Calcolatore di umidità nell'olio: ppm, saturazione relativa e temperatura di saturazione

Che cosa fa questo calcolatore

Converte il contenuto d’acqua di un olio minerale tra milligrammi per chilo (quello che dà un Karl Fischer) e saturazione relativa in percentuale (quello che dà una sonda capacitiva in linea), alla temperatura indicata. E calcola due grandezze che quasi mai compaiono nel rapporto: la solubilità dell’olio a quella temperatura e la temperatura di saturazione, sotto la quale quella stessa acqua inizia a comparire come acqua libera.

Perché i ppm ingannano

L’acqua disciolta nell’olio non conta per la quantità assoluta, ma per quanto avvicina l’olio alla saturazione. E la solubilità dipende fortissimamente dalla temperatura:

log₁₀(Ws) = 7,42 − 1670 / T

con T in kelvin e Ws in mg/kg. Sono circa 53 mg/kg a 20 °C, 255 a 60 °C e 490 a 80 °C.

La conseguenza pratica: un’analisi di 25 mg/kg prelevata a trasformatore caldo sembra rassicurante — meno del 10 % di saturazione —, ma quella stessa acqua, quando la macchina si raffredda a 20 °C, sta quasi al 50 % di saturazione. Per questo un campione senza la temperatura dell’olio annotata non serve a nulla, e per questo le sonde in linea danno saturazione relativa e non ppm.

La formula vale per olio minerale nuovo. Un olio invecchiato od ossidato scioglie più acqua, quindi la saturazione reale sarebbe un po’ minore di quella indicata qui: il risultato resta cautelativo.

La temperatura di saturazione

È il numero più utile di questo calcolatore e quello che raramente si calcola. Dato il contenuto d’acqua misurato, indica a quale temperatura quell’olio raggiungerebbe il 100 % di saturazione. Al di sotto può comparire acqua libera, che è ciò che davvero abbatte la rigidità dielettrica e che provoca i guasti negli avviamenti a freddo o dopo una fermata invernale prolungata.

Un trasformatore con 40 mg/kg satura intorno ai 14 °C. Se si trova in un locale che scende sotto quella temperatura, il rischio non è teorico.

Esempio svolto

Campione da 20 mg/kg prelevato con l’olio a 60 °C, su una macchina che da ferma resta a 20 °C.

• Solubilità a 60 °C: 255 mg/kg → saturazione 7,8 %: olio asciutto.
• Solubilità a 20 °C: 53 mg/kg → saturazione 37,9 %: olio molto umido.
• Temperatura di saturazione: 8,6 °C.

Lo stesso olio, la stessa acqua, due letture opposte. Se la macchina si ferma d’inverno e il locale scende sotto i 9 °C, comparirà acqua libera.

Che cosa questo calcolatore non fa

Non dice quanta acqua c’è nella carta, che è dove sta la maggior parte e ciò che va davvero essiccato. L’equilibrio tra carta e olio impiega giorni o settimane a stabilirsi e dipende dalla temperatura e dallo storico di carico, quindi stimare l’umidità della carta da un solo campione d’olio è poco affidabile; per quello si usano curve di equilibrio e, meglio, misure continue. Non copre nemmeno esteri e oli siliconici, la cui solubilità è molto diversa da quella del minerale, né sostituisce la misura di rigidità dielettrica.

Con che cosa si misura

Il contenuto d’acqua si determina per titolazione Karl Fischer in laboratorio, e la saturazione relativa con sonde capacitive installate nel circuito dell’olio, che è ciò che consente di vedere l’andamento invece di una fotografia fissa. L’analizzatore di olio dielettrico e gli altri strumenti di misura sull’olio coprono la parte di prova; essiccazione e degasaggio, la parte di trattamento. Se l’olio è umido, conviene guardare anche l’analisi dei gas disciolti: il degrado della carta lascia traccia nel CO e nella CO₂.