El análisis de aceite dieléctrico agrupa pruebas de laboratorio sobre una muestra del aceite de un transformador, reactor, cambiador de tomas o transformador de medida. Las pruebas fisicoquímicas dicen si el aceite sigue sirviendo como aislante; el análisis de gases disueltos (DGA) revela fallas internas incipientes, y los furanos indican el envejecimiento del papel. La muestra, tomada sin aire ni humedad, decide la mitad del diagnóstico. Se interpreta con IEC 60422, IEC 60599 e IEEE C57.104.
Qué es el análisis de aceite
El aceite mineral de un transformador cumple dos funciones: aísla y refrigera. Con el tiempo se oxida, absorbe humedad y arrastra los productos de degradación del papel. Además, cualquier falla interna, eléctrica o térmica, descompone aceite y celulosa y deja gases disueltos. Por eso una muestra pequeña de aceite, tomada con el equipo en servicio, dice mucho de su estado.
El análisis de aceite no es una prueba sino un conjunto de ensayos de laboratorio, agrupados en tres familias: fisicoquímicos, gases disueltos (DGA) y marcadores de envejecimiento del papel (furanos). A ellos se suma, cuando hay duda sobre el origen del aceite, el análisis de PCB.
Qué mide y qué defecto detecta
Fisicoquímicos, con los métodos que referencia IEC 60422:
| Ensayo | Método IEC | Qué revela |
|---|---|---|
| Rigidez dieléctrica | IEC 60156 | Agua libre, partículas y fibras que bajan la capacidad aislante |
| Contenido de agua | IEC 60814 (Karl Fischer) | Humedad del aceite y, con la temperatura, indicio de la humedad del papel |
| Acidez | IEC 62021-1 o -2 | Oxidación; los ácidos atacan el papel y forman lodos |
| Factor de disipación y resistividad | IEC 60247 | Contaminantes polares y productos de envejecimiento |
| Tensión interfacial | IEC 62961 (método del anillo) | Productos de oxidación solubles, antes de que formen lodo |
| Color, sedimentos y lodos | ISO 2049 (color) y métodos de IEC 60422 | Oxidación avanzada y contaminación |
| Azufre corrosivo y DBDS | IEC 62535, IEC 62697-1 | Riesgo de depósitos de sulfuro de cobre en devanados |
| PCB | IEC 61619 | Contaminación por bifenilos policlorados |
Gases disueltos (DGA). Se extraen los gases y se miden hidrógeno, metano, etano, etileno, acetileno, monóxido y dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno. Cada tipo de falla produce una mezcla característica: las descargas parciales generan sobre todo hidrógeno; los arcos, acetileno; los puntos calientes en el aceite, metano, etano y etileno según la temperatura, y la degradación del papel, óxidos de carbono. IEC 60599 clasifica las fallas en descargas parciales, descargas de baja y alta energía y fallas térmicas de distintas temperaturas, y advierte que parte de los gases puede venir de fuentes ajenas a una falla.
Furanos. Son compuestos que se forman cuando la celulosa se degrada, sobre todo el 2-furfural (2-FAL), y se miden con IEC 61198. CIGRE dedicó su folleto 494 (2012) a su uso diagnóstico y a su correlación con el grado de polimerización (DP) del papel, que es la medida directa de su envejecimiento pero exige sacar una muestra de papel.
La muestra: la mitad del diagnóstico
Un análisis solo es tan bueno como la muestra. Una burbuja de aire en la jeringa deja escapar el hidrógeno y mete oxígeno y nitrógeno; un frasco húmedo o reutilizado sube el agua y baja la rigidez; una válvula sin purgar entrega el aceite estancado de la tubería y no el del tanque. Por eso el muestreo tiene sus propias normas: IEC 60475 para líquidos aislantes en general, IEC 60567 para el muestreo y el análisis de gases libres y disueltos, y en la práctica norteamericana ASTM D923 (muestreo de líquidos aislantes) y ASTM D3613 (muestreo para análisis de gases y contenido de agua).
