Las inspecciones rutinarias y el monitoreo de condición son esenciales, pero no todos los métodos proporcionan el nivel de conocimiento necesario para detectar problemas en una etapa temprana. Para transformadores de alta tensión, la herramienta de diagnóstico más confiable y ampliamente adoptada es el Análisis de Gases Disueltos (DGA). Al analizar los gases disueltos en el aceite aislante del transformador, el DGA revela fallas eléctricas y térmicas ocultas mucho antes de que se hagan visibles o causen daños a nivel superficial.

Este artículo explora cómo funciona DGA, los tipos de problemas que detecta y por qué es la piedra angular del mantenimiento predictivo de los transformadores HT.

Por qué las inspecciones por sí solas no son suficientes

Los métodos de inspección tradicionales y las técnicas externas, como la termografía infrarroja, son útiles, pero se limitan a detectar problemas visibles o superficiales. Un transformador puede parecer normal desde el exterior, pero ya presenta una degradación grave en su interior.

Por ejemplo, una avería del aislamiento puede liberar gases sin producir síntomas externos inmediatos. De igual manera, las descargas parciales dentro de los devanados o los arcos eléctricos en el aceite pueden permanecer invisibles hasta que la falla se agrava y se convierte en una falla grave. Para cuando se produce el calentamiento de la superficie o aparecen cambios físicos, el daño suele ser extenso.

Aquí es donde el DGA destaca. En lugar de esperar señales externas, analiza directamente la evidencia química dentro del aceite del transformador, ofreciendo una indicación temprana y precisa de problemas internos.

¿Qué es el análisis de gases disueltos (DGA)?

El análisis de gases disueltos (DGA) es un método de diagnóstico de laboratorio que analiza los gases disueltos en el aceite aislante del transformador. Cuando los materiales aislantes o el aceite se descomponen debido a tensiones eléctricas o térmicas, liberan gases en concentraciones mensurables. Al identificar estos gases e interpretar sus proporciones, los ingenieros pueden determinar el tipo de falla que se produce en el transformador.

El proceso implica la recolección de una muestra de aceite, la extracción de gases disueltos y su análisis mediante cromatografía de gases. Los resultados se comparan con normas internacionales como IEC 60599 o IEEE C57.104, lo que permite a los expertos clasificar el estado del transformador y recomendar medidas correctivas.

Firmas de fallas en DGA

Diferentes gases corresponden a diferentes condiciones de falla, lo que convierte al DGA en una “huella digital” diagnóstica eficaz del estado del transformador:

• Hidrógeno (H₂):A menudo relacionado con descarga parcial o actividad de corona.

• Metano (CH₄) y etano (C₂H₆):Asociado con sobrecalentamiento de bajo nivel del aceite o del aislamiento.

• Etileno (C₂H₄):Indica sobrecalentamiento por alta temperatura de bobinados o conductores.

• Acetileno (C₂H₂):Fuerte evidencia de formación de arco eléctrico o descarga eléctrica severa.

• Monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO₂):Indica la degradación del aislamiento a base de celulosa, como el papel o el cartón prensado.

Al analizar no solo la presencia de estos gases sino también sus proporciones relativas, los equipos de mantenimiento pueden distinguir entre procesos de envejecimiento inofensivos y fallos peligrosos en desarrollo.

Por qué la DGA es indispensable

La mayor ventaja del DGA reside en su capacidad para detectar fallas en una etapa temprana. A diferencia de las inspecciones externas, ofrece una visión directa del estado interno de un transformador. Al ser no intrusivo, no requiere parada ni desmontaje, lo que lo hace práctico incluso para transformadores que deben permanecer en funcionamiento continuo.

El método también ofrece una cobertura integral, detectando problemas térmicos, eléctricos y de aislamiento en una sola prueba. Cuenta con el respaldo de décadas de uso y estandarización en la industria, lo que significa que los resultados son consistentes y comparables en instalaciones de todo el mundo. Para los administradores de activos, esto se traduce en menores riesgos, mayor vida útil de los transformadores y un ahorro significativo de costos al prevenir fallas imprevistas.

