Historia de reparación de fugas en transformadores de Polywater^®

La reparación rápida y eficaz de fugas de aceite o SF₆ en transformadores de energía es un componente importante de una fuente de alimentación constante que minimiza las pérdidas económicas tanto para las empresas eléctricas como para sus clientes. Los programas de mantenimiento continuo de transformadores son fundamentales para la generación y los servicios de energía eléctrica confiables. Cuando el reemplazo inmediato de una junta de transformador no es factible, se requiere una solución de reparación rápida y confiable en in situ para una fuga de aceite de la junta. La siguiente historia de reparación de fugas de Polywater describirá un escenario de reparación de fugas que se encuentra a menudo en el terreno: La reparación de una fuga en la junta del tanque de campana de un transformador de generación en la India, donde se utilizó el sistema de reparación de fugas Polywater® PowerPatch® para reparar las fugas de aceite y mantener un suministro de energía confiable.

Problema de fuga de aceite por resolver

Una empresa de generación de energía de la India se estaba preparando para revisar sus unidades de transformadores durante una desconexión anual programada. No obstante, la fuga de aceite del Bell Tank de una empaquetadura y pernos de transformador generador (GT) de 260 MVA fue una seria preocupación para su propietario.

Opciones de reparación del cliente

El propietario del transformador tenía dos opciones disponibles para reparar la fuga de la junta: reemplazo de la junta o la reparación de las fugas de la junta. La primera es una opción invasiva ya que se debe quitar el aceite del transformador y es necesario levantar el tanque de campana para reemplazar la junta. La última opción, la reparación de fugas en la junta, es un proceso no invasivo en el que la fuga se repara desde el exterior, eliminando la necesidad de levantar y quitar el aceite.
En este caso, el transformador de generación (GT) había brindado un servicio confiable durante más de una década, pero el administrador de activos dudaba en exponer el núcleo del transformador al oxígeno y la humedad atmosférica si se usaran las prácticas tradicionales de reemplazo de juntas. También se determinó que los costos de levantar la parte activa del transformador y el tratamiento del aceite requeridos para la opción de reemplazo invasivo serían altos. El cliente también necesitaba minimizar el riesgo de abrir un transformador en buen funcionamiento para exponerlo a la humedad atmosférica. La opción elegida para la próxima desconexión debía ser una tecnología de sellador que permitiera detener la fuga sin la necesidad de un tratamiento de aceite y la necesidad de levantar el tanque de campana.

Expectativas/compromisos mínimos

El equipo de Operaciones y Mantenimiento (O&M) de la empresa de generación tenía algunas expectativas mínimas para el sistema de reparación de fugas en las juntas. Estas eran:

• La fuga de aceite debe detenerse por completo
• La fuga de aceite no debe volver a ocurrir durante varios años (3-5 años en la mayoría de los casos) O al menos hasta la próxima desconexión planificada.

Experiencias pasadas

En años anteriores, el propietario del transformador había utilizado sus propios equipos de reparación para apretar los pernos de la cubierta del transformador para detener el flujo de aceite. Esto se había hecho suficientes veces por lo que un mayor apriete hubiera sido contraproducente debido al posible envejecimiento de la junta. El cliente también había utilizado su equipo de reparación y contratistas externos en desconexiones anteriores para detener las fugas de aceite. Se utilizaron diferentes materiales selladores para estas reparaciones, pero no funcionaron bien con fugas activas de juntas. El material de reparación de fugas de aceite más reciente había comenzado a gotear en gran medida desde varios puntos, por lo que era necesario identificar y aprobar un material de reparación más eficaz.
El gerente de mantenimiento de la planta generadora había asistido a un taller de mantenimiento de transformadores, TRAFOCARE, donde había visto una presentación y un video de cómo se pueden reparar las fugas sin drenar el aceite del transformador, utilizando Polywater PowerPatch Leak Repair System. El gerente de mantenimiento se comunicó con Polywater y su equipo de aplicación local, LeakXpert, en busca de una solución para sellar la fuga de la junta.

Sistema de reparación de fugas PowerPatch

El equipo de aplicación presentó en primer lugar las capacidades del Polywater PowerPatch para asegurarse de que cumplía con los requisitos de la reparación a realizar. PowerPatch está especialmente formulado para su uso con equipos eléctricos de alto voltaje. Este sellador avanzado se basa en tecnología de polímeros múltiples y se utiliza para reparar fugas de aceite y SF₆. Ofrece las características físicas y eléctricas requeridas en la operación de una planta de generación.
A continuación, se muestran algunas de las características de PowerPatch que lo convirtieron en la tecnología de reparación de fugas adecuada para esta aplicación:

• PowerPatch tiene propiedades dieléctricas similares a otros componentes dentro del transformador, como aceite y aislamiento sólido. Esta compatibilidad reduce el riesgo de descarga parcial y sus efectos dañinos en el rendimiento del transformador.

