Transformadores: qué degrada el aislamiento y cómo inspeccionarlo

En una línea

En un transformador, el sistema de aislamiento (aceite y papel) es el componente que más cuidado exige — y cuatro factores concretos (humedad, oxígeno, calor y contaminación externa) explican casi todo lo que puede salir mal en él.

Por qué el diagnóstico cambió con el tiempo

Durante muchos años, el mantenimiento preventivo de los transformadores se basó casi exclusivamente en la resistencia de su aislamiento y la rigidez dieléctrica del aceite. Hoy se sabe que pruebas como el factor de potencia del aislamiento, el contenido de humedad, la tensión interfacial o la acidez son igual de importantes para un diagnóstico acertado. El análisis de gases disueltos por cromatografía de gases se volvió, además, una herramienta clave para conocer el estado interno del transformador sin tener que sacarlo de operación.

Un transformador con su sistema de aislamiento bien mantenido soporta mucho mejor sobretensiones por maniobras o descargas atmosféricas, y cortocircuitos internos.

Las partes de un transformador

El equipo tiene seis componentes principales: núcleo, sistema de aislamiento (aceite y papel — el más importante, el que exige más cuidado), devanados, pasatapas, válvulas y radiadores.

Los 4 factores que degradan el aislamiento

Humedad. Puede estar disuelta, en forma de emulsión agua/aceite, libre en el fondo del tanque, o como hielo en el fondo del tanque. El efecto depende de la forma: una emulsión agua/aceite reduce la rigidez dieléctrica del aceite, mientras que el agua disuelta tiene poco o ningún efecto sobre esa misma rigidez.

Oxígeno. Reacciona con el aceite formando ácidos orgánicos, agua y lodo. Proviene de la atmósfera o es liberado por la celulosa del papel aislante cuando se calienta.

Calor. El 90% del deterioro de la celulosa es de origen térmico. La degradación depende del tiempo, la temperatura y cuán seco esté el aislamiento. Las temperaturas elevadas envejecen la celulosa, reducen su rigidez mecánica y eléctrica y la depolimerizan — y además generan agua, materiales ácidos y gases (CO2, CO) como subproducto.

Contaminación externa. Se presenta como "caspa" proveniente del propio proceso de fabricación del transformador, cuando no se eliminó bien al llenarlo de aceite; o como partículas que se desprenden de la celulosa durante el servicio.

Qué ensayo corresponde a cada componente

| Componente | Inspección / ensayo | |---|---| | Devanados | Resistencia DC, relación de transformación, resistencia de aislamiento, factor de potencia de aislamiento | | Pasatapas | Resistencia de aislamiento, temperatura (termografía) | | Aceite dieléctrico | Nivel de aceite, rigidez dieléctrica, cromatografía de gases, tensión interfacial, contenido de agua, factor de potencia, sedimentos | | Cambiador de taps bajo carga | Temperatura (termografía), relación de transformación en todos los taps, rigidez dieléctrica del aceite, inspección de contactos (continuidad) | | Cambiador de taps sin carga | Temperatura (termografía), relación de transformación en todos los taps, inspección de contactos (continuidad) | | Núcleo | Núcleo a tierra, resistencia de aislamiento del núcleo al tanque | | Tanque | Inspección visual (fugas, corrosión), temperatura (termografía) | | Radiadores | Temperatura (termografía), inspección visual (fugas, limpieza, corrosión) |

Para qué sirve esta tabla

Sin esta tabla, es fácil que una inspección se concentre siempre en lo mismo (aceite, visual del tanque) y deje afuera componentes menos visibles — el cambiador de taps o el núcleo, por ejemplo, tienen ensayos propios que no son "más de lo mismo" sino verificaciones específicas de ese componente. La termografía aparece repetida en varios componentes porque es, junto con el análisis de aceite, la herramienta que más información da sin necesidad de desenergizar el transformador.

Beneficios

• Entender los 4 factores de degradación permite interpretar un resultado de laboratorio (por ejemplo, alta tensión interfacial o presencia de ciertos gases) en términos de causa, no solo de síntoma
• La tabla por componente evita que la inspección dependa de la costumbre de quien la hace, y asegura cobertura de las partes menos visibles
• El análisis de gases disueltos permite diagnosticar sin sacar el transformador de servicio, algo que antes exigía pruebas más invasivas

Limitaciones a tener en cuenta

• Varias pruebas (cromatografía de gases, tensión interfacial, factor de potencia) requieren laboratorio especializado, no son inspección de planta
• Los cuatro factores de degradación interactúan entre sí — por ejemplo, calor y humedad juntos degradan más rápido que cualquiera de los dos por separado — por lo que un diagnóstico aislado de un solo factor puede ser incompleto
• La tabla de ensayos por componente no incluye frecuencias: cada empresa debe fijar cada cuánto se repite cada ensayo según la criticidad del transformador

En resumen

El aislamiento de un transformador se degrada por cuatro vías concretas — humedad, oxígeno, calor y contaminación externa — y cada componente del equipo tiene su propio conjunto de ensayos para detectarlo a tiempo. El análisis de gases disueltos y la termografía son, hoy, las herramientas que más permiten diagnosticar sin desconectar el equipo.