miércoles, 18 de febrero de 2009
MANTENIMIENTO DEL ACEITE DE LOS TRANSFORMADORES
La provisión de energía eléctrica segura y estable es el factor más crítico en la actividad industrial y civil de nuestra época. Sin energía eléctrica todas las operaciones de una fabrica se paralizan, los ascensores de un edificio se detienen, las centrales telefónicas son inútiles, el aire acondicionado no funciona, los sistemas de seguridad entran en zona de alto riesgo en cuanto a confiabilidad y seguridad.
La llegada de la luz es el resultado de una cadena que se inicia a 2000 ó 3000 Km. que es donde se genera la energía eléctrica, luego la tensión llega hasta la entrada del lugar deseado después de haber sido convertida varias veces. Los eslabones de nuestra cadena son turbinas, cables, transformadores y aparatos de maniobra. En esta oportunidad nos ocuparemos de uno de estos eslabones, el transformador: una caja en la que ocurren efectos electromagnéticos, que nos permite recibir la energía eléctrica en las condiciones entregadas por el distribuidor y accionarla a los requerimientos de nuestras maquinas.
El aceite de los trasformadores cumple las siguientes funciones principales:
- Aislar eléctricamente los bobinados.
- Extinguir arcos eléctricos.
- Disipar el calor.
El mantenimiento de la calidad del fluido dieléctrico es esencial para asegurar el buen funcionamiento de los equipos eléctricos aislados en aceite. Existe una gran variedad de criterios para evaluar el estado de los aceites, y la frecuencia de ensayos. Una solución de compromiso sana y razonable consiste en tener en cuenta la explotación del transformador, la confiabilidad exigida, y el tipo de sistema eléctrico. Por ejemplo, las grandes empresas distribuidoras de energía eléctrica consideran el monitoreo de todos sus transformadores una tarea antieconómica, y están preparadas a aceptar un riesgo de falla mas elevado. En cambio, un usuario industrial o el operador de un edificio, cuyas actividades dependen de la confiabilidad de su alimentación eléctrica, desearía reducir su factor de riesgo aplicando una supervisión mas vigilante de la calidad del aceite como un medio proactivo para prevenir cortes de electricidad.
Cuando el aceite se degrada, se reducen los márgenes de seguridad y aumenta el riesgo de un efecto prematuro. Aunque la evaluación del riesgo es difícil, la acción proactiva consiste en identificar los efectos potenciales de un deterioro acrecentado- es mirar hacia delante y analizar hipótesis de conflictos.
La filosofía de este trabajo es presentar un instrumento de comprensión, lo mas amplio posible, de la degradación de la calidad del aceite para tomar las decisiones mas convenientes sobre los procedimientos de mantenimiento.
LAS PROPIEDADES DEL ACEITE AISLANTE Y SU DEGRADACIÓN
A fin de asegurar las funciones múltiples del aceite aislante (dieléctrico, extintor de arcos y agente de transferencia de calor), este debe poseer las siguientes propiedades fundamentales:
La llegada de la luz es el resultado de una cadena que se inicia a 2000 ó 3000 Km. que es donde se genera la energía eléctrica, luego la tensión llega hasta la entrada del lugar deseado después de haber sido convertida varias veces. Los eslabones de nuestra cadena son turbinas, cables, transformadores y aparatos de maniobra. En esta oportunidad nos ocuparemos de uno de estos eslabones, el transformador: una caja en la que ocurren efectos electromagnéticos, que nos permite recibir la energía eléctrica en las condiciones entregadas por el distribuidor y accionarla a los requerimientos de nuestras maquinas.
El aceite de los trasformadores cumple las siguientes funciones principales:
- Aislar eléctricamente los bobinados.
- Extinguir arcos eléctricos.
- Disipar el calor.
