Transformadores sumergidos en aceite: principios, componentes y ventajas

¿Tienes la idea de que el sistema eléctrico no estaría completo sin el uso de transformadores? ¡En realidad! Ayudan de manera óptima a la transmisión y distribución óptimas de la energía. Uno de estos tipos de transformadores es el transformador sumergido en aceite, que tiene la ventaja sobre otros tipos de transformadores de que puede soportar más potencia y configuraciones de temperatura más altas.

En el siguiente artículo, discutiremos los principios, componentes, tipos, ventajas y rutinas básicas de mantenimiento de los transformadores sumergidos en aceite.

1) ¿Qué es un transformador sumergido en aceite?

“Como sugiere el nombre, el transformador Se coloca en un tanque de acero lleno de aceite aislante que se mueve para mantenerlo fresco por convección pero al mismo tiempo mantenerlo aislado”

En general, los transformadores modifican el voltaje de la corriente alterna (CA), ya sea elevándolo o bajándolo. Para fines de transmisión a largas distancias, se prefieren los voltajes altos, ya que facilitan una transmisión eficiente y rápida. Por otro lado, los voltajes más bajos brindan seguridad en los sectores residencial, comercial e industrial.

Las empresas de distribución de energía utilizan transformadores sumergidos en aceite en rangos medianos y grandes debido a su durabilidad, eficiencia y buenas propiedades de enfriamiento.

2) Componentes del transformador sumergido en aceite

Para comprender mejor el fenómeno de los transformadores sumergidos en aceite, es fundamental conocer cada parte del transformador y su función. A continuación, se enumeran los componentes principales:

• Núcleo: El núcleo suele estar construido con láminas de acero laminadas y está diseñado para ser el camino por el que pasa el flujo magnético. Su arquitectura suele ser tal que reduce las pérdidas de energía.

• Bobinados: En los transformadores hay dos devanados disponibles:

• Devanado primario: Tiene la función de recibir el voltaje de entrada.

• Devanado secundario: Se conecta con el voltaje transformado.

Los devanados están compuestos de cobre o aluminio y están protegidos entre sí por algún órgano aislante.

• Aceite aislante: El aceite aislante típico que se utiliza es generalmente aceite mineral, que cumple una doble función: refrigeración y aislamiento del interior. Este aceite es incombustible y puede tolerar altas temperaturas, lo que lo hace ideal para operaciones de alta potencia.

• Conservador: El conservador es un tanque que se encuentra en la parte superior del transformador para permitir que el aceite se expanda y contraiga con el calor y el enfriamiento. Tiene un controlador de nivel y presión de aceite para controlar la relación de estado estable dentro del transformador.

• Descanso: El respiradero contiene gel de sílice y cuando el aceite del transformador se calienta y se expande debido a diferentes razones, este gel ayuda a mantener la humedad fuera del transformador, por lo tanto, no se produce contaminación y la vida útil del aceite aumenta considerablemente.

• Radiadores: Al recoger todo el calor atrapado dentro del aceite, los radiadores son unidades instaladas fuera del tanque del transformador que permiten una eficiente disipación del calor.

• Bujes: Los bujes son accesorios aislantes que proporcionan conexiones seguras entre los devanados de alto y bajo voltaje y el circuito externo.

• Relevo Buchholz: Este dispositivo de seguridad detecta automáticamente la producción de gas como resultado de fallas de aislamiento y alerta a los operadores de posibles problemas.

3) Principio de funcionamiento del transformador sumergido en aceite

Los transformadores sumergidos en aceite se utilizan en áreas de distribución de energía. Estos transformadores funcionan simplemente según el principio de inducción electromagnética.

Paso 1) Voltaje de entrada suministrado: Una corriente alterna (CA) pasa por el devanado primario que rodea un núcleo de acero laminado del transformador y hace que se genere un campo magnético.

Paso 2) Inducción de flujo magnético: El campo magnético generado se expande y colapsa y la corriente alterna entra en un ciclo que, a su vez, produce un flujo cambiante en el núcleo. El cambio en el flujo magnético induce un voltaje en el devanado secundario, que se coloca de tal manera que intersecta el campo magnético.

Paso 3) Transformación de voltaje: Los devanados primario y secundario tienen vueltas en una relación relativa y esto determina la cantidad de voltaje que aumentará o disminuirá.

Paso 4) Refrigeración y aislamiento: Todo el transformador se encuentra recubierto de aceite aislante, generalmente aceite mineral, que también actúa como agente refrigerante. Durante el funcionamiento normal del transformador, el aceite se utiliza para dispersar el calor que se genera y evitar el sobrecalentamiento, y para aislar los devanados y el núcleo y evitar averías eléctricas.

