Los transformadores son máquinas estáticas (si partes en movimiento), relativamente simples, robustas, que por esta razón no requieren en general particulares cuidados de mantenimiento y vigilancia.

No son comparables con máquinas rotativas, mucho más complejas y delicadas, no obstante es conveniente realizar frecuentes inspecciones, aunque sean calificadas de superficiales.

Con mayor periodicidad es conveniente realizar exámenes y controles más cuidadosos, cuya finalidad es garantizar un funcionamiento normal y seguro, y una larga vida de la máquina, eliminando posibles inconvenientes y fallas a nivel de incipientes.

Resulta por lo tanto útil exponer, en forma sintética y breve, algunas sugerencias y consejos para su uso, mantenimiento y control, teniendo en cuenta que cualquier intento de planificar acciones y normas a utilizar debe tener en cuenta las situaciones particulares que corresponden a cada instalación.

Las condiciones ambientales y de funcionamiento en cada caso son muy variables; en ambientes secos, en condiciones de funcionamiento regular y uniforme, la vigilancia puede ser menor y la inspección rigurosa puede realizarse con lapsos mayores, mientras que en ambientes húmedos, polvorientos o salinos, y en presencia de variaciones frecuentes (bruscas y violentas de la temperatura y de la carga), la vigilancia debe ser más atenta y las inspecciones más frecuentes.

Un transformador grande y moderno es una máquina además compleja, no tanto en si misma como en sus accesorios y dispositivos de seguridad y señalización, que son muy distintos según su tipo, forma, características (dependiendo de su origen y fabricante), y para los cuales no es posible establecer normas generales y precisas.

En consecuencia cuando se quiere generalizar no queda otra posibilidad que considerar las condiciones medias de instalación y de servicio, y limitarse a los accesorios de uso más frecuentes y comunes; para casos especiales que se deben profundizar adecuadamente será necesario adoptar normas particulares.

Con estas hipótesis se puede establecer un programa que sintetiza para la frecuencia y objetivos de las inspecciones las observaciones relacionadas al tipo de máquina, a su sistema de refrigeración y a la historia previa registrada (resultados de controles, análisis etc.).

Quien tenga la responsabilidad de la operación, puede adoptar inicialmente la frecuencia de inspección aconsejada, recordando que este es un valor medio, y que quizás en algún caso particular sea recomendable una mayor exigencia, y después, en base a la experiencia práctica justificada en las condiciones de servicio y ambiente, modificar los lapsos convenientemente.

Se considera aquí el caso de grandes transformadores y también de máquinas relativamente pequeñas, pero muy importantes, de las cuales depende por ejemplo la actividad de una fábrica o de una instalación.

Se presupone por lo tanto la presencia en el lugar de personal experto, y que el mismo cumpla las inspecciones periódicas.

Es conveniente destacar que frecuentes inspecciones rápidas (que a veces no se realizan), son muy útiles para la seguridad de los transformadores, particularmente durante los primeros tiempos de su funcionamiento, cuando todavía no se conocen ni la máquina, ni el comportamiento de la carga.

Es oportuno destacar que se deben verificar y controlar frecuentemente los dispositivos que aseguran la refrigeración, especialmente cuando el aire es muy polvoriento o húmedo, cuando se trata de refrigeración con agua, se debe verificar frecuentemente su dureza, contenido calcáreo, sus características corrosivas.

En base a lo expuesto pasamos a examinar los distintos controles que se deben realizar sobre todos los transformadores en aceite, aclarando que los controles, en realidad muy simples, que se deben realizar "cada hora", no debe ser interpretado en forma literal.

Temperatura del ambiente, del aceite y de los arrollamientos: la importancia de realizar frecuentes lecturas, y un cuidadoso registro resulta evidente si se tiene en cuenta que, por medio de ellas, resulta posible establecer hasta que punto se utilizan efectivamente las características nominales de la máquina y también el grado de eficiencia de los órganos de refrigeración.

Aunque no disponiendo de los datos de temperatura de los arrollamientos, las indicaciones de temperatura del aceite y del ambiente (o del agua de refrigeración) suministran una información bastante completa.

La temperatura de los arrollamientos, en las máquinas modernas, está indicada por dispositivos de imagen térmica y resulta oportuno destacar que la eventual formación de depósitos fangosos en las bobinas, distorsiona las indicaciones, puesto que las mismas no son en realidad función de la temperatura sino de la corriente de carga.

