Hoja de cálculo para determinar el nivel de ruido de Transformadores

La presente hoja Excel determina el nivel de potencia y presión acústica de los Transformadores, puede utilizarse en Laboratorio o en el lugar de la instalación ya que la hoja deduce los valores correspondientes al ruido de fondo y a las reflexiones del sonido en paredes, techo y suelo del local de acuerdo con las pautas marcadas por la norma IEC 60551.

Definiciones

Nivel de presión acústica, Lp: es el valor expresado en decibelios (dB), igual a 20 veces el logaritmo decimal de la relación entre la presión acústica dada y la presión acústica de referencia; la presión acústica de referencia es de 20 μPascales.

Nivel de potencia acústica, Lw: es el valor expresado en dB, igual a 10 veces el logaritmo decimal de la relación entre la potencia acústica dada y la potencia acústica de referencia: la potencia acústica de referencia es de 1 picovatio.

Ruido de fondo: es el nivel ponderado A de presión acústica cuando el transformador está fuera de tensión.

Aparatos de medida

Las medidas deben tomarse utilizando un sonómetro de clase 1.

Además, el nivel de ruido de fondo debe medirse inmediatamente antes y después de haber efectuado la medida del transformador.

Si la diferencia entre Lp del ruido de fondo y el nivel resultante a la vez del ruido de fondo y del ruido del transformador es ≥ 10 dB puede medirse sólo el ruido de fondo en una única posición de medida, sin que sea necesario corregir el nivel de ruido medido del aparato.

Si la diferencia está comprendida entre 3 y 10 dB, hay que aplicar las correcciones de la Tabla 1, contenida igualmente en la hoja de cálculo (celda B 49) y aplicada en la celda C 49.

Por otra parte, si la diferencia es inferior a 3 dB, no se aceptará el ensayo, a no ser que el nivel resultante del ruido de fondo y del ruido del transformador sea inferior al valor garantizado por el fabricante.

Correcciones por influencia del ruido de fondo

Según los niveles de presión acústica que se acaban de indicar y que se hayan registrado en cada una de las posiciones de medida, estos podrán corregirse de la influencia del ruido de fondo de acuerdo con la tabla 1:

Diferencia entre Lp medido con el aparato en servicio y Lp del ruido de fondo solo en dB.	Corrección que debe restarse del Lp medido con el aparato en servicio para obtener el Lp debido al aparato en dB.
3 4 a 5 6 a 8 9 a 10	3 2 1 0,5

Tabla 1 

Función del ensayo 

Comparar el ruido generado por el transformador ensayado con el que fija la norma o los valores garantizados por el fabricante. 

Modalidades del ensayo 

El ruido lo provocan, por magnetostricción, las chapas del circuito magnético, las bobinas de inductancia y sus dispositivos de refrigeración asociados. 

Después de medir el ruido de fondo, se alimenta el transformador en vacío, a la tensión y a la frecuencia asignada, estando el regulador de tomas en la toma principal, si la tensión de alimentación es algo superior a la nominal, el ruido aumentará considerablemente y viceversa, por lo que se habrá de ajustar el regulador de tomas hasta la posición que corresponda a la tensión de alimentación. 

A continuación, se registra el nivel de presión acústica en distintos puntos alrededor del transformador (entre 6 y 10) según las condiciones de seguridad y operatividad del entorno. 

El nivel de ruido puede expresarse de dos formas: 

1. en nivel ponderado A de presión acústica, Lp (A), medida mediante un sonómetro, a una distancia determinada del transformador. El valor obtenido es la media cuadrática de los valores medidos:

• a 1/3 y a 2/3 de la altura de la parte activa (o de la envolvente si la hay) cuando es superior a 2,5 metros. En caso contrario, la medida se realiza a media altura del equipo. 
• a 1 metros de la superficie principal, en los transformadores secos sin envolvente (por razones de seguridad). Cuando están equipados con una envolvente, o para transformadores en baño de aceite la distancia de medida es de 0,3 a partir de este. 

