Tipos de enfriamiento de transformadores

A los equipos transformadores se le especifica su capacidad de potencia en kVA, así como la frecuencia de operación y el voltaje de diseño. Los voltajes no pueden excederse mucho sin sobre calentar al transformador; pero no hay problema si el transformador funciona por debajo del voltaje nominal. Para evitar esto se han implementado diferentes tipos de enfriamiento de transformadores para mejorar su eficiencia como equipo.

Te sugerimos leer nuestro artículo anterior «Modelo de un transformador».

Dividiendo el voltaje nominal entre los kVA se obtiene una capacidad de corriente, que es la que normalmente requiere el Ingeniero que lo instalará.

La corriente no debe aumentar mucho allá de esta capacidad nominal obtenida. Así a menores voltajes, los kVA permitidos también se reducirán.

La temperatura en equipos eléctricos

La principal limitación de la mayor parte de los equipos eléctricos y de los tipos de enfriamiento de transformadores, es la temperatura. Si un transformador o cualquier máquina se caliente lo suficiente, el aislamiento de los devanados se funde y provoca un corto circuito que puede destruir al equipo.

Los cortocircuitos repentinos pueden causar explosiones violentas, debido a que se acumula la presión del gas generado a altas temperaturas. Sin embargo en la mayoría de casos existen equipos disyuntores que desconectarían al equipo evitando un incidente mayor.

En un transformador el calor se genera por las perdidas en los devanados y en el núcleo. El calor se disipa a través de las superficies y el aire ambiente; si a esto aplicamos sistemas de enfriamiento; podemos mejorar por mucho la eficiencia del transformador.

Por tal motivo, si deseamos aumentar la capacidad en kVA de un transformador, debemos aumentar el tamaño de este equipo, así como su superficie de enfriamiento.

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Es importante también saber que si un equipo no esta funcionando bien por problemas de temperatura; debemos considerar operar a este a menos de su capacidad nominal; así como tomar mucho en cuenta la temperatura ambiente y la disipación de calor en los días mas cálidos del año.

Clasificación del Tipos de enfriamiento de transformadores

Los transformadores pequeños son enfriador por aire, por dentro y por fuera; en cambio los equipos de potencia se llenan con aceite mineral aislante que permite la convección del calor desde los devanados de alto voltaje.

Los tipos de enfriamiento de transformadores son muy importantes, ya que la disipación del calor, influye mucho en su tiempo de vida y capacidad de carga, así como en el área de su instalación y su costo.

De acuerdo a las normas americanas se han definido algunos métodos de enfriamiento, mismos que se usan en México y son los siguientes:

Tipo AA

Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas.

Por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2,000 kVA y voltajes menores de 15 kV.

Tipo AFA

Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible de los tipo AA.

Su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores.

Tipo AA/FA

Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor.

Tipo OA

Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circula por convección natural dentro de una tanque que tiene paredes lisas o corugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV.

Tipo OA/FA

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.

Tipo OA/FOA/FOA

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado – aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de carga de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos:

1. Se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces la capacidad del tipo OA,
2. Hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10,000 kVA monofásicos y 15,000 kVA trifásicos.

Tipo FOA

Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Estos transformadores pueden absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando al mismo tiempo.

Tipo OW

Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural.

Tipo FOW

Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de agua forzada. Este tipo de transformadores es prácticamente igual que el FO, sólo que el cambiador de calor es del tipo agua – aceite y se hace el enfriamiento por agua sin tener ventiladores.

Los transformadores de gran tamaño y otras maquinas tienen radiadores y ventiladores. Las maquinas rotatorias usualmente se diseñan para ventilarse así mismas.

Transformadores secos de uso general

Los transformadores secos de uso general se aplican en sistemas de distribución de baja tensión donde parte de la carga tiene un voltaje diferente al suministrado por la distribución general.

Pueden ser sistemas de iluminación, aire acondicionado, equipos médicos, etc. Se fabrican en capacidades desde 5 hasta 1000 kVA, con tensiones primarias y secundarias clase 1.2 kV. Pueden ser fabricados como transformadores Reductores o Elevadores transformadores secos de aislamiento.

Los transformadores de aislamiento separan magnéticamente una carga especial del sistema de distribución general, eliminando distorsiones de la onda senoidal, garantizando una buena conversión de corriente alterna a corriente directa. Estos transformadores se fabrican en las mismas capacidades y tensiones que los de uso general.

Tipo de transformadores secos

Los tipos usados en transformadores secos se en listan a continuación:

• – De uso general.
• – De aislamiento.
• – Factor K.
• – De Relación Múltiple.
• – Autotransformadores.
• – Encapsulados.

Mantenimiento del transformador

En el mantenimiento de un transformador es muy importante tener el equipo limpio fuera de cualquier objeto que le impida enfriarse adecuadamente.

El aceite mineral pierde su capacidad aislante con el paso del tiempo; por lo que es importante observar que no se contamine con agua; así como realizar trabajos de filtrado o reemplazo cuando requiera.

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