¿Por qué los transformadores sumergidos en aceite necesitan un respirador? | Dingxin

Los transformadores sumergidos en aceite equipados con un depósito de expansión deben acomodar los cambios en el volumen del aceite aislante conforme varían la carga y la temperatura del transformador. Cuando el aceite se calienta, se expande; cuando se enfría, se contrae.

Este ciclo térmico provoca que el espacio de aire dentro del depósito de expansión intercambie aire con la atmósfera. Sin un control adecuado de la humedad, el aire húmedo, el polvo y otros contaminantes podrían ingresar al depósito de expansión y afectar el estado del aceite aislante.

Un respirador para transformadores —también denominado respirador deshidratante o respirador de gel de sílice— seca y filtra el aire que ingresa al depósito de expansión. Actúa como una «máscara respiratoria seca» para el transformador, ayudando a proteger el sistema aislante y a garantizar su funcionamiento fiable.

What is a Transformador ¿Respirador?

Un respirador para transformadores es un accesorio normalmente conectado al espacio de aire del tanque del depósito de expansión de un transformador sumergido en aceite. También puede instalarse un respirador independiente en el depósito de expansión de un cambiador de tomas bajo carga.

El respiradero proporciona una ruta controlada para el aire que entra y sale del conservador. Durante la inhalación, el aire entrante pasa a través de un desecante —normalmente gel de sílice— que absorbe la humedad antes de que el aire llegue al conservador.

Los respiraderos deshidratantes convencionales suelen contener una cámara transparente llena de gel de sílice y pueden incluir una copa de sellado con aceite en la parte inferior. La documentación de los fabricantes industriales de respiraderos confirma que el aire entrante generado por la contracción térmica pasa a través del gel de sílice, mientras que una válvula hidráulica puede regular el flujo de aire en ambas direcciones.

¿Por qué el aceite del transformador «respira»?

El volumen del aceite del transformador varía según su temperatura.

Cuando la temperatura del aceite aumenta

A medida que la carga del transformador o la temperatura ambiente aumentan, el aceite aislante se calienta y se expande. El aumento del volumen de aceite reduce el espacio de aire en el conservador, lo que provoca la expulsión de aire a través del respiradero.

Cuando la temperatura del aceite disminuye

Cuando el transformador se enfría, el aceite se contrae. El espacio de aire en el conservador aumenta, atrayendo aire exterior hacia el interior a través del respiradero.

Este proceso se describe a menudo como la «respiración» del transformador. El respiradero no detiene el flujo de aire; más bien, controla y condiciona el aire intercambiado con la atmósfera.

¿Por qué es perjudicial la humedad para un transformador?

El sistema de aislamiento de un transformador sumergido en aceite normalmente incluye tanto líquido aislante como aislamiento sólido de celulosa. La humedad que ingresa a este sistema puede afectar negativamente el rendimiento dieléctrico y contribuir al envejecimiento del aislamiento.

Las directrices de la IEC consideran el rendimiento dieléctrico, el envejecimiento, la estabilidad y la interacción líquido-sólido como factores funcionales importantes para los líquidos aislantes de transformadores.

Un respiradero correctamente mantenido ayuda a reducir la cantidad de humedad atmosférica que ingresa a través del conservador. Esto favorece:

• El rendimiento dieléctrico del aceite aislante
• La protección del aislamiento sólido del transformador
• Condición de aislamiento más estable
• Contaminación reducida por aire húmedo
• Mayor vida útil del aceite y del sistema de aislamiento
• Funcionamiento del transformador más fiable

El respiradero es solo una parte de la gestión de la humedad en el transformador. También deben considerarse las juntas, los sellos, los diafragmas o las membranas del depósito de expansión, el tratamiento del aceite, la calidad de la instalación y las prácticas de mantenimiento.

Componentes principales de un respiradero convencional Transformador Respiradero

Aunque la construcción varía según el fabricante y el modelo, un respiradero convencional puede incluir los siguientes componentes.

1. Cámara transparente de desecante

La cámara transparente de vidrio o polímero permite al personal de mantenimiento observar el estado del gel de sílice sin necesidad de desmontar el respiradero.

La cámara debe permanecer limpia, intacta y correctamente sellada. Grietas, conexiones flojas o fugas de aire pueden permitir que el aire no tratado pase alrededor del desecante.

2. Indicación del gel de sílice

El gel de sílice absorbe la humedad del aire entrante. Un agente indicador cambia de color a medida que el desecante se satura.