La distancia entre los puntos de medida será de 1 metro máximo y con un valor mínimo tal que el ensayo comporte por lo menos 4 puntos de medida (Celdas C 36 a C 45). En todos los casos se deberán respetar las condiciones de seguridad exigidas para este tipo de instalaciones. 

Figura 1: Medida del ruido en un transformador seco sin envolvente

Figura 2: Medida del ruido en un transformador en baño de aceite

      2   en nivel ponderado A de la potencia acústica del aparato, Lw (A), calculada a partir de presión acústica por la relación siguiente: 

Lw (A) = Lp (A) + 10 log S – X

Lw (A) = nivel ponderado A de la potencia acústica en dB.

Lp (A) = presión acústica en dB (A)

X = corrección debida al ruido de fondo 

S = superficie equivalente, en m2, definida por la fórmula: S = 1,25 x H x P

con H = altura del transformador en metros.

P = longitud del contorno de las medidas, a la distancia de 0,3 m o 1 m máximo, en metros.

1,25 = factor empírico destinado a tener en cuenta la energía sonora radiada por la parte superior del transformador o de los refrigerantes.

La potencia acústica tiene en cuenta la geometría del transformador y permite expresar un nivel de ruido independiente de la distancia de medida del transformador; por lo tanto permite la comparación entre aparatos.

Con objeto de hacer más comprensible el procedimiento a seguir para cumplimentar esta hoja de cálculo se expone seguidamente, a modo de ejemplo, un caso particular. Los datos que deben aportarse a la hoja de cálculo son los marcados en rojo (Ver en hoja de cálculo).

Ejemplo:

Se trata de un transformador seco de 1600 kVA según norma UNE 21538 de 20/0,42 kV con valores de catálogo garantizados por el fabricante de: Potencia acústica 76 dB y presión acústica 62 dB.

Para verificar estos valores se ha utilizado un sonómetro clase 1 según IEC 60651 y correcciones efectuadas según IEC 60551

Datos de partida y cálculos realizados (Ver en hoja de cálculo):

El transformador se encuentra instalado en una sala de 3,14 m de largo x 2,58 m de ancho x 3,5 m de altura.

Las medidas del espectro sonoro efectuadas a 1m. de distancia y en los puntos del contorno del transformador 1, 2, 3, 4, 5 y 6, han sido 77,1 dB, 76,2 dB, 77,7 dB, 76,4 dB, 77,2 dB y 76,8 dB respectivamente (Celdas C 36 a C 41). Media cuadrática = 76,9 dB (Celda I 47). (La norma prescribe un mínimo de 6 puntos de medida para la correcta aplicación de la fórmula).

La medida del ruido de fondo es de 70,2 dB (Celda C 47). (existe reducción por ruido de fondo de 1 dB con relación a los valores de presión acústica medidos, celda C 49) por lo que con la corrección del ruido de fondo tendremos 76,9 – 1 = 75, 9 dB (celda I 48).

Corrección debida a la Sala: k = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

A = α Sv ; A = coeficiente de absorción.

α = factor medio de absorción acústica.

Sv = Superficie de la sala ( paredes, suelo, techo).

Superficie equivalente : 

S.E. = [(distancia de medida x π) + (Long.Trafo + Ancho Trafo)] x 2 x Altura Trafo x 1,25 =

=[(1m x π) + (1,745 + 0,955)] x 2 x 2,12 x 1,25 = 30,96 m². (Celda H 27)

Superficie de la sala :

Sv. = (3,14 x 2,58 x 2) + (3,14 x 3,5 x 2) + (2,58 x 3,5 x 2) = 56,24 m². (Celda H 39)

Largo = 3,14 m. Ancho = 2,58 m. Alto = 3,5 m. 

