Líquido y gas aislantes
La prueba de oxígeno en el colchón de gas toma una muestra del nitrógeno que cubre el líquido aislante de un transformador, reactor o regulador sellado y mide cuánto oxígeno contiene. El oxígeno debe ser escaso; si su proporción aumenta, indica una fuga o una falla del sistema de preservación y advierte de oxidación del líquido y entrada de humedad.
La prueba de oxígeno en el colchón de gas mide el oxígeno presente en el espacio de gas sobre el líquido aislante de un aparato sellado y lleno de líquido. Muchos transformadores, reactores y reguladores de voltaje de pasos o de inducción se construyen con un colchón de nitrógeno sobre el aceite, y algunos diseños mantienen un colchón independiente sobre el compartimiento del cambiador de derivaciones. El colchón tiene la función de mantener alejados el aire exterior y, con él, la humedad y el oxígeno, del líquido y del aislamiento de papel. La prueba extrae una pequeña muestra de gas del espacio de gas por una válvula de muestreo y la analiza con un analizador portátil de oxígeno o con un método de laboratorio. El resultado es una concentración, expresada como proporción del gas muestreado. En las especificaciones publicadas de aceptación y mantenimiento, la prueba aparece como un renglón opcional para transformadores, reactores y reguladores llenos de líquido, y suele agruparse con las pruebas del líquido aislante y no con las eléctricas. Informa al propietario qué tan bien cumple su función el sistema de preservación, algo que ninguna medición de los devanados puede mostrar de forma directa.
El oxígeno es el principal impulsor de la oxidación del aceite y del envejecimiento del aislamiento celulósico. Un colchón contaminado de manera continua con aire significa que el tanque está respirando: una empaquetadura, una soldadura, el sello de un pasatapas, un dispositivo de alivio de presión o un regulador de gas tiene una fuga, o se agotó el suministro de nitrógeno. El aire que entra trae juntos oxígeno y vapor de agua, y la humedad es enemiga de la rigidez dieléctrica. Si no se corrige, el líquido se oscurece, se forman ácidos y lodos, el papel pierde resistencia mecánica con mayor rapidez y se acorta la vida útil restante de la unidad. Una fuga que deja entrar aire también puede dejar salir aceite, de modo que la misma falla pronto puede verse como una mancha en el tanque. Como la prueba es rápida y solo requiere una muestra de gas, es una forma económica de detectar a tiempo un problema de sellado, muchas veces antes de que las pruebas del líquido muestren algún cambio. También ayuda a interpretar el análisis de gases disueltos, pues los gases atmosféricos en el líquido y una composición anormal del colchón apuntan a la misma causa.
En una unidad sellada, el espacio de gas debe contener casi nitrógeno puro, con una ligera presión positiva o negativa respecto al exterior según el diseño. El nitrógeno es inerte, por lo que no reacciona con el aceite ni con el papel. El aire, en cambio, es en su mayoría nitrógeno con una fracción importante de oxígeno. Cuando entra aire al tanque, la concentración de oxígeno en el colchón sube, y el aumento depende de cuán grande es la fuga y de cuánto tiempo lleva abierta. El oxígeno además se disuelve en el líquido y se consume lentamente en reacciones de oxidación, de modo que la lectura del colchón refleja un equilibrio entre entrada y consumo; por eso una unidad recién llenada y bien purgada comienza con muy poco oxígeno y por eso un aumento gradual informa más que un valor alto o bajo aislado. El gas que sale del tanque por un dispositivo de presión, o que el líquido absorbe al enfriarse la unidad, puede atraer aire exterior en el ciclo siguiente. El analizador mide la concentración de forma directa, por lo común con un sensor electroquímico, paramagnético o similar, y la muestra debe tomarse sin admitir aire, pues de lo contrario engañará.
El aparato se desenergiza, se aísla y se conecta a tierra según los procedimientos de seguridad del propietario, y se verifica que la unidad esté a una temperatura y una presión estables para que la muestra represente el estado normal del colchón. Una unidad con presión positiva puede muestrearse directamente. Una unidad con presión negativa en el espacio de gas exige un cuidado especial, porque abrir una válvula aspiraría aire del ambiente; por eso se emplea un método de muestreo adecuado para tanques en vacío parcial y el técnico sigue las instrucciones del fabricante. La muestra se toma de la válvula de muestreo de gas con tuberías y conexiones limpias y purgadas, y la línea se barre antes de conectar el analizador para que el aire atrapado en la manguera no llegue al sensor. El analizador se calienta, se verifica con un gas de referencia o con aire ambiente según su procedimiento, y se lee cuando el valor se estabiliza. Un compartimiento de cambiador de derivaciones con su propio colchón se muestrea aparte del tanque principal. Las jeringas o botellas de muestra se usan solo cuando se planea un análisis de laboratorio, y se sellan y rotulan junto a la unidad. Se anotan las condiciones ambientales, la lectura del manómetro y el estado de cualquier regulador o cilindro de gas, y al terminar se cierra la válvula y se comprueba su hermeticidad.