Cada análisis pide su recipiente:
| Análisis | Recipiente | Por qué |
|---|---|---|
| DGA y agua | Jeringa de vidrio hermética con llave, o cilindro de acero inoxidable | Sin espacio de aire, para que los gases no escapen ni entre humedad |
| Fisicoquímico | Botella limpia y seca, de vidrio o metal | Se necesita más volumen; no debe aportar agua ni partículas |
| Furanos y PCB | Frasco de vidrio, protegido de la luz | Evita contaminación y degradación de la muestra |
El volumen de cada uno lo fija el laboratorio. Además de llenar bien, cuenta lo que se anota: temperatura del aceite y ambiente, carga del transformador, punto de muestreo y fecha. El agua del aceite cambia con la temperatura y, sin ese dato, no se puede comparar con la muestra anterior. La muestra de DGA se protege de la luz y el calor y se analiza lo antes posible, en el plazo que fije el laboratorio.
Tres condiciones de campo arruinan una muestra: tomarla con lluvia, niebla o viento con polvo; tomarla de un transformador sellado cuya válvula está en vacío, porque entra aire en vez de salir aceite; y cambiar de punto de muestreo o de laboratorio entre campañas y comparar como si fuera la misma serie.
A qué equipos y niveles de tensión aplica
| Nivel | Equipos | Fisicoquímicos | DGA | Furanos | Momento |
|---|---|---|---|---|---|
| BT | Transformadores secos | No aplica | No aplica | No aplica | — |
| MT | Transformadores de distribución y de potencia en aceite | Sí, si hay punto de muestreo | Sí, en unidades importantes | Ocasional | Llenado, puesta en servicio, mantenimiento |
| AT | Transformadores, reactores, cambiadores de tomas, CT y PT en aceite | Sí | Sí, periódico | Sí | Llenado, antes y después de energizar, mantenimiento |
| EAT | Transformadores, autotransformadores, reactores | Sí, con límites más exigentes | Sí, periódico o en línea | Sí | Igual, con mayor frecuencia |
- IEC 60422 agrupa los equipos en categorías, recomienda frecuencias de prueba y, desde su edición de 2024, trae tablas de interpretación propias para transformadores y reactores, cambiadores de tomas, transformadores de medida, interruptores y bujes.
- El compartimiento del cambiador de tomas con ruptor en aceite genera gases de arco en su operación normal: su DGA se interpreta con criterios propios, como los de la guía IEEE C57.139, y no con los del tanque principal.
- En transformadores de medida herméticos el muestreo puede alterar el equipo; se hace solo si el fabricante lo prevé.
- No aplica a transformadores secos ni a equipos aislados en SF6, que tienen su propio análisis de gas SF6.
Normas y cómo se interpretan los resultados
- IEC 60422 (edición 5, 2024): guía de supervisión y mantenimiento del aceite mineral en servicio. Da las pruebas, los límites recomendados por tipo de equipo y las acciones (vigilar, reacondicionar, regenerar, cambiar). Deja fuera de su alcance el diagnóstico del equipo por DGA y furanos.
- IEC 60599 (edición 4, 2022): interpretación de gases disueltos y libres, con relaciones entre gases, métodos gráficos y concentraciones típicas en servicio. La propia norma aclara que sus indicaciones son orientativas y requieren juicio de ingeniería.
- IEEE C57.104-2019: guía IEEE de interpretación de gases; evalúa el nivel de cada gas, su velocidad de aumento y el tipo de falla.
- IEEE C57.106: guía de aceptación y mantenimiento del aceite en equipos, con límites por clase de tensión en la práctica norteamericana.
Cómo se lee: el fisicoquímico se compara con los límites de la categoría y de la clase de tensión, no con un único valor para todo, y con la tendencia. En DGA importa más la velocidad de aumento que un valor aislado, y el tipo de falla solo se calcula cuando las concentraciones son significativas. Si el aceite contiene PCB, en Colombia su manejo está regulado por la Resolución 222 de 2011 del Ministerio de Ambiente, modificada por la Resolución 1741 de 2016.
Qué puede falsear el resultado
- Muestreo: aire en la jeringa, recipiente contaminado, purga insuficiente o muestra tomada de un punto muerto.
