Calculadora de gases disueltos en aceite: relaciones IEC 60599 y triángulo de Duval
Introduzca las concentraciones del cromatógrafo y obtenga el gas combustible total, los niveles de IEEE C57.104, las relaciones de IEC 60599 y la zona del triángulo de Duval 1.
Relaciones de gases IEC 60599 y triángulo de Duval
Introduzca las concentraciones del cromatógrafo en ppm. Se calculan el gas combustible total, los niveles de la tabla clásica de IEEE C57.104, las tres relaciones de IEC 60599 y la zona del triángulo de Duval 1.
Resultado
El triángulo usa solo CH₄, C₂H₄ y C₂H₂, expresados como porcentaje de su suma. Siempre da una zona, incluso con gases a nivel de ruido: interprételo únicamente cuando haya generación real.
Los niveles son los de la tabla clásica de IEEE C57.104 (edición de 1991), que sigue siendo la referencia de campo más extendida. La edición de 2019 sustituye ese enfoque por percentiles según el tipo de unidad.
Resultado orientativo. El cálculo se hace en su navegador y no se envía a ningún servidor. Esta web puede contener errores u omisiones: antes de tomar cualquier decisión sobre una instalación, la información debe ser comprobada y validada por un ingeniero cualificado. Aviso legal y condiciones de uso
Qué hace esta calculadora
Toma las concentraciones del cromatógrafo en ppm y devuelve cuatro lecturas del mismo análisis: el gas combustible total, el nivel de la tabla clásica de IEEE C57.104, las tres relaciones de IEC 60599 con su diagnóstico, y la zona del triángulo de Duval 1 con el punto dibujado sobre el triángulo.
De dónde salen los gases
Cada mecanismo de degradación dentro del transformador rompe unas moléculas y no otras, y por eso la mezcla de gases identifica la avería:
- Hidrógeno (H₂): aparece con casi todo, y es el primero en aparecer en descargas parciales.
- Metano y etano (CH₄, C₂H₆): calentamientos moderados del aceite.
- Etileno (C₂H₄): calentamientos fuertes, por encima de 300 °C.
- Acetileno (C₂H₂): arco eléctrico. Necesita temperaturas por encima de 700 °C y no se genera de otro modo.
- Monóxido y dióxido de carbono (CO, CO₂): degradación de la celulosa, es decir, del papel aislante.
Niveles de IEEE C57.104
La calculadora clasifica el análisis en cuatro niveles usando la tabla de la edición de 1991, que sigue siendo la referencia de campo más extendida. El nivel es el del peor gas, no la media.
| Gas | Límite del nivel 1 (ppm) |
|---|---|
| H₂ | 100 |
| CH₄ | 120 |
| C₂H₆ | 65 |
| C₂H₄ | 50 |
| C₂H₂ | 1 |
| CO | 350 |
| CO₂ | 2.500 |
| Gas combustible total | 720 |
La edición de 2019 de IEEE C57.104 sustituyó este enfoque por percentiles según el tipo de unidad y su edad. Es más fino, pero exige información que no siempre se tiene delante; la tabla clásica sigue siendo un buen primer filtro.
Un valor alto sin contexto significa poco: lo que decide es la velocidad de generación, es decir, cuánto ha subido cada gas desde el análisis anterior. Un transformador con 600 ppm de hidrógeno estables durante cinco años preocupa mucho menos que uno que ha pasado de 40 a 120 en tres meses.
Relaciones de IEC 60599
La norma usa tres cocientes —C₂H₂/C₂H₄, CH₄/H₂ y C₂H₄/C₂H₆— y una tabla que los traduce a seis tipos de falta: PD (descargas parciales), D1 y D2 (descargas de baja y alta energía) y T1, T2 y T3 (faltas térmicas por debajo de 300 °C, entre 300 y 700 °C y por encima de 700 °C). Cuando las tres relaciones no encajan en ninguna fila, la calculadora lo dice en lugar de inventar un diagnóstico: es una situación que la propia norma reconoce.
Triángulo de Duval 1
El triángulo toma sólo CH₄, C₂H₄ y C₂H₂, los expresa como porcentaje de su suma y sitúa el punto en un diagrama ternario dividido en siete zonas. La calculadora dibuja el triángulo con las zonas y marca el punto del análisis.
Sus fronteras son las publicadas: 98 % de CH₄ para PD; 4 %, 13 %, 15 % y 29 % de C₂H₂; y 20 %, 23 %, 40 % y 50 % de C₂H₄. La zona DT, entre las térmicas y las eléctricas, recoge las mezclas de ambos mecanismos.
Ejemplo resuelto
Transformador con H₂ 180, CH₄ 95, C₂H₆ 30, C₂H₄ 210, C₂H₂ 4 y CO 320 ppm.
- Gas combustible total: 839 ppm → nivel 2 por el total, nivel 3 por el etileno y nivel 3 por el acetileno.
- Relaciones: C₂H₂/C₂H₄ = 0,02; CH₄/H₂ = 0,53; C₂H₄/C₂H₆ = 7,0.
- Duval: CH₄ 31 %, C₂H₄ 68 %, C₂H₂ 1 % → zona T3.
Lectura: falta térmica por encima de 700 °C, con algo de acetileno que obliga a vigilar de cerca. La sospecha típica es una conexión interna en mal estado o una corriente circulante por el núcleo.
Lo que esta calculadora no hace
No conoce el histórico, así que no calcula velocidades de generación, que es el dato que de verdad decide. No sabe si el transformador tiene el cambiador de tomas en el mismo volumen de aceite —lo que explica acetilenos perfectamente normales—, ni si la muestra se tomó bien, ni si el equipo lleva poco tiempo en servicio después de una reparación. Y no cubre los triángulos 4 y 5 ni el pentágono de Duval, que afinan el diagnóstico en las faltas de baja temperatura.
Con qué se mide
El análisis lo hace un laboratorio a partir de una muestra de aceite, o un analizador de aceite dieléctrico en la propia instalación. Para las unidades críticas, la alternativa es el monitorizado en línea: sensores de hidrógeno y de gases disueltos que avisan de un cambio de tendencia entre muestreo y muestreo, en vez de esperar al análisis semestral. El tratamiento del aceite —secado y desgasificación— es la otra mitad del trabajo.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué gas indica el fallo más grave en un transformador?
- El acetileno (C₂H₂). Hace falta un arco eléctrico para generarlo, así que cualquier cantidad apreciable en un transformador que no tenga cambiador de tomas en el mismo volumen de aceite obliga a investigar. El límite del nivel 1 de la tabla clásica de IEEE C57.104 es de 1 ppm: es el más estricto de todos los gases.
- ¿Sirve el triángulo de Duval con concentraciones bajas?
- No. El triángulo normaliza los tres gases a porcentaje de su suma, así que siempre devuelve una zona aunque los tres estén al nivel del ruido del cromatógrafo. Primero hay que comprobar que hay generación real —concentraciones por encima de los valores típicos, o una velocidad de generación apreciable— y sólo entonces mirar la zona.
- ¿Qué diferencia hay entre las relaciones de IEC 60599 y el triángulo de Duval?
- Las relaciones usan cocientes entre pares de gases y tienen zonas sin diagnóstico: hay combinaciones que no caen en ninguna fila de la tabla. El triángulo siempre da una respuesta porque cubre todo el espacio, lo que es una ventaja y un riesgo a la vez. Lo razonable es aplicar los dos y desconfiar cuando no coinciden.