Ya que encontrar fugas en mantas de nitrógeno de transformadores rellenos de aceite puede ser muy difícil, la mayoría de las personas no discutirían que esta aplicación particular debe ser considerada, por lo menos en parte, un medio de expresión artística. Las buenas noticias son que utilizando un receptor de ultrasonido, y a veces una solución húmeda de tensión bajo la superficie, las fugas en mantas de nitrógeno pueden ser encontradas realmente rápido. Por supuesto, se requiere de práctica y un poco de creatividad para encontrar las fugas rápidamente.  

Durante años, el ultrasonido fue conocido como un detector de fugas primero y después como un instrumento de apoyo para prácticas de PdM. Afortunadamente hoy, cada vez más personas lo reconocen como un instrumento mucho más versátil y completo. En un irónico cambio del destino, de vez en cuando me toparé con un departamento de mantenimiento que se ha olvidado de la flexibilidad del ultrasonido como un detector de fugas. En sus mentes, ellos lo han confinado en una caja limitándolo como puramente un detector de fugas de aire comprimido. La detección de fugas no significa solamente solo fugas de aire comprimido de sus compresores. Para obtener el máximo beneficio de su instrumento, usted debe pensar en detectar fugas de cualquier clase. Piense en cualquier material - gas o líquido - que pueda salirse. Piense sobre todo en detección de fugas. 

¿Por qué Ultrasonido?  

El ultrasonido es ligero, duradero, efectivo en ambientes ruidosos, de bajo costo, y el proceso de aprendizaje es corto. Es decir, el ultrasonido es la tecnología perfecta con que empezar, o para aumentar, un programa de PdM. Usted puede empezar a detectar y corregir problemas que hará una diferencia a su programa de mantenimiento casi tan pronto como el instrumento llega.  

El ultrasonido es de onda corto, típicamente de 1/8” -5/8" de pulgada de largo, de baja energía y tiende a ser direccional. La baja frecuencia o el sonido sónico por otro lado puede ser una onda bruta de ¾" a 60 pies de largo y de energía fuerte y omnidireccional. La mayoría de los instrumentos de ultrasonido tienen sintonización de frecuencias que permite al técnico afinar en lo que él/ella quiere oír y/o desconectar lo que quizás sea ultrasonido de competencia.  

El ultrasonido es una manera económica de bajar los costos de los servicios en su planta y reducir horas hombre debido a mantenimiento imprevisto.  

Además de aire comprimido y vacío, la fuga en coyunturas de expansión, detección de fugas en sistemas sopladores de hollín (aire comprimido), detección de fugas de intercambiadores de calor tanto en línea como fuera de línea, filtraciones de condensador y filtraciones de vapor son tan solo algunas de muchas otras posibles aplicaciones de fugas que el ultrasonido puede detectar. Los gases criogénicos, como nitrógeno embotellado, oxígeno e hidrógeno, son también buenos candidatos para la detección de fugas por ultrasonido. 

Transformadores 

Los transformadores no solo son situados en subestaciones. Algunos transformadores, conocidos como transformadores elevadores, son situados en la central eléctrica cerca de un generador eléctrico. Muy similar a una bomba de agua que construye presión para suministrar agua sobre una larga distancia, las plantas generadoras hacen algo muy similar utilizando transformadores elevadores para traer el voltaje hasta rangos de 69.000 voltios (69kV) a 765.000 (765kV) para que el voltaje pueda ser llevado a gran distancia sobre las líneas de fuerza.

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Típicamente, éstos son transformadores llenados con aceite. Estos transformadores pueden estar sellados (sin ventilas) o transformadores de gas sellados automáticamente.  

• Un transformador sellado es auto refrescado y el tanque del transformador esta sellado, no permite la entrada de aire ambiental. Esta unidad opera bajo una presión positiva. El espacio encima del nivel del aceite es llenado de un gas inerte como nitrógeno. Ninguna botella de nitrógeno esta conectada.  

