Un misuratore di umidità dell’olio è uno strumento che viene utilizzato per determinare la quantità di acqua negli oli industriali: trasformatore, lubrificante, turbina, trasmissione e altri oli. In questo articolo, discuteremo le questioni più importanti relative all’umidità dell’olio:

• come l’acqua entra nell’olio;
• in quali forme l’acqua può essere contenuta nell’olio;
• perché la presenza di acqua nell’olio è pericolosa;
• quali metodi possono essere utilizzati per determinare con precisione la quantità di acqua nell’olio;
• TOR-1 misuratore di umidità dell’olio.

Modi di ingresso dell’acqua negli oli industriali

Le modalità di ingresso dell’acqua nell’olio possono essere opportunamente classificate in due tipi. Il primo tipo è operativo quando l’acqua si forma proprio durante il funzionamento di apparecchiature riempite d’olio o penetra nell’apparecchiatura durante il funzionamento a causa di perdite di tenuta. Ciò è principalmente associato a carichi elevati e temperature estreme che provocano il verificarsi di reazioni chimiche che formano acqua. Ad esempio, nei trasformatori, l’acqua deriva dall’invecchiamento e dall’ossidazione della cellulosa. E nelle unità a turbina, a causa della condensazione del vapore che inizia a svilupparsi a temperature elevate.

Il secondo tipo è fattori non operativi. L’acqua può penetrare nell’olio dall’aria durante il trasporto o lo stoccaggio in contenitori in un magazzino. Perciò, un misuratore di umidità dell’olio dovrebbe essere utilizzato anche prima di riempire l’attrezzatura con olio.

Forme in cui l’acqua può essere contenuta nell’olio

L’acqua può essere contenuta negli oli in tre diverse forme:

• acqua disciolta;
• acqua emulsionata;
• acqua gratis.

L’acqua disciolta è l’acqua associata alle sostanze attive che compaiono durante il processo di invecchiamento dell’olio, nonché l’acqua adsorbita dalle impurità meccaniche che sono sospese nell’olio. L’acqua emulsionata è costituita da globuli d’acqua sospesi nell’olio. La dimensione dei globuli è determinata dal “punto di rugiada” e dalla temperatura effettiva dell’acqua-olio emulsionata. L’acqua libera appare nell’olio a causa dell’ingresso diretto nel serbatoio.

Nei nuovi oli per trasformatori a basso contenuto di idrocarburi aromatici, quasi tutta l’umidità è contenuta in forma disciolta. L’acqua disciolta forma una soluzione negli oli e praticamente non influisce sul cambiamento delle caratteristiche isolanti; in altre parole, non riduce la forza di rottura del dielettrico liquido. Ma quando la temperatura scende, si sviluppa acqua sotto forma di condensa che viene convertita in acqua di emulsione aumentando la perdita dielettrica dell’olio. Negli oli per trasformatori invecchiati, la maggior parte dell’umidità è contenuta in forma legata.

Un misuratore di umidità dell’olio deve fornire le informazioni più complete e accurate indipendentemente dalla forma in cui l’acqua è contenuta nell’olio. Le unità utilizzate per misurare il contenuto di umidità dell’olio sono i grammi per tonnellata (ppm) o la percentuale in peso.

Rischi di acqua per olio

L’acqua è un’impurità pericolosa per qualsiasi olio industriale. Entrando nell’olio del trasformatore, l’acqua deteriora le sue proprietà isolanti che portano alla rottura del dielettrico. Il pericolo maggiore per il trasformatore esiste quando la temperatura oscilla. In questo caso, l’eventuale umidità disciolta deteriora le proprietà dielettriche dell’isolante e porta al suo degrado.

Inoltre, l’acqua contribuisce all’ossidazione degli oli industriali, ne modifica la viscosità e provoca la formazione di schiuma. La forza del film d’olio diminuisce, il che accelera l’usura delle parti di attrito.

