin Los Siguientes Elementos:*Niveles Normales de Concentracin de Gases.*Composicin y caractersticas de los gases.*Relaciones Entre Gases.Informe:Con Base Al Procedimiento Que Se Describi Anteriormente Se Elabora UnInforme En El Que Se Comunica El Nivel De Los Gases Disueltos Y Su Diagnostico, Como Parte Del Informe, Tambin Se Formula Una Recomendacin Sobre El Periodo Al Cabo Del Cual Debe Tomarse Una Segunda Muestra Del Transformador, Periodo Que En Caso De Operacin Normal Es Anual. A Veces Se Recomiendan Tomas Ms Frecuentes, En Aquellos Casos Que Es Conveniente Determinar La Tasa De Formacin De Los Gases Que Se Detectaron, Especialmente Cuando Se Carece De Informacin Histrica Sobre El Equipo En Cuestin.Beneficios: Localizacin de fallas y determinacin de su significado. Deteccin de Deterioro acelerado del aislamiento. Deteccin de Gases Combustibles.Anlisis de furanos. (METODO ASTM D-5837)El mtodo consiste en determinar en los lquidos aislantes los productos de la degradacin de materiales de celulosa, tales como papel, cartn comprimido y materiales de aislamiento que conforman el equipo elctrico. Estos productos comnmente se le llaman compuestos furanicos o furanos. Los compuestos furanicos formados por la degradacin de la celulosa, son solubles en el aceite y por medio de la cromatografa de lquidos se pueden determinar cualitativa y cuantitativamente los siguientes:5 Hidroximetil-2-Furaldehido 2- Acetilfurano Alcohol Furfurilico2- Furaldehido ( Furfural) 5-Metil-2-Furaldehido(Furfural)Las altas concentraciones o los aumentos inusuales en la concentracin de compuestos furanicos en el aceite pueden indicar una degradacin de la celulosa, debido al envejecimiento del equipo o por fallas incipientes lo que nos puede ayudar a determinar la vida til del equipo.Los criterios de evaluacin se basan en la concentracin de 2-furfural. Para un envejecimiento normal el incremento de concentracin anual de 2-furfural debe ser menor a 50 (miu)g/kg. Tambin se utilizan los criterios siguientes para evaluar el aislamiento en el transformador: Aislamiento Normal < 100 (miu)g/kg Media Vida de 100 a 1,000 (miu)g/kg Ultimo Tercio de Vida>= 1,000(miu)g/kgEl anlisis de furanos puede utilizarse para confirmar el anlisis cromatografico de gases, cuando la concentracin de monxido de carbono se encuentre con niveles arriba de lo normal.Anlisis de Azufre Corrosivo. (METODO ASTM 1275B)Los aceites aislantes estn continuamente en contacto con metales, tales como cobre o plata, que estn sujetos a corrosin, por lo que la presencia de azufre libre y corrosivo es perjudicial en el deterioro de estos metales, dependiendo en gran parte de la cantidad, factores de tiempo y temperatura.La presencia de este compuesto en el aceite puede ser debido al origen del crudo, grado de refinacin y/o procesos empleados.El azufre libre y corrosivo, que se llegue a formar procedente del azufre total por efectos de la temperatura y alta tensin elctrica, degrada los materiales que constituyen el equipo elctrico. El cobre, por ser uno de los catalizadores ms activos, se encuentra expuesto a una mayor corrosin.Anlisis de Bifenilos policlorados- BPCs (askarel)Introduccin:Los bifenilos policlorados o BPCs comnmente llamados askareles son fluidos aislantes sintticos. Estos fluidos son compuestos no flamables, muy estables y difciles de destruir, fue usado antiguamente en transformadores donde se requera una alta resistencia al fuego y en capacitores por su alta permitividad. Por lo tanto, los transformadores podan utilizarse bajo techo, con mxima seguridad, prximos a los centros de trabajo, tal como en hospitales, aeropuertos estadios etc. Las investigaciones realizadas han demostrado que son compuestos extremadamente resistentes a la biodegradacin y por su dispersidad, persistencia y acumulacin en los ecosistemas se han catalogado como material toxico ambiental. Los bifenilos policlorados estn regulados en Mxico por la Ley General de Equilibrio Ecolgico y la Proteccin al Medio Ambiente de acuerdo a la norma oficial mexicana NOM-133-ECOL-2000, la cual establece que todo equipo elctrico que contiene fluidos dielctricos con una concentracin mayor o igual de de 50 mg/kg (ppm) de BPCs debe considerarse como un contaminante y tratarse como tal.Mtodo de Deteccin:La cromatografa de gases es el mtodo de preferencia para la deteccin de BPCs en fluidos aislantes y adems es una tcnica analtica de separacin que consiste en cuantificar los diferentes coeficientes de particin de una mezcla de gases puestos en una columna, comnmente llamada fase estacionaria, y que son llevados a travs de dicha columna por medio de un gas inerte, llamado fase mvil.Actualmente esta prueba es requerida en cualquier tipo de Auditora Ambiental.