α = 0,05 es el factor medio para una sala casi vacía, con muros lisos de materiales duros, tales como hormigón, ladrillo, yeso ó azulejo. 

A = α Sv 

A = 0,05 x 56,24 = 2,8

Corrección debida a la Sala: k = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

K = 10 log [ 1 + 4 S.E./ A ]

K = 10 log [ 1 + 4 x 30,96 / 2,8 ] = 16,4 dB. (Celda H 45)

El nivel ponderado de presión acústica (Lpa) teniendo en cuenta el coeficiente de reflexión del local, será: 75,9 dB - 16,4 dB = 59,4 dB. (Celdas I 49 e I 67)

El nivel ponderado de potencia acústica (Lwa) será: Lwa = Lpa + 10 log10 S.E. = 59,4 + 10 log10 30,96 = 59,4 + 14,9 = 74,4 dB (Celda I 66)

Conclusiones:

Los resultados obtenidos son inferiores a los garantizado Lpa = 62 dB y Lwa = 76 dB, por tanto aceptables.

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ARTÍCULO RELACIONADO EN ESTE BLOG:

El problema del ruido en los Centros de Transformación (CT’s)

http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/12/el-problema-del-ruido-en-los-centros-de.html

Consecuencias de la circulación de energía reactiva en los equipos eléctricos

La circulación de energía reactiva tiene influencias importantes en la elección de los materiales y el funcionamiento de las redes eléctricas. Tiene, por lo tanto, incidencias económicas.

De hecho, para una misma potencia activa P utilizada, la Figura 1 muestra la necesidad de proporcionar tanta más potencia aparente (S2 > S1) cuanto menor sea el cos ϕ, es decir, cuanto más elevado sea el ángulo ϕ.

Figura 1: Influencia del cos ϕ sobre el valor de la potencia aparente

De igual forma (figura 2), para una misma corriente activa utilizada Ia (para una tensión constante U de la red) se necesitara proporcionar más corriente aparente (I2 > I1) cuanto menor sea el cos ϕ (ángulo ϕ elevado).

Figura 2: Influencia del cos ϕ sobre el valor de la corriente aparente

Por lo tanto, debido al aumento de la corriente aparente, la circulación de energía reactiva provoca:

• Sobrecarga y calentamiento adicional en transformadores y cables que dan lugar a pérdidas de energía activa 
• Caídas de tensión.

En consecuencia, la circulación de energía reactiva conduce a sobredimensionar los equipos eléctricos de la red.

Para evitar la circulación de esta energía reactiva en la red, es necesario producirla lo más cerca posible de los elementos que la consumen.

En la práctica, se instalan condensadores que proporcionan la energía reactiva que demandan las inductancias conectadas en la red (imagen de cabecera: Equipo de compensación de reactiva para una red de MT).

De esta forma se consigue que la energía reactiva circule sólo entre los condensadores y los consumidores de energía reactiva. Es obvio que los condensadores deben colocarse lo más cerca del elemento consumidor, a menos que las consecuencias de la circulación de la energía reactiva sean importantes.

Para evitar las consecuencias de una circulación de energía importante en las redes, los distribuidores generalmente facturan la energía reactiva a partir de un cierto nivel; lo cual induce a los usuarios a compensar la energía reactiva que consumen. 

■ Energía reactiva en los elementos de la red

● Máquinas síncronas

Comprenden los generadores y motores síncronos. Al actuar sobre la corriente de excitación se varía la potencia reactiva de la máquina. Para una elevada corriente de excitación, la máquina suministra potencia reactiva (Q > 0) y para una baja corriente de excitación, absorbe potencia reactiva (Q < 0).

Por lo tanto, las máquinas síncronas pueden proporcionar parte de la potencia reactiva demandada por la red.

● Máquinas asíncronas

Las constituyen los motores y los generadores asíncronos.

Estas máquinas absorben energía reactiva, el cos ϕ tenderá a ser más bajo cuanto menor sea la carga.

