Para evaluar la calidad de un aceite aislante por su conductividad y su factor de disipación (tanδ), incluso a temperatura ambiente, hace falta un medidor conforme a IEC 61620 que aplique una onda cuadrada alterna de baja amplitud y baja frecuencia, un método mucho más sensible que el de puente. El TAND220A excita la muestra de 210 ml con ±30 V a 0,5 Hz sin componente continua y mide la conductividad de 0,01 a 20.000 pS/m con ±1 dígito ±1 % de la lectura, la permitividad relativa hasta 5,00 con ±1 dígito ±0,2 % y valores de tanδ de hasta 10−6 (a 50 Hz), con una tensión y una corriente de ensayo que no suponen peligro para el operario.
El instrumento de medida tipo TAND220A cumple la norma internacional IEC 61620.
El instrumento está basado en el denominado "método de onda cuadrada de corriente alterna de baja amplitud y baja frecuencia" y permite medidas precisas de conductividad y permitividad relativa. La medida de conductividad en el rango de 0,01 pS/m a 20.000 pS/m permite el uso de este instrumento para control de calidad de líquidos de elevada resistividad incluso a temperatura ambiente.
El TAND220A trabaja con una tensión de ensayo baja y también con una corriente de ensayo baja de forma que no representa peligro para los operarios.
Método de medida
El líquido en la vasija de ensayo se excita con una baja amplitud (30 V), baja frecuencia (0,5 Hz) y onda alterna cuadrada sin componente continuo (ver figura 1).
Midiendo la corriente que circula a través del líquido, la capacidad C y la conductancia G puede ser determinada y los valores de permitividad relativa εr y conductividad σ son proporcionados de acuerdo con las siguientes ecuaciones
εr = C/Co
σ = εo.G/Co
El factor de disipación derivado tanδ para una frecuencia f dada puede ser determinado mediante la siguiente ecuación:
tanδ = G/C·2
Para la determinación de la conductividad o tanδ, el método de la onda cuadrada alterna es, de lejos, más sensible que el método de puente. Permite la determinación de la conductividad hasta valores tan bajos como 0,01 pS/m y valores de tanδ tan bajos como 10-6 (a 50 Hz). Esta alta sensibilidad permite medidas de conductividad y tanδ a bajas temperaturas y por ende la caracterización de líquidos a temperatura ambiente puede realizarse con seguridad.
Vasija de ensayo
La aplicación de la tension de excitación con forma cuadrada con una baja amplitud de sólo ±30 V permite el desarrollo de una vasija de ensayo con un diseño simple, fácil de usar y limpiar. La vasija de ensayo del TAND220A se compone de sólo dos partes, un contenedor y una parte activa. Dos electrodos coaxiales (de acero inoxidable) se instalan en un vaso (también de acero inoxidable). Este vaso también sostiene dos conectores BNC acoplados a los dos electrodos. Los electrodos poseen una superficie limpia y pulimentada. La vasija y la parte activa pueden ser limpiados de acuerdo a procedimientos descritos en el apéndice A. No es posible ni necesario desmontar la parte activa para la limpieza.
La cantidad requerida de líquido para la prueba es de 210 ml. Para alcanzar esta cantidad rellenar con líquido hasta 23 mm del extremo de la vasija.
La temperatura del líquido puede ser determinada introduciendo un termómetro electrónico en la vasija a través del orificio de la tapa.
Aplicación
Una aplicación típica del TAND220A es el control de calidad del aceite mineral empleado como fluido dieléctrico en aparamenta de alta tensión como transformadores de potencia o medida, condensadores, bornas, etc...
