Los transformadores en baño de aceite mineral, son
máquinas con una dilatada experiencia en su instalación, explotación y
mantenimiento, gracias a esta dilatada experiencia se ha conseguido que su vida
útil sea larga con relación a los transformadores secos cuya tecnología de
fabricación, instalación, uso y mantenimiento, aún en la actualidad y no en
todos los casos, fabricantes, ingenierías, instaladores y
usuarios, no han alcanzado, comparativamente, la suficiente experiencia
para lograr el mismo grado de seguridad de funcionamiento que los
transformadores en baño de aceite.
En este sentido, la norma UNE EN 60076-11 (2004) “Transformadores
de tipo seco” en su Anexo A (informativo) “Instalación y seguridad en los
transformadores de tipo seco” llama la atención a los diseñadores, instaladores
y usuarios para que tengan en cuenta determinados detalles necesarios para el
buen funcionamiento de este tipo de transformadores, tales como: ventilación,
protección contra sobretensiones y capacidad de sobrecarga, aspectos
relacionados con el ruido, fuego, campos electromagnéticos e incluso en su
transporte y manipulación, algunos de sus párrafos indican lo siguiente:
- El fabricante deberá certificar en laboratorio independiente las calidades máximas de producto C2, E2 y F1 según UNE EN 60076-11, en caso de ser exigidas en el proyecto.
- El proyectista debe adaptar a las exigencias de la instalación el transformador seco más adecuado según las anteriores calidades y determinar los aspectos necesarios de ventilación y protección para su buen funcionamiento.
- El instalador debe llevar a efecto con todo rigor las instrucciones de manipulación, transporte e instalación descritas en los Manuales de Instalación y Puesta en marcha de este tipo de transformadores.
- El usuario deberá respetar los controles de mantenimiento prescritos y los específicos según el entorno eléctrico y medioambiental de la instalación que se describen en los Manuales de instrucciones para el Mantenimiento.
Es necesario tener en cuenta a la hora de evaluar
los pros y contras entre ambas tecnologías, que el transformador en baño de
aceite actualmente no tiene competencia en potencias superiores a los 20 MVA y
tensiones superiores a los 66 kV, este es un condicionante que nos limita
realizar un completo análisis sobre las ventajas e inconvenientes de
transformadores en este rango de potencias y tensiones (cuanto mayor es la
tensión más elevado es el riesgo de aparición de descargas parciales en los
encapsulados de resina epoxi).
También está limitada la utilización de los
transformadores secos en atmosferas contaminadas o en la intemperie y con
ciertas restricciones en instalaciones con alturas superiores a los 1000 m. por
lo que el análisis se reduce a los transformadores de media tensión e
instalaciones de interior.
Es sin duda alguna, el bajo punto de inflamación de
los transformadores en baño de aceite mineral el que limita su utilización en
determinadas instalaciones y es esta condición la que ha conducido a
investigadores y fabricantes, desde la aparición del transformador, a la
búsqueda de una solución de bajo impacto al fuego. En efecto, los
transformadores en baño de aceite son susceptibles de provocar, alimentar y
propagar el incendio, los mayores siniestros registrados fueron agravados por
la expansión del aceite de los transformadores por las conducciones y
canalizaciones de cables, extendiéndose así el incendio a locales y zonas
colindantes. No hay que olvidar la gran toxicidad
de los gases emitidos en su combustión y la opacidad de los humos que han dado
lugar a numerosas victimas, sobretodo ante la dificultad de su evacuación en
grandes edificios.
Es por ello, que el reglamento de Alta Tensión
(RAT) en su ITC 14 apartado 4.1, indica lo siguiente con relación a este
aspecto:
CONTRA
INCENDIOS
b.2)
Sistemas fijos.
En aquellas instalaciones con transformadores o
aparatos cuyo dieléctrico sea inflamable o combustible de punto de inflamación
inferior a 300ºC con un volumen unitario superior a 600 litros o que en
conjunto sobrepasen los 2400 litros deberá disponerse un sistema fijo de
extinción automático adecuado para este tipo de instalaciones.
