Manipulación y transporte de transformadores

Daños que pueden producirse y cómo identificarlos

Los transformadores pueden sufrir daños graves si están sujetos a unas condiciones de transporte exigentes, como por ejemplo las tormentas marinas durante su transporte marítimo, o en carreteras con deficiencias durante su transporte por tierra. Aunque es cierto que el transporte bajo susodichas condiciones causará vibraciones y pequeñas colisiones en los paquetes y los equipos, también es verdad que si el embalaje
y la fijación de los equipos no se han realizado debidamente, la amplitud de dichas vibraciones y colisiones puede provocar daños no visibles, que posteriormente pueden causar el fallo de los equipos.[1,2]

Queremos subrayar que este artículo no quiere ser una exposición en profundidad de estos problemas ya que los mismo son del conocimiento general. Sin embargo, y desafortunadamente, estos problemas siguen ocurriendo con frecuencia
y los transformadores llegan a su destino con daños visibles o no visibles a causa de procedimientos de embalaje, manejo o transporte incorrectos. El presente artículo tiene la finalidad de repetir la incidencia de estos problemas y llamar la atención sobre la necesidad de ser conscientes de los procedimientos para prevenirlos.

Por este motivo, no se puede dejar de enfatizar la importancia de llamar la atención sobre este problema y las consecuencias respectivas que afectan a los fabricantes, contratistas y propietarios de transformadores. Con objeto de prevenir los casos que tienen como resultado daños y roturas, es necesario llevar a cabo pruebas especiales durante los Ensayos de aceptación en fábrica (FAT), tales como los que están definidos por la Norma IEC 60076-1 [3]. IEEE C57.12.90 [4]. IEEE C57.152 [5] e IEC 60137 [6], y seguidamente realizar las pruebas durante las Pruebas de aceptación en sitio (SAT) siempre que las condiciones de manejo y transporte indiquen daños potenciales.

Se recomienda realizar pruebas especiales para esta finalidad, incluyendo las siguientes:

• Medición de análisis de respuesta de frecuencia (SFRA)
• Medición de 8 (pérdidas dieléctricas) de los bujes
• Determinación de las capacitancias entre los bobinados y los bobinados de conexión a tierra
• Medición de la resistencia de aislamiento de CC entre los bobinados y los bobinados de conexión a tierra
• Pruebas de corriente de excitación monofásica
• Pruebas de equilibrio magnético

El transporte y el manejo de los transformadores pueden acarrear daños internos en el transformador y sus componentes; en ocasiones, esto puede resultar en la avería del transformador

Los resultados de las pruebas FAT y SAT deben compararse y hay que sacar conclusiones sobre los posibles daños que afecten a los transformadores. Aunque se haya realizado una referencia a las normas IEC y IEEE, las normas IEC son la base del presente artículo, teniendo en cuenta que son normas internacionales usadas en todo el mundo. En comparación con las normas IEEE que son propias de los EE.UU., y utilizados en unos pocos países.

Problemas y daños

Los transformadores con una potencia nominal alta y con tensiones superiores a los 123 kV se suelen transportar sin aceite (el depósito va lleno de nitrógeno o de aire seco), y sin bujes, el conservador y el equipo de refrigeración. Los choques mecánicos por encima de los límites del diseño, o de unos 3 g (la g indica la aceleración de la gravedad de unos 9,8 m/s2 y 3 es igual a la fuerza equivalente al triple de la aceleración de la gravedad) pueden causar daños visibles o no visibles en los transformadores, tales como los siguientes:

• Los daños visibles incluyen, pero no se limitan a, rasguños en el revestimiento y el acabado protectores de la superficie del depósito. No se sabe si se trata de galvanización en caliente o de pintura, las cuales antes o después indicarán la presencia de la corrosión (ver la figura 1), fugas de nitrógeno, fisuras y astillas externas, incluso contaminación en los bujes.
• Los daños ocultos en el interior del transformador, y que pueden afectar negativamente a la fiabilidad del mismo y cuyas consecuencias pueden aparecer solamente hasta un tiempo indefinido en la energización incluyen:

1. La distorsión geométrica del bobinado / del núcleo. A causa del movimiento de la pieza activa, el aislamiento existente entre los giros se puede fijar con abrazaderas, lo que causa un cortocircuito y otros daños en los bobinados durante el funcionamiento;
2. Pérdida de la presión en la fijación de la bobina. Las vibraciones mecánicas pueden hacer que los bobinados pierdan su presión de fijación y, más adelante, lleguen a la avería total de los bobinados durante los fallos eléctricos;
3. Contaminación de aceite (como resultado de la degradación del aislamiento de los bobinados);
4. Un huelgo de seguridad entre el depósito y al pieza activa puede estar en peligro
5. El hundimiento involuntario del núcleo o del bastidor de éste que puede causar la presencia de gases durante el funcionamiento.

Aparte de los daños materiales, un embalaje inapropiado y determinados métodos de transporte
pueden causar otros tipos de daños, a saber la contaminación del aceite o del aislamiento de los bobinados con agua, humedad, polvo y otros contaminantes. Estos tipos de contaminación tendrán como resultado en un envejecimiento prematuro de los materiales aislantes, lo que supone que su fuerza dieléctrica disminuirá con la correspondiente reducción de la vida útil del transformador y/o la presencia de fallos graves.

Con objeto de investigar si los transformadores han sufrido a un exceso de impactos mecánicos, se recomienda usar registradores de impactos o colisiones durante
el transporte de los transformadores, a fin de evaluar la magnitud de dichos choques mecánicos (figura 2).

Pruebas para la detección de daños mecánicos

La norma IEC 60076-1 [3] define las pruebas especiales que se pueden usar para identificar daños potenciales que son resultado de un exceso de impactos mecánicos de algún tipo de contaminación. Estos son los siguientes:

• Medición del análisis de respuesta de la frecuencia (SFRA)
• Medición del tono (pérdidas dieléctrias) de los bujes
• Determinación de capacitancias de bobinados de conexión a tierra y entre bobinados
• Determinación del aislamiento de la resistencia de aislamiento CC entre bobinados y bobinados de conexión a tierra
• Esta norma define también los métodos de ensayo y los criterios de aceptación.

Para evaluar la posibilidad de fisuras internas o de contaminación en los bujes del transformador, deben realizarse 6 pruebas de tono para detectar las pérdidas dieléctricas de los materiales aislantes, lo que se conoce como factor de dispación. Sin embargo, mientras que la corriente que atraviesa por un aislante ideal es totalmente capacitativa (Jc), los aislantes reales carecen de este 100 % de pureza. Esto supone que la corriente que atraviesa el aislante tiene también un componentes de resistencia (IR), indicando que el aislante presenta pérdidas que se representan por el tono 8, siendo c5 el ángulo que se muestra en la figura 3.

La corriente de resistencia es el resultado de impurezas o daños en el aislante, y la fuerza dieléctrica es inversamente proporcional
a esta corriente.

Por tanto, al aumentar esta también aumentarán las pérdidas, lo que supone una disminución de la fuerza dieléctrica del aislante.

Comunicado de prensa: Transformer magazine