{"id":3709,"date":"2026-05-04T09:00:00","date_gmt":"2026-05-04T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/xbrele.com\/?p=3709"},"modified":"2026-04-28T06:44:02","modified_gmt":"2026-04-28T06:44:02","slug":"moisture-transformer-oil-paper-ppm-relative-saturation-dry-out","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/xbrele.com\/it\/moisture-transformer-oil-paper-ppm-relative-saturation-dry-out\/","title":{"rendered":"Umidit\u00e0 dell'olio del trasformatore: ppm e saturazione relativa spiegata"},"content":{"rendered":"

Introduzione: Il distruttore silenzioso dell'isolamento dei trasformatori<\/h2>\n

L'umidit\u00e0 \u00e8 il contaminante pi\u00f9 pervasivo e distruttivo per i sistemi di isolamento dei trasformatori di media tensione. Dopo 18 anni di diagnosi di guasti ai trasformatori e di supervisione delle operazioni di essiccazione in impianti industriali e di pubblica utilit\u00e0, ho potuto constatare in prima persona come misurazioni errate dell'umidit\u00e0 portino a decisioni catastrofiche, sia per la sostituzione prematura di unit\u00e0 riparabili sia per la prosecuzione del funzionamento di trasformatori sull'orlo del guasto.<\/p>\n

Il sistema di isolamento dei trasformatori si basa sulla relazione sinergica tra olio minerale (o fluidi alternativi) e carta di cellulosa. L'olio fornisce la rigidit\u00e0 dielettrica e il trasferimento di calore, mentre la carta avvolge i conduttori e mantiene le distanze elettriche. L'umidit\u00e0 compromette entrambe le funzioni contemporaneamente: riduce la tensione di rottura dielettrica dell'olio, accelera l'invecchiamento termico della carta e consente l'attivit\u00e0 di scarica parziale a concentrazioni sorprendentemente basse.<\/p>\n

La comprensione della misurazione dell'umidit\u00e0 non \u00e8 solo accademica: ha un impatto diretto sui bilanci di manutenzione, sulla programmazione delle interruzioni e sulle strategie di estensione della vita utile degli impianti. Questo articolo fornisce le basi tecniche per interpretare correttamente i dati sull'umidit\u00e0, selezionare i metodi di asciugatura appropriati e scrivere specifiche che proteggano il vostro investimento.<\/p>\n

\n
\"Grafico
Il limite di saturazione dell'olio minerale aumenta bruscamente con la temperatura, facendo s\u00ec che lo stesso valore assoluto di ppm rappresenti livelli di saturazione relativa molto diversi a seconda della temperatura dell'olio al momento del campionamento.<\/figcaption><\/figure>\n

Comprendere la misurazione dell'umidit\u00e0: ppm vs. saturazione relativa<\/h2>\n

Parti per milione (ppm): La misura assoluta<\/h3>\n

Le parti per milione di peso (ppm o mg\/kg) rappresentano la quantit\u00e0 assoluta di acqua disciolta nell'olio del trasformatore. Una titolazione Karl Fischer, il metodo di laboratorio standard secondo ASTM D1533, misura questa quantit\u00e0 direttamente facendo reagire l'acqua con lo iodio in una soluzione di metanolo.<\/p>\n

La misura in ppm indica la quantit\u00e0 di acqua presente, ma non rivela nulla sulle condizioni effettive dell'olio rispetto al suo punto di saturazione. Questa distinzione \u00e8 fondamentale perch\u00e9 oli diversi hanno caratteristiche di solubilit\u00e0 dell'acqua molto diverse.<\/p>\n

Solubilit\u00e0 tipica dell'umidit\u00e0 in base al tipo di olio a 25\u00b0C:<\/strong>
\n- Olio minerale: 55-65 ppm a saturazione
\n- Estere naturale (FR3): 1.100+ ppm a saturazione
\n- Estere sintetico: 2.700+ ppm a saturazione<\/p>\n

Un valore di umidit\u00e0 di 35 ppm in un olio minerale rappresenta circa 60% di saturazione relativa, un problema serio. Gli stessi 35 ppm nell'estere naturale rappresentano circa 3% di saturazione relativa, perfettamente accettabile. Senza comprendere questa relazione, le decisioni sulla manutenzione diventano pericolosamente arbitrarie.<\/p>\n

Saturazione relativa (RS%): La misura funzionale<\/h3>\n

La saturazione relativa esprime il contenuto di umidit\u00e0 come percentuale della capacit\u00e0 di saturazione dell'olio alla temperatura di misurazione. Questa misura \u00e8 direttamente correlata a:<\/p>\n