Paso 5) Voltaje de salida suministrado: El devanado secundario transfiere la tensión al circuito externo, por lo que aquí se completa el proceso de ajuste de la tensión.

De esta manera, los transformadores sumergidos en aceite proporcionan un medio eficaz y seguro de transformación de tensión para las distintas etapas de la distribución de electricidad.

4) Tipos de transformadores sumergidos en aceite

Los transformadores sumergidos en aceite se clasifican según sus métodos de enfriamiento y vienen en una variedad de opciones:

• Aceite Natural del Aire Natural (ONAN): En este tipo, el aceite y el aire que lo rodea se enfrían por sí solos, sin necesidad de ventiladores ni bombas. Se utiliza en transformadores de menor tamaño.

• Petróleo Natural de Fuerza Aérea (ONAF): En este caso, el aceite se enfría solo, pero los ventiladores enfrían el radiador empujando el aire circundante. Esta disposición se utiliza en transformadores de tamaño mediano.

• Fuerzas aéreas forzadas a base de petróleo (OFAF): En esta disposición, tanto el aceite como el aire que lo rodea circulan mediante bombas y ventiladores. Esta configuración es adecuada para transformadores de gran capacidad.

• Aceite forzado con agua forzada (OFWF): Este tipo utiliza tanto agua como aceite en transformadores extremadamente grandes como medios de enfriamiento para que no se produzca sobrecalentamiento cuando los transformadores están bajo alta carga.

5) Beneficios del transformador sumergido en aceite

Los transformadores sumergidos en aceite gozan de gran prestigio debido a su capacidad para funcionar en condiciones extremas y a los factores que los influyen. A continuación, se presenta un breve resumen de las ventajas de estos transformadores que los hacen populares en cualquier sistema de gestión de energía.

• Rentabilidad: Permiten una instalación y mantenimiento baratos y la necesidad de cambio es mínima ya que el transformador es robusto.

• Fiable y duradero: Los transformadores pueden soportar una variedad de condiciones ambientales con bajas tasas de falla, lo que los hace confiables durante largos períodos.

• Alta eficiencia: Menos pérdidas de energía permiten que los transformadores sumergidos en aceite funcionen excelentemente bajo cargas pesadas.

• Refrigeración eficiente: El aceite absorbe, disuelve e irradia calor de manera eficiente para evitar el sobrecalentamiento del transformador, así como para garantizar un funcionamiento constante del transformador bajo cargas elevadas.

• Aislamiento y seguridad mejorados: El aceite actúa como una cubierta aislante para los devanados reduciendo el riesgo de descargas eléctricas y aumentando la vida útil del transformador.

• Versatilidad de aplicaciones: Se pueden utilizar para redes eléctricas, sistemas de energía renovable y aplicaciones industriales, ya que vienen en diferentes tamaños y capacidades.

• Caracteristicas de seguridad: Contienen dispositivos de protección como el relé Buchholz que evita daños al detectar ácidos. Además, hay una protección contra la humedad que cuenta con un respiradero de gel de sílice.

6) Medidas preventivas y mantenimiento del Transformador Inmerso en Aceite

Los transformadores sumergidos en aceite pueden funcionar a niveles óptimos y durar más tiempo gracias al mantenimiento regular requerido y a las acciones preventivas. Algunas medidas clave incluyen el análisis periódico del aceite para identificar sustancias extrañas y el estado del mismo, el control del aceite para evitar que se queme y la garantía de que el sistema de refrigeración (radiadores y ventiladores) funcione de manera óptima.

Se debe realizar el mantenimiento del respiradero reemplazando el gel de sílice para que no se acumule humedad, y se debe controlar visualmente el transformador para detectar posibles filtraciones de aceite. Es necesario controlar las condiciones de sobretemperatura que pueden provocar un sobrecalentamiento, mientras que el relé Buchholz se debe controlar periódicamente para poder encontrar rastros de fallas internas.

Las inspecciones periódicas para detectar ruidos o vibraciones anormales, junto con la supervisión del entorno, permiten prever a tiempo cualquier problema probable. En conclusión, es innegable que las inspecciones eléctricas, como por ejemplo las pruebas de resistencia de aislamiento, son esenciales para la prevención de averías. La implementación de estas acciones mejora considerablemente la fiabilidad y la vida útil del transformador.

7) Conclusión

Para cualquier negocio que necesite electricidad ininterrumpida, transformadores sumergidos en aceite Son esenciales. Sus características únicas de refrigeración, aislamiento y diseño les permiten realizar de manera eficiente una serie de funciones, lo que los hace ideales para los sistemas de energía modernos. Un mantenimiento adecuado y regular, especialmente el mantenimiento preventivo, aumenta su vida útil y mantiene sus operaciones libres de interrupciones.

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