● Líneas y cables

Las características L y C de las líneas y cables son tales que estos elementos son consumidores o productores de energía reactiva según su grado de carga.

Para redes trifásicas:

C: Capacidad de la red

L: Inductancia de la red

V: tensión simple

I : Corriente que circula por la red

De forma práctica:

• Las líneas consumen potencia reactiva
• Los cables de MT proporcionan potencia reactiva con baja carga y la consumen con fuerte carga,
• Los cables de BT consumen potencia reactiva

● Los transformadores

Un transformador consume potencia reactiva y puede determinarse de forma aproximada por la suma de:

• Una parte fija dependiente de la corriente magnetizante en vacío I0:

• Otra parte aproximadamente proporcional al cuadrado de la potencia aparente que por el circula:

Ucc: Tensión de cortocircuito del transformador en p.u. 

S : Potencia aparente que circula por el transformador 

Sn : Potencia aparente nominal del transformador 

Un : tensión compuesta nominal 

Por tanto, la potencia reactiva total consumida por el transformador sería:

● Las inductancias 

Consumen potencia reactiva; se utilizan por ejemplo para estabilizar el arco de las lámparas fluorescentes o el de los hornos. 

● Los condensadores 

Producen potencia reactiva con muy buen rendimiento, es por ello por lo que se utilizan para compensar la energía reactiva en redes de MT y BT. 

● Otros receptores 

La tabla 1 indica los cos ϕ y las tg ϕ de los receptores más utilizados.

Aparato	Cos ϕ	Tg ϕ
Motor asíncrono cargado a:   0%                                                    25%                                                    50%                                                    75%                                                    100%	0,17 0,55 0,73 0,80 0,85	5,80 1,52 0,94 0,75 0,62
Variadores de velocidad electrónicos para motores asíncronos (de potencia inferior a 300 kW) cualquiera que sea la carga	≈ 0,85	≈ 0,62
Lámparas de incandescencia Lámparas fluorescentes no compensadas Lámparas fluorescentes compensadas (0,93) Lámparas de descarga no compensadas	≈1 ≈ 0,5 0,93 0,4 a 0,6	≈ 0 ≈ 1,73 0,39 2,29 a 1,33
Hornos de resistencia Hornos de inducción con compensación integrada	≈ 1 ≈ 0,85	≈ 0 ≈ 0,62
Máquinas de soldar a resistencias Grupos estáticos monofásicos de soldadura por arco Grupos rotativos de soldadura por arco Transformadores-rectificadores de soldadura por arco	0,3 a 0,8 ≈ 0,5 0,7 a 0,9 0,7 a 0,8	0,75 a3,18 1,73 1,02 a 0,48 1,02 a 0,75
Hornos de arco	0,7 a 0,8	0,75 a 1,02

Tabla 1: cos ϕ y tg ϕ de los receptores más utilizados

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Alimentación de cuadros de BT en redes eléctricas industriales

Redes industriales de BT.

En este artículo se tratan los diferentes tipos de alimentación a los cuadros de baja tensión.

■Tipos de alimentación de los cuadros de BT.

Identificaremos las principales soluciones de alimentación de un cuadro de BT independientemente de su emplazamiento en la red. El número de fuentes de alimentación posibles y la complejidad del cuadro difieren según el nivel de seguridad de funcionamiento deseada.

  

● Alimentación de los cuadros de BT con una sola fuente de alimentación (fig. 1)

Figura 1: Alimentación de cuadros de BT con una sola fuente de alimentación

Los cuadros C1, C2, C3 se alimentan de una sola fuente de alimentación. La red se llama del tipo radial arborescente.

En caso de pérdida de la fuente de alimentación de un cuadro, este estará fuera de servicio hasta su reparación.