    \n
  • Rischio di formazione di acqua libera<\/strong>: Al di sopra di 100% RS, l'acqua precipita.<\/li>\n
  • Probabilit\u00e0 di rottura dielettrica<\/strong>: Aumenta esponenzialmente al di sopra di 30% RS<\/li>\n
  • Comportamento alla migrazione dell'umidit\u00e0<\/strong>: Determina la direzione e la velocit\u00e0 del movimento dell'acqua tra l'olio e la carta.<\/li>\n<\/ul>\n

    I moderni sensori di umidit\u00e0 capacitivi misurano la saturazione relativa direttamente alla temperatura di esercizio, fornendo una visione in tempo reale del rischio dielettrico. Per convertire RS% in ppm \u00e8 necessario conoscere la curva di saturazione dell'olio e la temperatura al momento della misurazione.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
    Umidit\u00e0 della carta (%)<\/th>\nValutazione delle condizioni<\/th>\nImpatto sulla vita prevista<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
    < 1,0%<\/td>\nEccellente (nuovo\/asciutto)<\/td>\nVita utile completa<\/td>\n<\/tr>\n
    1,0 - 2,0%<\/td>\nBuono<\/td>\nAccelerazione minima<\/td>\n<\/tr>\n
    2,0 - 3,0%<\/td>\nModerato<\/td>\nAccelerazione dell'invecchiamento 2-4\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
    3,0 - 4,0%<\/td>\nRiguardo a<\/td>\nAccelerazione dell'invecchiamento 5-10\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
    > 4,0%<\/td>\nCritico<\/td>\nNecessit\u00e0 di un intervento immediato<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

    La valutazione dell'umidit\u00e0 della carta richiede metodi indiretti poich\u00e9 il campionamento diretto distrugge l'isolamento. I calcoli di equilibrio effettuati su campioni di olio a temperatura nota, combinati con le misurazioni della risposta in frequenza dielettrica (DFR), forniscono stime affidabili.<\/p>\n

    Dinamiche di migrazione dell'umidit\u00e0<\/h3>\n

    Durante i cicli di carico, i trasformatori respirano l'umidit\u00e0 all'interno e all'esterno dei loro sistemi di isolamento. L'olio caldo assorbe l'umidit\u00e0 dalla carta durante i picchi di carico; l'olio freddo rilascia l'umidit\u00e0 durante i periodi di carico leggero. Questa migrazione continua distribuisce l'umidit\u00e0 nel sistema di isolamento nel corso del tempo.<\/p>\n

    I trasformatori sigillati e quelli di tipo conservatore si comportano in modo diverso. I sistemi con conservatore e gel di silice riducono al minimo l'ingresso di umidit\u00e0 atmosferica, ma richiedono una manutenzione diligente del gel. I trasformatori sigillati con coperte di azoto impediscono completamente l'ingresso di umidit\u00e0, ma intrappolano l'umidit\u00e0 generata dall'invecchiamento della carta.<\/p>\n

    \n
    \"Tabella
    La scelta del metodo di essiccazione dipende dalla gravit\u00e0 dell'umidit\u00e0 della carta, dalla finestra di interruzione disponibile e dall'infrastruttura del sito; l'essiccazione in fase di vapore raggiunge la penetrazione pi\u00f9 profonda ma richiede condizioni di officina.<\/figcaption><\/figure>\n

    Interpretare i risultati dei test di umidit\u00e0: Un quadro pratico<\/h2>\n

    Stabilire le aspettative di base<\/h3>\n

    I nuovi trasformatori dovrebbero lasciare la fabbrica con un'umidit\u00e0 dell'olio inferiore a 10 ppm e un'umidit\u00e0 della carta inferiore a 0,5%. La realt\u00e0 \u00e8 spesso diversa: ho ricevuto unit\u00e0 con oltre 25 ppm da produttori d'oltreoceano che hanno privilegiato i tempi di spedizione rispetto a una corretta essiccazione. Stabilire criteri di accettazione e test di verifica protegge dall'ereditare le scorciatoie qualitative di qualcun altro.<\/p>\n

    I trasformatori invecchiati accumulano umidit\u00e0 da pi\u00f9 fonti:
    \n- Respirazione atmosferica (sistemi di conservazione)
    \n- Degrado delle guarnizioni e delle tenute
    \n- Decomposizione della cellulosa (produce acqua come sottoprodotto)
    \n- Prodotti di ossidazione dell'olio<\/p>\n

    Analisi corretta per la temperatura<\/h3>\n

    I risultati di laboratorio riportano l'umidit\u00e0 alla temperatura di prova (in genere 20-25\u00b0C), che pu\u00f2 differire notevolmente dalla temperatura di campionamento. Richiedere la notazione della temperatura di campionamento sul modulo della catena di custodia per consentire una corretta interpretazione.<\/p>\n

