Ingeniería Eléctrica · 2005
Mantenimiento de transformadores de potencia
El mantenimiento es una de las ramas de la ingeniería que ha tenido mayores avances en los últimos tiempos, debido a la creciente automatización de actividades en la industria que trajo como consecuencia la aparición de equipos más complejos y costosos y que por ende requieren un cuidado más esmerado, por tal razón la industria requiere cada vez un mayor número de ingenieros de mantenimiento, surgiendo así la necesidad de realizar proyectos de investigación en temas como el mantenimiento de transformadores, líneas de transmisión y distribución, motores y generadores eléctricos. La tecnología utilizada en mantenimiento es muy variada y puede alcanzar costos de gran envergadura, sin embargo es de gran importancia identificar cuales técnicas son realmente utilizadas ya que hay que estar concientes de las limitaciones económicas presentes en la gran mayoría de empresas nacionales por tal motivo y como contribución a la investigación, el presente proyecto busca identificar la situación actual del mantenimiento de transformadores en la industria colombiana, con el fin de brindar al futuro Ingeniero Electricista una visión acertada de los modelos reales de gestión de mantenimiento de transformadores. En este trabajo se presenta un estudio de los transformadores haciendo énfasis en sus partes constitutivas, con el fin de comprender mejor su funcionamiento práctico. Se presenta también un estudio de la fundamentación administrativa necesaria para decidir la conveniencia de realizar programas de mantenimiento, analizando entre otros aspectos los costos, la seguridad industrial y la normatividad ambiental. Finalmente se presenta un estudio de las técnicas utilizadas en cada uno de los modelos de gestión de mantenimiento de transformadores, haciendo énfasis en las más utilizadas en la industria Colombiana, fundamentándose en los resultados de una investigación que contó con la colaboración de más de 20 importantes empresas pertenecientes a diversos sectores de la economía nacional.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 13
- EL TRANSFORMADORp. 14
- Parte Activap. 15
- Tanquep. 16
- Aislamientop. 18
- Refrigeraciónp. 19
- Protecciónp. 22
- Protección Contra la Humedadp. 26
- Cambiadores de Tomasp. 27
- Otros Accesoriosp. 28
- AISLAMIENTO INTERNO DEL TRANSFORMADORp. 30
- Papelp. 30
- Aceite Mineralp. 31
- Otros Aceitesp. 34
- Procesos de Degradación del Sistema de Aislamientop. 35
- TEORÍA BÁSICA DEL MANTENIMIENTOp. 38
- Modelos de Gestión del Mantenimientop. 38
- Costos Asociados Al Mantenimientop. 41
- Equiposp. 42
- Determinación del Tipo de Mantenimientop. 43
- Estadística Aplicada al Mantenimientop. 43
- Determinación del Ciclo de Mantenimientop. 46
- MANTENIMIENTO CORRECTIVO EN TRANSFORMADORESp. 48
- Causas de Falla Común en Transformadoresp. 48
- Reparación o Reemplazop. 50
- Herramientas Para el Análisis de Fallap. 50
- MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN TRASFORMADORESp. 54
- Recepción y Puesta en Serviciop. 54
- Inspecciones y Limpiezap. 54
- Medidas Eléctricas de Campop. 58
- Termografíap. 64
- Orden de Mantenimientop. 67
- MANTENIMIENTO PREDICTIVO EN TRASFORMADORESp. 69
- Seguimiento de las Condiciones del Aceite Dieléctricop. 69
- Cromatografía De Gasesp. 76
- Otras Técnicasp. 80
- Mantenimiento Proactivop. 41
- NORMAS AMBIENTALES Y DE SEGURIDADp. 84
- Transformadores y Equipos Eléctricosp. 84
- Aceite Mineralp. 31
- Aceites Contaminados con PCB’sp. 88
- Ubicación de la Subestaciónp. 89
- Ruido en Subestacionesp. 90
- Disposición Final de Transformadoresp. 91
- ESTADO DEL MANTENIMIENTO EN LA EMPRESA LOCALp. 92
- Metodología de La Investigaciónp. 93
- Empresas Participantesp. 94
- Resultados Obtenidosp. 95
- El Mantenimiento en Otros Paísesp. 98
- CONCLUSIONESp. 100
- RECOMENDACIONESp. 102
- BIBLIOGRAFÍAp. 103
- ANEXOSp. 105
- Tabla 2. Comparación de modelos de gestión con respecto al costop. 39
- Tabla 3. Criterios para evaluar la criticidad de los equiposp. 43
- Tabla 4. Evaluación de confiabilidad de transformadores de potenciap. 45
- Tabla 5. Fallas en transformadores de distribuciónp. 48
- Tabla 6. Formato para análisis de Falla (I)p. 51
- Tabla 7. Formato para análisis de Falla (II)p. 52
- Tabla 8. Formato para análisis de Falla (III)p. 53
- Tabla 9. Frecuencias Típicas de Inspección y Limpiezap. 58
- Tabla 10. Valoración del índice de polarizaciónp. 60
- Tabla 11. Valoración del índice de absorciónp. 60
- Tabla 12. Prioridades de mantenimiento según revisión termográficap. 67
- Tabla 13. Formato de Orden de Mantenimiento. Ejemplop. 68
- Tabla 14. Pruebas de mantenimiento en aceites dieléctricosp. 70
- Tabla 15. Clasificación de Myers para aceites según su calidadp. 73