● Alimentación de los cuadros de BT por doble alimentación sin acoplamiento (fig. 2)

Figura 2: Alimentación de cuadros de BT con doble alimentación sin acoplamiento

El cuadro C1 se alimenta de una doble línea sin acoplamiento a través de dos transformadores MT/BT.

Funcionamiento de la alimentación de C1:

• Las dos líneas alimentan C1 en paralelo.
• En funcionamiento normal, los dos disyuntores están cerrados (D1 y D2).

El cuadro C2 se alimenta de una doble línea sin acoplamiento a través de un transformador MT/BT y por una salida del otro cuadro de BT.

Funcionamiento de la alimentación del cuadro C2.

• Una línea alimenta el cuadro C2, la segunda es de emergencia.
• En funcionamiento normal, un solo disyuntor está cerrado (D3 o D4).

● Alimentación de los cuadros de BT por doble línea con acoplamiento (fig. 3).

Figura 3: Alimentación de cuadros de BT con doble alimentación con acoplamiento

El cuadro C1 se alimenta de una doble línea con acoplamiento a través de 2 transformadores MT/BT.

Funcionamiento de la alimentación de C1: en funcionamiento normal, el disyuntor de acoplamiento D3 está abierto, Cada transformador alimenta una parte de C1. En caso de pérdida de una línea de alimentación, el disyuntor de acoplamiento D3 se cierra y un solo transformador alimenta la totalidad de C1.

El cuadro C2 se alimenta de una doble fuente con acoplamiento a través de un transformador MT/BT y por una salida del otro cuadro de BT.

Funcionamiento de la alimentación de C2: en funcionamiento normal, el disyuntor de acoplamiento D6 está abierto. Cada línea alimenta una parte de C2. En caso de pérdida de una línea, el disyuntor de acoplamiento D6 se cierra y la otra línea alimenta la totalidad de C2.

● Alimentación de los cuadros BT por triple línea sin acoplamiento (fig. 4).

Figura 4: Alimentación de cuadros de BT con triple alimentación sin acoplamiento

El cuadros C1 se alimenta de una triple línea sin acoplamiento a través de dos transformadores MT/BT y por una salida de otro cuadro de BT.

En funcionamiento normal, el cuadro es alimentado por los dos transformadores en paralelo. En caso de avería de uno o de los dos transformadores, el cuadro C1 es alimentado por la salida del cuadro de BT.

● Alimentación de los cuadros de BT por triple línea con acoplamiento (fig. 5).

Figura 5: Alimentación de cuadros de BT con triple alimentación con acoplamiento

El cuadro C1 se alimenta a través de una triple línea con acoplamiento a través de dos transformadores MT/BT y por una salida de otro cuadro de BT.

En funcionamiento normal, los dos disyuntores de acoplamiento están abiertos, el cuadro C1 está alimentado por las tres líneas.

En caso de avería de una línea, el disyuntor de acoplamiento de la línea asociada se cierra, el disyuntor de llegada a la avería se abre.

■ Cuadros de emergencia de BT. alimentados por alternadores (grupos electrógenos)

● 1º ejemplo:  1 transformador y 1 alternador (fig. 6)

En funcionamiento normal, D1 está cerrado y D2 abierto. El cuadro C2 está alimentado por el transformador. En caso de pérdida de la alimentación normal, se realizan las etapas siguientes:

1.  Funcionamiento del dispositivo normal/emergencia, apertura de D1.
2. Deslastrado eventual de una parte de los receptores de los circuitos prioritarios con el fin de limitar el impacto de carga súbita para el alternador.
3. Arranque del alternador.
4. Cierre de D2 cuando la frecuencia y la tensión del alternador estén dentro de los márgenes requeridos.
5. Puesta en servicio de los receptores eventualmente deslastrados en la etapa 2.

Cuando la fuente normal esta nuevamente en servicio. El disyuntor normal/emergencia bascula la alimentación de T2 sobre ella y el alternador se para.