• PowerPatch, flexible y de fácil extracción, permite la expansión y contracción causadas por los frecuentes cambios de carga y las vibraciones comunes. Su alta adherencia a la superficie reparada resiste presiones de hasta 1,4 MPa sobre el acero para soportar estas elevadas fuerzas mecánicas. Aunque es fuerte, se puede quitar fácilmente si se usa como reparación a corto plazo.
• PowerPatch es resistente a la intemperie, como la exposición a los rayos UV y a la temperatura. Se ha envejecido ambientalmente en condiciones extremas, incluida la lluvia, la nieve, el aguanieve y los rayos UV con un rango de temperatura en uso de -40 °C a 150 °C (-40 °F a 300 °F).

Estas características de PowerPatch cumplieron con los requisitos que el propietario del transformador necesitaba para garantizar una producción de energía confiable. Pero, antes de tomar la decisión final si PowerPatch era la opción correcta para la reparación de la junta, se solicitó una visita in situ para evaluar el entorno físico del transformador.

La fuga de aceite de cada transformador es diferente. Muchos perímetros de tanques de campana de transformadores pueden tener una longitud de hasta 18 metros (60 pies). de longitud y puede contener más de 200 pernos. Al reparar una fuga en la junta, se debe sellar toda la longitud de la junta. Si solo se sella el área de la fuga de aceite, el aceite puede migrar a áreas no selladas y volver a filtrarse. Los pernos que sujetan el tanque firmemente al transformador también deben estar sellados. De lo contrario, una vez que el perímetro completo del tanque esté sellado, el aceite seguirá el camino de la menor resistencia y comenzará a filtrarse a través de las roscas de los pernos.

Con estos problemas en mente, el equipo de LeakXpert visitó la planta generadora para inspeccionar el transformador para determinar la cantidad de sellador requerido y evaluar cualquier punto de acceso físico limitado al área a sellar. El equipo de reparación detectó algunas áreas detrás de las cajas de organización que dificultarían la aplicación del sellador. El equipo de LeakXpert informó al cliente sobre estas áreas y el cliente acordó retirar las cajas antes de que comenzara la reparación de la junta. La visita también puso de manifiesto que el sellador aplicado previamente requeriría mucho tiempo y esfuerzo para quitarlo.

Eliminación de material sellador anterior

Antes de que pudiera comenzar el proceso de reparación, se tuvo que quitar el material sellador con fugas que se aplicó previamente. En muchos casos, este proceso de extracción es la parte más lenta de la reparación de una junta. En el pasado se han utilizado varios materiales que son difíciles de eliminar. Estos van desde materiales con caucho hasta compuestos de resina dura. Todos deben rasparse con cinceles o discos de afilar, una tarea físicamente exigente, que a menudo deja residuos en la superficie de reparación que luego deben eliminarse con fuertes solventes de limpieza. Esto hace que la capacidad de remoción de PowerPatch sea una ventaja si se usa como sello provisorio en un transformador en espera de piezas de repuesto.
El equipo de LeakXpert eliminó el material antiguo del GT durante dos días. Una vez eliminado, la superficie se limpió con un limpiador ecológico. Ese fue el momento de comenzar el procedimiento de aplicación de PowerPatch.

El proceso de reparación

El proceso de aplicación para sellar la fuga del tanque de campana es muy importante. La migración de aceite por el camino de menor resistencia es muy común. Con vistas a minimizar este problema, en lugar de iniciar el proceso de reparación en los puntos de la fuga activa, primero se sellan las longitudes sin fugas del perímetro del tanque y los pernos. Luego, se sellan los tramos adyacentes a estas áreas sin fugas. Este proceso continúa, acercándose cada vez más a los puntos de fuga activa. Una vez que se alcanza el punto de fuga activa, se sella. Este proceso de sellado asegura que la fuga se repare por completo, evitando que el aceite migre a áreas sin sellar a lo largo del perímetro del tanque.

Preparación de la superficie

Una vez eliminado el material previamente aplicado, la superficie de acero sobre la que se iba a aplicar el PowerPatch debía lijarse y limpiarse. El objetivo de este paso era eliminar la pintura y la contaminación que pueden reducir la adhesión de PowerPatch al área de reparación. Además, el lijado o esmerilado de la superficie del metal ayuda a aumentar el área de la superficie a la que se adhiere el PowerPatch, haciendo que el sello sea más resistente. En muchas reparaciones de juntas, la fuga parece surgir de un punto en el que el origen de la fuga de la junta puede estar bastante lejos. El experimentado equipo de reparación de Polywater, LeakXpert, utilizó el paso de preparación de la superficie para distinguir las áreas de fugas activas que contienen verdaderos puntos de fugas de las que no.

