Tanto el tiempo como la temperatura influyen sobre los
aislamientos fibrosos, disminuyendo su consistencia mecánica y eventualmente,
haciéndoles quebradizos y desintegrándolos. El aislamiento de la clase
"A" no falla eléctricamente al llegar a una temperatura critica, sino
por deterioro mecánico gradual.
Es por tanto importante, conocer la rapidez de deterioro
físico que se produce bajo la influencia de la temperatura y del tiempo. Se ha
demostrado que la resistencia mecánica del aislamiento clase "A", tal
como viene empleándose en los transformadores sumergidos en aceite, queda
reducida a la mitad por cada elevación de temperatura de 7 a 10 ºC.
aproximadamente, dentro de la gama de
variaciones de temperatura correspondiente al funcionamiento práctico
del transformador.
La duración de los aislamientos expresados en años, es
una cuestión que depende principalmente del tiempo que permanece en servicio el
transformador y de la carga que lleva durante el periodo de trabajo.
La regla de los 8 ºC. permite estimar aproximadamente la
rapidez relativa con que se destruye el aislamiento, ya sea en condiciones
de: a) aumento de la temperatura
constante sobre el valor que debe dar una duración satisfactoria del
transformador; b) temperaturas alcanzadas durante cortos periodos, resultantes
de sobrecargas por tiempo limitado.
Para poder estimar la rapidez de envejecimiento y lo que
le resta aún de duración al transformador, se deberá conocer cuál es el punto
de mayor temperatura durante el periodo que ha estado en servicio.
Es muy discutible estimar correctamente la vida real de
un transformador, basándose en pruebas de envejecimiento, dado que existen
factores como son vibraciones, esfuerzos de cortocircuito y sobretensiones que
deben tenerse en cuenta.
Sin embargo, la regla de los 8 ºC. es muy útil para
determinar la rapidez de envejecimiento de los aislantes a diferentes
temperaturas.
Régimen nominal:
Se entiende como régimen nominal de un transformador la
carga del mismo con su intensidad nominal en el lado secundario cuando en el
lado primario se aplica la tensión asignada y la frecuencia asignada.
La tensión del lado secundario varía con respecto a la
nominal de marcha en vacío, ya que se produce una caída de tensión provocada
por la corriente de carga que depende del factor de potencia y de la carga
entre otras.
Capacidad de
carga basándose en la temperatura ambiente
Por cada grado centígrado que la temperatura media del
elemento refrigerante esté por encima o por debajo de 30 ºC. en el caso de
refrigeración por aire, y de 25 ºC. si la refrigeración es por agua, el
transformador podrá ser sobrecargado por cualquier periodo de tiempo por encima
de su capacidad normal, de acuerdo con la siguiente tabla.
Sistema
de refrigeración
|
kVA,
en % del valor nominal
|
|
Disminución de la
carga cuando la
temperatura es
más elevada
|
Aumento de la
carga cuando la
temperatura es
menos elevada
|
|
Autorrefrigerado
Refrigerado por agua
Refrigerado por aire forzado
Refrigerado por aceite forzado
|
1,5
1,5
1,0
1,0
|
1,0
1,0
0,75
0,75
|
La temperatura media deberá ser tomada sobre la base de
periodos de 24 horas, siendo la máxima no mayor de 10 ºC. por encima de la
media en el caso del aire y de 5 ºC. en el caso del agua. Siguiendo estos
datos, la duración probable de un transformador será aproximadamente la misma
que si hubiera trabajado con su régimen nominal y temperaturas ambientes
normales durante los mismos periodos de tiempo
Capacidad de
carga de un transformador basándose en el factor de utilización
Cuando el factor de carga en un periodo de tiempo no
mayor de 24 horas es menor de 100 %, la carga máxima de un transformador
durante ese periodo podrá elevarse sobre la capacidad normal en kVA., en los
tantos por ciento establecidos en la siguiente tabla, por cada 1 % en que el
factor de carga sea menor del 100 %.
Siguiendo estas normas, la duración probable será
aproximadamente la misma que si el transformador hubiese funcionado con su
carga nominal ese periodo.
Sobrecargas
diarias admisibles para mantener la duración normal probable
Cuando no se producen sobrecargas de corta duración más
de una vez cada 24 horas, la carga máxima de un transformador podrá ser
aumentada ligeramente por encima de la capacidad nominal, tal como se puede ver
en la siguiente tabla.
(1) Los tantos por cientos indican la carga que se acepta
como existente antes de aplicar la sobrecarga de corta duración.
Se deberá tomar, ya sea la carga media de las dos horas
anteriores a la sobrecarga o la carga media de 24 horas (sin contar el periodo
de sobrecarga) según cual de los dos sea mayor.
NOTA 1.- La temperatura ambiente considerada para esta
tabla es de 30 ºC. en el caso de refrigeración por aire y de 25 ºC. en el caso
de refrigeración por agua.
NOTA 2.- Como las cargas antes indicadas, podrán ser
aplicadas una vez cada 24 horas, y como existe evidencia de que la rapidez de
deterioro del aislamiento alrededor de los 190 ºC. se duplica al elevarse la
temperatura del aislamiento en menos de 8 ºC., los valores de esta tabla se han
basado en 4 ºC. en lugar de los 8 ºC.
Siguiendo estas normas, la probabilidad de duración será
la misma que si el transformador hubiera trabajado con su capacidad normal
durante el mismo periodo.
Sobrecargas de
corta duración con sacrificio de la duración probable
Valores de sobrecarga para los diferentes tipos de
transformadores con distintos términos de duración probable, según los valores
de la siguiente tabla.
Relación entre la temperatura del punto más caliente del
cobre y la disminución de la duración probable.
Limitaciones
Se han establecido las siguientes limitaciones para la
sobrecarga de transformadores:
Máxima
temperatura del aceite (sin protección) (1) 90 ºC. (2)
Máxima
temperatura del aceite (protegido) (1) 100
ºC. (2)
Máxima
temperatura del punto más caliente del cobre 150
ºC.
Máxima
sobrecarga de corta duración (1/2 hora o más) 200
ºC. (3)
(1) El aceite se considera protegido o no, según que el
transformador este equipado o no con conservador o con gas inerte sobre el
aceite.
(2) A altas temperaturas del aceite podrán hacerse
necesarias ciertas medidas de precaución, tales como desagüe del aceite, para
evitar que este rebose o que la presión suba excesivamente.
(3) Los accesorios conductores de la corriente, además de
los devanados, podrán imponer límites menores.
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