Figura 6: 1 transformador y 1 alternador

● 2º ejemplo: 2 transformadores y 2 alternadores (fig. 7)

Figura 7: 2 transformadores y 2 alternadores

En funcionamiento normal, el disyuntor de acoplamiento D1 está abierto y el dispositivo normal/emergencia está sobre la posición D2 cerrado y D3 abierto. El cuadro C1 está alimentado por el transformador TR2.

En caso de pérdida de la fuente 2 o avería del TR2, la alimentación de C1 (y parte de C2) esta garantizada prioritariamente por el transformador TR1, después del cierre del disyuntor de acoplamiento D1.

Los alternadores solo entran en servicio cuando se produce la pérdida de 2 fuentes principales de alimentación o del juego de barras de C2.

El desarrollo de las etapas de la alimentación de emergencia de los circuitos prioritarios es igual a la del ejemplo 1º.

 ARTÍCULO EN PDF EN LA SIGUIENTE URL:

http://www.mediafire.com/view/5sn87aqno1xvfo5/Alimentaci%C3%B3n_de_los_cuadros_de_BT_en_las_redes_el%C3%A9ctricas_industriales.pdf

Como complemento a este artículo remito al lector al siguiente link: 

http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/12/estructura-de-los-sistemas-de.html

donde se presentan los esquemas de alimentación a los cuadros de socorro para una alimentación ininterrumpida.

El problema del ruido en los Centros de Transformación (CT’s)

Hasta hace unos años la mayor parte del ruido generado por los transformadores era casi exclusivamente por el campo magnético que induce vibraciones longitudinales en las chapas del núcleo. La amplitud de estas vibraciones depende de la densidad de flujo en las chapas y de las propiedades magnéticas del acero del núcleo y por tanto independientes de la corriente de carga. Sin embargo, los avances realizados en el diseño del núcleo magnético junto con el uso de bajos niveles de inducción, han reducido el ruido generado en el núcleo pudiendo llegar a ser significativo el ruido generado por las fuerzas electromagnéticas.

A diferencia del ruido en el núcleo, también puede generarse ruido debido a la corriente de carga del transformador cuyo origen son las fuerzas electromagnéticas resultantes de los campos de fuga magnética en los bobinados, y es proporcional al cuadrado de la corriente. 

Generalmente, las fuentes de este ruido son las vibraciones en las paredes de la cuba, herrajes propios del transformador incluso en el núcleo y aquellas otras inducidas por simpatía en bandejas de cables y estructuras metálicas externas al transformador. La experiencia ha demostrado que el ruido de la corriente de carga puede ser del mismo orden de magnitud que el ruido generado por magnetostricción del núcleo. 

Puede decirse que, al margen del ruido provocado por los sistemas de refrigeración, las pérdidas en vacío y el ruido del núcleo magnético están normalmente ligados entre sí, en este sentido, una reducción de las pérdidas en vacío corresponde a una reducción del ruido. Estas pérdidas en vacío y los niveles de ruido (presión acústica) están normalizadas según sus potencias.

Por ejemplo, el Reglamento de Alta Tensión RAT en la ITC 07 apartado 5 indica lo siguiente:

PÉRDIDAS Y NIVELES DE POTENCIA ACÚSTICA MÁXIMOS 

Para los transformadores trifásicos en baño de aceite para distribución en baja tensión hasta 2500 kVA, los valores de pérdidas y niveles de potencia acústica deben ser como máximo los indicados en las normas de obligado cumplimiento correspondientes que figuran en la ITC-RAT 02, pero en ningún caso podrán ser superiores a los valores de la tabla 1. 

Los valores establecidos de impedancia de cortocircuito a 75 ºC deben ser los que se indican en la tabla 1.

Tabla 1- Pérdidas debidas a la carga Pk (W) a 75 ºC, pérdidas en vacío P0 (W), nivel de potencia acústica Lw(A) e impedancia de cortocircuito a 75ºC, para transformadores de distribución de Um ≤ 36 kV. 