Si se
trata de instalaciones en edificios de pública concurrencia con acceso desde el
interior de los mismos, se reducirán estos volúmenes a 400 litros y 1600
litros, respectivamente.
Si
los transformadores o aparatos utilizan un dieléctrico de temperatura de
inflamación o combustión igual o superior a 300ºC (aceite de silicona, aislamiento seco a base de resinas,
aceites vegetales, etc.) podrán omitirse las anteriores disposiciones, pero
deberán instalarse de forma que el calor generado no suponga riesgo de incendio
para los materiales próximos….
Incendio
de transformadores en baño de aceite en una subestación
Al margen de los aspectos de seguridad, también por
economía y rentabilidad (costes de compañías aseguradoras, menor mantenimiento,
mejor precio), esta prescripción limita la utilización de los transformadores
en baño de aceite mineral y abre las puertas a la utilización de los
transformadores con líquido K y a los transformadores secos en aquellas
instalaciones de pública concurrencia o con elevado riesgo de incendio.
Ciertamente los líquidos K tienen un punto de combustión más elevado al de los
aceites minerales pero no hay que olvidar que estos, una vez iniciada su
combustión, también pueden propagar el incendio y lo que es más peligroso, la
toxicidad y opacidad de los humos seguirá siendo un grave problema para la evacuación
de personas en grandes edificios.
El precio de la máquina puede ser también un factor
determinante en muchos casos, los transformadores de tipo seco son
aproximadamente un 35% superiores en precio que los de aceite mineral, pero
para los casos en que se sobrepasan los límites fijados en el apartado 4.1 de
la ITC 14 donde hay que equipar la instalación con sistemas fijos de extinción
automática (más el foso colector y paredes cortafuegos), resulta más económico la
instalación de transformadores del tipo seco.
Los casos concretos serían:
- Transformadores de distribución con más de 600 l de aceite: Todos los de potencia superior a 1000 kVA.
- Transformadores de distribución con más de 400 l de aceite (limitación para locales o edificios de pública concurrencia): Todos los de potencia superior a 630 kVA.
El aceite mineral es igualmente, muy sensible a la
temperatura. Estando caliente, en contacto con el aire, se oxida, se ennegrece
y se acidifica, esta acción conduce a la corrosión de los aislantes internos
del transformador y, por tanto, a limitar considerablemente su vida media. Este
aspecto ha sido solucionado en los transformadores de media tensión con la
introducción de la tecnología del
“llenado integral” donde el aceite no tiene contacto alguno con la
atmosfera y por tanto, no es posible su contaminación.
Por su parte, en los transformadores
secos, los defectos del moldeado del aislante sólido pueden dar origen a
fenómenos de descargas parciales, si hay burbujas en el aislante en puntos con
un elevado campo eléctrico. Este fenómeno provoca una degradación interna de
los aislantes, propiciándose la aparición de un defecto mayor.
También es muy importante en este tipo de transformadores la
presencia de polucionantes atmosféricos (polvo) ya que desequilibran el reparto
de las cargas o esfuerzos dieléctricos en la superficie, llegando incluso a
provocar la aparición de defectos de aislamiento. Atención especial merece la
proximidad de masas metálicas a una distancia inferior a la prescrita por el
constructor (Ejemplo, rejas metálicas, pantallas de puesta a tierra de los
conductores, etc), ya que puede provocar localmente una tensión dieléctrica
excesiva sobre el aislante.
Instalación de transformadores secos
en el interior de un inmueble
Tecnológicamente los transformadores en baño de
aceite son:
- Más resistentes a las sobretensiones, la rigidez dieléctrica del aceite es 8 veces superior a la del aire que es el medio aislante que rodea las partes activas de los transformadores secos, por lo que suele ser una buena práctica equiparlos con autoválvulas.
- Por construcción, la refrigeración natural de los transformadores en baño de aceite, es muy superior a la de los transformadores secos, el poder refrigerante del aceite, su movimiento natural de convección y la inclusión de radiadores, hacen que el calor generado en su interior se evacue al medio ambiente de forma extraordinaria. No cabe decir lo mismo de los transformadores secos, en los que el calor generado entre bobinas y entre estas y el núcleo no se expulsa naturalmente al medio ambiente por lo que su rendimiento quedará mermado si no se instalan ventiladores bajo las bobinas.
