Los gases aislantes – no sólo el SF6 puro, sino también mezclas de SF6, N2, g3 y otros – protegen las aparamentas aisladas en gas de los fallos. WIKA es líder en soluciones de teledetección que ayudan a las empresas de transmisión y distribución de energía a controlar la calidad y cantidad de estos gases.

La aparamenta de media y alta tensión puede aislarse por diversos medios: aceite, aire seco y otros gases como el hexafluoruro de azufre (SF6) y nuevas mezclas. El aislante tradicional y más eficaz es el SF6, pero su uso plantea varios riesgos, sobre todo porque este compuesto fluorado sintético tiene un potencial de calentamiento global (PCG) de unos 24.000, el más alto entre los gases conocidos. (Como referencia, el dióxido de carbono tiene un GWP, Global warming potential de 1).

Las empresas de transmisión y distribución de energía que utilizan SF6 deben controlar la densidad para detectar fugas y analizar periódicamente el gas en busca de contaminantes. Sin embargo, aunque muchas empresas siguen confiando en este gas para aislar los conmutadores, son conscientes de su papel en el cambio climático y están investigando alternativas al SF6.

Las razones de los fallos en los cuadros aislados con gas

La mayoría de las centrales eléctricas y subestaciones utilizan aire o un gas para aislar sus cuadros de distribución. Aunque el aire es abundante, no es tóxico y tiene un GWP de 0, no es tan eficaz en la extinción de arcos voltaicos. En consecuencia, los compartimentos de los cuadros aislados por aire (AIS) deben ser unas tres veces mayores que los de los cuadros aislados por gas (GIS).

Tanto los AIS como los GIS son propensos a sufrir problemas que reducen su eficacia y provocan fallos en los paneles.

Aislamiento del aire:

  • Suciedad y polvo
  • Resistencia de los contactos
  • Sobrecarga

Aislamiento de gas:

  • Fuga de gas
  • Humedad, una poderosa impureza para la aparamenta aislada con SF6
  • Productos de descomposición, muchos de los cuales son tóxicos y corroen el GIS.

La monitorización del estado del aislador es un paso esencial para prevenir situaciones potencialmente peligrosas. Los operadores de AIS deben supervisar el estado de la descarga parcial de aire, la temperatura y la humedad. En el caso de los AIS, es importante vigilar la presión, temperatura, densidad y humedad del gas.

Los cuadros eléctricos tienen una vida útil típica de 20-50 años y los fallos relacionados con el gas aumentan significativamente entre 15 y 25 años después de su instalación. Por tanto, la vigilancia es especialmente importante en la segunda mitad del ciclo de vida de los equipos.

Mantenimiento reactivo y proactivo de los cuadros aislados en gas

Existen dos enfoques para supervisar el estado de los GIS:

Método reactivo

Impacto medioambiental grande o pequeño (haga clic para ampliar)

Con este método, un instrumento mecánico, como un interruptor de contacto, activa una alarma cuando la densidad del gas desciende a un determinado nivel. En otras situaciones, los técnicos leen manualmente el detector de densidad de gas según un programa predeterminado. A continuación, los técnicos adoptan las medidas correctivas necesarias, por ejemplo:

  • Parar el equipo para limpiar y/o sustituir el gas con un manipulador de gas.
  • Deshidratar el gas mientras el interruptor está en funcionamiento.
  • Repare una fuga y rellene el compartimento de gas.

Los instrumentos mecánicos tienen una precisión del 1-2,5% del intervalo.

En el caso de la humedad, los técnicos pueden analizar manualmente el gas de forma periódica (cada 1-6 años) con un instrumento de prueba portátil.

Método proactivo

Tanto los instrumentos analógicos (4…20 mA) como los digitales ofrecen un sistema de alerta temprana con funcionalidad remota.

  • Los instrumentos analógicos controlan continuamente la densidad del gas en el SIG y transmiten los datos a una sala de control u otra ubicación central. Los instrumentos analógicos tienen una precisión del 1,5-2,3% del rango de presión compensada.

  • Los instrumentos digitales controlan continuamente no sólo la densidad del gas, sino también los parámetros de presión, temperatura, nivel de humedad, etc. Así se obtiene una imagen más completa del estado del gas aislante. Los instrumentos digitales tienen una precisión del 0,6-0,8% del rango.

Cuantos más parámetros pueda detectar y transmitir un sensor en tiempo real, mejor podrán reaccionar los operarios ante los cambios en las condiciones del gas aislante y tomar medidas para evitar problemas de seguridad. Además de las capacidades de monitorización remota, los sensores analógicos y digitales también permiten predecir las condiciones del gas y realizar un mantenimiento predictivo.

