Un incendio de transformador en el aeropuerto de Heathrow a principios de este año provocó cortes de energía en cascada, reduciendo la electricidad a más de 66,000 hogares, conectando más de 1,300 vuelos y causando pérdidas de hasta £ 100 millones. Según un Informe reciente, El incendio comenzó debido a una falla en un activo de 50 años que posteriormente condujo a cortocircuitos y arcos, estableciendo el transformador encendido.
Este no fue un accidente aislado, sino el tercer incendio relacionado con el transformador en menos de un mes en el Reino Unido. De hecho, en todo el Reino Unido, Ocho incidentes relacionados con el transformador fueron registrados en un lapso de solo 10 semanas. El fuego de Heathrow y estos otros siete incidentes son las consecuencias inevitables de la infraestructura de envejecimiento, el aumento de la demanda y los sistemas insuficientes para monitorear de manera efectiva estos activos críticos.
La presión sobre la cuadrícula
En el Reino Unido, aproximadamente el 40% de todos los activos de infraestructura de transmisión se instalaron antes de 1975. En los Estados Unidos, más del 50% de los transformadores de potencia tienen más de 40 años. Muchos de estos fueron diseñados con una esperanza de vida de 40 años, pero se han estirado para operar de 50 a 60 años o más.
Esto podría no haber sido un problema cuando la demanda de energía era plana, pero ya no lo es. Hoy, la electrificación del transporte, los centros de datos, la infraestructura de inteligencia artificial (IA) y las soluciones de calefacción verde están impulsando un aumento dramático en el consumo de electricidad. El Reino Unido solo esperanza Un aumento del 30% en la demanda de electricidad para 2030.
Estados Unidos también está viendo un aumento en la demanda de electricidad, particularmente en áreas urbanas de alta carga. Sin embargo, la tubería de fabricación para transformadores grandes está bajo tensión. En este momento, el tiempo de entrega promedio para un transformador grande en los EE. UU. Es de aproximadamente 200 semanas. En el Reino Unido, donde la capacidad de fabricación nacional es limitada, es aún más difícil obtener nuevas unidades. Los cuellos de botella de la cadena de suministro, la escasez de mano de obra calificada y el aumento de los costos de materiales lo convierten en un proceso lento y costoso.
Agregue a eso la cartera de pedidos causada por desastres naturales. Cada región de huracán, incendio forestal o inundación desvía el stock de transformadores lejos de los reemplazos planificados y la expansión hacia la reparación de emergencias. Las empresas de servicios públicos están constantemente a la defensiva, luchando por mantener los niveles de servicio con equipos limitados.
Incluso si el suministro no fue un problema, reemplazar los transformadores no es solo plug-and-play. Estos son componentes enormes, pesados y a menudo construidos a medida. La instalación requiere una planificación cuidadosa, experiencia especializada y paradas planificadas. Eso significa interrupciones y riesgo. También significa que, en muchos casos, los servicios públicos retrasan el reemplazo hasta que no haya otra opción. E incluso si las empresas tenían los medios para reemplazarlos a todos, simplemente no puede. La cuadrícula es demasiado vasta, las ventanas de acceso demasiado estrechas y la interrupción demasiado costosa.
Primera línea de defensa: el papel del hidrógeno en el monitoreo del transformador
Los transformadores extremadamente comunes, pero a menudo pasados por alto, son los caballos de batalla de nuestras redes eléctricas. Convierten la electricidad de alto voltaje de las centrales eléctricas y las estaciones generadoras, a voltajes más bajos para su distribución a nuestros hogares y negocios. Son principalmente los mismos diseños que se desplegaron por primera vez hace más de 100 años. Incluyen bobinas de alambre (devanados), un núcleo de metal y bujes para conectar el transformador a la cuadrícula. A menudo se llenan de aceite para aumentar el aislamiento eléctrico entre las bobinas de heridas estrechamente y para ayudar a enfriar las bobinas realizando el calor.
Es tentador pensar en las fallas de estos activos críticos como raros, pero no lo son. Durante el año pasado, los incendios y explosiones relacionados con el transformador han cerrado las centrales eléctricas, estadios, líneas de metro y aeropuertos. Algunos incidentes han involucrado a sospecha de vandalismo, pero en la mayoría de los casos, las investigaciones apuntan a la infraestructura de envejecimiento y un monitoreo y mantenimiento inadecuados.
Los transformadores rara vez fallan sin previo aviso. Susurran antes de gritar. Y el primer susurro de un problema es a menudo la producción de gas de hidrógeno del petróleo en su tanque principal.
Cuando se produce una falla incipiente, ya sea debido al sobrecalentamiento, el arco u otras fallas mecánicas, por ejemplo, cuando el aislamiento del devanado de la bobina dentro de un transformador se descompone, el hidrógeno es el primer gas de falla liberado. La presencia de hidrógeno es un indicador temprano y confiable de un problema en desarrollo. Si no se controla, estas fallas pueden empeorar, lo que resulta en fallas de transformadores, lo que podría incluir ruptura y fuego, que casi siempre conduce a interrupciones prolongadas.
Desafortunadamente, en la mayoría de las subestaciones de medio y bajo voltaje en todo el mundo, esta alerta temprana crítica no se está monitoreando de manera efectiva. El monitoreo del transformador se ha basado tradicionalmente en el análisis de gas disuelto basado en el laboratorio (DGA) de muestras de aceite de transformador manual periódico. Si bien es importante, requiere acceso al transformador, y el muestreo es infrecuente (12 a 48 meses), lo que significa que pueden surgir problemas y aumentar entre los intervalos de prueba sin detección.