Cuándo realizar DGA

La DGA es más eficaz cuando se realiza regularmente como parte de un programa de monitoreo de condición. Muchos operadores programan pruebas anuales o semestrales para establecer tendencias fiables. También debe realizarse después de eventos operativos inusuales, como fallas del sistema, rayos o sobretensiones repentinas, ya que pueden provocar la generación de gas dentro del transformador.

El análisis de tendencias a lo largo del tiempo es especialmente valioso. Una sola prueba proporciona información útil, pero el seguimiento a largo plazo revela si las concentraciones de gas son estables, aumentan gradualmente o experimentan picos repentinos. Este análisis de tendencias permite a los operadores actuar en el momento oportuno, antes de que una falla en desarrollo se convierta en una falla crítica.

Técnicas complementarias

Aunque la DGA es la principal herramienta de diagnóstico para transformadores de alta tensión, no se utiliza de forma aislada. Para una evaluación completa del estado del transformador, suele combinarse con otras pruebas. La termografía infrarroja puede identificar sobrecalentamiento en componentes externos como bujes o radiadores. Las pruebas de resistencia del devanado detectan cambios sutiles en el estado del conductor. El análisis de furanos proporciona información sobre la degradación del aislamiento de celulosa, mientras que las pruebas de contenido de humedad evalúan la presencia de agua en el aceite, lo que reduce la rigidez dieléctrica.

Juntos, estos métodos forman una estrategia de mantenimiento integral, con DGA como núcleo.

Aplicaciones en el mundo real

En industrias y servicios públicos, el DGA ha demostrado su valor una y otra vez. Las plantas de generación de energía confían en él para monitorear transformadores en subestaciones, donde la confiabilidad es fundamental. Las plantas industriales lo utilizan para proteger las líneas de producción de pérdidas de energía inesperadas. Las compañías de servicios públicos aplican el DGA en flotas completas de transformadores para priorizar los presupuestos de mantenimiento y extender la vida útil de los activos. En muchas de estas operaciones, el DGA también se complementa con servicios como la revisión de motores eléctricos, lo que garantiza que tanto los transformadores como los motores funcionen de manera confiable en condiciones exigentes.

En todos estos casos, el costo relativamente bajo de las pruebas DGA regulares se ve eclipsado por los ahorros que genera, ya sea evitando costosos reemplazos de transformadores o previniendo cortes no planificados que podrían costar millones en pérdida de productividad.

Mejores prácticas para los programas de la DGA

Para maximizar el valor de DGA, las empresas deben seguir las mejores prácticas comprobadas:

• Mantener la consistencia en el muestreo.El petróleo siempre debe recolectarse en condiciones controladas para evitar contaminación o pérdida de gas.

• Confíe en la interpretación experta.Las concentraciones y proporciones de gases deben ser analizadas por profesionales experimentados y familiarizados con los estándares de la industria.

• Integrar con otros diagnósticos.Los resultados de DGA deben considerarse junto con las pruebas eléctricas y térmicas para obtener la imagen más precisa.

• Seguimiento de tendencias a largo plazo.Las pruebas individuales son útiles, pero el análisis de tendencias a lo largo de meses y años proporciona la visión más clara del estado del transformador.

• Actuar según las alertas tempranas.Incluso pequeñas desviaciones pueden indicar un problema en desarrollo; una intervención rápida siempre es más rentable que las reparaciones de emergencia.

Conclusión

Los transformadores de alta tensión son activos vitales, y su fallo puede causar enormes pérdidas financieras y operativas. El análisis de gases disueltos (AGD) es el método más eficaz para detectar fallos internos antes de que se vuelvan críticos, ofreciendo un nivel de información que las inspecciones externas por sí solas no pueden proporcionar.

Al integrar DGA en un programa de mantenimiento estructurado, los operadores obtienen la capacidad de detectar fallas ocultas de manera temprana, programar reparaciones estratégicamente y extender la vida útil de sus equipos más valiosos.