ntc4558

NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 4558

1998-11-25

ELECTROTECNIA. MÉTODOS DE ENSAYO PARA FLUIDOS DE SILICONA UTILIZADOS EN AISLAMIENTO ELÉCTRICO E: STANDARD TEST METHOD FOR SILICONE FLUIDS USED

FOR ELECTRICAL INSULATION

CORRESPONDENCIA: esta norma es equivalente (EQV) a la

ASTM D 2225 DESCRIPTORES: aislamiento eléctrico; líquido aislante

I.C.S.: 29.035.99

Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Santafé de Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

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SERINCA SIEMENS TESLA TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE COLOMBIA TRANSFORMADORES SIERRA TRANSFORMADORES TPL UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA

El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4558

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ELECTROTECNIA. MÉTODOS DE ENSAYO PARA FLUIDOS DE SILICONA UTILIZADOS EN AISLAMIENTO ELÉCTRICO 1. OBJETO 1.1 Estos métodos contienen los ensayos de líquidos de silicona para uso en transformadores, condensadores y montajes eléctricos, como un medio aislante o refrigerante o ambos. Estos métodos son generalmente adecuados para especificaciones de aceptación, control de fábrica, ensayos de referencia, investigación. 1.2 Aunque algunos de los métodos de ensayo descritos aquí aplican principalmente a fluidos derivados de petróleo, ellos son igualmente aplicables con revisiones menores a fluidos de silicona. 1.3 Los fluidos de silicona son utilizados con propósitos de aislamiento eléctrico, debido a sus propiedades estables a altas y bajas temperaturas y por ser relativamente inertes ambientalmente. 1.4 El siguiente es un listado de las propiedades y normas

Propiedad medida Sección Método de ensayo ASTM

Físicas: Color Punto de chispa Punto de ignición Contenido de bifenil policlorinados Punto de congelación Índice de refracción Gravedad específica Volatilidad Viscosidad Químicas Número de neutralización Contenido de agua

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10 11 12 13

14 15

D 2129 D 92 D 92 D 4059 D 97 D 1807 D 1298, D 1481, D 4052 D 4559 D 445, D 2161 D 974 D 1533


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Propiedad medida Sección Método de ensayo ASTM

Eléctricas: Permitividad relativa Tensión de ruptura dieléctrica Factor de disipación Resistencia específica Compatibilidad

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D 9241

D 8772

D 9241

D 11691

D 5282 1 Una modificación al procedimiento de limpieza, se presenta en los métodos de ensayo D924 y D1169.

2 Una modificación al procedimiento de limpieza, se recomienda en el método D 877.

1.5 Esta norma no tiene como propósito tratar todos los aspectos de seguridad, si se requiere alguno, asociado con su utilización. Es la responsabilidad del usuario de esta norma el establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de regulaciones limitatorias antes de su utilización. 2. NORMAS QUE SE DEBEN CONSULTAR 2.1 NORMAS ASTM D D 92 Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup

D 97 Test Method for Pour Point of Petroleum Products4

D 445 Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and the Calculation of Dynamic Viscosity)4

D 877 Test Method for Dielectric Brakdown Voltage of Insulating Liquids Using Disk Electrodes

D 923 Test Methods for Sampling electrical Insulating Liquids

D 924 Test Method for Dissipation Factor (or Power Factor) and Relative Permittivity (Dielectric Constan) of Electrical Insulating Liquids5

D 974 Test Method for Acid and Base Number by Color-Indicator Titration

D 1169 Test Method for Specific Resistance (Resistivity) of Electrical Insulating Liquids

D 1298 Practice for Density, Relative Density (Specific Gravity), or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method

D 1481 Test Method for Density and Relative Density (Specific Gravity) of Viscous Materials by Lipkin Bicapillary Pycnometer

D 1533 Test Methods for Water in Insulating Liquids (Karl Fischer Reaction Method) D 1807 Test Method for Refractive Index and Specific Optical Dispersion of Electrical Insulating Liquids


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D 2129 Test Method for Color of Water White Electrical Insulating Liquids

D 2161 Practice for Conversion of Kinematic Viscosity to Saybolt Universal Viscosity or to Saybolt Furol Viscosity

D 2864 Terminology Relating to Electrical Insulating Liquids and Gases

D 4052 Test Method for Density and Relative Density of Liquids by Digital Density Meter

D 4059 Test Method for Analysis of Polychlorinated Bipkenyls in Insulating Liquids by Gas Chromatography