    Per i sensori online che forniscono un monitoraggio continuo, stabilire i setpoint di allarme alla temperatura di esercizio, tenendo conto delle variazioni di temperatura dipendenti dal carico. Un trasformatore con una temperatura media dell'avvolgimento di 65\u00b0C tollera ppm assoluti pi\u00f9 elevati di uno con 80\u00b0C prima di raggiungere una saturazione relativa equivalente.<\/p>\n

    Combinazione di pi\u00f9 metodi diagnostici<\/h3>\n

    La valutazione dell'umidit\u00e0 non dovrebbe basarsi su un'unica misurazione. I diagnostici esperti triangolano:<\/p>\n

      \n
    1. Titolazione Karl Fischer<\/strong>: Umidit\u00e0 assoluta del campione di olio<\/li>\n
    2. Risposta di frequenza dielettrica (DFR)<\/strong>: Stima dell'umidit\u00e0 della carta<\/li>\n
    3. Sensori RS% online<\/strong>: Monitoraggio della saturazione in tempo reale<\/li>\n
    4. Analisi dei gas disciolti<\/strong>: Conferma o confuta l'attivit\u00e0 legata all'umidit\u00e0<\/li>\n
    5. Fattore di potenza\/fattore di dissipazione<\/strong>: Valori elevati suggeriscono una contaminazione<\/li>\n<\/ol>\n

      Il disaccordo tra i metodi indica errori nei test o condizioni insolite che richiedono un'indagine.<\/p>\n

      \n
      \"Diagramma
      Un diagramma di flusso di accettazione basato su soglie traduce i risultati dei test RS% in chiare azioni di manutenzione, eliminando l'ambiguit\u00e0 delle decisioni di approvazione post-trattamento.<\/figcaption><\/figure>\n

      Metodi di asciugatura: Selezione e applicazione<\/h2>\n

      Circolazione dell'olio caldo<\/h3>\n

      La circolazione dell'olio caldo rappresenta l'approccio meno invasivo per l'essiccazione dei trasformatori in servizio. Il processo prevede:<\/p>\n

        \n
      1. Riscaldamento dell'olio a 70-80\u00b0C in un'unit\u00e0 di lavorazione esterna<\/li>\n
      2. Circolazione attraverso il trasformatore a 10-15% di volume del serbatoio all'ora<\/li>\n
      3. Passaggio attraverso il degasaggio sotto vuoto o colonne di setaccio molecolare<\/li>\n
      4. Riportare l'olio essiccato nel trasformatore<\/li>\n<\/ol>\n

        Efficacia<\/strong>: Riduce l'umidit\u00e0 dell'olio a < 10 ppm; riduzione limitata dell'umidit\u00e0 della carta (in genere miglioramento di 0,5-1,0% in 2-4 settimane di circolazione continua).<\/p>\n

        Le migliori applicazioni<\/strong>: Unit\u00e0 moderatamente contaminate in cui l'umidit\u00e0 della carta rimane inferiore a 3%<\/p>\n

        Limitazioni<\/strong>: Non \u00e8 in grado di trattare carta molto satura; la durata prolungata blocca l'apparecchiatura di lavorazione.<\/p>\n

        Disidratazione sotto vuoto<\/h3>\n

        La lavorazione sottovuoto accelera la rimozione dell'umidit\u00e0 riducendo il punto di ebollizione dell'acqua all'interno dell'isolamento. Esistono due varianti:<\/p>\n

        Lavorazione sottovuoto online<\/strong> mantiene un vuoto continuo (0,5-5 torr) sul conservatore o sullo spazio del mantello di azoto mentre circola l'olio attraverso il processo esterno. Questo metodo \u00e8 adatto ai trasformatori che non possono essere disalimentati per periodi prolungati.<\/p>\n

        Trattamento a vuoto completo<\/strong> richiede la completa diseccitazione e lo svuotamento. Il trasformatore viene riscaldato esternamente sotto vuoto spinto (< 1 torr), forzando l'umidit\u00e0 dell'isolamento della carta. Questo metodo consente di ottenere un'umidit\u00e0 della carta inferiore a 1,0% se eseguito correttamente.<\/p>\n

        Essiccazione in fase vapore<\/h3>\n

        L'essiccazione in fase di vapore rappresenta il gold standard per la rimozione dell'umidit\u00e0 a livello di fabbrica e di deposito. Il processo:<\/p>\n