En las máquinas que no tienen tanque conservador de aceite (donde más fácilmente se forman depósitos como los antes mencionados), se deben realizar rigurosos controles del aceite.

Corriente de carga: es una buena práctica, cuando se dispone en el tablero de amperímetros registradores, realizar estos registros cada hora, lo cual permite un buen control de la utilización del transformador y armonizar en una tabla las indicaciones ya realizadas en los controles horarios de temperatura del ambiente, del aceite y de los arrollamientos.

Algunas veces se tienen en el tablero amperímetros registradores, en cambio a menudo se tienen solamente watímetos registradores.

Los registros efectuados por estos últimos son muy atendibles y útiles a los efectos del funcionamiento de la máquina, en este caso tiene una importancia esencial la potencia aparente y no la potencia activa, especialmente cuando el factor de potencia es bajo, y más aún cuando es variable.

Por lo tanto si se dispone únicamente de watímetros registradores, es conveniente que el personal responsable del control, realice con frecuencia y cuidado la lectura de los amperímetros y sus registros.

Es importante que los registros no queden en el ámbito del tablero de comando, y que con frecuencia sean controlados por los ingenieros o jefes responsables del servicio.

De este modo es posible evitar una utilización excesiva o bien insuficiente de las máquinas instaladas, y quizá mediante oportunas acciones, realizar economías no despreciables en el costo de funcionamiento.

Como la prueba de calentamiento de las máquinas de gran potencia no pueden a veces (por no disponerse en fábrica de la potencia y equipamiento necesario), realizarse en el momento de la recepción, los controles horarios de temperatura del ambiente, del aceite, de los arrollamientos y de corriente de carga, permiten verificar si la máquina es capaz de entregar su potencia nominal.

Tensiones: en general en las instalaciones importantes se tienen voltímetros registradores, y en caso de ausencia de ellos es conveniente realizar lecturas horarias y los registros correspondientes como ya dicho para la corriente.

También en este caso si los resultados son interpretados cuidadosamente pueden resultar útiles e importantes, algunas veces el desplazamiento (estacional o periódico) de una toma de regulación permite lograr un mejor servicio y realizar una economía no siempre despreciable.

Nivel del aceite: la razón de este control resulta evidente, recomendándose una frecuente limpieza de los niveles para facilitar su lectura.

Relés: nos referimos aquí a los relés de protección diferencial, de sobrecarga, de sobretensión y en particular del relé Buchholz, siendo todos estos aparatos de importancia esencial para garantizar la seguridad del transformador, cuya vida se puede decir, depende de ellos.

Una inspección semanal cuidadosa es indispensable, de encontrarse un mínimo defecto en su funcionamiento, es de suma importancia que se realice su reparación inmediatamente.

El control de los relés puede perturbar el funcionamiento, y para evitar esta situación se puede desconectar el relé en prueba o bien colocar un delgado aislante entre sus contactos.

Descargadores y espinterómetros de protección: es conveniente destacar que la coordinación del aislamiento requiere no solamente un estudio muy preciso sino también un buen mantenimiento.

Los espinterómetros de coordinación y los descargadores de las centrales y subtestaciones, deben responder a su objetivo y estar distribuidos y calibrados en forma correcta.

El calibrado de estos aparatos depende del tipo y robustez del aislamiento de los transformadores y de los aparatos que deben proteger, de la disposición de la instalación y de las características de las puestas a tierra.

La experiencia solamente puede sugerir la distribución más oportuna, y algunas veces la realización de registros estacionales.

Las condiciones de limpieza, calibrado y eficiencia de los descargadores y más aún de los espinterómetros de coordinación, deben controlarse, inspeccionarse y verificarse con cierta frecuencia.

Resistencia de tierra: en los sistemas trifásicos con el neutro a tierra, el funcionamiento de los relés de protección, de los espinterómetros y de los descargadores, depende de las conexiones de tierra.

Es por lo tanto esencial que todas las barras de tierra, y todas las conexiones tanto de baja como de alta tensión que se conectan a tierra, se encuentren en buenas condiciones como cualquier otra parte del sistema.