Sellado de áreas no activas

Los pasos necesarios en la aplicación de PowerPatch dependen del tipo de fuga, activa o no activa. En una reparación típica de fugas de juntas, la mayor parte del perímetro del tanque principal no tiene fugas activas, pero a menudo hay aceite que ha migrado de áreas con fugas activas. El proceso para sellar fugas no activas es más fácil que para fugas activas. Cualquier aceite acumulado en áreas de fuga no activas debe limpiarse y luego la resina PowerPatch permanente debe aplicarse directamente sobre el metal del transformador. Este proceso debe realizarse repetidamente en tramos de 2 a 3 metros (6 a 10 pies). hasta llegar a una zona de fuga activa. La resina PowerPatch permanente tiene una fuerte adhesión a la superficie del metal y fragua rápidamente. Se puede lograr un fraguado funcional dentro de una hora después de la aplicación a 20 °C (68 °F).
PowerPatch Repair Sealant: la resina de reparación permanente de dos componentes PowerPatch se aplicó desde un cartucho y una boquilla mezcladora en esta reparación. La herramienta de aplicación se utilizó para inyectar componentes de resina del cartucho en la boquilla mezcladora. En la boquilla, se miden con precisión y se mezclan a fondo para garantizar un rendimiento de sellado confiable. A diferencia de otros selladores que requieren medición de proporción y mezcla manual, todos los paquetes PowerPatch están premedidos para ofrecer tiempos de fraguado constantes, resistencia y durabilidad para obtener excelentes resultados de sellado.

En ocasiones es difícil saber si la presencia de aceite es el resultado de una fuga activa o la migración de aceite desde otra área de fuga. En el caso de la reparación de la junta del GT, el equipo de LeakXpert no estaba seguro de la fuente del aceite en ciertos puntos del perímetro del tanque. En estas áreas, utilizaron el proceso de reparación de fugas activas que se describen a continuación.

Sellado de fugas activas

Las fugas activas pueden detectarse como filtraciones que se acumulan en la superficie del transformador o como gotas de aceite que caen del área de la fuga. En la foto de preparación de la superficie (paso 1), se pueden ver gotas de aceite goteando de la superficie preparada. Una vez que se han sellado las áreas adyacentes sin fugas, los puntos de fugas activos están ahora listos para ser reparados.
Sellar las fugas activas requiere un paso adicional. Este paso tiene el propósito de detener la fuga activa para permitir una preparación adecuada de la superficie y la aplicación del material PowerPatch permanente como se describe en la sección anterior. Después de la abrasión y la limpieza del área de la fuga, se aplica una masilla de fraguado rápido directamente sobre la fuga activa y se mantiene bajo presión manual hasta que se endurece. Esto suele tomar entre 5 y 7 minutos, dependiendo de la temperatura. Una vez endurecida, la preparación de la superficie se realiza nuevamente, incluido el lijado, pulido y limpieza alrededor de la masilla. Cuando se prepara y limpia adecuadamente, la resina PowerPatch permanente se aplica directamente sobre la masilla y luego se extiende un (1) cm (0,4 pulg.) más allá de los bordes de la masilla en todos los puntos. Cuando la resina PowerPatch se endurece y fragua, forma un sello fuerte y duradero.

La reparación de una fuga activa puede ser difícil, especialmente para equipos de reparación sin experiencia. La amplia experiencia del equipo de LeakXpert en el uso de masilla PowerPatch y el sellador permanente PowerPatch para detener las fugas activas permitió que la junta del GT se sellara de manera rápida y eficiente. Lo que es más importante aún, el PowerPatch ofrecía una alternativa no invasiva al reemplazo de juntas tradicional que requería menos tiempo y dinero.

Resumen

El mantenimiento resistente y rentable de la red mediante tecnologías innovadoras como PowerPatch de Polywater ayuda a mantener en funcionamiento los sistemas esenciales. El propietario del GT optó por PowerPatch debido a su capacidad para soportar la expansión/contracción mecánica y su alta rigidez dieléctrica que coincide con las propiedades eléctricas de los otros componentes dentro del transformador. Los procesos invasivos al interior de transformador para reemplazar una junta de tanque de aceite grande pueden tomar el doble de tiempo y ser tres veces más costosos que la opción de reparación tradicional de fugas de Polywater. El sistema de reparación de fugas Polywater PowerPatch utilizado por LeakXpert en la reparación del GT requería menos tiempo, era menos costoso que el reemplazo de juntas convencionales y no exponía el núcleo a los gases atmosféricos ni a la humedad.

Publicado originalmente en Transformers Magazine, Volumen 8, Número 2, 2021