          \n
        1. Introduce cherosene a basso punto di ebollizione o un solvente simile sotto forma di vapore.<\/li>\n
        2. Il vapore si condensa sulle superfici di cellulosa pi\u00f9 fredde, riscaldando l'isolamento dall'interno.<\/li>\n
        3. L'acqua evapora nel flusso di vapore<\/li>\n
        4. Il vuoto rimuove il vapore carico di umidit\u00e0<\/li>\n
        5. I cicli si ripetono fino al raggiungimento dell'essiccazione desiderata<\/li>\n<\/ol>\n

          Questo metodo consente di ottenere un'umidit\u00e0 della carta inferiore a 0,5%, riportando in sostanza l'isolamento a condizioni pari al nuovo, ma richiede un'attrezzatura specializzata e in genere si verifica solo durante la rigenerazione o l'assemblaggio in fabbrica.<\/p>\n

          Iniezione di aria secca<\/h3>\n

          Per i trasformatori in cui non \u00e8 disponibile un'apparecchiatura per il vuoto, l'iniezione continua di aria secca rappresenta un'alternativa pi\u00f9 lenta ma efficace. L'aria strumentale (punto di rugiada < -40\u00b0C) bolle attraverso l'olio, assorbendo l'umidit\u00e0 e uscendo attraverso lo scarico della pressione o gli sfiati dedicati.<\/p>\n

          Efficacia<\/strong>: Raggiunge l'equilibrio con l'umidit\u00e0 della carta nell'arco di 4-8 settimane; l'umidit\u00e0 finale della carta \u00e8 in genere 1,5-2,5%<\/p>\n

          Le migliori applicazioni<\/strong>: Luoghi remoti, situazioni con budget limitato o come manutenzione tra un intervento importante e l'altro.<\/p>\n

          \n

          Scrivere le specifiche: Proteggere l'investimento<\/h2>\n

          Criteri di accettazione per i nuovi trasformatori<\/h3>\n

          Le specifiche devono indicare esplicitamente i limiti di umidit\u00e0 e i requisiti di verifica:<\/p>\n

          \n

          \u201cIl contenuto di umidit\u00e0 dell'olio del trasformatore non deve superare i 10 ppm quando viene testato secondo la norma ASTM D1533 a 20-25\u00b0C. Il contenuto di umidit\u00e0 dell'isolante in carta, stimato attraverso il calcolo dell'equilibrio o le registrazioni del processo del produttore, non deve superare 0,5% in peso. Il test di verifica deve essere effettuato entro 72 ore dalla consegna, con il trasformatore a temperatura ambiente per un minimo di 24 ore prima del campionamento\u201d.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n

          Includere le conseguenze in caso di non conformit\u00e0: \u201cI trasformatori che superano i limiti di umidit\u00e0 devono essere sottoposti a un'asciugatura controllata in fabbrica a spese del produttore prima dell'accettazione\u201d.\u201d<\/p>\n

          Requisiti dei trasformatori sottoposti a manutenzione<\/h3>\n

          Per trasformatori in fase di ristrutturazione o lavorazione:<\/p>\n

          \n

          \u201cIl processo di essiccazione deve raggiungere un'umidit\u00e0 dell'olio inferiore a 15 ppm e un'umidit\u00e0 stimata della carta inferiore a 1,5%\u201d. L'appaltatore deve fornire test prima\/dopo, tra cui la titolazione di Karl Fischer e l'analisi della risposta della frequenza dielettrica. Le misurazioni finali devono essere effettuate almeno 48 ore dopo il completamento della lavorazione per consentire la stabilizzazione dell'equilibrio\".\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n

          Specifiche di monitoraggio online<\/h3>\n

          Quando si specifica il monitoraggio continuo dell'umidit\u00e0:<\/p>\n

          \n

          \u201cI sensori di umidit\u00e0 misureranno la saturazione relativa con una precisione di \u00b13% RS nell'intervallo 0-100%. I sensori devono compensare automaticamente la temperatura e comunicare tramite Modbus RTU o IEC 61850. I setpoint di allarme devono essere configurati a 20% RS (cautela) e 30% RS (critico) con filtro a tempo per evitare allarmi indesiderati durante le transizioni di carico\u201d.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n

          \n

          Applicazioni sul campo: Lezioni da casi reali<\/h2>\n

          Caso di studio: Il risultato \u201cbuono\u201d ingannevole<\/h3>\n

          In primavera, un trasformatore di una sottostazione da 25 MVA \u00e8 risultato avere 28 ppm di umidit\u00e0, entro il limite di 35 ppm fissato dall'azienda. In autunno, un avviamento a freddo dopo un'interruzione prolungata ha provocato un guasto all'avvolgimento. L'analisi post-mortem ha rivelato:<\/p>\n