D 4559 Test Method for Volatile Matter in Silicone Fluids

D 4652 Specification for Silicone Fluid Used for Electrical Insulations

D 5282 Test Methods for Compatibility of Construction Material with Silicone Fluid Used for Electrical Insulationl

3. TERMINOLOGÍA 3.1 DEFINICIONES 3.1.1 Punto de ignición o inflamación: la temperatura a la cual el aceite primero enciende y quema por lo menos 5 s, cuando una pequeña llama de ensayo es pasada a lo largo de su superficie bajo condiciones específicas. 3.1.2 Punto de chispa: la temperatura a la cual los vapores sobre la superficie del aceite primero encienden, cuando una pequeña llama de ensayo es pasada a lo largo de su superficie bajo condiciones específicas. 3.1.3 Índice de refracción: la razón (relación) entre la velocidad de la luz (de una longitud de onda especificada) en el aire a 25 °C, a su velocidad en la sustancia bajo ensayo. 3.1.4 Gravedad específica: la razón (relación) del peso de un volumen dado de material al peso de un volumen igual de agua. En este método ambos pesos son corregidos al peso en vacío y el material es a 25 °C usando hidrómetros calibrados a 60/60 °F. 3.1.5 Volatilidad: el peso de líquido perdido, cuando un peso especificado de líquido es sostenido, a una temperatura elevada especificada durante un periodo de tiempo especificado. 3.1.6 Contenido de agua: la cantidad de agua (mg/kg) disuelta en el líquido. 4. SIGNIFICADO Y USO 4.1 Los ensayos cubiertos en esta norma pueden ser utilizados para control de calidad y consideraciones de diseño. 4.2 En cada método de ensayo está incluido un breve relato describiendo su significado.


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5. TOMA DE MUESTRAS 5.1 Un muestreo correcto, ya sea del contenido completo o sólo de parte de él, es extremadamente importante desde el punto de vista del incremento de la calidad del producto muestreado. Obviamente, el examen de la muestra que por causa de un procedimiento de muestreo sin cuidado o contaminación en el equipo de muestreo, no es directamente representativo y deriva en conclusiones erróneas concernientes a la calidad del producto. 5.2 Tomar las muestras del fluido de silicona de acuerdo con los métodos ASTM D-923. 6. MÉTODOS FíSlCOS 6.1 COLOR Cuando se establece el color de un líquido de silicona el primer significado estriba en el hecho de que si el líquido esta coloreado, existe algún grado de contaminación que puede afectar las propiedades químicas, físicas y eléctricas del fluido. 6.2 PROCEDIMIENTO Determine el color de acuerdo con el método ASTM D-2129 7. PUNTOS DE CHISPA Y DE IGNICIÓN (INFLAMACIÓN) 7.1 SIGNIFICADO Los puntos de chispa e ignición de un fluido aislante de silicona indican el limite al cual el material puede ser calentado, bajo las condiciones de prueba especificadas, antes de que los vapores emitidos formen una mezcla inflamable en el aire. Puntos de chispa o inflamación inusualmente bajas para un producto dado, pueden indicar contaminación. 7.2 PROCEDIMIENTO Determine el punto de inflamación y de chispa de acuerdo al método ASTM D 92. 8. CONTENIDO DE BIFENIL - POLICLORINADOS 8.1 OBJETO 8.1.1 El método ASTM D-4059 describe una técnica cuantitativa para determinar la concentración de bifenil policlorinados (PCB's) en líquidos aislantes eléctricos. 8.2 DEFINICIÓN 8.2.1 Concentración de PCB: es normalmente expresada en unidades de partes por millón (ppm) sobre un peso por peso base.


