Uno de los principales inconvenientes, en cuanto a los transformadores, es que en la mayor parte de los casos, para conocer si existen fallos o averías, es necesario desenergizar la máquina para proceder al mantenimiento de transformadores. En pocas palabras, dejarla fuera de servicio, mientras se llevan a cabo las pruebas correspondientes.

Sin embargo, esto no es lo más conveniente. Para ello, se han venido desarrollando técnicas de diagnóstico de fallos enfocados en la medida de la señal de vibración de un elemento que conforman a los transformadores eléctricos de potencia. Al igual que hacen los médicos especialistas al llevar a cabo los electrocardiogramas, con el propósito de detectar alguna anomalía en el corazón de sus pacientes, así sucede, en este sector.

Análisis vibracional: ¿qué es?

Cuando se habla de análisis de vibración, se hace referencia a una técnica que se implementa para reconocer y predecir ciertos fallos mecánicos en la maquinaria industrial. Todo ello, a través de la medición de las vibraciones e identificación de la frecuencia que se encuentran involucradas.

Estas vibraciones se registran mediante uno o varios acelerómetros y los datos e información obtenida se procesan mediante un analizador de espectro. La aplicación de este tipo de técnicas para un mantenimiento predictivo, ayudan a mejorar considerablemente la eficiencia y fiabilidad que puedan tener la maquinaria a nivel industrial.

Fundamentos del análisis de vibraciones

Principios básicos

El análisis de vibraciones no exige que se deba desarmar o detener la máquina. Por tanto, se le considera un método o técnica no invasiva. En este caso, un sensor que se encarga de transformar el movimiento en una señal eléctrica, es el principio de un analizador de vibraciones. Además, este analizador busca calcular cada uno de los parámetros predefinidos y, posteriormente, almacena dicha señal obtenida. 

Sensores

Uno de los más comunes dentro de la práctica de lo que respecta al análisis de vibraciones, es el denominado acelerómetro. Sin embargo, existen otros elementos, como: los sensores de desplazamiento y los velocímetros.

Los acelerómetros generan una señal de voltaje proporcional a la aceleración de la vibración. Luego, dicha señal puede ser integrada, con el propósito de conseguir la velocidad del desplazamiento oportuno, haciendo de este sistema, un sensor con mayor eficiencia.

Vibración

La maquinaria rotativa genera vibración durante su funcionamiento. En este sentido, esta vibración se genera por fuerzas centrífugas y fricción, tanto de las piezas rotativas como en el caso de los rodamientos. Dicha vibración puede ser medida y, en gran parte de los casos, incluso se puede escuchar.

Este se define como un movimiento repetitivo en torno a un punto de equilibrio. De igual manera, la vibración se puede reconocer, debido a sus variaciones, tanto de amplitud como de frecuencia. Estos dos elementos son usados para un sinfín de cálculos sumamente necesarios para el proceso de diagnóstico.

Amplitud

Consiste en la extensión máxima correspondiente de la oscilación y se puede medir, desde el punto más bajo hasta el más alto de la forma de onda. Esta amplitud se encuentra asociada con la extensión del movimiento.

A través del valor RMS, que corresponde a la raíz cuadrada media, se puede reflejar la cantidad de energía que se encuentra contenida en dicha vibración. Al respecto, este valor corresponde a uno de los parámetros más usados, con el propósito de medir la intensidad de dicha vibración.

Frecuencia

Se trata de un número de ciclos por segundos Hz (o por minuto CPM) de la respectiva vibración. En este caso, la vibración puede tener múltiples frecuencias y amplitudes que la conforman y que obedecen a distintas causas. 

Una máquina posee un sin número de partes mecánicas y cada una de ellas tiene su propia huella vibratoria.

Fallas más comunes en un transformador

Estas son algunas de las fallas frecuentes en transformadores de potencia:

Falla en el devanado

Un devanado consiste en una parte esencial del transformador. En aquellos de distribución, se pueden identificar dos: uno en el lado primario y otro en el secundario.

El alto voltaje y la baja corriente eléctrica se desplazan en el devanado primario y, es mediante el voltaje de inducción electromagnética que pueden bajar al secundario.

Estos devanados pueden llegar a soportar estrés dieléctrico, mecánico y térmico, durante este proceso. Pero, en algunos casos, es tanto que puede transformarse en una falla y una posterior ruptura.

Falla dieléctrica

Se presenta cuando surge una descompostura, específicamente, en el aislamiento, que se genera por una tensión eléctrica y voltaje por encima de los niveles promedio. Este hecho desencadena un cortocircuito y las razones de los altos niveles puede ocurrir debido a: fallas de voltaje o caída de un rayo sin disponer de descargadores. 

Falla térmica

Generalmente, los devanados se encuentran fabricados en cobre. Producto de la resistencia, pueden producir pérdidas térmicas, las cuales llegan a afectarlos, si no existe un mantenimiento de transformadores oportuno. Con el paso del tiempo, estas piezas se van deteriorando y la fuerza física se puede ir perdiendo. 

Falla mecánica

Se trata de distorsiones, desplazamientos o aflojamiento de los devanados. Este es el resultado de la reducción del desempeño del transformador, reparaciones incorrectas, mal mantenimiento, corrosión, defectos de fábrica, movimientos o vibraciones que se generan dentro de este.

Falla en el cojinete

Los cojinetes son dispositivos que se encargan de aislar un conductor eléctrico de alto voltaje para que pueda tener acceso por uno de tierra. Específicamente, en un transformador estos indican el camino a la corriente por la pared del tanque.

Dentro de la máquina, se puede encontrar papel aislante rodeado de aceite, lo que ayuda a un mayor aislamiento. Una falla en estos dispositivos, se puede presentar debido al desgaste o por otras razones como son: 

• Rotura en los sellos del cojinete que aparecen debido a la presencia de agua, desgaste o pérdidas dieléctricas excesivas.
• Aflojamiento de los conductores provocado por vibraciones en el transformador, lo que se traduce en un sobrecalentamiento. Como resultado de ello, se daña al papel aislante y el aceite.
• Falta de reemplazo del aceite o por filtración de este. 

En T & D Electric SAC ofrecemos las mejores soluciones en servicios electromecánicos, así como soporte técnico especializado en industrias del sector energético o minero.  

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