Nota1: para potencias diferentes de las indicadas en la tabla, los valores de las pérdidas y de la potencia acústica deben determinarse por interpolación. 

Nota2: los valores de la tabla están sujetos a las tolerancias especificadas en la norma de la serie UNE-EN 60076, excepto los niveles de potencia acústica que corresponden a máximos admisibles.

Las pérdidas y niveles de presión acústica indicados por el RAT están adaptadas al ecodiseño de transformadores en baño de aceite de 50 a 2500 kVA según los niveles B0Bk de la norma EN 50464.

Se echa en falta en dicha ITC 07 del RAT una mención similar para los transformadores secos de 100 a 2500 kVA, lo cual hace suponer como pérdidas válidas las indicadas en la norma UNE 21538 sobre transformadores secos para distribución de 100 a 2500 kVA.

Hechas estas aclaraciones, debemos tener presente que para una determinada potencia y tensión las partes activas de los transformadores secos son mayores que la de los transformadores sumergidos, lo que implica mayores pérdidas y por consiguiente mayor nivel de ruido, entre 10 y 15 dB de diferencia en la potencia acústica en los transformadores de distribución.

Todas estas apreciaciones nos llevan a entender que cada transformador tiene un ruido propio, sin embargo pueden existir influencias externas que pueden hacer aumentar notablemente el ruido “normal” del transformador, influencias que hay que conocer para reducirlas o limitarlas en lo posible.

Las principales causas que pueden incrementar el ruido en los transformadores pueden ser:

• Por sobreflujo, este fenómeno corresponde a la explotación del transformador a una tensión anormalmente elevada que genera pérdidas excesivas en el hierro causando calentamientos importantes y armónicos que presuponen riegos de resonancia. Este problema suele producirse mucho en la práctica cuando los transformadores están dispuestos en una toma de regulación inferior a la que verdaderamente le corresponde o bien cuando las tensiones de la red se elevan notablemente en épocas de poca carga (noches o fines de semana),
• Por armónicos de tensión, por ejemplo, causados por la alimentación de convertidores,
• Por efecto bóveda del local que los contiene que puede llegar a multiplicar el ruido como si de una caja acústica se tratara,
• Trasmisión de vibraciones y ruido a través del suelo, paredes, bandejas de cables, estructuras, etc,
• Por saturación magnética debida a pequeñas componentes de corriente continua circulando por los arrollamientos.

El ruido aumenta de la forma indicada en la figura 1 cuando existen varios transformadores iguales en el mismo CT.

Figura 1: Aumento del nivel de ruido cuando existen varias fuentes sonoras de idéntico nivel

En el caso en que la fuente esté encerrada en una celda, caso que nos ocupa, el problema es complejo. El nivel de presión sonora en un punto será la composición del directo y del de las sucesivas reflexiones que tienen lugar en las paredes, suelo y techo.

Figura 2: Factores que determinan la emisión del ruido en un CT

Es evidente que el valor del sonido reflejado, depende del grado de absorción de las paredes, suelo y techo, por lo que será necesario introducir un factor α que recoja este extremo. 

Las paredes y el techo dentro del CT provocan por reflexión un aumento del ruido a través del aire. Para el grado de reflexión sonora son relevantes:

• AR = Superficie total del recinto
•  AT = S = Superficie del transformador
• α = Grado de absorción sonora de paredes y techos

La Figura 2 muestra cómo estos factores determinan la emisión de ruido.

A continuación se presentan algunos ejemplos del grado de absorción sonora α para diferentes materiales de construcción, en este caso a 125 Hz.

Figura 3: Aumento del ruido por reflexión dentro del CT

Así, el aumento de los ruidos por reflexión en servicio puede reducirse revistiendo el recinto del transformador, lográndose una fuerte reducción, p. ej., utilizando lana mineral.

