Restricciones de los Transformadores con núcleo amorfo frente a la normativa europea

Los transformadores con núcleo de tecnología amorfa son transformadores de alta eficiencia energética (pérdidas en vacío el 70% más reducidas que en los transformadores convencionales).

Actualmente existen alrededor de 3 millones de transformadores con núcleo amorfo en todo el mundo, la mayor parte en países asiáticos, el 75% de la producción industrial se centra en transformadores para poste de potencias comprendidas entre los 100 y 250 kVA, aunque actualmente se han construido transformadores de hasta 4000 kVA con esta tecnología.

El tipo de aleación que está formado el núcleo amorfo es: hierro (78 %), Silicio (13 %) y boro (9 %). Debido a la fragilidad y dureza de esta aleación se le asigna, también, con la denominación de “vidrio metálico” aunque paradójicamente y a diferencia de la chapa magnética usual, sus átomos no forman una estructura cristalina, debido, como se sabe, al rápido enfriamiento al que se somete el metal después de su fusión (tasa de enfriamiento: 10⁶ ºC/seg), lo cual no permite que sus átomos se organicen en una estructura cristalina durante la fase de endurecimiento. Se comercializa bajo el nombre de Metglas ® por Hitachi Metglas (USA) que sustenta casi el monopolio mundial. Los estudios sobre esta familia de aleaciones comenzaron en la década de 1970 para lograr la composición ideal de Metglas ® 2605SA1 que es el material de base para los núcleos amorfos de los transformadores actuales.

Son muchas las propiedades que interesan sobre este tipo de aleación, la principal, como ya se ha indicado, son sus reducidas pérdidas (0,3 W/kg frente a los 0,9 W/kg de la chapa Fe-Si), sin embargo, es entre otros, el criterio de la resistencia a las corrientes de cortocircuito la que constituye un factor fundamental para su implantación o aceptación total en las normas europeas. La resistencia a los esfuerzos de cortocircuito ha sido históricamente problemática en esta tecnología. El núcleo se cizalla durante el cortocircuito, liberando partículas metálicas perjudiciales para el aislamiento del transformador. A pesar de que los fabricantes han hecho y continúan haciendo progresos importantes en el diseño de núcleos y bobinados, estos materiales actualmente no son plenamente satisfactorios en Europa, esto es debido al hecho de que estas pruebas no se realizan de la misma manera en Asia y Europa. De acuerdo con las normas IEC, el número de pulsos en la prueba de cortocircuito es de 9, mientras que en China es sólo de 5 pulsos y 3 en la India.

De igual forma, los ensayos de cortocircuito realizados por determinadas compañías eléctricas europeas, entre ellas la EDF (Francia) en transformadores con núcleo amorfo no han sido concluyentes.

Por otro lado, las exigencias generalizadas de las directivas europeas obligan a que los países miembros de la UE adopten equipos eficientes, tales como transformadores de alta eficiencia energética.