Los colores original y saturado dependen de la formulación específica del gel de sílice. Por ejemplo, algunos productos cambian de naranja a verde, mientras que otros tipos pueden usar combinaciones de colores distintas. El personal de mantenimiento debe seguir la tabla de colores y las instrucciones suministradas con el respirador específico, en lugar de aplicar una regla universal de colores.

3. Filtros y pantallas de retención

Las pantallas o filtros mantienen las partículas de gel de sílice dentro de la cámara y ayudan a evitar que el polvo del desecante ingrese o bloquee el conducto de respiración.

4. Copa de sellado con aceite o válvula hidráulica

Muchos respiradores convencionales incluyen una copa inferior de aceite. Esta crea un sellado hidráulico, ayuda a limitar el contacto continuo entre el gel de sílice y el aire exterior y puede prevenir la entrada de polvo y contaminantes al respirador.

El nivel de aceite debe mantenerse de acuerdo con las instrucciones del fabricante del respirador. Una cantidad insuficiente de aceite puede comprometer el sellado, mientras que un llenado incorrecto podría restringir el flujo de aire normal.

5. Tubo de conexión y brida

El tubo de conexión une el respirador al espacio de aire del conservador. El tubo, la junta y la brida deben permanecer sellados y sin obstrucciones para que el aire pase a través del respirador y no por un punto de fuga no controlado.

¿Cómo funciona un respirador de transformador?

Durante la inhalación del transformador, el aire exterior entra por la sección inferior del respirador. Según su diseño, pasa a través del sello de aceite o de la válvula hidráulica y luego a través del gel de sílice.

El gel de sílice absorbe el vapor de agua del aire entrante. El aire desecado viaja entonces a través del tubo de conexión hacia el conservador.

Durante la exhalación, el aire fluye en dirección opuesta y regresa a la atmósfera a través del conjunto del respirador. La trayectoria exacta del flujo de aire y el funcionamiento de la válvula dependen del diseño del respirador.

El principio de funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera:

1. El aceite del transformador cambia de volumen con la temperatura.
2. El depósito de expansión intercambia aire con la atmósfera.
3. El aire entrante se dirige a través del respiradero.
4. El gel de sílice elimina la humedad del aire.
5. El sello de aceite o la válvula ayudan a controlar el flujo de aire y la contaminación.
6. El aire seco entra en el depósito de expansión.

¿Qué ocurre si no se mantiene el respiradero?

Un respiradero saturado, con fugas, vacío o obstruido no puede desempeñar eficazmente su función prevista.

Gel de sílice saturado

Una vez que el desecante alcanza su capacidad de absorción de humedad, ya no puede secar eficazmente el aire entrante. La operación continuada en esta condición incrementa el riesgo de que aire húmedo ingrese al conservador.

Copa de aceite vacía o contaminada

Si la copa de sello de aceite está vacía, presenta fugas, está sucia o emulsionada, es posible que ya no cumpla su función prevista de sellado y filtrado.

Flujo de aire bloqueado

El gel de sílice en polvo, la suciedad, las rejillas dañadas o una tubería de conexión obstruida pueden restringir la respiración. Un recorrido bloqueado puede interferir con la igualación normal de presión en el conservador y debe investigarse de inmediato.

Fuga de Aire

Las conexiones flojas, las juntas defectuosas o las cámaras transparentes agrietadas pueden permitir que el aire evite el gel de sílice, dejando entrar al conservador aire atmosférico sin tratar.

Instalación incorrecta

Instalar el respirador en ángulo, usar una cantidad incorrecta de aceite, dejar puestos los sellos de transporte o conectarlo a una tubería obstruida puede impedir su funcionamiento correcto.

Lista de verificación para la inspección del respirador del transformador

La inspección del respiradero debe formar parte del programa rutinario de monitoreo de condición del transformador.

Condición externa

Compruebe que:

• El respiradero está montado de forma segura y en posición vertical.
• La cámara transparente no presenta grietas ni daños.
• No se observa fuga de aceite ni de aire.
• La ventana de inspección está lo suficientemente limpia como para observar el gel de sílice.
• Las bridas, accesorios y elementos de fijación permanecen seguros.

Estado del gel de sílice

Confirme que:

• El color del gel de sílice corresponde a la condición «seca» especificada por el fabricante.
• El cambio de color no ha alcanzado el límite de sustitución o regeneración establecido por el fabricante.
• El agente desecante no se ha vuelto pulverulento, compactado ni contaminado.
• Los pasajes de aire y las pantallas de retención no están obstruidos.

En ocasiones, un cambio de color que abarca aproximadamente la mitad o las dos terceras partes del lecho de desecante se utiliza como indicador de mantenimiento para unidades convencionales. Sin embargo, esto no debe sustituir las instrucciones específicas del respiradero instalado. Las formulaciones de gel de sílice y los colores indicadores varían.