El valor de la resistencia de tierra se debe controlar y medir varias veces en el transcurso del año.

Condiciones geológicas, climáticas y estacionales tienen gran influencia en las conexiones de tierra, especialmente en el período inicial de funcionamiento, siendo necesario que los controles y mediciones se realicen con mucha frecuencia.

Se debe tener claro que en los sistemas que tienen el neutro a tierra, los relés de protección funcionan en modo satisfactorio cuando la resistencia a tierra es pequeña, siendo de tal importancia que una vez superado el período inicial, es necesario que la resistencia a tierra se controle por lo menos cuatro veces al año.

Se deberían agregar los transformadores en aire, y aquellos en aceite herméticos con colchón de gas.

Válvula de seguridad: las válvulas del tipo con diafragma de vidrio u otro material no son confiables, en particular se las debe observar con atención en las inspecciones para detectar eventuales roturas o rajaduras de los diafragmas, que permitirían el ingreso de humedad en la máquina y un aumento de la oxidación del aceite.

Prueba de rigidez del aceite: la prueba no es fácil y la validez de los resultados comprometida si las muestras de aceite no se obtienen con todos los cuidados necesarios y además una vez obtenidas debidamente protegidas hasta el momento en que se realicen las pruebas.

Las distintas normas referentes a aceites aislantes indican en tal sentido algunas prescripciones importantes, que deben ser observadas cuidadosamente.

La experiencia ha demostrado que hay algunas cautelas esenciales como por ejemplo:

a) Los recipientes se deben lavar con solvente puro sin aceite y luego secados. Se realiza a continuación un lavado con agua y jabón, posteriormente se debe realizar un cuidadoso secado en una estufa a una temperatura entre 40 y 45 °C.

Es conveniente que los recipientes se conserven abiertos en un receptáculo bien cerrado y limpio, a una temperatura no inferior a los 38 °C, si esto no fuese posible se requiere cerrarlos con tapones de corcho o vidrio esmerilado, y sellarlos mediante inmersión en un baño de parafina.

b) Se prefiere utilizar recipientes de vidrio, en caso de ser metálicos se debe tener cuidado de que no haya trazas de óxido.

c) No se deben utilizar tapones ni guarniciones de goma o compuestos de ella.

d) Antes de introducir el aceite en el recipiente se lo debe enjuagar varias veces con el aceite que se quiere probar, para retirar la humedad que puedo haber penetrado.

Se debe cuidad que este aceite no se mezcle con el aceite que se quiere probar.

e) Se debe sellar cuidadosamente el recipiente para evitar que el aceite que contiene quede en contacto con el aire externo.

f) Cuando se saca aceite del fondo de la cuba mediante la válvula de extracción (como se prefiere) o mediante la válvula de descarga, primeramente se las debe limpiar con mucho cuidado y se debe dejar salir un poco de aceite para eliminar el agua de condensación que puede producirse en la válvula.

g) Cuando se prueba en cambio el aceite contenido en bidones, estos se deben mantener en reposo antes de la extracción no menos de ocho horas, y la muestra se debe extraer del fondo por medio de una sonda.

h) En lo posible se debe evitar obtener muestras de aceite cuya temperatura sea inferior a la temperatura ambiente, se puede condensar en la superficie una cantidad de humedad suficiente para alterar las características dieléctricas.

En las instalaciones a la intemperie las muestras se debe obtener con buenas condiciones climáticas, teniendo cuidado de proteger el aceite del polvo transportado por el viento.

La formación de depósitos de cierto tipo en el aceite es un fenómeno grave, esto indica una oxidación del aceite, y la probable formación de un depósito (mal conductor del calor) superficialmente en las bobinas, y quizá la posibilidad de obstruir los canales de refrigeración.

También existe la posibilidad de alguna reacción química entre el aceite, el cobre, el hierro y los eventuales barnices aislantes que se utilicen.

Este fenómeno se verifica solamente si el aceite se expone al aire cuando está muy caliente, por lo tanto no se presenta esta situación en máquinas que tienen tanque conservador o bien herméticas con colchón de gas inerte (nitrógeno), si se trata de una máquina sin tanque conservador y que funciona permanentemente con mucha carga esta situación puede presentarse.