L’uso di olio motore water-cut è pericoloso a causa dei processi di ruggine e corrosione intensificati. Rende l’acciaio fragile e aumenta il rischio di danni alle parti di un motore a combustione interna.

Inoltre, se l’olio contiene additivi, l’aumento del contenuto di acqua può portare al suo dilavamento e deteriorare le prestazioni dell’olio.

Inoltre, l’acqua è un’impurità insidiosa, perché non solo può influire negativamente sulle proprietà dell’olio, ma anche aumentare l’influenza negativa di altri fattori.

Contenuto massimo di umidità degli oli

Come dielettrico vengono utilizzati oli di varia origine, cioè oli minerali, siliconici ed esteri. La tecnologia per ottenere questi oli è diversa, così come le loro proprietà, inclusa la tendenza a dissolvere l’acqua.

Le molecole di idrocarburi sono idrofobiche; pertanto, gli oli minerali hanno una bassa solubilità in acqua a livello di 30–60 ppm (g/t). Gli oli siliconici e gli esteri hanno un limite di saturazione più elevato pari rispettivamente a 150–300 ppm e 300–2.600 ppm.

Il contenuto d’acqua dell’olio versato nei trasformatori protetti con pellicola o azoto, passanti sigillati e trasformatori di misura sigillati non deve superare 10 ppm (10 g/t). I trasformatori di potenza non protetti con film e le boccole non sigillate devono essere riempiti con olio per trasformatori con un contenuto d’acqua non superiore a 25 ppm. L’olio con un contenuto di acqua non superiore a 10 ppm è considerato secco, ma al momento della consegna il contenuto di umidità dell’olio può raggiungere i 35 ppm, il che richiede l’uso di processi di essiccazione (vuoto termico o essiccazione a base di zeolite). Tuttavia, la decisione di eseguire l’asciugatura viene presa solo quando il misuratore di umidità dell’olio ha dimostrato che il parametro supera il valore consentito.

Metodi per la determinazione del contenuto di umidità dell’olio

I metodi utilizzati per test di umidità dell’olio del trasformatore sono classificati in tre gruppi:

• metodi basati sull’estrazione di acqua e misurazioni mediante reazioni chimiche. Questo gruppo comprende la titolazione coulometrica Karl Fischer e il metodo dell’idruro di calcio. Nel metodo dell’idrocalcio vengono misurate le quantità di gas sviluppate a seguito dell’interazione tra l’idruro di calcio (CaH2) e l’acqua contenuta nell’olio. Il metodo Karl Fischer prevede la determinazione dell’acqua mediante titolazione coulometrica automatica. L’essenza della determinazione del contenuto di umidità dell’olio in termini di quantità consiste nella misurazione automatica della quantità di elettricità consumata per l’elettrolisi dell’acqua nell’agente chimico Karl Fischer;
• metodi basati sull’estrazione fisica al livello di equilibrio e su misure con utilizzo di gascromatografo ed emissione fotoacustica;
• il metodo del sensore capacitivo mediante il quale si effettuano misure indirette della saturazione relativa dell’olio al variare della conducibilità del film sensibile. Nonostante siano accurati, i metodi per l’analisi dell’olio in laboratorio richiedono molto tempo, sono difficili da eseguire e richiedono maggiori misure di sicurezza. Gli strumenti per lavorare vicino ai trasformatori sono ingombranti e alcuni di essi sono obsoleti. Senza informazioni tempestive e accurate sullo stato dell’olio isolante, sarà impossibile garantire l’affidabilità delle apparecchiature ad alta tensione. Ciò richiede strumenti compatti, precisi, veloci, affidabili e facili da usare.

Come prelevare correttamente campioni di olio per trasformatori

Per un informativo e corretto test del contenuto di umidità dell’olio del trasformatore, è importante disporre di buoni strumenti, oltre che prelevare correttamente i campioni. Se un campione è di scarsa qualità e l’umidità penetra nell’olio durante la fase di campionamento, ciò comporterà risultati falsi e, di conseguenza, decisioni errate sulla regolazione del programma di manutenzione del trasformatore.