El mantenimiento de la calidad del fluido dieléctrico es esencial para asegurar el buen funcionamiento de los equipos eléctricos aislados en aceite. Existe una gran variedad de criterios para evaluar el estado de los aceites, y la frecuencia de ensayos. Una solución de compromiso sana y razonable consiste en tener en cuenta la explotación del transformador, la confiabilidad exigida, y el tipo de sistema eléctrico. Por ejemplo, las grandes empresas distribuidoras de energía eléctrica consideran el monitoreo de todos sus transformadores una tarea antieconómica, y están preparadas a aceptar un riesgo de falla mas elevado. En cambio, un usuario industrial o el operador de un edificio, cuyas actividades dependen de la confiabilidad de su alimentación eléctrica, desearía reducir su factor de riesgo aplicando una supervisión mas vigilante de la calidad del aceite como un medio proactivo para prevenir cortes de electricidad.
Cuando el aceite se degrada, se reducen los márgenes de seguridad y aumenta el riesgo de un efecto prematuro. Aunque la evaluación del riesgo es difícil, la acción proactiva consiste en identificar los efectos potenciales de un deterioro acrecentado- es mirar hacia delante y analizar hipótesis de conflictos.
La filosofía de este trabajo es presentar un instrumento de comprensión, lo mas amplio posible, de la degradación de la calidad del aceite para tomar las decisiones mas convenientes sobre los procedimientos de mantenimiento.
LAS PROPIEDADES DEL ACEITE AISLANTE Y SU DEGRADACIÓN
A fin de asegurar las funciones múltiples del aceite aislante (dieléctrico, extintor de arcos y agente de transferencia de calor), este debe poseer las siguientes propiedades fundamentales:
- Una rigidez dieléctrica suficientemente alta para resistir las solicitaciones eléctricas que se presenten en el servicio.
- Una viscosidad adecuada para asegurar la circulación convectiva y facilitar la transferencia de calor.
- Un punto de escurrimiento bajo, que asegure la fluidez del aceite a bajas temperaturas.
- Una buena estabilidad a la oxidación, que asegure una larga vida util (típicamente 20 a 30 años).
La degradación del aceite depende de las condiciones de servicio y el mantenimiento del transformador. El aceite aislante esta en contacto con el aire y sufre reacciones de oxidación. La oxidación se acelera por efecto de temperaturas elevadas, por el contacto con agua y por la presencia de metales (cobre, hierro) que actúan como catalizadores.
Síntomas de degradación del aceite son:
- Cambio de color: oscurecimiento.
- Formación de sustancias polares.
- Formación de ácidos.
- Olor.
- Generación de lodos.
El deterioro del aceite puede provocar un envejecimiento prematuro del aislante sólido (barniz, papel kraft, presspan, y tacos de madera).
La aparición incipiente de estos productos de degradación se puede determinar estudiando el comportamiento de las propiedades del aceite, y descubrirlos aun antes que repercuta en el estado del fluido o en la condición eléctrica del transformador.
ENSAYOS DE LOS ACEITES Y SU SIGNIFICADO
Existe un gran número de ensayos que se puede aplicar a los aceites dieléctricos. Sin embargo, para determinar si un aceite es apto para continuar en servicio, y para prever su comportamiento futuro, se consideran suficientes los siguientes:
Rigidez dieléctrica
Es la tensión a la cual el aceite permite la formación de un arco. La rigidez dieléctrica permite medir la amplitud de un aceite para resistir las solicitaciones dieléctricas dentro de un transformador o interruptor.
Un aceite limpio y seco se caracteriza por tener una alta rigidez dieléctrica (típicamente 60 KV/0,1”). La presencia de agua, sólidos y sustancias polares reducen sensiblemente su rigidez dieléctrica.
Frecuencia:
Anual o semestral.
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>50 KV)
Dudoso (30 a 50 KV)
Insatisfactorio (<30>
- Una viscosidad adecuada para asegurar la circulación convectiva y facilitar la transferencia de calor.
- Un punto de escurrimiento bajo, que asegure la fluidez del aceite a bajas temperaturas.
- Una buena estabilidad a la oxidación, que asegure una larga vida util (típicamente 20 a 30 años).