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Cromatógrafos normalizados de Aroclors 1242, 1254 y 1260 son utilizados para determinar la concentración de PCB en la muestra. 8.3 RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO Después de la dilución de la muestra en un solvente adecuado, la solución es utilizada para remover sustancias que interfieran. Una pequeña porción es entonces inyectada en una columna cromatográfica empacada con gas, donde los componentes son separados y su presencia medida por una captura de electrones, o detección de la conductividad electrolítica del halógeno específico. El método es realizado cuantitativamente comparando la respuesta de una muestra a aquella de una cantidad conocida de uno o más aroclors estándar obtenidos bajo las mismas condiciones. 8.4 IMPORTANCIA Y USO Las regulaciones requieren que los aparatos eléctricos y los fluidos aislantes eléctricos conteniendo PCB, sean manejados y descartados o desechados, utilizando procedimientos específicos determinados por el contenido de PCB en el fluido. El resultado de este método puede ser útil en la selección del procedimiento adecuado de manejo y descarte. 9. PUNTO DE CONGELACIÓN 9.1 SIGNIFICADO El punto de congelación es importante como un índice de la más baja temperatura a la cual el material puede ser enfriado sin limitar seriamente el grado de circulación del fluido. 9.2 PROCEDIMIENTO Determine el punto de congelación de acuerdo al método ASTM D-97. 10. ÍNDICE DE REFRACCIÓN 10.1 SIGNIFICADO El índice de refracción es a menudo útil para la detección de algunos tipos de contaminación y para la identificación de la naturaleza molecular de varios tipos de fluidos aislantes de silicona. 10.2 PROCEDIMIENTO Determine el índice de refracción de acuerdo con el método ASTM D-1807 11. GRAVEDAD ESPECÍFICA 11.1 SIGNIFICADO Los fluidos aislantes de silicona son usualmente vendidos en base a su peso. Los valores de la gravedad específica deben frecuentemente ser conocidos para calcular el volumen de fluido presente a una temperatura dada.


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11.2 PROCEDIMIENTO Determine la gravedad específica de acuerdo con el método de prueba ASTM D-1481 ó ASTM D 4052 y la práctica ASTM D 1298. 12. VOLATILIDAD 12.1 SIGNIFICADO Altos valores pueden indicar contaminación de la silicona con otros materiales orgánicos, una inadecuada remoción de los componentes volátiles, o contaminación con un catalizador de depolimerización. 12.2 PROCEDIMIENTO Determine la volatilidad de acuerdo con el método de prueba ASTM D-4559. 13. VISCOSIDAD 13.1 SIGNIFICADO La viscosidad de un fluido de silicona es importante durante el proceso de impregnación. 13.1.1 La viscosidad de un fluido de silicona a temperaturas de operación es el principal factor que afecta la transferencia de calor mediante el flujo de convección del fluido. 13.2 PROCEDIMIENTO Determine la viscosidad de acuerdo con el método de ensayo ASTM D-445. La viscosidad cinemática puede ser convertida a viscosidad absoluta de acuerdo con el método de ensayo ASTM D-2161.

MÉTODOS QUÍMICOS 14. NÚMERO DE NEUTRALIZACIÓN 14.1 SIGNIFICADO En la inspección de fluidos de silicona no utilizados, el número de neutralización es de importancia como un índice de calidad de su pureza. Los fluidos de silicona adecuadamente refinados están libres de ácidos minerales y de álcalis. 14.1.1 Ya que los productos de la oxidación final de los fluidos de silicona no son ácidos, pequeños cambios en el número de neutralización de los fluidos de silicona usados, pueden indicar la solución de materiales ácidos o básicos de los varios materiales sólidos en contacto con la silicona, o el deterioro de tales materiales solubles para formar materiales ácidos o básicos. 14.2 PROCEDIMIENTO Determine el número de neutralización de acuerdo con el método de prueba ASTM D-974.


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15. CONTENIDO DE AGUA 15.1 SIGNIFICADO Bajo condiciones de alta humedad los fluidos de polidimetil siloxano pueden absorber humedad hasta una cantidad de 250 ppm por peso a 25 °C. Altos niveles de contenido de agua disminuirán significativamente la resistividad y la tensión de ruptura dieléctrica del liquido. 15.2 PROCEDIMIENTO Determine el contenido de agua de acuerdo al método de prueba ASTM D-1 533

MÉTODOS ELÉCTRICOS 16. PERMITIVIDAD RELATIVA (CONSTANTE DIELÉCTRICA) 16.1 SIGNIFICADO Los fluidos aislantes de silicona son empleados para aislar componentes de un circuito eléctrico entre ellos y de tierra. Para su utilización, es generalmente deseable que tengan la capacitancia tan pequeña como sea posible, consistente con las propiedades químicas aceptables y las consideraciones de diseño. 16.2 PROCEDIMIENTO Determine la permitividad relativa de acuerdo con el método de prueba ASTM D-924. Un método alternativo de limpieza de la celda de prueba es utilizar múltiples enjuagues con isopropanol seguidos por un lavado por todas partes con cloruro de metileno y secado con aire caliente limpio y seco. 17. TENSIÓN DE RUPTURA DIELÉCTRICA 17.1 SIGNIFICADO La tensión de ruptura dieléctrica. de un líquido de silicona representa una medida de su capacidad para soportar esfuerzos eléctricos sin fallar. Puede también indicar la presencia de materiales contaminantes, tales como agua, partículas sólidas conductoras, contaminantes disueltos, o la de productos descompuestos resultantes de un arco eléctrico. Una tensión de ruptura dieléctrica alta sin embargo, no es una indicación cierta de la ausencia de contaminantes. 17.2 PROCEDIMIENTO Determine la tensión de ruptura dieléctrica de acuerdo con el método de ensayo ASTM D-877 con la siguiente modificación.