- Tabla 16. Niveles de seguridad de gases en 10000 galones de Aceitep. 77
- Tabla 17. Velocidad de generación de gasesp. 77
- Tabla 18. Método de las relaciones de Dornenburg para diagnósticop. 79
- Tabla 19. Método de la CEGB para diagnósticop. 80
- Tabla 20. Método de las relaciones de Rogers para diagnósticop. 80
- Tabla 21. Niveles de Aceptación para análisis de furanosp. 81
- Tabla 22. Grado de depolimerización según análisis de furanosp. 81
- Tabla 23. Procesos de Regeneración de los aceites dieléctricosp. 83
- Tabla 24. PCB’s comerciales más comunesp. 89
- Tabla 25. Niveles sonoros máximos permisiblesp. 91
- en las electrificadoras de la Costa Atlántica Colombiana (1985)p. 93
- Tabla 27. Frecuencia de mantenimiento recomendada por ENERPOTp. 99
- Tabla 28. Frecuencia de mantenimiento recomendada por S.D.Myersp. 99
- Figura 1. Corte transversal de un transformadorp. 14
- Figura 2. Devanados de transformador de 30 MVAp. 15
- Figura 3. Núcleo de transformador de 30 MVAp. 16
- Figura 4. Tanque de transformadorp. 16
- Figura 5. Transformador 30-40 MVAp. 17
- Figura 6. Válvula para toma de muestras de aceitep. 18
- Figura 7. Pasatapas de media tensión (34.5 kV)p. 19
- Figura 8. Termómetros de los devanados y del aceitep. 20
- Figura 9. Esquema del sistema de imagen térmicap. 21
- Figura 10. Radiadores. Transformador de 30 MVAp. 22
- Figura 11. Ventiladores en disposición vertical. Transformador de 20 MVAp. 22
- Figura 12. Válvula de sobrepresiónp. 23
- Figura 13. Tanque de expansión transformador 25 MVAp. 23
- Figura 14. Esquema del respiradero del tanque de expansiónp. 24
- Figura 15. Esquema del colchón de aire del tanque de expansiónp. 24
- Figura 16. Relé Buchholzp. 25
- Figura 17. Relé de presión súbitap. 25
- Figura 18. Indicador de nivel de aceite tipo magnéticop. 26
- Figura 19. Indicador de nivel de aceite tipo visorp. 26
- Figura 20. Deshumectador con silicagel y cobalto en estado secop. 27
- Figura 21. Deshumectador con silicagel y cobalto saturado de humedadp. 27
- Figura 22. Indicador de posición del cambiador de tomas bajo cargap. 27
- Figura 23. Cambiador de tomas bajo carga, desmontadop. 28
- Figura 24. Placa de característicasp. 28
- Figura 25. Estructura química de hidrocarburos isoparafínicosp. 31
- Figura 26. Estructura química de hidrocarburos nafténicosp. 32
- Figura 27. Estructura química de hidrocarburos aromáticosp. 32
- Figura 28. Estructura química de inhibidores artificialesp. 32
- Figura 29. Bañera de Daviesp. 46
- Figura 30. Limpieza de Pasatapasp. 55
- Figura 31. Proceso de regenerado de silicagel en hornop. 55
- Figura 32. Pintura de transformadoresp. 56
- Figura 33. Pintura en avanzado estado de degradaciónp. 57
- Figura 34. Pasatapas degradado y con contaminantes adheridos, Detallep. 57
- Figura 36. Medición de la resistencia de aislamiento. Esquema de conexiónp. 59
- Figura 37. Medición de la relación de transformación. Esquema de conexiónp. 61
- Figura 38. Medición de tanδ del aislamiento. Esquema de conexiónp. 62
- Figura 39. Pérdidas con carga. Esquema de conexiónp. 62
- Figura 40. Pérdidas en Vacío. Esquema de conexiónp. 63
- Figura 41. Cámara Terrmográficap. 64
- Figura 42. Termografía Típicap. 65
- Figura 43. Termografía de radiadoresp. 65
- Figura 44. Muestras de aceite para análisis fisicoquímicop. 71
- Figura 45. Equipo de laboratorio para prueba de humedadp. 71
- Figura 46. Equipo de laboratorio para prueba de tensión interfacialp. 72
- Figura 47. Equipo de laboratorio para prueba de número de neutralizaciónp. 72
- Figura 48. Equipo de laboratorio para prueba de Rigidez Dieléctricap. 73
- Figura 49. Curvas de degradación para aceites con y sin inhibidorp. 74
- Figura 50. Equipo de laboratorio para prueba de color y gravedad especificap. 74
- Figura 51. Equipo de laboratorio para Cromatografía de gasesp. 76
- Figura 52. Gases generados por sobrecalentamiento del aceitep. 78
- Figura 53. Gases generados por sobrecalentamiento del papelp. 78
- Figura 54. Gases generados por efecto coronap. 79
- Figura 55. Gases generados por arco internop. 79
- Figura 56. Equipo móvil de termovacío y filtrado de aceitep. 83
- Figura 57. Señalización reglamentaria en Subestacionesp. 84
- Figura 58. Señalización de puntos remotos de conexiónp. 85
- Figura 59. Corte visible y verificación de ausencia de tensiónp. 85
- Figura 60. Vestimenta apropiada para labores de mantenimientop. 86
- Figura 61. Transformador contaminado con PCB’sp. 88
- Figura 62. Frecuencia de limpieza de transformadoresp. 96
- Figura 63. Frecuencia de análisis de aceites en transformadoresp. 97
- Figura 64. Frecuencia de termografía en transformadoresp. 97
- Figura 65. Frecuencia de mediciones eléctricas en transformadoresp. 98