La degradación del aceite depende de las condiciones de servicio y el mantenimiento del transformador. El aceite aislante esta en contacto con el aire y sufre reacciones de oxidación. La oxidación se acelera por efecto de temperaturas elevadas, por el contacto con agua y por la presencia de metales (cobre, hierro) que actúan como catalizadores.
Síntomas de degradación del aceite son:
- Cambio de color: oscurecimiento.
- Formación de sustancias polares.
- Formación de ácidos.
- Olor.
- Generación de lodos.
El deterioro del aceite puede provocar un envejecimiento prematuro del aislante sólido (barniz, papel kraft, presspan, y tacos de madera).
La aparición incipiente de estos productos de degradación se puede determinar estudiando el comportamiento de las propiedades del aceite, y descubrirlos aun antes que repercuta en el estado del fluido o en la condición eléctrica del transformador.
ENSAYOS DE LOS ACEITES Y SU SIGNIFICADO
Existe un gran número de ensayos que se puede aplicar a los aceites dieléctricos. Sin embargo, para determinar si un aceite es apto para continuar en servicio, y para prever su comportamiento futuro, se consideran suficientes los siguientes:
Rigidez dieléctrica
Es la tensión a la cual el aceite permite la formación de un arco. La rigidez dieléctrica permite medir la amplitud de un aceite para resistir las solicitaciones dieléctricas dentro de un transformador o interruptor.
Un aceite limpio y seco se caracteriza por tener una alta rigidez dieléctrica (típicamente 60 KV/0,1”). La presencia de agua, sólidos y sustancias polares reducen sensiblemente su rigidez dieléctrica.
Frecuencia:
Anual o semestral.
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>50 KV)
Dudoso (30 a 50 KV)
Insatisfactorio (<30>
Tensión interfacial
Entre el aceite y el agua define la capacidad del aceite de “encapsular” moléculas de agua y sustancia polares. Un aceite con alta tensión interfacial será capaz de mantener elevada rigidez dieléctrica aunque el aceite incorpore agua.
Opuestamente, un aceite con baja tensión interfacial no recuperara su rigidez dieléctrica, aunque sea deshidratado y purificado.
El descenso paulatino de la tensión interfacial es señal de envejecimiento del aceite o de mezcla de un aceite dieléctrico con otro lubricante industrial.
Frecuencia:
Anual.
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>35 dyn/cm)
Dudoso (25 a 35 dyn/cm)
Insatisfactorio (<25>
Entre el aceite y el agua define la capacidad del aceite de “encapsular” moléculas de agua y sustancia polares. Un aceite con alta tensión interfacial será capaz de mantener elevada rigidez dieléctrica aunque el aceite incorpore agua.
Opuestamente, un aceite con baja tensión interfacial no recuperara su rigidez dieléctrica, aunque sea deshidratado y purificado.
El descenso paulatino de la tensión interfacial es señal de envejecimiento del aceite o de mezcla de un aceite dieléctrico con otro lubricante industrial.
Frecuencia:
Anual.
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>35 dyn/cm)
Dudoso (25 a 35 dyn/cm)
Insatisfactorio (<25>
Número de neutralización
Es una medida de agentes ácidos orgánicos en el aceite. En un aceite nuevo el número de neutralización es pequeño, y aumenta como resultado del envejecimiento, deterioro y oxidación.
Frecuencia:
Anual
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (<0.08>0.15 mg KOH/g)
Critico (>0.20 mg KOH/g)
El inhibidor de oxidación
Es un aditivo incorporado al aceite, que retarda su degradación por oxidación. El mecanismo de acción es ataque a peróxidos, formando moléculas inocuas. Un aceite inhibido se degrada más lentamente que un aceite no inhibido, siempre que el inhibidor este presente. Cuando el inhibidor de oxidación se agota, el aceite se oxida rápidamente. Por ello es importante establecer la condición del inhibidor y su velocidad de consumo. Una velocidad de consumo anormalmente puede indicar la existencia de puntos calientes en el transformador.
