Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
Llevo muchos años trabajando con electricidad. Una cosa que he aprendido es que el calor es un gran problema para un transformador. Estas increíbles máquinas que alimentan nuestro mundo generan mucho calor cuando funcionan. Si ese calor no se controla correctamente, puede causar grandes problemas. Estos problemas pueden ir desde un mal funcionamiento hasta una avería total. Por eso es tan importante conocer los métodos de refrigeración de los transformadores. En este artículo, le mostraré las distintas formas de mantener frías estas máquinas tan trabajadoras para que funcionen bien. Veremos formas sencillas como el uso de aire para enfriar las cosas. También veremos formas más difíciles que utilizan aceite y agua. Cuando termine de leer, entenderá por qué un buen sistema de refrigeración ayuda a que un transformador dure mucho tiempo y funcione bien.
Empecemos por los hechos sencillos. Un transformador se encarga de trasladar la electricidad de un lugar a otro. Este proceso no es perfecto. Parte de la energía se transforma en calor. Este calor se genera en el núcleo y los devanados del transformador. Si este calor no se elimina, la temperatura del transformador aumentará. Esto puede causar muchos daños. Las altas temperaturas pueden estropear los revestimientos especiales del interior del transformador. Esto puede provocar cortocircuitos o incluso una avería completa.
Es como el motor de un coche. Genera mucho calor. Si el sistema de refrigeración deja de funcionar, el motor se calentará demasiado y se estropeará. Lo mismo ocurre con un transformador. Un buen sistema de refrigeración es muy importante. Mantiene el transformador funcionando a una temperatura segura. Así se asegura de que tenga una larga vida útil y funcione sin problemas. Un sistema de refrigeración tiene una función principal. Su función es alejar el calor del transformador. Traslada el calor al aire o al agua que lo rodea.
Podemos clasificar los transformadores en dos grandes grupos: transformadores de tipo seco y transformadores sumergidos en aceite. Puede que adivine lo que esto significa por los nombres. La gran diferencia es el método de refrigeración. Los transformadores secos se refrigeran por aire. Los sumergidos en aceite utilizan un aceite especial. El tipo de transformador depende de varias cosas. Estas cosas son su nivel de potencia, su trabajo y su ubicación.
Los transformadores de tipo seco se utilizan mucho en interiores. Se pueden encontrar en lugares como edificios de oficinas y hospitales. Se consideran más seguros porque no tienen aceite que pueda incendiarse. Los transformadores sumergidos en aceite son muy comunes. Se ven en centrales eléctricas al aire libre y para trabajos que necesitan mucha potencia. Esto se debe a que el aceite es mejor refrigerante que el aire. Cada tipo de transformador tiene sus propios métodos de refrigeración, que veremos a continuación.
Los transformadores de tipo seco utilizan aire para refrigerarse. La forma más sencilla es Aire natural (AN) refrigeración. Con este método, el aire que rodea al transformador se mueve alrededor de sus bobinados y núcleo. Esto ocurre por sí solo y se denomina convección natural. A medida que el transformador se calienta, el aire que lo rodea se calienta, sube y es sustituido por aire más frío procedente de abajo. Este movimiento natural del aire ayuda a eliminar el calor. Esta forma es barata y funciona bien para transformadores pequeños que no producen una gran cantidad de calor.
Para los transformadores secos de mayor tamaño, la refrigeración natural por aire puede no ser suficiente. En este caso Aire forzado (AF) refrigeración. Este método utiliza ventiladores o sopladores para empujar aire sobre el núcleo y los devanados del transformador. Esto ayuda a eliminar el calor mucho más rápido. Esta circulación forzada de aire permite al transformador manejar más potencia sin calentarse demasiado. A veces, un transformador utiliza ambas vías para enfriarse. Esto se denomina AN/AF. Los ventiladores sólo empiezan a funcionar cuando la temperatura alcanza un determinado nivel.
Ahora hablaremos de los transformadores sumergidos en aceite. El método de refrigeración más sencillo para éstos es Aceite Natural Aire Natural (ONAN). En un transformador ONAN, el núcleo y los devanados se colocan dentro de un depósito lleno de aceite para transformadores. Este aceite cumple dos funciones. Evita que la electricidad vaya donde no debe. También ayuda a refrigerar el transformador. A medida que el transformador funciona, el calor de los devanados y el núcleo pasa al aceite.
El aceite caliente es más ligero, por lo que sube a la parte superior del depósito del transformador. Cuando se enfría, se vuelve más pesado y se hunde hasta el fondo. Esto hace que el aceite se mueva por sí solo. A este proceso lo llamamos convección natural. El calor pasa del depósito del transformador al aire exterior. Para mejorar la refrigeración, el depósito suele tener una mayor superficie exterior. Para ello se añaden tubos de refrigeración o radiadores. El método ONAN es sencillo, funciona bien y se utiliza mucho en transformadores de tamaño pequeño y mediano.
Para los transformadores más grandes que generan más calor, el método ONAN de refrigeración puede no ser suficiente. En estas situaciones, necesitamos ayudar un poco al proceso de refrigeración. Es entonces cuando utilizamos el Aceite Natural Aire Forzado (ONAF) método. El sistema ONAF es como el sistema ONAN, pero con un ayudante añadido. El aceite sigue moviéndose dentro del transformador por sí solo debido a la convección. Pero se añaden ventiladores en el exterior del transformador, normalmente cerca de los radiadores.