El registro contiene la concentración de oxígeno medida en cada compartimiento muestreado, el método y el instrumento empleados, y la verificación de calibración o de referencia del instrumento. También anota la lectura de presión del espacio de gas al momento del muestreo, las temperaturas del líquido y del ambiente, la posición de la unidad en su ciclo de carga o de servicio, y el estado encontrado del sistema de preservación, por ejemplo si hay un cilindro de nitrógeno o un regulador conectado y cuál es su condición. Se documenta cualquier dificultad con la muestra, como una sospecha de fuga de aire en la línea de muestreo. Estos detalles permiten a quien lea el registro más adelante juzgar si un resultado distinto refleja un cambio en la unidad o un cambio en el método de muestreo.
El resultado se lee como una concentración frente a lo esperado para una unidad sellada en buen estado, y la comparación toma varias formas. La guía publicada para equipos llenos de líquido establece cuánto oxígeno en el colchón se considera normal y cuándo requiere atención, y esos umbrales se encuentran en las secciones de equipos de ANSI/NETA ATS-2025 para las pruebas de aceptación y de ANSI/NETA MTS-2023 para las de mantenimiento, donde la prueba figura como opcional. La lectura de una unidad nueva se compara con los datos del fabricante para la condición de embarque. La lectura en servicio se compara con lecturas anteriores de la misma unidad, porque un aumento sostenido indica una fuga aunque cada valor siga siendo modesto. Los resultados se leen además junto con el análisis de gases disueltos y las pruebas del líquido, ya que el oxígeno y el nitrógeno en solución y un líquido que se degrada corroboran un problema de sellado. El comportamiento de la presión y las fugas visibles de aceite aportan más evidencia. Para los valores y los umbrales, consulte su propia copia con licencia de las normas mencionadas, junto con las instrucciones del fabricante.
En la aceptación, la prueba confirma que el llenado, la purga y el sellado dejaron la unidad con un colchón inerte y establece una línea base. En el mantenimiento es una herramienta de tendencia, que se repite según un calendario adecuado a la criticidad de la unidad y a su historial de fugas. La clase de equipo cambia los detalles. Los transformadores de potencia grandes y los reactores en derivación con colchón de nitrógeno se muestrean desde el espacio de gas principal, mientras que los compartimientos de cambiadores de derivaciones bajo carga separados del tanque principal tienen un colchón propio que se muestrea por separado. Los reguladores de voltaje de pasos y de inducción, que a menudo tienen un espacio de gas menor, pueden mostrar cambios con más rapidez porque el volumen es pequeño. Las unidades con conservador, diafragma o respirador en lugar de colchón de nitrógeno no tienen colchón que probar, y su preservación se verifica por otros medios, de modo que la prueba solo se pide donde existe un colchón de gas. Cuando el propietario puede decidir si la hace, una unidad con un problema de sellado conocido o sospechado es el caso más claro para realizarla.
Las clases de equipo y las secciones de norma que exigen esta prueba, y los formularios de UltraDb que la incluyen.
El oxígeno acelera la oxidación del líquido aislante y el envejecimiento del papel, y el aire que lo trae también introduce humedad. Un colchón cuyo oxígeno va en aumento sugiere que el tanque tiene una fuga, de modo que el resultado es una alerta temprana sobre el sellado y la condición a largo plazo.
Solo aplica a unidades que tienen colchón de gas, y las especificaciones publicadas la presentan como un renglón opcional para transformadores, reactores y reguladores llenos de líquido. Las unidades con conservador o respirador no tienen colchón que muestrear. Consulte las secciones de equipos de ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023.
Se purga y se barre la línea de muestreo para que no llegue aire ambiente al analizador, y antes se verifica la presión del espacio de gas. Las unidades con presión negativa requieren un método que no aspire aire al abrir la válvula, por lo que se siguen las instrucciones del fabricante.
Un aumento sostenido apunta a una fuga lenta de aire o a un sistema de preservación que ya no da abasto, como un suministro de nitrógeno agotado o un regulador defectuoso. La tendencia dice más que cualquier valor aislado, y se lee junto con los gases disueltos y los signos visibles de fuga.
UltraDb hace referencia a las normas ASTM, ANSI, IEEE, NETA, NFPA, NEMA, FAA, TIA e IEC de forma descriptiva, para identificar los métodos publicados a partir de los cuales se crean sus formularios. UltraDb y Verlecta no están afiliados, respaldados, certificados ni licenciados por NETA, ASTM, ANSI, IEEE, NFPA, NEMA, FAA, TIA, IEC ni Megger. Los nombres de las normas y los números de sección son propiedad de sus respectivas organizaciones. Pruebe siempre según la edición que especifique su contrato. Cuando una norma se vende a través de la tienda en línea de ANSI, Verlecta puede recibir una comisión por una compra hecha mediante nuestro enlace, sin costo adicional para usted. Una comisión nunca decide qué normas citamos ni cómo se construye un formulario.