La Figura 4 pone de manifiesto este efecto. El nivel de presión acústica en el CT se atenúa hacia el exterior a través de las paredes. Ejemplos de efecto de atenuación:

Figura 4: Superficie del transformador AT (valor aprox.) con el correspondiente coeficiente de superficie envolvente Ls.

Pared de ladrillos de 12 cm de grosor = atenuación de 35 dB (A) 

Pared de ladrillos de 24 cm de grosor = atenuación 39 dB (A)

Se ha de tener en cuenta el efecto de atenuación de puertas y canales de ventilación (en la mayoría de los casos reducen la atenuación del CT). Fuera del CT, el nivel de presión acústica disminuye ininterrumpidamente con la distancia.

Los ruidos generados por los transformadores se transmiten también a través de la superficie de contacto del transformador con el pavimento, hacia las paredes y hacia otras partes del recinto del transformador.

El aislamiento del transformador en cuanto al ruido propagado por los cuerpos reduce o suprime esta vía de transmisión del sonido.

Figura 5: Pieza elástica en las ruedas para amortiguación de ruidos y vibraciones

La intensidad de ruido de servicio primario no puede reducirse de esta manera Sin embargo, el aislamiento del ruido propagado por los cuerpos optimiza la atenuación en el recinto. 

De este modo, en numerosos casos puede prescindirse de un revestimiento de las paredes, p. ej., con lana mineral para absorber el ruido.

Para el aislamiento del ruido y vibración propagado por los cuerpos que producen los transformadores se emplean guías de goma de caucho-metal y apoyos especiales o silent blocks para transformadores (Fig. 5). Es importante tener en cuenta que cada transformador de distribución, debido a la variación de su peso, requerirá un tipo de amortiguador concreto,

También para la conexión de las barras de los cuadros de distribución de baja tensión se utilizan piezas elásticas intermedias que permiten un aislamiento consecuente del ruido y las vibraciones propagadas por los elementos instalados en el CT (Fig. 6).

1.- tratamiento absorbente. 2.- Material aislante entre paramentos. 3.- Placa aislante. 4.- Aislamiento cuadro y armario o celdas. 5.- Fijaciones elásticas para soportar el paso de cables. 6.- Elementos antivibratorios. 7.- Silenciosos en aberturas. 8.- Cables flexibles en conexiones a Bornas.

Figura 6: Posibles medidas para impedir la transmisión de ruido y vibraciones a viviendas contiguas

Es importante considerar que los niveles de ruido emitidos por los transformadores de distribución (Ver normas UNE 21538 y UNE 21428) son diferentes y superiores a los considerados por las legislaciones locales sobre polución sonora del medio ambiente, por ejemplo, un transformador de 1000 kVA tiene una potencia acústica de 70 dB al que corresponde una presión acústica de 60 dB, sin embargo, en ambientes urbanos se establecen los siguientes niveles máximos en los CT’s situados en el interior de inmuebles:

• De 8h a 22 h = 55 dB (A)
• De 22 h a 8 h = 45 dB (A)
• De 22 h a 8 h en zonas saturadas = 30 dB(A)

Por ello, la Norma Técnica de la Edificación en su antigua y actual versión establece la necesidad de aislar acústicamente los recintos destinados a este tipo de servicios.

REFERENCIAS:

• Reglamento de Alta Tensión (RAT)
• Norma EN 50464
• Norma UNE 21428 y UNE 21538
• Norma Técnica de Edificación
• Catalogo Siemens “Transformadores aislados por resina colada Geafol”

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http://www.mediafire.com/view/g63o98m9r1xidru/El_problema_del_ruido_en_los_Centros_de_Transformaci%C3%B3n.pdf

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El núcleo o circuito magnético de los Transformadores

http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/11/el-nucleo-o-circuito-magnetico-de-los.html
Hoja de cálculo para determinar el nivel de ruido de Transformadores
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/12/hoja-de-calculo-para-determinar-el.html