Los transformadores son esenciales para la transmisión y distribución eficiente de energía eléctrica en las redes eléctricas. El aceite para transformadores, un componente clave en estos dispositivos, cumple múltiples funciones críticas, como aislamiento, refrigeración y extinción de arcos eléctricos.Cuando el aceite de rme se calienta, se producen una serie de cambios físicos y químicos que pueden afectar significativamente el rendimiento y la vida útil del transformador.

Cambios fisicos

1.Reducción de la viscosidad

A medida que el aceite de transformador se calienta, su viscosidad disminuye. La viscosidad mide la resistencia de un fluido a fluir. A temperaturas normales de funcionamiento, el aceite de transformador tiene una viscosidad relativamente baja, lo que le permite circular libremente dentro del transformador y transferir el calor eficazmente. Al calentarse, las moléculas del aceite adquieren mayor energía cinética, lo que reduce las fuerzas intermoleculares que las mantienen unidas. Esta reducción de la viscosidad permite que el aceite fluya con mayor facilidad, mejorando así su capacidad de refrigeración. Por ejemplo, en un transformador de potencia grande que opera bajo carga pesada, la temperatura del aceite puede aumentar. La menor viscosidad garantiza que el aceite pueda llegar rápidamente a todas las partes del transformador, disipando el calor de puntos calientes como los devanados.

2.Expansión de volumen

El calentamiento hace que el aceite del transformador aumente su volumen. Esto se debe al aumento de la distancia entre las moléculas a medida que ganan más energía. El coeficiente de expansión térmica del aceite de transformador es relativamente pequeño pero aún lo suficientemente significativo como para ser considerado en el diseño del transformador. En transformadores sellados, esta expansión puede provocar un aumento de la presión interna. Si la presión sube demasiado, puede causar problemas como fugas de aceite o daños a la carcasa del transformador. Para tener en cuenta esto, los transformadores suelen estar equipados con dispositivos como conservadores, que pueden adaptarse a los cambios de volumen del aceite a medida que se calienta y enfría.

Cambios químicos

1.Oxidación

Cuando se calienta el aceite de transformador, especialmente en presencia de oxígeno, puede producirse oxidación. El oxígeno del aire reacciona con los hidrocarburos del aceite, dando lugar a la formación de diversos productos de oxidación. Estos productos pueden incluir ácidos orgánicos, peróxidos y lodos. La oxidación no solo degrada la calidad del aceite, sino que también reduce su rigidez dieléctrica. Con el tiempo, la acumulación de productos de oxidación puede obstruir los canales de refrigeración del transformador, lo que impide el flujo del aceite y reduce su eficiencia de refrigeración. Para mitigar la oxidación, se suelen añadir antioxidantes al aceite de transformador durante el proceso de fabricación. Estos antioxidantes pueden ralentizar la reacción de oxidación al reaccionar con los radicales libres generados durante el proceso.

2.Descomposición

A altas temperaturas, el aceite de transformador puede descomponerse. Los hidrocarburos de cadena larga presentes en el aceite se descomponen en moléculas más pequeñas, como gases (como metano, etano e hidrógeno) y compuestos volátiles. Esta descomposición es una reacción química compleja que puede acelerarse por factores como la presencia de catalizadores metálicos (de los componentes del transformador), la tensión eléctrica de alto voltaje y la duración del calentamiento. La formación de gases puede crear burbujas de gas en el aceite. Estas burbujas pueden alterar las propiedades de aislamiento eléctrico del aceite, aumentando el riesgo de avería eléctrica. En casos extremos, la descomposición del aceite de transformador puede provocar una pérdida significativa de su capacidad de aislamiento y refrigeración, lo que podría provocar una falla del transformador.

Impacto en el rendimiento del transformador

1.Degradación del aislamiento

Los cambios físicos y químicos en el aceite del transformador debidos al calentamiento pueden provocar la degradación del aislamiento. La reducción de la rigidez dieléctrica, causada por la oxidación y la presencia de burbujas de gas derivadas de la descomposición, reduce la capacidad del aceite para soportar diferenciales de alta tensión. Esto aumenta el riesgo de arcos eléctricos y cortocircuitos dentro del transformador. Si el aislamiento falla por completo, puede producirse una falla eléctrica grave, lo que puede provocar cortes de energía y costosas reparaciones.

2.Ineficiencia de enfriamiento

La formación de lodos por oxidación y la obstrucción de los canales de refrigeración pueden reducir la eficacia del aceite como refrigerante. A medida que disminuye la eficiencia de refrigeración, la temperatura dentro del transformador aumenta aún más. Esto crea un círculo vicioso, ya que las temperaturas más altas aceleran los cambios físicos y químicos en el aceite. Con el tiempo, el transformador puede sobrecalentarse, dañando sus bobinados y otros componentes.

En conclusión, el calentamiento del aceite del transformador desencadena una serie de cambios físicos y químicos que pueden tener consecuencias importantes para el rendimiento y la fiabilidad de los transformadores. Comprender estos cambios es crucial para la operación, el mantenimiento y el diseño adecuados de los transformadores, garantizando así un suministro de energía eléctrica seguro y eficiente.