CUESTIONARIO1. POR QU HAY QUE PROBAR EL ACEITE DIELCTRICO?Hay varias razones de peso para realizar pruebas peridicas al aceite dielctrico: primero las pruebas indicaran las condiciones internas del transformador. Cualquier sntoma de lodo permitir retirarlo del transformador antes de que penetre y ocasione algn dao en los bobinados y las superficies interiores del transformador, prolongando su vida til.2. MENCIONA ALGUNAS PARTES DE UN TRANSFORMADOR? Ncleo, bobinas, boquillas, placa de datos, fusibles, etc. 3. QU ES EL FACTOR DE POTENCIA?Es un indicador del correcto aprovecha-miento de la energa elctrica. El Factor de Potencia puede tomar valores entre 0 y 14. QU ES POTENCIA?La potencia es la capacidad de producir o demandar energa de una mquina elctrica, equipo o instalacin por unidad de tiempo.5. QUE OBTENEMOS CON UN ANLISIS FISICO-QUIMICO-ELECTRICO AL ACEITE DIELCTRICO?obtenemos informacin muy importante que nos ayuda a identificar de manera precisa el estado que guardan las propiedades del aceite, diagnosticar sus condiciones operativas y de esta forma poder determinar si el aceite presenta condiciones apropiadas para seguir operando y proteger el aislamiento slido.6. QUE DETERMINA LA PRUEBA DE RIGIDEZ DIELECTRICA?Determina el valor de esfuerzo elctrico (Gradiente de Potencial) necesario a la cual el aceite permite la formacin de un arco y el paso de la corriente elctrica.

7. QUE MIDE LA PRUEBA DE LA TENSIN INTERFACIAL SOBRE ACEITES AISLANTES?Mide la tensin superficial que el aceite mantiene frente al agua, detectando en forma sensitiva la presencia de los contaminantes polares solubles y los productos de la oxidacin.8. QUE NOS DETERMINA LA PRUEBA DE CONTENIDO DE HUMEDAD?Nos determina la cantidad de mg/kg de agua existente en el aceite.9. QUE NOS PRODUCE UN ALTO CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL ACEITE?Puede conducir a una descarga elctrica en el transformador, provocada por el deterioro de su sistema de aislamiento.10. QUE ES LA DENSIDAD RELATIVA?es la relacin del peso de un volumen de aceite, al peso de un volumen igual de agua.11. QUE NOS PROPORCIONA EL COLOR Y APARIENCIA DEL ACEITE? El color y apariencia visual del aceite proporcionan una informacin rpida, valiosa y de fcil determinacin de cualquier anormalidad que est presente.12. QUE PROCESOS SUFREN EL ACITE AISTLANTE JUNTO CON LOS OTROS MATERIALES DIELCTRICOS DURANTE LA OPERACIN DE UN TRANSFORMADOR? Durante la operacin de un transformador, el aceite aislante y junto con los otros materiales dielctricos que lo conforman, sufren procesos de descomposicin qumica. 13. COMO DEBE SER LA APARIENCIA DE UN BUEN ACEITE?La apariencia visual de un buen aceite debe ser brillante y transparente sin slidos en suspensin.

14. QUE ES POSIBLE DETECTAR CUANDO COMIENZA EL DETERIORO DE UN ACEITE? Cuando comienza el deterioro de un aceite, es posible detectar un incremento en el factor de potencia al inicio del proceso de oxidacin, seguido al cabo de cierto tiempo por un nuevo incremento en su valor.15. QUE INDICA UN BAJO VALOR DE RIGIDEZ DIELECTRICA?Un Bajo valor de rigidez dielctrica indica la presencia de partculas contaminantes, tales como fibras de celulosa, lodo, partculas conductoras, subproductos qumicos del aceite o agua16. QUE INDICA UN ALTO VALOR DE RIGIDEZ DIELECTRICA?Un alto valor de rigidez no indica necesariamente la ausencia de estos contaminantes.

CONCLUSION

BIBLIOGRAFIA Circuitos Magnticos y Transformadores. E. E. Staff del M.I.T. 2. Mquinas Elctricas - (Vo lumen 1) M. Kostenko y L. Piotrovsky 3. Transformer Connections. General Electric 4. Mquinas Elctricas y Transformadores. l. L: Kosow '/ 5. Transformadores. Convertidores. Enciclopedia CEAC de Electricidad 6. Tratado de Electricidad (Tomo II) Chester L. Dawes 7. .Transformadores de Potencia y de Medida. Enrique Ras