Per il campionamento è meglio assumere uno specialista qualificato che deve lavorare con il bel tempo (senza precipitazioni, vento forte, ecc.). I campioni vengono prelevati solo in vetreria asciutta e pulita e ogni recipiente deve essere riempito almeno al 95% della sua capacità. Subito dopo il riempimento, la nave viene chiusa ermeticamente con un tappo. I campioni vengono quindi conservati in un luogo buio fino a quando un test di umidità dell’olio del trasformatore viene effettuata.

Tester di umidità TOR-1 da GlobeCore

GlobeCore società si è sviluppata Strumento TOR-1. È progettato per determinare la frazione di massa di umidità negli oli isolanti, anche in piccole quantità. Oltre al contenuto assoluto di umidità in ppm, lo strumento misura anche la temperatura dell’olio. L’accuratezza e la stabilità delle misure sono ottenute attraverso l’uso di un sensore di capacità insensibile ai contaminanti che possono essere contenuti nell’olio isolante.

Lo strumento misura l’attività e la temperatura dell’acqua. Utilizzando queste quantità, il tester TOR-1 calcola il contenuto di umidità (ppm) dell’olio minerale per trasformatori. Il contenuto di umidità degli oli per trasformatori e lubrificanti non minerali può essere calcolato solo dopo aver caricato nello strumento i parametri specifici di questi oli.

TOR-1 misuratore di umidità dell’olio è facile da trasportare e trasportare grazie alla sua compattezza: la sua altezza non supera i 38 centimetri e la sua lunghezza e larghezza non superano i 18 centimetri.

Il design dello strumento è semplice e il suo funzionamento non richiede personale di servizio altamente qualificato. Premendo il pulsante per avviare le misurazioni, vengono visualizzati i valori del contenuto di umidità e della temperatura. Un risultato più accurato è disponibile in dieci minuti. Successivamente, puoi iniziare a testare il prossimo campione di olio.

Il grado di protezione dello strumento consente di testare l’olio isolante vicino ai trasformatori in qualsiasi condizione atmosferica e il sensore funziona a temperature ambiente comprese tra -40 e +60 gradi Celsius. L’affidabilità di funzionamento è ottenuta mediante l’utilizzo di pulsanti metallici antivandalismo, protezione metallica dell’elemento sensibile, alimentazione stabilizzata e protezione integrata delle apparecchiature elettriche.

Pertanto, lo strumento TOR-1 consente di risparmiare tempo e riduce l’intensità del lavoro delle misurazioni in qualsiasi condizione operativa. Può essere utilizzato sia in modo indipendente che come parte di laboratori mobili per l’analisi dell’olio online sul campo.

Avendo informazioni accurate e immediate sul contenuto di umidità dell’olio nel trasformatore, è possibile adeguare per tempo il programma di manutenzione delle apparecchiature e prevenire gravi conseguenze: incidenti e costose riparazioni.

Come essiccare gli oli industriali

Esistono diversi modi per rimuovere l’acqua dagli oli industriali: centrifugazione, essiccazione termica sottovuoto e passaggio attraverso uno strato di zeolite. Sebbene la centrifugazione come metodo di essiccazione si distingua per semplicità, è diventata obsoleta e superata. Un metodo più moderno è l’essiccazione termica sottovuoto in cui l’olio viene prima riscaldato, dopodiché i vapori di acqua e gas emergono dalla sua superficie e vengono rimossi mediante il vuoto. L’essiccazione della zeolite si distingue per l’elevata efficienza e la semplicità della strumentazione. Il sorbente alla zeolite ha un’elevata capacità di assorbire l’acqua e trattenerla nei suoi granuli. Dopo la saturazione, le proprietà assorbenti devono essere riattivate dopodiché la zeolite può essere riutilizzata per l’essiccazione dell’olio.