Si se da esta última situación se deben obtener muestras del aceite del fondo de la cuba y si al examinarlo se encuentra que el mismo ha cambiado de color o bien presenta una turbiedad, se debe proceder entonces a filtrar el aceite, o bien si está fuertemente alterado proceder a su total renovación, debido a que sí bien el filtrado elimina los sedimentos, si se trata de un aceite degradado se vuelven a formar en breve tiempo.

b1) El aceite que se quiere probar se debe encontrar a una temperatura entre 20 y 30 °C, se debe verter lentamente en el recipiente de prueba, para evitar que se formen burbujas de aire y además llenarlo completamente.

b2) La muestra de aceite se debe agitar suavemente antes de verterla en el recipiente de prueba, para evitar discrepancias en los ensayos como consecuencia de posibles depósitos que se formen en el fondo del envase donde se la conserva.

b3) Las tensiones de descarga para una misma muestra pueden ser muy discordantes, por ello se requiere realizar repetidas pruebas aumentando la tensión (siempre desde cero) aproximadamente 3 kV por segundo.

No se deben realizar más de cinco pruebas de descarga con el aceite contenido en el recipiente de prueba, y entre una prueba y otra se debe agitar el aceite con una varilla de vidrio.

b4) Como valor de la tensión de descarga se adopta el valor medio de por lo menos tres cargas de aceite en el recipiente de prueba (15 descargas totales).

Una baja tensión de descarga no necesariamente indica que se trata de humedad, puede también deberse a materiales extraños como por ejemplo polvo conductor, aceite carbonizado o fibras textiles, pudiendo estos materiales extraños eliminarse fácilmente mediante filtrado.

Cuando una muestra no supera los ensayos CEI y descarga por debajo de 60 kV entre esferas (o de 22 kV entre discos utilizados por otras normas) se debe filtrar y si es necesario secar.

Cuando no se dispone de equipamiento adecuado para la realización de los ensayos es aconsejable recurrir a un laboratorio convenientemente equipado y con experiencia en la realización de estas pruebas, para lo cual se deben tomar en cuenta las consideraciones ya indicadas acerca de como acondicionar las muestras de aceite para su transporte, identificando cuidadosamente el transformador o bidones de donde fue obtenida.

Volviendo a las máquinas que tienen tanque conservador, durante el primer año de servicio es conveniente que el control del aceite se realice cada tres meses, después una prueba semestral o anual resulta suficiente.

Si la máquina está refrigerada con agua, debido al peligro de fuga, es necesario que los controles se realicen cada seis meses.

El filtrado del aceite de una máquina que tiene tanque conservador se realiza cuando la rigidez dieléctrica resulta insuficiente, o se observa una alteración física del aceite.

Algunas veces se tiene cierta tendencia a exagerar y a menudo se realizan filtrados anuales o semestrales, que resultan más dañinos que útiles, debido a que transformadores del tipo considerado, asimilan en breve tiempo (por oxidación) el oxígeno que originariamente contenía el aceite, y la operación de filtrado introduce nuevo oxígeno y en consecuencia nuevas causas de alteración.

Debido a la protección del tanque conservador, una inspección de este tipo no es necesaria, siempre y cuando el aceite no presente un excesivo contenido de humedad o bien presente importantes alteraciones.

Se debe evitar en lo posible en caso de retirar la tapa bajar el nivel de aceite dejando expuestas al aire las aislaciones del yugo y parte de los arrollamientos, la presencia de burbujas de aire entre los materiales aislantes podría tener graves consecuencias.

Esta revisión no es en rigor necesaria para máquinas que tienen tanque conservador de aceite, sin embargo teniendo en cuenta la importancia que tienen los grandes transformadores y las importantes inversiones de capital realizadas para su adquisición, es conveniente realizar una revisión general con extracción del núcleo de la cuba cada 10 ó 15 años.

Esta revisión tiene por finalidad examinar las condiciones físicas y mecánicas de los arrollamientos, la presencia de eventuales deformaciones, la rigidez de las sujeciones, el estado físico de los materiales aislantes, el desgaste de los conmutadores y de los órganos móviles, la presencia de depósitos fangosos en el fondo de la cuba o sobre las bobinas.

Se deben repetir al volver a montar la máquina los procesos de secado indicados.