Predecir las condiciones del gas: una forma mejor de proteger los activos

Las mediciones aproximadas de la densidad del gas pueden dar una imagen falsa o engañosa del rendimiento de un activo y dar lugar a evaluaciones incorrectas, como un mantenimiento innecesario o insuficiente. Las variaciones de la temperatura y la humedad ambiente, que varían constantemente, también son difíciles de detectar cuando las mediciones se realizan de forma esporádica o periódica.

Con la supervisión continua, los operadores no sólo obtienen una imagen más precisa de las condiciones actuales del gas, sino también de su evolución. Pueden utilizar los datos para obtener un conocimiento más profundo basado en datos históricos y, a continuación, utilizar este conocimiento para el mantenimiento predictivo y otras acciones posteriores. Además, si se utilizan sensores inteligentes, el instrumento compensa automáticamente las condiciones ambientales para obtener una densidad de gas precisa.

Calidad de los datos para predecir las condiciones del gas

Las condiciones ambientales (temperatura y humedad) y las anomalías en los eventos tienen un gran impacto en la precisión de las previsiones. En esta figura, vemos que un fuerte impacto ambiental, combinado con una anomalía al principio de la recogida de datos, hace que la previsión sea muy incierta e inexacta. La misma condición ambiental, pero sin la anomalía, produce resultados más precisos. Un impacto ambiental pequeño produce la predicción más precisa.

Para mayor complejidad, la humedad tiene una correlación complicada con la temperatura. El estado de humedad de un bien puede evaluarse incorrectamente si sólo se tienen en cuenta las mediciones brutas. Además, cada compartimento tiene su propia correlación entre humedad y temperatura. Esta correlación puede extraerse de los datos históricos y compensarse. De este modo, se puede predecir con exactitud una densidad de gas compensada por la temperatura.

Dado que la calidad de los datos y la compensación de la temperatura influyen considerablemente en la precisión de una previsión, es necesario utilizar sensores inteligentes de gran precisión y coherencia y trabajar con un proveedor que sepa preprocesar, gestionar e interpretar los datos.

Sensores inteligentes para la supervisión remota de gases aislantes

Densidad de diferentes gases aislantes (haga clic para ampliar)

Cuanta más información tengan los operadores sobre los medios aislantes de sus equipos, mejor podrán prevenir fallos y condiciones peligrosas. WIKA ofrece sensores basados en la temperatura y la presión que, con la configuración adecuada, se adaptan fácilmente al cálculo de la densidad de corriente de diferentes gases.

WEgrid, filial al 100% de WIKA, ofrece una gama de sensores inteligentes que predicen las condiciones de todo tipo de gases aislantes, entre los que se incluyen:

  • SF6
  • N2
  • miscela SF6/N2
  • CO2
  • O2
  • CF4 (tetrafluorometano)
  • Elio
  • Argon
  • Aria
  • g3, un gas de síntesis con Novec 4710 de 3M

Sensores de densidad de gases GD-20

Independientemente del equipo o del medio aislante, nuestros sensores de densidad de gas pueden configurarse para esa aplicación concreta.

WIKA ofrece varios transmisores para la supervisión fiable de SF6 y gases aislantes alternativos. Uno de ellos es el GD-20. La versión analógica se centra en la densidad del gas, transmitiendo una lectura de presión compensada por temperatura a través de una señal de salida de 4…20 mA. La versión digital tiene una interfaz RS-485 que se comunica con el protocolo MODBUS® RTU y proporciona datos de presión y temperatura además de la densidad del gas.

El GDHT-20 es otro transmisor de alta calidad, capaz de hacer todo lo que hace la versión digital del GD-20, con el añadido de medir el contenido de humedad del gas aislante. Este parámetro adicional permite la supervisión según las directrices CIGRE para sistemas de energía y las normas IEC.

WIKA está especializada en soluciones para SF6 y gases alternativos en aparamentas aisladas en gas

Aunque el SF6 seguirá siendo el principal gas aislante en un futuro previsible, se anuncian alternativas menos nocivas y otras tecnologías respetuosas con el clima. Los gobiernos forman parte de este impulso.

  • En 2022, la Comisión Europea propuso prohibir los gases fluorados de efecto invernadero en los nuevos equipos de conmutación de media tensión para 2026 y en los de alta tensión para 2031.
  • Alrededor de una docena de estados de EE.UU. han puesto en marcha iniciativas y normativas para eliminar progresivamente los SIG que contienen SF6.

WIKA es el fabricante líder mundial de instrumentos y equipos para el análisis y la supervisión de gases aislantes tradicionales y alternativos. También ofrecemos la planificación completa de proyectos para empresas de PT&D, desde la ingeniería y la instalación de equipos hasta la gestión y el análisis de datos mediante nuestro software patentado. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre cómo podemos ayudar a su planta a funcionar de forma más segura y sostenible.

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«Transmisores para la medida de humedad de gas SF6«

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