Copa de sellado con aceite

Verifique que:

• El nivel de aceite sea el especificado.
• El aceite esté limpio y libre de agua visible o emulsificación.
• La copa no presente grietas ni fugas.
• La junta tórica y los elementos de fijación se encuentren en buen estado.

Conexiones y pasaje de respiración

Inspeccionar:

• El tubo de conexión del conservador
• Juntas de brida y conexiones roscadas
• Pantallas y conductos internos de flujo de aire
• Indicios de obstrucción, corrosión o daño físico

Estado funcional

Se debe investigar cualquier comportamiento inesperado de la presión, burbujeo anormal, flujo de aire unidireccional persistente o indicaciones inusuales del conservador, siguiendo las instrucciones de los manuales del transformador y del respirador.

¿Cuándo debe reemplazarse el gel de sílice?

El gel de sílice debe reemplazarse o regenerarse cuando alcance la condición especificada por el fabricante del respirador.

La frecuencia de mantenimiento depende de:

• Volumen de aceite del transformador
• Capacidad del respiradero
• Humedad ambiente
• Temperatura ambiente
• Carga del transformador
• Variación de la temperatura del aceite
• Frecuencia de los ciclos térmicos
• Estado del conservador y de las juntas estancas

Los datos del fabricante indican que estas variables influyen directamente en el dimensionamiento del respiradero y en los intervalos de mantenimiento. Por lo tanto, la inspección basada en el estado suele ser más fiable que aplicar un mismo programa de sustitución a todos los transformadores.

Algunos geles de sílice convencionales pueden regenerarse mediante calentamiento controlado, pero la temperatura permitida y el procedimiento dependen del producto. No se debe reutilizar automáticamente un desecante contaminado o muy pulverizado.

También existen respiraderos autorregenerativos. Estos dispositivos secan automáticamente el gel de sílice y supervisan los ciclos de respiración, reduciendo así la necesidad de sustituciones manuales del desecante.

Requisitos importantes de seguridad

El mantenimiento del respiradero del transformador debe realizarse únicamente por personal calificado y conforme a los procedimientos de seguridad aprobados en el sitio.

Antes de retirar, abrir o realizar el mantenimiento de un respiradero:

• Siga las instrucciones del fabricante del transformador.
• Confirme si el transformador debe desconectarse de la alimentación o aislarse.
• Evite el funcionamiento no intencionado o la liberación de presión.
• Utilice equipo de protección personal adecuado.
• Tenga en cuenta los riesgos asociados al aceite caliente, a la electricidad y al trabajo en altura.
• Proteja la abertura del conservador contra la contaminación atmosférica.
• No deje el tubo respirador abierto más tiempo del necesario.
• Utilice únicamente desecante, aceite, juntas y piezas de repuesto aprobados.

Las instrucciones de funcionamiento para los accesorios del transformador advierten al personal que debe desconectar de la alimentación los equipos asociados y evitar su reconexión antes del mantenimiento eléctrico.

Por qué es importante el mantenimiento del respirador

El respirador de un transformador es un accesorio relativamente pequeño, pero desempeña una función protectora importante. Al secar el aire entrante y ayudar a mantener los contaminantes fuera del conservador, contribuye al estado del aceite aislante y del sistema de aislamiento general del transformador.

En términos sencillos, el respirador es la máscara de respiración seca del transformador:

• Permite que el conservador intercambie aire.
• Elimina la humedad del aire entrante.
• Ayuda a filtrar el polvo y los contaminantes.
• Contribuye a la igualación de presión.
• Ayuda a proteger el aceite aislante.
• Reduce los riesgos innecesarios de mantenimiento.

Por lo tanto, la inspección periódica del gel de sílice, la copa de aceite, las juntas y la trayectoria de flujo de aire constituye una parte esencial del mantenimiento de los transformadores sumergidos en aceite.

Soluciones de transformadores de Dingxin Electric

Dingxin Electric fabrica transformadores de distribución y de potencia sumergidos en aceite personalizados para proyectos de servicios públicos, industriales, energías renovables, comerciales e infraestructura.

La capacidad del transformador, la relación de tensión, la frecuencia, el grupo vectorial, la impedancia, el rango de tomas, el método de refrigeración, los accesorios y las funciones de supervisión se pueden configurar según la especificación técnica del cliente.

Para selección de transformadores o información sobre mantenimiento, póngase en contacto con Dingxin Electric indicando su capacidad requerida, tensión primaria y secundaria, frecuencia, entorno de instalación y norma aplicable.