Frecuencia:
Anual
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>0.3 %)
Dudoso (0.1 a 0.3 %)
Insatisfactorio (<0.1>
Es una medida de agentes ácidos orgánicos en el aceite. En un aceite nuevo el número de neutralización es pequeño, y aumenta como resultado del envejecimiento, deterioro y oxidación.
Frecuencia:
Anual
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (<0.08>0.15 mg KOH/g)
Critico (>0.20 mg KOH/g)
El inhibidor de oxidación
Es un aditivo incorporado al aceite, que retarda su degradación por oxidación. El mecanismo de acción es ataque a peróxidos, formando moléculas inocuas. Un aceite inhibido se degrada más lentamente que un aceite no inhibido, siempre que el inhibidor este presente. Cuando el inhibidor de oxidación se agota, el aceite se oxida rápidamente. Por ello es importante establecer la condición del inhibidor y su velocidad de consumo. Una velocidad de consumo anormalmente puede indicar la existencia de puntos calientes en el transformador.
Frecuencia:
Anual
Interpretación de resultados:
Satisfactorio (>0.3 %)
Dudoso (0.1 a 0.3 %)
Insatisfactorio (<0.1>
Nivel de agua
El agua puede provenir del aire atmosférico o de la degradación de la celulosa (aislante sólido del transformador).
Contenidos bajos de agua (hasta 30 ppm) permanecen en solución y no cambian el aspecto del aceite. Cuando el contenido de agua supera el valor de saturación, aparece agua libre en forma de turbidez o gotas decantadas. El agua disuelta afecta las propiedades directas del aceite: disminuye la rigidez dieléctrica y aumenta el factor de disipación dieléctrica (tangente delta).
Es un transformador, el agua se reparte entre el aceite y el papel, en una relación predominante hacia el papel. Un alto contenido de agua acelera la degradación de la celulosa, reduciendo la vida útil del aislante sólido.
Frecuencia:
Anual o semestral.
Interpretación de resultados:
Deshidratado: (<10>20 ppm)
Gases disueltos
El aceite tiene como funciones principales aislar eléctricamente, extinguir arcos y disipar el calor. Cuando una de estas funciones falla, la anomalía del transformador deja sus huellas en el aceite en forma de:
- Compuestos pesados (lacas, barnices y carbón).
- Compuestos livianos (gases de hidrocarburos).
Estudiando los gases disueltos en el aceite, puede examinarse el estado eléctrico interno del transformador sin necesidad de desencubarlo. Los gases clave son: metano, Etano, Etileno, Acetileno e hidrógeno.
Ante una falla térmica que produzca calentamiento, el aceite absorberá energía y reaccionará librando Metano e Hidrógeno. Si el calentamiento es severo, liberará también etileno. Y si existen asociados arcos de alta energía, el aceite generara Acetileno.
Frecuencia:
Anual o semestral.
Anual o semestral.
Las investigaciones realizadas durante los últimos 25 años permitieron complementar el diagnóstico con la tipificación de la falla, de acuerdo a la relación en la concentración de gases. La norma IEC 599 presenta 8 casos típicos de diagnostico:
Tabla 1
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
ACCIONES CORRECTIVAS
Si es un resultado de ensayo da fuera de los límites admisibles, es conveniente comparar con valores anteriores y analizar el comportamiento histórico del aceite. Si fuera necesario, aconseja repetir la toma de muestra antes de emprender cualquier acción correctiva.
En general, un solo parámetro no es suficiente para calificar a un aceite. La evaluación debe efectuarse con el conjunto de los ensayos realizados: varias propiedades deben ser desfavorables con una línea lógica. Si se observa una variación significativa determinada, es conveniente incrementar la frecuencia de ensayos a fin de tomar las medidas correctivas apropiadas. Con la confirmación del deterioro, las acciones correctivas posibles son:
Tabla4
Tabla 3
ACCIONES CORRECTIVAS
Si es un resultado de ensayo da fuera de los límites admisibles, es conveniente comparar con valores anteriores y analizar el comportamiento histórico del aceite. Si fuera necesario, aconseja repetir la toma de muestra antes de emprender cualquier acción correctiva.