En comparación con este muestreo manual, el monitoreo continuo de hidrógeno ofrece una solución más inteligente, más rápida y más rentable instalada convenientemente en el transformador, estos sensores monitorean continuamente los niveles de hidrógeno dentro del transformador.
Este tipo de alerta temprana es importante. La presencia de hidrógeno al inicio de una falla brinda a los operadores una información valiosa y el tiempo de entrega necesario para responder y evitar una posible falla. Con el monitoreo continuo, el riesgo de faltar señales de advertencia entre las pruebas DGA manuales cae significativamente. Por lo tanto, al desplegar estos sensores en una flota, los servicios públicos pueden priorizar mejor el mantenimiento, reducir las interrupciones no planificadas y extender la vida útil de los transformadores envejecidos.
Esta capacidad está transformando cómo los servicios públicos gestionan la infraestructura de envejecimiento. Es como pasar de esperar una luz de motor de cheque a tener diagnósticos de motor en tiempo real en su automóvil. Los operadores ahora pueden atrapar problemas en su infancia, mucho antes de que amenazen con convertirse en un evento a nivel de Heathrow. Proteger los activos existentes es inteligente y esencial en un mundo donde los transformadores de reemplazo son escasos, costosos y lentos para obtener.
Beneficios económicos y operativos
Algunos podrían preguntar: ¿Se trata solo de seguridad? ¿Es un agradable o imprescindible? Mirando hacia atrás al incidente de Heathrow, el costo de esa falla fue de hasta £ 100 millones, antes de contar daños a la reputación, riesgo de seguridad y frustración del cliente.
Ahora, considere que un monitor de hidrógeno cuesta solo unos pocos miles de dólares, una fracción del porcentaje de las pérdidas de Heathrow. Entonces, esto no es solo una buena ingeniería sino una buena economía, porque no siempre tenemos una segunda oportunidad.
Dado que los transformadores envejecidos no se pueden cambiar durante la noche, mientras tanto se pueden tomar los pasos para evitar una falla prematura. Una de esas medidas es la detección de fallas tempranas, particularmente a través del monitoreo de hidrógeno, que brinda a los servicios públicos e gerentes de infraestructura una herramienta poderosa para salvaguardar sus activos y mantenerse por delante de posibles fallas.
Al detectar problemas temprano, los operadores también pueden extender la vida útil de los transformadores hasta en un 20%, gracias a una mejor planificación de mantenimiento e intervenciones oportunas. Este cambio de mantenimiento reactivo a predictivo reduce drásticamente el riesgo de interrupciones no planificadas, ayudando a evitar interrupciones costosas como la que vimos en Heathrow.
Pero los beneficios van más allá de prevenir fallas. El monitoreo de hidrógeno en tiempo real también juega un papel clave en el fortalecimiento de la confiabilidad general de la red, una ventaja crucial a medida que crece la demanda de energía y aumentan las tensiones relacionadas con el clima. Y a diferencia de los reemplazos a gran escala, los sensores de hidrógeno ofrecen una solución rentable.
Esta es la razón por la cual los servicios públicos líderes en los EE. UU. Ya están invirtiendo en este enfoque, implementando el monitoreo de hidrógeno en tiempo real a través de la infraestructura crítica, incluso en los principales aeropuertos. Estas organizaciones con visión de futuro reconocen que esperar que algo se rompa ya no es asequible, práctico o sabio. Más que una actualización técnica, el monitoreo de hidrógeno se está convirtiendo rápidamente en una piedra angular de la transformación digital más amplia que remodelan las redes eléctricas de hoy.
A medida que avanzamos hacia los objetivos netos cero y la electrificación de todo, desde el transporte hasta la calefacción, la red ya no puede funcionar como lo hizo en el pasado. Necesita ser más inteligente, más automatizado y mucho más resistente. Las tecnologías como los sensores, el análisis de datos y la toma de decisiones impulsadas por la IA son fundamentales para esta evolución.
Dentro de este ecosistema digital, los sensores de hidrógeno juegan un papel importante al ofrecer ideas en tiempo real y procesables de uno de los activos más críticos de la red. Permiten un cambio de reparaciones reactivas al mantenimiento proactivo, ayudando a los operadores a tomar mejores decisiones y optimizar los activos en un mundo donde tanto el tiempo como los recursos son limitados. En esencia, transforman transformadores de equipos pasivos y de alto riesgo en activos inteligentes y conectados que admiten un futuro energético más confiable y eficiente.
Evitar el próximo ‘Heathrow’
Las señales de advertencia para el fuego de Heathrow estaban allí. El transformador tenía más de 50 años y el monitoreo estaba desactualizado o faltaba por completo. El resultado fue una reacción en cadena del daño económico, operativo y reputacional que onduló en todo el país y más allá.
Pero no tiene que ser así. Al adoptar monitoreo de hidrógeno, servicios públicos, aeropuertos, estadios y otros operadores de infraestructura crítica pueden adelantarse al problema. Los datos en tiempo real permiten detectar problemas temprano, priorizar el mantenimiento y prevenir el desastre antes de que ocurra. Es una herramienta simple y rentable que extiende la vida útil de los equipos esenciales, reduce el tiempo de inactividad y salvaguarda al público.
Los fabricantes de sensores ya se están asociando con líderes energéticos con visión de futuro para implementar esta tecnología a escala, pero otros deben seguir. Porque la siguiente falla podría no ser un fuego aislado; Podría significar vuelos en tierra, un bloque oscuro de la ciudad o un hospital que queda sin energía. La pregunta para todos nosotros es: ¿Qué podemos hacer para detener el próximo gran apagón antes de que comience?
–Dave Meyers es CEO de H2Scan.