- Al beneficiarse de un mejor aislamiento y refrigeración (condiciones anteriores 1 y 2) los transformadores en baño de aceite disponen, para las mismas características técnicas, de partes activas más reducidas, necesitando por ello menor material en su construcción lo cual implica una mayor compacidad, mayor resistencia al cortocircuito, menores pérdidas, mayor rendimiento, menor ruido y por último menor precio.
Tecnológicamente los transformadores secos son:
- La opción más coherente en la actualidad para su instalación en edificios de pública concurrencia, por su alta seguridad en caso de incendio debido a que los materiales empleados en su construcción son autoextinguibles y no producen gases tóxicos o venenosos, los humos son muy tenues y no corrosivos (su ph respecto al del agua es de 6,44 y 6,95 respectivamente). Se descomponen a partir de los 345 ºC, en caso de fuego externo, cuando alcanza la resina los 350 ºC arden con llama muy débil y al cesar el foco de calor se autoextinguen en un tiempo que depende de la composición de la carga en la resina.
- Los aspectos medioambientales son también favorables a los transformadores de tipo seco por cumplir los criterios de integración en el entorno y por ser reciclables, debido que los transformadores en baño de aceite contaminan el suelo y la capa freática, por lo que deberán ser eliminados al final de su vida útil de la forma prevista por la legislación, a través de gestores autorizados.
- El ahorro económico y rentabilidad de esta tecnología ha sido superior a la que se sospechaba al principio ya que ha posibilitado el ahorro del suelo disponible para los Centros de Transformación al poder trasladar el transformador y su aparamenta a pasillos de talleres e incluso instalarlos en la misma máquina herramienta (robot de soldadura en talleres de vehículos automóviles, etc).
CONCLUSIÓN:
De la comparación entre ambas tecnologías, se
desprende que cada uno presenta ventajas e inconvenientes tecnológicos, sin
embargo, es el riesgo de incendio y la toxicidad de los gases emitidos en la
combustión los que indudablemente restringen la utilización de los
transformadores en baño de aceite en el interior de inmuebles. Han sido estos
inconvenientes los que han dado lugar al creciente desarrollo de los
transformadores secos por su buen comportamiento al fuego y fácil reciclado al
final de su vida útil.
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Muy interesante. Gracias por la información.
ResponderEliminarGracias, recientemente incorporamos en una ampliacion un transformador de 500KVA seco y no tenia idea de lo necesario que es la aislacion hacia las personas que circulan por ahi.
ResponderEliminarGracias, recientemente se incorporo en una ampliacion un trafo de 500 KVA y no sabia de la necesidad de proteger a las personas para que no circulen cerca de el.
ResponderEliminarGracias por la info. recientemente incorporamos un trafo de 500 KVA y no me imaginaba la posibilidad de un accidente. vamos a cercarlo para que no circulen las personas cerca.
ResponderEliminarmuy buen aporte en donde trabajo compramos los transformadores con aislacion en secos de 1000 a 1200 kva biene en un gabinete no los veo muy seguros si llegara a pasar algo ya voy a sugerir una ves mas intensificar las medidas de seguridad.
ResponderEliminarExelente aporte e importante, en la empresa donde trabajo tenemos varios de potencias entre 1000 a 1200 kVA y vienen en un gabinete de chapa y efectivamente tienen problemas de mala refrigeracion, exceciva vibracion entre otros problemas.
ResponderEliminarMuy bueno. Gracias don Andrés.
ResponderEliminarInteresante articulo, con respecto a trafos en baños de aceite, siempre existirá la problematica de la generacion de Y9 y el agua de lluvia, ambas depositadas en la batea de contencion. Esto genera un mayor costo economico para el tratamiento de los mismos, seria extraordinario definir metodos o soluciones a ese detalle. Saludos
ResponderEliminarLos métodos hace muchas décadas que están definidos, lea el post de este blog: Fosos de drenaje para transformadores con líquido aislante, disponible en el link:
ResponderEliminarhttps://imseingenieria.blogspot.com/2021/02/fosos-de-drenaje-para-transformadores.html
Saludos