En general, un solo parámetro no es suficiente para calificar a un aceite. La evaluación debe efectuarse con el conjunto de los ensayos realizados: varias propiedades deben ser desfavorables con una línea lógica. Si se observa una variación significativa determinada, es conveniente incrementar la frecuencia de ensayos a fin de tomar las medidas correctivas apropiadas. Con la confirmación del deterioro, las acciones correctivas posibles son:
Tabla4
COMPATIBILIDAD DE ACEITES AISLANTES
Los aceites dieléctricos de distintas marcas son compatibles entre sí, con una condición:
¡No mezclar aceites inhibidos con aceites no inhibidos!
Los aceites regenerados que cumplan las especificaciones de aceites nuevos (IRAM 2026 o IEC 296) son compatibles con aceites nuevos y con aceites en servicio, y pueden ser agregados a éstos en cualquier proporción.
En caso que deban suplementarse aceites con aditivos depresores de punto de escurrimiento, el aceite a agregar deberá tener el mismo aditivo que tiene el aceite en uso.
Cuando los aceites contienen aditivos inhibidores de oxidación y depresores de punto de escurrimiento desconocidos, se recomienda estudiar la compatibilidad de la mezcla. Para ello se deben evaluar las propiedades dieléctricas, características físico-químicas y un ensayo de “estabilidad a la oxidación” que incluye un envejecimiento artificial acelerado de la mezcla.
Los aceites regenerados que cumplan las especificaciones de aceites nuevos (IRAM 2026 o IEC 296) son compatibles con aceites nuevos y con aceites en servicio, y pueden ser agregados a éstos en cualquier proporción.
En caso que deban suplementarse aceites con aditivos depresores de punto de escurrimiento, el aceite a agregar deberá tener el mismo aditivo que tiene el aceite en uso.
Cuando los aceites contienen aditivos inhibidores de oxidación y depresores de punto de escurrimiento desconocidos, se recomienda estudiar la compatibilidad de la mezcla. Para ello se deben evaluar las propiedades dieléctricas, características físico-químicas y un ensayo de “estabilidad a la oxidación” que incluye un envejecimiento artificial acelerado de la mezcla.
MANIPULEO Y ALMACENAMIENTO DE ACEITES NUEVOS
Para asegurar un servicio satisfactorio, es necesario asegurar las máximas precauciones al manipular el aceite. Los tambores deberán mantenerse en un lugar cubierto, el abrigo de la radiación solar y otras fuentes de calor, y en lo posible acostados en catres con sus dos tapones cubiertos con aceites para evitar la entrada de aire húmedo durante el almacenamiento.
La trasferencia del aceite de los tambores a los transformadores debe efectuarse a través de una máquina de tratamiento. Se recomienda que el extremo de la manguera de mando, que introduce el aceite al tanque de expansión del transformador, esté sumergido en el pelo líquido. De este modo se evitará la incorporación de aire húmedo al aceite tratado por “efecto cascada”.
Para asegurar un servicio satisfactorio, es necesario asegurar las máximas precauciones al manipular el aceite. Los tambores deberán mantenerse en un lugar cubierto, el abrigo de la radiación solar y otras fuentes de calor, y en lo posible acostados en catres con sus dos tapones cubiertos con aceites para evitar la entrada de aire húmedo durante el almacenamiento.
La trasferencia del aceite de los tambores a los transformadores debe efectuarse a través de una máquina de tratamiento. Se recomienda que el extremo de la manguera de mando, que introduce el aceite al tanque de expansión del transformador, esté sumergido en el pelo líquido. De este modo se evitará la incorporación de aire húmedo al aceite tratado por “efecto cascada”.
CONCLUSION
El transformador es el corazón de cualquier sistema industrial, edificio o complejo habitacional. Es un equipo noble que requiere muy poca atención. Cada molécula de aceite es un periodista que recorre cada rincón recogiendo información acerca de qué información que funciona bien y que funciona mal. Es nuestra misión “escuchar” al aceite, interpretar la información que nos da, adoptar las medidas tendientes a desviar tendencias negativas y asegurar la continuidad del servicio, seguridad de operación y confiabilidad del transformador.