- Temperatura no anotada, que impide interpretar el agua.
- Transporte y tiempo hasta el laboratorio, que dejan escapar hidrógeno.
- Fuentes ajenas a fallas: soldaduras recientes en la cuba, aceite tratado o mezclado, fugas desde el compartimiento del cambiador hacia el tanque principal o gases que genera el propio aceite.
- Laboratorios distintos con métodos o incertidumbres diferentes entre campañas.
Qué hacer si el resultado sale mal
Antes de concluir, repita la muestra con buen procedimiento. Si el problema es del aceite (agua, acidez, tensión interfacial), evalúe secado, regeneración o cambio según IEC 60422. Si el DGA crece, acorte el intervalo de muestreo o instale monitoreo en línea y complemente con pruebas eléctricas según el tipo de falla sugerido: tan δ, descargas parciales, resistencia de devanados, corriente de excitación o FRA. Una humedad alta se contrasta con la resistencia de aislamiento. Y si un relé Buchholz acumuló gas, ese gas también se analiza con IEC 60599; vea las protecciones mecánicas 63 y 26.
- ¿Se repitió la muestra con buen procedimiento?
- NoRepita la muestra antes de concluir: la muestra es la mitad del diagnóstico
- Sí¿Qué resultado salió mal?
- Agua, acidez o tensión interfacialProblema del aceite: evalúe secado, regeneración o cambio según IEC 60422; una humedad alta se contrasta además con la resistencia de aislamiento
- Gases disueltos en aumentoAcorte el intervalo de muestreo o instale monitoreo en línea, y complemente con pruebas eléctricas según el tipo de falla sugerido
- Gas acumulado en el BuchholzAnalícelo también con IEC 60599
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- Protecciones mecánicas del transformador 63 y 26
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- Análisis de respuesta en frecuencia (FRA)
Referencias
- IEC 60422:2024, Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance.
- IEC 60599:2022, Mineral oil-filled electrical equipment in service – Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis.
- IEC 60567:2023, Oil-filled electrical equipment – Sampling of free gases and analysis of free and dissolved gases in mineral oils and other insulating liquids – Guidance.
- IEC 60475, Method of sampling insulating liquids.
- ASTM D923, Standard Practices for Sampling Electrical Insulating Liquids.
- ASTM D3613, Standard Practice for Sampling Insulating Liquids for Gas Analysis and Determination of Water Content.
- IEC 62961, Insulating liquids – Determination of interfacial tension – Ring method.
- IEC 61198, Mineral insulating oils – Methods for the determination of 2-furfural and related compounds.
- IEEE Std C57.104-2019, Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers.
- IEEE Std C57.106, Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Mineral Oil in Electrical Equipment.
- IEEE Std C57.139, Guide for Dissolved Gas Analysis in Transformer Load Tap Changers.
- CIGRE Technical Brochure 494, Furanic compounds for diagnosis, 2012.
- Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Resolución 222 de 2011, modificada por la Resolución 1741 de 2016 (gestión de PCB).
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre el análisis fisicoquímico y el DGA?
El fisicoquímico evalúa el aceite como material: si está húmedo, ácido, contaminado u oxidado. El DGA usa el aceite como mensajero: los gases que lleva disueltos los produjo una falla eléctrica o térmica dentro del equipo. Uno dice si hay que tratar el aceite; el otro, si hay que investigar el transformador.
¿Cada cuánto se toma una muestra de aceite?
IEC 60422 recomienda frecuencias según la categoría del equipo, más cortas cuanto mayor es la tensión y la importancia del equipo. El plan del propietario, el fabricante y el historial ajustan esa frecuencia; ante un DGA que cambia, se muestrea antes.
¿Se puede tomar la muestra con el transformador energizado?
Sí, normalmente se muestrea con el transformador en servicio, porque así el aceite está mezclado y la muestra es representativa. Se definen antes la zona segura y las distancias a partes energizadas. En transformadores sellados o de medida herméticos, sacar aceite puede requerir permiso del fabricante o no estar previsto.