Propiedades, deterioro y degradación del aceite

(cap. 4 de IEC 60422 Ed. 4-2013)

El rendimiento de un aceite mineral en un sistema de aislamiento depende de algunas características básicas del aceite que pueden afectar el rendimiento general del equipo eléctrico. Con el fin de satisfacer sus múltiples funciones de dieléctrico, líquido de enfriamiento y extintor de arcos eléctricos, el aceite debe poseer ciertas propiedades, en particular:

• alta resistencia dieléctrica para soportar las tensiones eléctricas impuestas por la operación
• viscosidad suficientemente baja para que su capacidad de circular y transferir calor no se vea comprometida
• propiedades térmicas acordes a la temperatura más baja proporcionada en el sitio de instalación
• resistencia a la oxidación para maximizar la vida útil

En servicio, el aceite mineral se degrada debido a las condiciones de uso. En muchas aplicaciones, el aceite aislante está en contacto con el aire y está sujeto a la oxidación. Las altas temperaturas aceleran la degradación. La presencia de metales, compuestos organometálicos o ambos pueden actuar como catalizadores de oxidación. Cambios en el color del aceite, formación de compuestos ácidos y, en una etapa de oxidación avanzada, puede ocurrir precipitación de lodo. Las propiedades dieléctricas y, en casos extremos, las propiedades térmicas pueden verse comprometidas.

En adición a los productos de oxidación, muchos otros contaminantes indeseables como agua, partículas sólidas o compuestos polares solubles en el aceite, pueden acumularse durante el servicio u afectar las propiedades dieléctricas. La presencia de dichos contaminantes y cualquier otro producto de degradación del aceite se indica mediante un cambio de una o más propiedades como se describe en la Tabla 1.

El aceite mineral de aislamiento es una mezcla de hidrocarburos predominantemente parafínicos, nafténicos o aromáticos, que resultan principalmente de la destilación y refinación de petróleo crudo. El aceite obtenido puede entonces ser añadido y / o mezclado para aplicaciones específicas.

En varios países esto es una práctica común de operación para la recuperación y reciclaje de aceites. Para cumplir con este requisito normativo, IEC formalizó la norma IEC 62701, cancelada en febrero de 2015 y posteriormente reconsiderada (enero de 2016) en términos de fusión con la norma 60296 ed. 4 por decisión de la IEC SMB (Consejo de gestión de normalización). De acuerdo con estas directrices, los nuevos aceites minerales aislantes no sólo serán aquellos aceites clasificados hoy como “vírgenes” sino también los “reciclados”.

En este escenario, la gestión del ciclo de vida de los aceites con características diferentes crea situaciones mucho más complejas (por ejemplo, en las fases de formalización de los requisitos de compra y aceptación de los suministros).

Los procesos de degradación se producen durante las diversas etapas del ciclo de vida del transformador y se distinguen por “degradación de la capacidad de aislación eléctrica del aceite” y “degradación química del aceite”, las diferencias se listan a continuación:

Pérdida de la capacidad dieléctrica
La degradación química del aceite
Causas Contaminantes físicos tales como agua, partículas, gases disueltos derivados de fuentes externas (atmosféricas) o fuentes internas (degradación de materiales a causa de estrés térmico o eléctrico) compuestos polares de oxidación (lodos) y consumo de aditivos (si están presentes) resultantes de la degradación de materiales internos a causa de estrés térmico o eléctrico
Efectos reducción de la tensión de descarga reducción de propiedades químico-físicas tales como acidez total, factor de disipación dieléctrica, tensión interfacial, resistividad, concentración de aditivos y estabilidad a la oxidación
contramedidas tratamiento físico (microfiltración, deshumidificación y desgasificación al vacío) o adsorción selectiva en caso de agua en aceite Recuperación selectiva o despolarización por Sea Marconi (también eficaz contra compuestos corrosivos y ácidos)

Los mecanismos de degradación química del aceite son el resultado de reacciones complejas (por ejemplo, oxidación catalítica) entre las sustancias orgánicas del aceite y los materiales contenidos en el transformador. La magnitud del fenómeno depende de algunas características peculiares como el tipo de líquido aislante, el tipo de equipo (potencia, tensión, etc.), su perfil de carga (porcentaje de carga nominal, duración en horas), las condiciones de gravedad ambiente en el que opera y de las políticas de supervisión y mantenimiento.

La degradación se caracteriza principalmente por la variación en el tiempo (en peor sentido) de algunas propiedades específicas (indicadores sintomáticos) en comparación con los valores de los mismos indicadores para un líquido aislante nuevo (sin usar). La evolución de los procesos de degradación del aceite ayuda a acelerar el proceso de envejecimiento de los aislantes sólidos (papeles y cartones).

Lista de las principales publicaciones de Sea Marconi sobre el tema

J. Diana, V. Tumiatti, G. Camino – “Diagnostic testing of oil samples and interpretation of results” – Proceeding of the Conference – Power Transformer Maintenance – Faculty of Engineering – University of Pretoria – R.S. Africa, 26-27 may 1998.

V. Tumiatti – “L’analisi dei fluidi tecnici come strumento di diagnosi del degrado per l’efficace prevenzione dei guasti” – Seminario dall’Istituto di Ricerca Internazionale sulla manutenzione produttiva ai sistemi oleodinamici ed alla lubrificazione degli impianti, Milano 25-26 novembre 1998.

V. Tumiatti, R. Actis, A. Armandi, G. Di Iorio, G. Camino – “Diagnostic testing of oil samples on electric transformers” – (to be presented for SMI’99 – 3° Convegno internazionale sulla manutenzione di impianti industriali, Bologna 17-20 febbraio 1999).

S. Kapila, P. Nam, V. Tumiatti, A. Armandi “Evaluation of Analysis Techniques for Finger printing Mineral Transformer Oil” CIGREWG15.01.TF06 – Leatherhead (UK) 13.01.1999.

M. Pompili, F. Scatiggio, V. Tumiatti. (2009). Liquidi isolanti: nuove prospettive ed evoluzione normativa. U & C. Unificazione e Certificazione, vol. LIV.; p. 41-44, ISSN: 0394-9605