El transformador es el corazón de cualquier sistema industrial, edificio o complejo habitacional. Es un equipo noble que requiere muy poca atención. Cada molécula de aceite es un periodista que recorre cada rincón recogiendo información acerca de qué información que funciona bien y que funciona mal. Es nuestra misión “escuchar” al aceite, interpretar la información que nos da, adoptar las medidas tendientes a desviar tendencias negativas y asegurar la continuidad del servicio, seguridad de operación y confiabilidad del transformador.
martes, 17 de febrero de 2009
¿QUE ES RIGIDEZ DIELECTRICA?
Entendemos por rigidez dieléctrica el valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aisladora y pasa a ser conductor. También podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensión se la denomina tensión de rotura.
El término rigidez se utiliza porque cuando la materia transmite energía, vibra en su extensión llevando su mensaje de una molécula a otra. Cuando no vibra, pues está rígida y no transmite nada. Cuanto más rígida es, más aislante resulta.
La rigidez dieléctrica se representa con la letra griega ε (epsilon) y se calcula siguiendo la siguiente expresión:
ε = KQ/(r*r)
donde K es la constante dieléctrica del material, Q la carga y r la distancia entre las partículas.
De este modo consideraremos que son dieléctricos aquellos los materiales con esta propiedad. Tienen diferentes aplicaciones, pero destaca su uso en la confección del condensador.
De este modo consideraremos que son dieléctricos aquellos los materiales con esta propiedad. Tienen diferentes aplicaciones, pero destaca su uso en la confección del condensador.
Rigidez dieléctrica (MV/m) de varios materiales comunes:
Substance rigidez Dieléctrica (MV/m)
Aire 3
Cuarzo 8
Tausonita 8
Goma de neopreno 12
Nailon 14
Vidrio Pyrex 14
Aceite de silicona 15
Papel 16
Baquelita 24
Poliestireno 24
Teflón 60
Aire 3
Cuarzo 8
Tausonita 8
Goma de neopreno 12
Nailon 14
Vidrio Pyrex 14
Aceite de silicona 15
Papel 16
Baquelita 24
Poliestireno 24
Teflón 60
MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES
TRANSFORMADORES ELECTRICOS
La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas, tanto en las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de los daños que podría ocasionar su parada por avería, tanto se trate de instalaciones públicas como privadas. Tratándose de costosos equipos, su revisión debe efectuarse con la periodicidad establecida en su proyecto de instalación, adecuándola en todo momento a las especiales características de su utilización, ubicación, etc.
La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas, tanto en las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de los daños que podría ocasionar su parada por avería, tanto se trate de instalaciones públicas como privadas. Tratándose de costosos equipos, su revisión debe efectuarse con la periodicidad establecida en su proyecto de instalación, adecuándola en todo momento a las especiales características de su utilización, ubicación, etc.
NORMAS BASICAS PREVIAS
Detallamos unos consejos básicos y generales:
· Planificar el trabajo con antelación a la parada y desconexión del transformador de la Red, solicitando los permisos y efectuando todos los avisos necesarios.
· Recopilar toda la información técnica relativa al Transformador y sus equipos( ventiladores, sistemas de control y seguridad, etc).
· Revisar todo el protocolo de seguridad necesario, incluyendo los equipos necesarios: puestas a tierra, señalizaciones, etc.
· Seleccionar el personal necesario para la tarea de mantenimiento entre los capacitados para ello, así como los medios materiales y herramientas, vehículos, grúas, etc.
TAREAS DE MANTENIMIENTO
Aunque cada instalación tendrá características específicas, intentaremos relacionar las más habituales; resaltamos una vez más que todo trabajo deberá cumplir con las normas y protocolos de seguridad pertinentes, por personal autorizado y formado para ello.