Una propiedad inherente mensurable que caracteriza los distintos tipos de aceites de un transformador es la tendencia a la formación de gases. Estas condiciones se pueden presentar en grandes transformadores de alta tensión que presentan algunos defectos. Este fenómeno de formación de gases y la interpretación de su contenido, es tratado en el ámbito internacional por la IEC y por los distintos países a través de sus propios organismos de normalización, (para examinar con mayor detalle algunos aspectos importantes de la norma americana hacer click).

Prensa estopa de las motobombas: las construcciones actuales de las bombas (convenientemente controladas) garantizan un buen funcionamiento sin pérdidas.

Se debe controlar también que no haya ingreso de aire que es más grave y peligroso debido a que emulsiona el aceite y lo oxida rápidamente, anulando de este modo la eficiencia de tanque conservador y permitiendo además la formación de burbujas de aire que pueden ubicarse en zonas de fuerte solicitación dieléctrica.

Temperatura del agua de entrada y de salida: el estado de eficiencia del refrigerante debe ser controlado midiendo y registrando semanalmente, la temperatura del agua a la entrada y a la salida, la temperatura del aceite en la cuba, la tensión de alimentación y la corriente de carga.

Es aconsejable de realizar ocasionalmente (cada seis meses para el tipo con serpentín, y cada año para aquellos con refrigeración externa) pruebas de presión para controlar que no haya deterioro del refrigerante ni fugas de agua. La prueba puede realizarse forzando agua, aceite, o bien aire a presión. La prueba con aire es preferible pues no requiere complicadas operaciones de desmontaje: una fuga de aire es señalada por el relé Buchholz (se debe dejar en funcionamiento la bomba de aceite en caso de que exista) en los tipos con conservador.

Revisión de los filtros: si se dispone de filtros en los circuitos de agua y de aceite para proteger el refrigerante y las bombas, deben frecuentemente inspeccionarse y limpiarse. Para evitar interrumpir el servicio se utilizan sistemas de "by-pass". Se recomienda una buena puesta a tierra de estas cañerías.

Los transformadores con refrigeración natural en aire y aceite no requieren mantenimiento alguno excepto en el caso de ambientes con mucho polvo donde puede ser necesario efectuar alguna limpieza. Se debe en cambio controlar que no haya fugas de aceite.

Temperatura del aceite de entrada y salida: en máquina refrigeradas con agua se realiza esta medición para verificar la temperatura del agua.

En máquinas con refrigeración forzada en aceite es oportuno verificar frecuentemente el nivel de aceite, asegurando que no haya fugas. Es además de gran importancia controlar que las bombas no permitan el ingreso de aire al aceite.

Comando de los ventiladores: todas estas máquinas funcionan, hasta una cierta potencia o temperatura, con circulación natural del aire; cuando se supera un límite intervienen los ventiladores para activar la circulación forzada del aire. Esto se realiza en forma automática, controlado por un relé, en función de la corriente de carga, o bien por sensores térmicos en función de la temperatura del aceite o de los devanados (relé de imagen térmica). Se deben controlar las instalaciones para que funcionen correctamente.

Condiciones de los motoventiladores: deben controlarse aún cuando los mismos no intervengan como consecuencia de un bajo valor de la carga o de la temperatura, para asegurar su correcto funcionamiento.

Obtención de muestras de aceite y control de su rigidez dieléctrica: se debe realizar un control frecuente del estado de conservación del aceite debido a que el mismo se encuentra expuesto a los efectos de la humedad ambiente y al peligro de una más o menos rápida oxidación, que se pone de manifiesto por la formación de depósitos viscosos o fangosos, especialmente sobre las partes más calientes (núcleo y bobinas).

Estos depósitos obstaculizan la libre circulación del aceite y pueden cerrar los canales de refrigeración, produciendo el recalentamiento de los materiales aislantes involucrados.

La obtención de muestras de aceite obtenidas del fondo de la cuba no siempre pueden poner en evidencia este tipo de problemas, y el transformador encontrarse en condiciones precarias de funcionamiento.

Por las características de la máquina y sobre todo si está instalada en un lugar húmedo, se puede formar importante condensación de vapor sobre la superficie interna de la tapa, la cual se encuentra más fría que el aceite.

Esta humedad que se precipita en partes vitales se difunde muy lentamente en la masa del aceite, y puede por lo tanto no advertiste esta situación cuando se obtiene una muestra de aceite.