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17.2.1 Llene el vaso de ensayo inclinándolo en un ángulo de 45 °C. A medida que el líquido se aproxima al borde superior del vaso inclinado, lentamente rote el vaso hasta una posición vertical mientras continua vaciando la muestra en el vaso. Esto reducirá la cantidad de burbujas de aire en la muestra y previene que las burbujas sean atrapadas bajo los electrodos. 17.2.2 Realice un rompimiento en cada uno de los llenados especificados del vaso de prueba. 17.2.3 Limpie las superficies del electrodo después de cada ruptura por uno de los siguientes métodos: 17.2.3.1 Método A. Después de cada ruptura y antes de que el vaso sea vaciado, pase la varilla calibradora de electrodos a través de la separación de los electrodos dos veces, entonces vacíe el vaso. Esto limpiará los electrodos de cualquier producto semisólido de la ruptura y ellos fluirán fuera cuando el vaso es vaciado. 17.2.3.2 Método B. Vacíe el vaso, limpie la superficie de los electrodos con un papel o tela que no deje pelusas. Esto es mejor realizarlo doblando el papel o tela sobre un bajalenguas. Enjuague el vaso con liquido de silicona limpia y vacíe el vaso. 18. FACTOR DE DISIPACIÓN O FACTOR DE POTENCIA 18.1 SIGNIFICADO El factor de disipación (o de potencia) de un liquido de silicona es una indicación de la energía disipada como calor en el fluido. Es útil como un medio de control de calidad y como una indicación de los cambios en el fluido resultantes del deterioro y las influencias de la contaminación. 18.2 PROCEDIMIENTO Determine el factor de disipación de acuerdo con el método de ensayo ASTM D-924. Un método alternativo de limpieza de la celda de prueba es utilizar múltiples enjuagues con isopropanol, seguidos por un lavado por todas partes con cloruro de metileno y secado con aire caliente limpio y seco. 19. RESISTENCIA ESPECÍFICA (RESISTIVIDAD) 19.1 SIGNIFICADO La resistencia específica de un liquido aislante de silicona es la medida de su capacidad de aislamiento eléctrico en aparatos de d.c. Una alta resistividad refleja un bajo contenido de iones libres y partículas formadoras de iones, y normalmente indica una baja concentración de contaminantes conductivos. 19.2 PROCEDIMIENTO Con la excepción del procedimiento para el limpiado de la celda de ensayo determine la resistencia específica de acuerdo con el método de ensayo ASTM D-1169. Un método alternativo de limpieza de la celda de ensayo es utilizar múltiples enjuagues con isopropanol seguidas por un lavado por todas partes con cloruro de metileno y secado con aire caliente limpio y seco.


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ENSAYO DE COMPATIBILIDAD 20. COMPATIBILIDAD 20.1 SIGNIFICADO Es muy importante conocer como otros materiales de construcción pueden afectar al liquido de silicona o viceversa. 20.1.1 La incompatibilidad del líquido de silicona con los materiales de construcción puede afectar la vida útil y operación de aparatos mayores y equipos tales como transformadores y condensadores. 20.1.2 Las pruebas de compatibilidad son usualmente realizadas a altas temperaturas y durante períodos de tiempo especificados. Ellos pueden consistir en métodos físicos, métodos químicos, métodos eléctricos o todos los tipos, dependiendo de la aplicación particular. 20.2 PROCEDIMIENTO Determine la compatibilidad del fluido de silicona con los materiales de construcción de acuerdo con el método de prueba ASTM D-5282. 21. PROTOCOLO (REPORTE) 21.1 El protocolo debe constar de reportes o protocolos separados detallados en los métodos específicos utilizados. 22. PRECISIÓN Y SESGO 22.1 Utilice la precisión y el sesgo establecido para cada método referenciado. DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Test Methods for Silicone Fluids Used for Electrical Insulation. Philadelphia: ASTM, 1992 4p. (ASTM D-2225)

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