DGA (Análisis de Gases Disueltos): Diagnóstico Predictivo de Aislamiento en Generadores Refrigerados por Aceite — IEC 60599

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Qué es DGA y por qué funciona

DGA — Dissolved Gas Analysis — es el análisis cuantitativo de los gases disueltos en el aceite mineral aislante que refrigera y aísla un generador. La técnica se basa en una observación experimental robusta: cuando dentro del generador ocurre una falla térmica o eléctrica incipiente, las moléculas del aceite mineral (hidrocarburos saturados de cadena media) se descomponen por la energía localizada del defecto. La descomposición libera gases específicos que se disuelven en el aceite circundante y permanecen ahí en proporciones que dependen del tipo y la severidad de la falla.

La cromatografía de gases — método bajo ASTM D3612 — extrae esos gases del aceite y los cuantifica con precisión de partes por millón. La interpretación posterior bajo IEC 60599 traduce esa lista de concentraciones en un diagnóstico de falla. Esto convierte DGA en una técnica predictiva: el generador sigue operando, no se abre, no se desconecta — solo se toma una muestra de aceite cada cierto tiempo y la tendencia de gases revela el estado interno.

Tipos de falla que DGA diagnostica

Las fallas internas del generador se agrupan en tres familias por mecanismo físico. Fallas térmicas — sobrecalentamientos locales por mal contacto, sobrecarga de un conductor, falla de refrigeración — generan principalmente metano, etano y etileno en proporciones que crecen con la temperatura del defecto. Fallas eléctricas — descargas parciales, arco de baja energía, arco de alta energía — generan hidrógeno y acetileno en proporciones que crecen con la energía descargada. Degradación de papel o celulosa del aislamiento sólido — envejecimiento térmico de aislamiento de barras — genera monóxido y dióxido de carbono. Cada familia tiene firma propia, y DGA las distingue.

Por qué la cromatografía es el método correcto

La cromatografía de gases entrega tres propiedades críticas para DGA. Separación — distingue gases con masas y polaridades similares (CH₄ vs C₂H₆ vs C₂H₄) que otros métodos espectrales confunden. Sensibilidad — cuantifica concentraciones por debajo de 1 ppm, suficiente para detectar fallas incipientes antes de que escalen. Reproducibilidad — un laboratorio acreditado bajo ISO/IEC 17025 entrega valores comparables entre muestreos sucesivos, lo que permite construir tendencia confiable. Cualquier método de DGA que no use cromatografía de gases bajo ASTM D3612 no es DGA — es un sustituto inferior.

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Métodos de interpretación — Duval, IEC 60599, IEEE C57.104

La lista de concentraciones de gases por sí sola no diagnostica. La interpretación se ejecuta con uno o varios de tres métodos complementarios que traducen concentraciones en mecanismo de falla. El criterio profesional usa los tres en paralelo y los contrasta antes de declarar diagnóstico.

Triángulo de Duval — clasificación visual

Michel Duval propuso a finales de los años 70 un triángulo de interpretación basado en las proporciones relativas de tres gases: CH₄, C₂H₄ y C₂H₂. Cada muestra define un punto dentro del triángulo que cae en una de seis zonas. PD — descarga parcial. D1 — descarga de baja energía. D2 — descarga de alta energía (arco). T1 — falla térmica menor a 300 °C. T2 — falla térmica entre 300 y 700 °C. T3 — falla térmica mayor a 700 °C. La fortaleza del método es velocidad y robustez visual; la limitación es que ignora hidrógeno y los óxidos de carbono y no diferencia entre fallas con porcentajes muy similares.

Ratios IEC 60599 — diagnóstico cuantitativo

IEC 60599 propone tres ratios principales: CH₄/H₂, C₂H₂/C₂H₄ y C₂H₄/C₂H₆. Cada ratio se evalúa contra rangos numéricos que corresponden a tipos de falla específicos. CH₄/H₂ alto sugiere falla térmica; C₂H₂/C₂H₄ alto sugiere descarga eléctrica; C₂H₄/C₂H₆ alto sugiere sobrecalentamiento severo. La combinación de los tres ratios resuelve casos donde el triángulo de Duval es ambiguo. La limitación es que requiere todos los gases por encima del umbral de detección — muestras con concentraciones marginales producen ratios poco confiables.