Varios estudios han demostrado que la conductividad del aceite está influida por impurezas y componentes iónicos, los cuales fueron introducidos al aceite o se produjeron en el aceite. Por lo tanto la conductividad del aceite caracteriza bien la calidad del aceite. Por otro lado se ha comprobado que la humedad disuelta en aceite no influye significativamente en la conductividad. Los siguientes valores de conductividad a temperatura ambiente son típicas en función del uso:
- Aceite nuevo (calidad de laboratorio) ≤ 0.05 pS/m
- Aceite nuevo (calidad industrial) 0.05...0.1 pS/m
- Aceite con poco uso en buen estado 0.1...1.0 pS/m
- Aceite con uso medio en condición aceptable 1.0...5.0 pS/m
- Aceite muy usado en malas condiciones > 5.0 pS/m
Especificaciones
Rango de medida de conductividad
10-14 ... 2´10-8 S/m en cuatro rangos
Incertidumbre de las medidas de conductividad
±1 dígito ±1% de la lectura
Rango de medida de permitividad relativa
hasta 5.00
Resolución de la medida de permitividad
0.001 para permitividad relativa hasta 1.999
Incertidumbre de las medidas de permitividad
±1 digit ±0.2% de la lectura
Frecuencia de las medidas de tensión
0.5 Hz
Amplitud de las medidas de tensión
±30 V onda cuadrada sin componente continua
Salidas analógicas
2 V de 0 a 100%
Peso
2.6 kg
Tamaño(ancho ´ fondo ´ alto en mm)
260 ´ 283 ´ 115
Alimentación en el campo
cuatro baterías tipo AA
Alimentación en laboratorio
100 ... 240 Vac 50/60 Hz
Temperatura de operación
0¼35°C
Vasija
Cantidad de líquido requerida
210 ml
Capacidad en vacío
≈ 60 pF
Deriva de la capacidad con la temperatura
< 50 ppm/°C
Distancia entre electrodos
1.5 mm
Medida de temperatura
termómetro electrónico
Peso
1.2 Kg
Tamaño (alto ´ diámetro en mm)
125 ´ 82
Tabla 1: Instrumento de medida electrónico
Equipamientos opcionales
Z1 Calentador de la vasija
El instrumento calienta y mantiene la temperatura de las muestras a una temperatura de 90ºC ± 0.1°C para efectuar la medida de acuerdo con la norma IEC.
Z2 Vasija para medida continua
La vasija para medida continua de tanδ en un circuito de aceite como el de una planta de tratamiento de aceite.
La sonda para medida continua será instalada en la salida de un circuito de aceite después de la bomba. Una cierta cantidad de aceite pasará por la sonda para la medida continua de tanδ.
Datos clave del TAND220A
- Método de medida: el TAND220A cumple IEC 61620 y excita el líquido con una onda cuadrada alterna de ±30 V y 0,5 Hz sin componente continua; de la corriente obtiene la capacidad y la conductancia, y de ellas la permitividad relativa, la conductividad y tanδ.
- Conductividad: de 0,01 a 20.000 pS/m (10−14 a 2 × 10−8 S/m) en cuatro rangos, con una incertidumbre de ±1 dígito ±1 % de la lectura.
- tanδ y permitividad: tanδ hasta 10−6 (a 50 Hz); permitividad relativa hasta 5,00, con resolución de 0,001 hasta 1,999 e incertidumbre de ±1 dígito ±0,2 % de la lectura.
- Diagnóstico del aceite: conductividades típicas a temperatura ambiente de ≤ 0,05 pS/m en aceite nuevo de laboratorio, 0,05-0,1 pS/m en aceite nuevo industrial, 0,1-1,0 pS/m con poco uso, 1,0-5,0 pS/m con uso medio y más de 5,0 pS/m en aceite muy usado; la humedad disuelta no influye de forma significativa.
- Vasija de ensayo: 210 ml de muestra, dos electrodos coaxiales de acero inoxidable pulido con 1,5 mm de separación, capacidad en vacío de ≈ 60 pF, deriva con la temperatura inferior a 50 ppm/°C y conectores BNC; 1,2 kg y 125 × 82 mm (alto × diámetro), con termómetro electrónico por el orificio de la tapa.
- Opciones: Z1, calentador que mantiene la muestra a 90 °C ± 0,1 °C para medir según la norma IEC, y Z2, vasija para medida continua de tanδ en un circuito de aceite, instalada a la salida de la bomba, por ejemplo en una planta de tratamiento.
- Instrumento: 2,6 kg y 260 × 283 × 115 mm, alimentación por cuatro pilas AA en campo o a 100-240 V CA, 50/60 Hz, en laboratorio, salida analógica de 2 V para el 0-100 % y funcionamiento de 0 a 35 °C.
Preguntas frecuentes
¿Qué conductividad indica que el aceite de un transformador está degradado?
Como referencia a temperatura ambiente, el aceite nuevo de laboratorio queda en ≤ 0,05 pS/m, el nuevo industrial en 0,05-0,1 pS/m, el poco usado en 0,1-1,0 pS/m, el de uso medio en 1,0-5,0 pS/m y el muy usado en malas condiciones supera los 5,0 pS/m. El TAND220A mide de 0,01 a 20.000 pS/m, por lo que cubre todo ese intervalo con ±1 dígito ±1 % de la lectura.
¿Puede usarse el TAND220A en campo o para medir en continuo?
Sí. El TAND220A pesa 2,6 kg y funciona con cuatro pilas AA en campo o a 100-240 V CA en laboratorio. Con la opción Z2, una vasija instalada a la salida de la bomba de un circuito de aceite, como el de una planta de tratamiento, mide tanδ de forma continua.