• El transformador de gas sellado automáticamente compensará automáticamente la expansión del aceite dentro del tanque purgando la presión de nitrógeno cuando el líquido se expande y agrega nitrógeno si los niveles líquidos caen. Una botella de nitrógeno y el regulador están conectados normalmente al transformador. 

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ADVERTENCIA - El tanque del transformador contiene líquido aislante en el espacio del gas. El espacio del gas normalmente, contiene gas de nitrógeno. Para evitar la muerte por asfixia, NOENTRE AL TANQUE a menos que un análisis del aire dentro del tanque indique por lo menos 19.5% de oxígeno.  

Las fugas en estos tipos de transformadores pueden causar problemas graves como paros, pérdida de energía, tiempo de inactividad y mantenimiento imprevistos en los transformadores.  

La detección de fugas en transformadores rellenos de aceite debe ser realizada lentamente y con atención a cualquier espacio aéreo encima del líquido o nivel del aceite. La manta de nitrógeno encima del nivel de aceite puede tener muchas rutas de escape. Parte de las rutas de escape típicas es por una superficie soldada, el reborde de un perno y la junta de culata o el sello de un plato de acceso y/o la superficie del montaje del transformador.  

En una ocasión me llamaron para localizar una fuga en la parte superior de un transformador elevador. La fuga era tan grande que una botella de nitrógeno tenia que ser reemplazada cada dos días. Eso es una cantidad enorme de desecho de nitrógeno, por lo tanto era una fuga significativa. Después de tener el transformador fuera de línea (des energizado y completamente aterrizado a tierra, comenzamos nuestra inspección. 

Como mi proceso estándar en un transformador de este tamaño, yo aumentaría la presión lentamente a aproximadamente 5 psig. Después utilizaría un receptor ultrasónico para escuchar una fuga. Si yo no oí la fuga, entonces rociaría cuidadosamente o cepillaría una solución húmeda en el regulador y la tubería asociada, y entonces a cualquier superficie de la junta o el reborde del perno, buje o plato de acceso situado encima del nivel del aceite dentro del espacio aéreo de la manta de nitrógeno, y, otra vez, tomaría un receptor ultrasónico y escucharía en busca de una fuga. 

Reborde del Perno 

Al apretar los cerrojos de los platos de acceso y rebordes de los pernos, apriete todos los pernos uniformemente. No trate de apretar todos los pernos, o llegue a la torsión de los pernos en la primera apretada. Permita tiempo entre cada apretón para permitir a la junta para sentarse. Todos los pernos de los platos de acceso y bujes deben ser apretados conforme a la especificación del fabricante.  

Una solución humectante que utilizo es un surfactante de baja superficie de tensión. Cuándo es aplicado a la superficie de la junta o el reborde, produce burbujas diminutas que un receptor ultrasónico puede oír bastante bien. Las burbujas suenan como un tazón de Arroz tostado mil veces multiplicado.  

¿Por qué no busca solo las burbujas? Las burbujas son diminutas. Adivinaría aproximadamente 200-300 burbujas diminutas por ¼ pulgada. Una persona podría perder fácilmente las burbujas. También, la solución humectante puede avanzar en espacios apretados más allá del rango visual, pero todavía puede ser oído fácilmente por el receptor ultrasónico como las burbujas suben y se colapsan. La onda corta de la señal ultrasónica dada por el líquido puede ser localizada con toda precisión fácilmente aún cuando este fuera de la vista.

Algunas fórmulas de solución humectante vendidas son un surfactante pesado que puede enmascarar fácilmente una fuga. Después de que una fuga sea cubierta, la tensión superficial fundamental no es suficientemente fuerte para mover el líquido para formar una burbuja.  

Piense en esta solución humectante como un "liquido activado a presión", ninguna presión significa ninguna burbujas. Las soluciones que utilizo tienen una tasa de fuga de 1x10-4 a 1x10-6std/cc/sec. La mayoría de los receptores de ultrasonido son valoradas en 1x10-2/-3 std/cc/sec. Pienso en el receptor de ultrasonido y el surfactante como un material imprescindible para detectar fugas en transformadores. ¡Si la solución que usted utiliza actualmente, no produce un sonido fuerte de burbujas pinchadas, entonces encuentra uno que lo haga! 

