El hidrógeno es uno de los primeros indicadores de que algo no funciona correctamente en el aislamiento de un transformador. Aparece en el aceite aislante antes que la mayoría de los demás gases de falla y, con frecuencia, señala procesos que pueden derivar en una avería grave del equipo. El problema es que muchas empresas eléctricas e instalaciones industriales solo detectan el aumento de la concentración de hidrógeno cuando un informe de análisis de gases disueltos (DGA) revela valores críticos, normalmente a partir de ensayos de laboratorio realizados de forma trimestral o incluso anual. Para entonces, el defecto puede haber evolucionado hasta un punto en el que las reparaciones resultan mucho más costosas que el mantenimiento preventivo.
Este artículo explica por qué el hidrógeno merece una atención especial y presenta los métodos más prácticos para supervisarlo.
¿Por qué el hidrógeno es más importante que otros gases?
Cuando el aceite aislante se descompone debido a temperaturas elevadas o descargas eléctricas, el hidrógeno suele ser el primer gas en formarse y, con frecuencia, también el que se genera en mayor cantidad. Comienza a producirse a temperaturas de aproximadamente 150 °C (302 °F) y puede representar hasta el 59 % del volumen total de gases generado durante la descomposición del aceite.
El hidrógeno también se produce durante las descargas parciales, donde la ionización rompe los enlaces hidrocarbonados más débiles del aceite aislante, provocando una acumulación gradual de este gas.
Una de las mayores ventajas del hidrógeno como indicador de diagnóstico es su comportamiento físico. Aunque presenta una solubilidad relativamente baja en el aceite aislante, se difunde muy rápidamente a través de este. Como resultado, incluso una pequeña cantidad generada en un defecto localizado —por ejemplo, cerca de una descarga parcial— se distribuye rápidamente por todo el aceite, lo que permite detectarla mucho antes de que el defecto alcance un estado crítico.
Método 1: Pruebas rápidas periódicas en campo
Si la supervisión continua en línea no es necesaria o resulta poco práctica, el enfoque mínimo recomendado consiste en medir periódicamente, directamente en el sitio, la concentración de hidrógeno y el contenido de humedad, sin necesidad de enviar muestras de aceite a un laboratorio.
Esto puede realizarse utilizando el analizador portátil de diagnóstico rápido TOR-2, que mide el contenido de hidrógeno y humedad (ppm) en aceite de transformador, así como en otros fluidos aislantes minerales y de éster.
La principal ventaja de este método es su rapidez y repetibilidad. Una medición requiere solo unos minutos, en lugar de los varios días o semanas necesarios para un análisis de laboratorio. Esto permite realizar pruebas con la frecuencia que sea necesaria: semanalmente, mensualmente o durante las inspecciones de mantenimiento programadas.
Más importante que una medición aislada es la tendencia. Si la concentración de hidrógeno aumenta de forma constante de una inspección a la siguiente, se recomienda realizar una investigación diagnóstica adicional, incluso si el valor absoluto aún no ha alcanzado un nivel crítico.
Método 2: Supervisión continua en línea
En el caso de transformadores especialmente críticos —donde un defecto puede desarrollarse en cuestión de horas, el equipo se encuentra en una subestación remota o ya existen sospechas de actividad de descargas parciales— incluso las mediciones manuales semanales dejan largos periodos sin información.
En estas situaciones, la supervisión continua mediante el sistema TOR-5 constituye una solución más adecuada. El sensor de hidrógeno está disponible como una opción adicional a la configuración estándar de supervisión de humedad del sistema.
En comparación con los análisis de laboratorio o las mediciones periódicas realizadas con el TOR-2, la supervisión continua ofrece varias ventajas prácticas:
- Las mediciones se registran cada minuto, las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en lugar de una vez por semana o una vez al mes. Un aumento rápido de la concentración de hidrógeno puede detectarse el mismo día, en lugar de semanas después.
- Los datos se transmiten mediante una conexión celular directamente a la nube, eliminando la necesidad de visitar el sitio para comprobar el estado del transformador. Las tendencias de la concentración de hidrógeno están disponibles de forma remota en cualquier momento.
- El sistema calcula parámetros de diagnóstico adicionales, incluidos el estado del aislamiento y la tensión de ruptura estimada del aceite, basándose en los datos de los sensores, proporcionando una evaluación más completa que la medición de hidrógeno por sí sola.
- Si el contenido de humedad supera los límites preestablecidos, la unidad conectada de secado y filtración de aceite puede ponerse en marcha automáticamente sin intervención del operador, independientemente de la hora del día o de si hay personal presente en el sitio.
La principal ventaja frente a las mediciones periódicas no es una mayor precisión, sino la detección más rápida de los cambios en las tendencias. En lugar de descubrir un problema en desarrollo días o semanas después, los operadores pueden identificar un comportamiento anómalo prácticamente desde el momento en que comienza.
Cómo elegir el enfoque adecuado
Si el transformador es relativamente nuevo, funciona en condiciones estables y no presenta indicios de desarrollo activo de fallas, las pruebas periódicas con el TOR-2 durante el mantenimiento programado suelen ser suficientes. Es una solución rentable, fácil de implementar y que proporciona información valiosa sobre la evolución de las condiciones a lo largo del tiempo.
Si, por el contrario, el transformador es antiguo, resulta crítico para la producción, está ubicado lejos del personal de mantenimiento o ya existen indicios de descargas parciales o sobrecalentamiento, la supervisión continua con el TOR-5 equipado con el sensor opcional de hidrógeno es la mejor opción. Permite detectar cambios peligrosos de inmediato, en lugar de hacerlo cuando ya es demasiado tarde.
Un aumento peligroso de la concentración de hidrógeno rara vez puede identificarse observando una única medición. Lo que realmente importa es la rapidez con la que evolucionan los niveles de hidrógeno con el tiempo.
La regla práctica más importante es sencilla: si la concentración de hidrógeno aumenta significativamente entre mediciones sucesivas, debe iniciarse una investigación inmediata, incluso si el valor medido aún se encuentra por debajo de los umbrales de alarma tradicionales.
El objetivo no es simplemente medir el hidrógeno una sola vez, sino establecer una estrategia de supervisión que haga imposible pasar por alto una tendencia de deterioro en desarrollo, ya sea mediante pruebas periódicas con un analizador portátil o mediante una supervisión continua en línea en tiempo real.