En transformadores sin tanque conservador resultan indispensables las inspecciones levantando la tapa y bajando el nivel de aceite, y que las extracciones se hagan en la parte superior de la cuba.

Rigidez baja - Filtrado del aceite: el tratamiento se realiza hasta obtener una rigidez dieléctrica de 60 kV (según norma CEI), y no se debe realizar hasta que la rigidez se encuentre por debajo de 30 kV (utilizando la misma norma), siempre que los controles del aceite debajo de la tapa demuestren que no hay condensación de agua.

Revisión del respirador: los respiradores son órganos que tienen la función de permitir la libre expansión y contracción del colchón de aire ubicado debajo de la tapa, e impedir, en el límite de lo posible, la penetración de humedad o de vapor de agua en el colchón de aire.

Los secadores con silicagel deben ser mantenidos en buenas condiciones de eficiencia, y sometidos a un control por lo menos cuatro veces por año. Es una práctica peligrosa sustituir el secador cuando el mismo no es más eficiente, y continuar el servicio sin éste.

Inspección levantando la tapa: en el período inicial de funcionamiento de estas máquinas, el examen de la superficie interna debajo de la tapa debe realizarse con frecuencia, por lo menos una vez al mes, y sobretodo en primavera y otoño. A continuación la inspección puede realizarse cada seis meses siempre para estas estaciones del año.

Si se observa condensación o bien que las condiciones de funcionamiento no son satisfactorias, se considera conveniente comunicarlo al constructor para adoptar si fuese necesario acciones correctivas.

La inspección de ser posible debe realizarse bajo la tapa principal, o por lo menos utilizando la tapa de inspección para hombre, la tapa de maniobra de los topes o bien las bridas de los aisladores pasa tapa.

Presión y caudal de agua: especialmente en el periodo inicial de funcionamiento es conveniente conocer la presión efectiva y el caudal de agua en cada sección del sistema de refrigeración.

Superado este periodo cuando en ocasión de realizar inspecciones periódicas, se encuentra una variación del salto de temperatura que no sea explicable como consecuencia de las variaciones de la carga o de la tensión (variación de pérdidas a disipar), es necesario proceder a controlar las condiciones de refrigeración.

Esto puede ser causado por una disminución de la eficiencia del sistema de refrigeración (incrustaciones) o bien obstrucciones en una o más secciones del circuito de agua de refrigeración. Algunas veces este fenómeno viene señalado por un aumento de la presión indicada por el manómetro.

En todos estos casos es necesario proceder a una nueva verificación del caudal de agua y de la presión, controlando todas las secciones del sistema de refrigeración cuando hay más de una.

Si se constata la presencia de incrustaciones o obstrucciones en el sistema se debe proceder a una limpieza de los tubos por medios mecánicos (de no ser posible se debe recurrir a métodos químicos según el material con que están construidos los tubos).

Inspección bajando el nivel de aceite: se procede como en el caso anterior pero bajando el nivel de aceite hasta descubrir el núcleo y parte de los arrollamientos. Esta inspección es necesaria debido a que en los transformadores de este tipo el aceite está sujeto a oxidación, la cual produce depósitos viscosos y barros sobre los arrollamientos y dentro de los canales de circulación del aceite, además eventuales concentraciones de agua.

Por estos motivos se recomienda realizar una inspección de este tipo cada dos años, y con más frecuencia si el transformador debe funcionar prevalentemente a plena carga, con el aceite a alta temperatura.

Revisión general: por las razones expuestas en el punto anterior es conveniente proceder, cada cuatro a cinco años, a realizar una revisión completa de la máquina, para lo cual debe retirarse el núcleo y completamente de la cuba.

Si se encuentran barros o depósitos es necesario preceder a un lavado de la máquina. Si estos depósitos fuesen muy importantes se considera conveniente comunicarlo al constructor.

El aceite debe ser sometido a análisis y, cuando se tiene un apreciable deterioro físico o químico, es necesario proceder a una sustitución completa del mismo; en caso contrario un filtrado cuidadoso puede ser suficiente.

Se procederá además a realizar una cuidadosa verificación de los arrollamientos, controlando eventuales desplazamientos o deformaciones, también se limpiará la cuba, y se realizará un examen del estado de rigidez de las sujeciones.