De regreso al trabajo reciente de la detección de fugas 

Como lo mencioné, normalmente aumentaría la presión y buscaría la fuga. Pero desde que supe que esta fuga era bastante grande, decidí escanear solamente la parte superior del transformador con el instrumento de ultrasonido primero. ¡Ah! Apenas prendí el instrumento y oí instantáneamente la fuga que venía del montaje. Continué mi proceso de detección de fugas, tratando de situar otras fugas rociando los rebordes de los bujes con la solución humectante. Descubrí dos más entre dos pernos en el reborde superior (ver Fig. 3). La solución penetró alrededor del perno y aunque no puede ver las burbujas, podía oír las fugas claramente. Habiendo vuelto al día siguiente, otra vez utilicé la solución y oí claramente la fuga otra vez.  

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Las fugas que oí, no fueron detectadas por alguien que no utilizo un receptor ultrasónico. No cabe duda de que, si el técnico hubiera utilizado ultrasonido, la fuga habría sido muy obvia. También vale la pena mencionar, que si el técnico hubiera utilizado una solución humectante como un surfactante pesado o siquiera el surfactante ligero de tensión superficial, la fuga no habría sido detectada a simple vista. Esta fuga en particular era tan grande que soplaría realmente el líquido lejos antes que una burbuja pudiera formarse. Otra vez, si el técnico hubiera utilizado un receptor ultrasónico en esta gran fuga, se habría escuchado. 

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He colocado un video de la filtración para ser visto en línea en www.Ultra-SoundTech.com. En el primer video usted puede ver claramente como la fuga sopla la solución mientras es aplicada. En el segundo video usted puede ver claramente el receptor ultrasónico (SDT 170 con una Varita Flexible de 18 pulgadas) pasando sobre la fuga y como se puede escuchar fácilmente.

Soluciones Humectantes 

Muchos de los fabricantes de ultrasonido ofrecen soluciones humectantes. Pregunte al fabricante de su instrumento si él tiene un surfactante de baja superficie que es calificado para fugas que comienzan en 1x10-4 a 1x10-6 std/cc/sec. Cualquier aceite que pese 10 es otro fluido de baja superficie que trabaja bien. Otros líquidos (por ejemplo - un limpiador de base de alcohol que se utiliza para limpiar pizarrones blancos) también puede trabajar bien. ¡De verdad!  

Nota: Consulte con el fabricante de cualquier y de todos los productos que usted utiliza para asegurarse de que el líquido no dañará la superficie del transformador ni los buje cerámicos ni cualquier superficie que usted prueba. También, debe adquirir un MSDS del producto (hoja de datos de la seguridad del material) o líquidos tomados en una planta. Asegúrese de que no exista peligro para respirar cerca del área donde se utilice el líquido y que se puede utilizar en un espacio reducido. Tenga copias del MSDS para presentar a la autoridad competente en el sitio de trabajo.  

La detección de fugas es un arte para quienes la practican bien. Para los que no practican o no utilizan rutinariamente el ultrasonido, la detección de fugas puede ser frustrando y difícil. La capacitación es la clave a la comprensión de cómo utilizar el receptor de ultrasonido. Los profesionales del mantenimiento en una variedad de plantas industriales que he visitado tienen últimamente no saben si su planta cuenta con un receptor de ultrasonido. Desafortunadamente, "Fuera de la vista, fuera de la mente" es generalmente válido para muchos de nosotros. El ultrasonido le ahorrará tiempo y dinero, consistentemente. Es un gran rendimiento de la inversión así que encuentre el suyo y comience a utilizarlo, otra vez.  

Jim Hall es el Presidente de Ultra-Sound Technologies,

 Todas las imágenes son cortesía de Ultra-Sound Technologies, Woodstock, GA.

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