Calculadora de humedad en aceite: ppm, saturación relativa y temperatura de saturación

Convierta el contenido de agua de un aceite entre mg/kg y saturación relativa a cualquier temperatura, y calcule a qué temperatura aparecería agua libre.

Agua en aceite mineral: ppm, saturación relativa y temperatura de saturación

Convierta el contenido de agua entre mg/kg (ppm) y saturación relativa a la temperatura del aceite, y compruebe a qué temperatura ese mismo agua llegaría a saturar el aceite.

Opcional: la misma agua, a otra temperatura. Sirve para ver qué pasa cuando la máquina se enfría.

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Qué hace esta calculadora

Convierte el contenido de agua de un aceite mineral entre miligramos por kilo (que es lo que da un Karl Fischer) y saturación relativa en tanto por ciento (que es lo que da una sonda capacitiva en línea), a la temperatura que se le indique. Y calcula dos cosas que casi nunca vienen en el informe: la solubilidad del aceite a esa temperatura y la temperatura de saturación, por debajo de la cual esa misma agua empieza a aparecer como agua libre.

Por qué los ppm engañan

El agua disuelta en el aceite no importa por su cantidad absoluta, sino por lo cerca que esté de saturarlo. Y la solubilidad depende fortísimamente de la temperatura:

log₁₀(Ws) = 7,42 − 1670 / T

con T en kelvin y Ws en mg/kg. Son unos 53 mg/kg a 20 °C, 255 a 60 °C y 490 a 80 °C.

La consecuencia práctica: un análisis de 25 mg/kg tomado con el transformador caliente parece tranquilizador —menos del 10 % de saturación—, pero esa misma agua, cuando la máquina se enfría a 20 °C, está casi al 50 % de saturación. Por eso una muestra sin la temperatura del aceite anotada no sirve de nada, y por eso las sondas en línea dan saturación relativa y no ppm.

La fórmula es para aceite mineral nuevo. Un aceite envejecido u oxidado disuelve más agua, así que la saturación real sería algo menor que la que sale aquí: el resultado queda del lado conservador.

La temperatura de saturación

Es el número más útil de esta calculadora y el que rara vez se calcula. Dado el contenido de agua medido, indica a qué temperatura ese aceite alcanzaría el 100 % de saturación. Por debajo de ella puede aparecer agua libre, que es lo que de verdad hunde la rigidez dieléctrica y lo que provoca fallos en arranques en frío o después de una parada prolongada en invierno.

Un transformador con 40 mg/kg satura alrededor de los 14 °C. Si está en un local que baja de esa temperatura, el riesgo no es teórico.

Ejemplo resuelto

Muestra de 20 mg/kg tomada con el aceite a 60 °C, en una unidad que en parada se queda a 20 °C.

  • Solubilidad a 60 °C: 255 mg/kg → saturación 7,8 %: aceite seco.
  • Solubilidad a 20 °C: 53 mg/kg → saturación 37,9 %: aceite muy húmedo.
  • Temperatura de saturación: 8,6 °C.

El mismo aceite, el mismo agua, dos lecturas opuestas. Si la unidad se para en invierno y el local baja de 9 °C, aparecerá agua libre.

Lo que esta calculadora no hace

No dice cuánta agua hay en el papel, que es donde está la mayor parte y lo que hay que secar. El equilibrio entre papel y aceite tarda días o semanas en establecerse y depende de la temperatura y del historial de carga, así que estimar la humedad del papel a partir de una sola muestra de aceite es poco fiable; para eso se usan curvas de equilibrio y, mejor aún, medidas continuas. Tampoco cubre ésteres ni aceites de silicona, cuya solubilidad es muy distinta a la del mineral, ni sustituye a la medida de rigidez dieléctrica.

Con qué se mide

El contenido de agua se determina por valoración Karl Fischer en laboratorio, y la saturación relativa con sondas capacitivas instaladas en el circuito de aceite, que es lo que permite ver la evolución en vez de una foto fija. El analizador de aceite dieléctrico y el resto de equipos de medida sobre aceite cubren la parte de ensayo; el secado y la desgasificación, la parte de tratamiento. Si el aceite está húmedo, conviene mirar también el análisis de gases disueltos: la degradación del papel deja rastro en el CO y el CO₂.

Preguntas frecuentes

¿Por qué dos aceites con los mismos ppm de agua no están igual de húmedos?
Porque lo que degrada el aislamiento no es el agua en términos absolutos, sino lo cerca que está el aceite de su saturación, y la solubilidad depende muchísimo de la temperatura: unos 53 mg/kg a 20 °C frente a unos 255 a 60 °C. Veinte mg/kg son un 38 % de saturación en un aceite frío y menos del 8 % en uno a temperatura de servicio.
¿Qué saturación relativa es aceptable?
La práctica de mantenimiento más extendida considera seco un aceite por debajo del 5 %, moderadamente húmedo entre el 5 % y el 20 %, húmedo entre el 20 % y el 30 %, y muy húmedo por encima del 30 %. Los límites en mg/kg por clase de tensión están en IEC 60422, que es la referencia que hay que consultar para un criterio normativo.
¿De dónde sale el agua de un transformador?
De tres sitios: la que entra del ambiente por juntas, respiraderos o durante una intervención; la que libera el papel aislante al envejecer, porque la degradación de la celulosa produce agua; y la que quedó dentro desde la fabricación o el último tratamiento. La mayor parte del agua de un transformador está en el papel, no en el aceite: el aceite sólo enseña la parte que está en equilibrio con él.