IEEE C57.104 — TDCG y guía por condición

IEEE C57.104 propone una clasificación de cuatro niveles de condición basada en el TDCG (Total Dissolved Combustible Gases = H₂ + CH₄ + C₂H₆ + C₂H₄ + C₂H₂ + CO). Condición 1 — operación normal. Condición 2 — vigilancia incrementada. Condición 3 — inspección recomendada con paro programado. Condición 4 — paro inmediato para diagnóstico y reparación. El método entrega gestión de riesgo operativo más que diagnóstico de mecanismo — útil para programas de mantenimiento de flota con decisiones de campo rápidas.

Cuándo usar cada método

La práctica integrada usa los tres en paralelo. Triángulo de Duval para lectura visual rápida y orientación inicial. Ratios IEC 60599 para confirmar mecanismo de falla cuando el triángulo entrega resultado claro. IEEE C57.104 para decidir acción operativa (continuar operación, programar paro, disparar paro inmediato) frente a la curva de tendencia histórica. Cuando los tres métodos coinciden en clasificación, la confianza diagnóstica es alta. Cuando difieren, conviene ampliar pruebas (Karl Fischer, furanos, factor de potencia del aislamiento, descargas parciales) antes de declarar conclusión definitiva.

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Frecuencia recomendada por criticidad

La frecuencia óptima de DGA no es universal — depende de capacidad, modo de operación y criticidad del activo. Tabla de referencia operativa.

Tres principios que afinan la frecuencia. Primero, la tendencia importa más que el valor puntual — un equipo con histórico estable admite frecuencia mayor que un equipo con tendencia ascendente, incluso si las concentraciones absolutas están bajo umbral. Segundo, tras hallazgo cercano al umbral de alerta, la frecuencia se duplica hasta confirmar estabilización por al menos dos muestreos sucesivos. Tercero, tras evento operativo severo se ejecuta muestreo inmediato + seguimiento a 30 días como protocolo estándar, independiente del calendario regular.

La frecuencia es una decisión de ingeniería, no de presupuesto. Un programa de DGA bien calibrado entrega predicción real de fallas internas con costo marginal frente al impacto de una falla catastrófica no detectada — el cálculo de retorno es directo cuando se considera el costo por hora de paro no programado del activo.

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Cómo lo hacemos en TEMISA Power Gen

DGA en TEMISA Power Gen se ejecuta en cuatro etapas documentadas bajo procedimiento. Primero, toma de muestra en sitio bajo ASTM D3612 con técnico calificado — botella de vidrio estanca, jeringa metálica o contenedor de aluminio según procedimiento, evitando contacto con aire atmosférico y temperatura del aceite documentada en el momento de la toma. La cadena de custodia se firma desde el punto de muestreo hasta el laboratorio.

Segundo, análisis cromatográfico vía partner certificado bajo ISO/IEC 17025 — cromatografía de gases más Karl Fischer (humedad) y, cuando aplica, furanos (degradación del papel aislante) y grado de polimerización del papel. Los datos crudos se entregan en reporte de laboratorio con trazabilidad metrológica.

Tercero, interpretación bajo IEC 60599 + IEEE C57.104 con cálculo de triángulo de Duval, los tres ratios principales y clasificación TDCG. La interpretación se contrasta contra el histórico documentado del equipo — sin histórico, la primera muestra establece línea base; con histórico, la tendencia entre muestreos pesa más que el valor absoluto.

Cuarto, reporte ejecutivo con recomendación accionable — condición actual del equipo, mecanismo de falla probable si aplica, frecuencia recomendada para próximo muestreo y pruebas complementarias sugeridas (factor de potencia del aislamiento, descargas parciales bajo IEC 60270, termografía, vibración). El reporte se entrega bajo procedimiento CFE LAPEM W4200-12 cuando el cliente lo requiere para auditoría regulatoria. DGA en TEMISA se integra al programa de diagnóstico predictivo y mantenimiento programado del generador.