Estos ventiladores soplan aire sobre el exterior del depósito del transformador y los radiadores. Esto ayuda a que el calor desaparezca mucho más rápido. Este movimiento forzado del aire ayuda a enfriar mejor el aceite. Esto permite al transformador realizar trabajos más grandes. Los ventiladores suelen estar controlados por una herramienta que comprueba la temperatura. Sólo se encienden cuando el aceite está demasiado caliente, lo que ayuda a ahorrar energía. El método ONAF se utiliza a menudo y es una buena opción de refrigeración para transformadores de potencia medianos y grandes.
Cuando hablamos de transformadores muy potentes, incluso el método ONAF podría no ser lo suficientemente fuerte como para mantener la temperatura segura. Para estos transformadores más grandes, necesitamos una forma más fuerte para enfriarlo. Aquí es donde el Aire forzado con aceite (OFAF) . En este sistema, no se espera a que el aceite se mueva por sí solo. En su lugar, se utiliza una bomba especial que empuja el aceite a través del transformador y su sistema de refrigeración.
Este movimiento forzado del aceite asegura que el calor se aleje del núcleo y los bobinados muy rápidamente y de forma adecuada. Además del movimiento forzado del aceite, se utilizan ventiladores para soplar aire sobre los radiadores. Esto es igual que en el método ONAF. El uso tanto de aceite forzado como de aire forzado nos proporciona un sistema de refrigeración muy bueno. Puede manejar la gran cantidad de calor producido por transformadores muy grandes.
Sí, en algunas situaciones se utiliza agua como líquido refrigerante para los transformadores. Esto suele hacerse en lugares donde se puede conseguir agua fácilmente, como en las centrales eléctricas que utilizan agua para producir electricidad. El método se denomina Aceite forzado Agua forzada (OFWF). En este sistema, el aceite caliente del transformador se bombea a través de un intercambiador de calor.
Dentro del intercambiador de calor, el calor pasa del aceite caliente al agua fría. El agua circula por otro conjunto de tubos. Es una forma muy buena de enfriar las cosas porque el agua puede absorber mucho más calor que el aire. El sistema de refrigeración OFWF suele utilizarse en transformadores muy grandes. Para estos transformadores, la refrigeración por aire no sería lo suficientemente buena o no funcionaría lo suficientemente bien.
Los radiadores y los intercambiadores de calor son partes muy importantes del sistema de refrigeración de los transformadores sumergidos en aceite. La función principal de un radiador es proporcionar más espacio exterior para que el calor pase del aceite del transformador al aire que lo rodea. Piense en el radiador de su coche. Un radiador de transformador funciona de la misma manera. El aceite caliente del transformador pasa por el radiador. El radiador está formado por muchas aletas o paneles. Esta gran superficie exterior permite que el calor se vaya más rápidamente.
Un intercambiador de calor es una herramienta que traslada el calor de un líquido a otro. Los líquidos no se tocan. En un sistema de refrigeración OFWF, el intercambiador de calor traslada el calor del aceite caliente del transformador al agua fría. Tanto los radiadores como los intercambiadores de calor tienen una gran misión. Garantizan que el sistema de refrigeración del transformador pueda deshacerse del calor generado durante su funcionamiento.
Para facilitar la comprensión de todos los métodos de refrigeración, se utiliza un sistema de clases de refrigeración. Estas clases se muestran con un código de cuatro letras. Este código le indica qué se utiliza para la refrigeración y cómo se mueve tanto para el sistema de refrigeración interior como para el exterior. Aquí hay una tabla que explica lo que significan las letras:
| Carta | Significado |
|---|---|
| O | Aceite mineral o líquido especial con un punto de inflamación igual o inferior a 300°C |
| K | Líquido especial con un punto de inflamación superior a 300°C |
| L | Líquido especial sin punto de inflamación conocido |
| A | Aire |
| W | Agua |
| N | Movimiento natural (por sí solo) |
| F | Movimiento forzado (mediante ventiladores o bombas) |
| D | Movimiento forzado dirigido |
Por ejemplo, ONAN significa Oil Natural Air Natural. ONAF significa Oil Natural Air Forzado. Es importante comprender estas clases de refrigeración. Esto es válido para cualquiera que ayude a planificar, utilizar o reparar transformadores. Ayuda a asegurarse de que se elige el sistema de refrigeración adecuado para el trabajo.
Elegir el método de refrigeración adecuado depende de varios factores. El tamaño y la potencia del transformador, su uso, la temperatura del aire que lo rodea y su coste. He aquí una guía sencilla:
Mantener frío un transformador no es sólo una buena idea. Es muy importante para su funcionamiento, seguridad y duración. Hay muchos métodos de refrigeración diferentes. Van desde el simple movimiento natural del aire de un transformador de tipo seco hasta los potentes sistemas forzados de aceite y agua de los grandes transformadores de potencia. Cada método se creó para un tipo de trabajo diferente. Si conocemos estos métodos, podemos asegurarnos de que estas importantes piezas de nuestro sistema eléctrico sigan funcionando bien durante muchos años.
Estos son los puntos clave que hay que recordar:
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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