· Desconectar el equipo de la Red de tensión, tomando todas las medidas necesarias establecidas en el protocolo. Las más habituales son: Puesta a tierra del equipo, Bloqueo de todas las posibles conexiones entrantes y salientes, delimitación y marcado del área de trabajo.
· Comprobación del sistema de seguridad por sobre temperatura.
· Comprobación del sistema de seguridad por sobre presión interna del transformador.
· Comprobación de los sistema de sobrecorriente, fuga a tierra, diferencial, etc. en función del tipo y modelo del transformador.
· Comprobación del resto de indicadores, alarmas ópticas y/o acústicas.
· Comprobación del nivel de aceite, así como posibles fugas.
· Prueba de Rigidez Dieléctrica del Aceite; la muestra debe tomarse de la parte baja del transformador, mediante la válvula de muestreo.
· Comprobación, limpieza y ajuste de todas las conexiones eléctricas, fijaciones, soportes, guías y ruedas, etc.
· Comprobación y limpieza de los aisladores, buscando posible grietas o manchas donde pueda fijarse la suciedad y/o humedad.
· Comprobación en su caso del funcionamiento de los ventiladores, así como limpieza de radiadores o demás elementos refrigerantes.
lunes, 16 de febrero de 2009
EL TRANSFORMADOR DE POTENCIA
La elección correcta de un banco de transformadores de distribución no es tarea que se pueda tomar a la ligera, por lo que el conocimiento a fondo de esta máquina es indispensable para todo proyectista eléctrico, por otra parte, poner fuera de servicio un transformador de distribución representa un serio problema para las empresas que se ocupan de prestar servicio de electricidad a las comunidades, ya que ello siempre trae consigo un apagón más o menos prolongado de un sector poblacional. No obstante, el caso se vuelve más dramático cuando la interrupción de las operaciones del transformador es causada intempestivamente por un accidente del equipo, pues a los inconvenientes arriba mencionados tendríamos que añadir el costo de reparación o reposición del transformador. A continuación mencionaremos los tipos de transformadores usados en la industria y distribución:
TRANSFORMADOR DE POTENCIA
Descripción:
Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.
Características Generales:
Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Características Generales:
Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION
Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.
Descripción:
Descripción:
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Características Generales:
Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.
A continuación se detallan algunos tipos de transformadores de distribución:
A continuación se detallan algunos tipos de transformadores de distribución:
Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi
Descripción:
Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite. Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Características Generales:
Características Generales:
Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislamiento clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores Herméticos de Llenado Integral
Descripción:
Descripción:
Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Características Generales:
Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores Rurales
Descripción:
Descripción:
Están diseñados para instalación monoposte en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.
En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.
En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.
Transformadores Subterráneos
Aplicaciones
Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.
Características
Potencia: 150 a 2000KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
Transformadores Auto Protegidos
Aplicaciones
Aplicaciones
El transformador incorpora componentes para protección del sistema de distribución contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión. Para protección contra sobre tensiones el transformador está provisto de dispositivo para fijación de pararrayos externos en el tanque.
Características
Potencia: 45 a 150KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 380/220 o 220/127V
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 380/220 o 220/127V
AUTOTRANSFORMADORES
Los auto transformadores se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo. De manera parecida, los auto transformadores son adecuados como transformadores elevadores de centrales cuando sé desea alimentar dos sistemas de transporte diferentes. En este caso el devanado terciario en triángulo es un devanado de plena capacidad conectado al generador y los dos sistemas de transporte se conectan al devanado, auto transformador. El auto transformador no sólo presenta menores pérdidas que el transformador normal, sino que su menor tamaño y peso permiten el transporte de potencias superiores.
Transformadores de corriente constante
Un transformador de corriente constante es un transformador que automáticamente mantiene una corriente aproximadamente constante en su circuito secundario, bajo condiciones variables de impedancia de carga, cuando su primario se alimenta de una fuente de tensión aproximadamente constante. El tipo más usual, la disposición de «bobina móvil», tiene separadas las bobinas del primario y secundario, que tienen libertad para moverse entre sí, variando por tanto la reactancia de dispersión magnética del transformador.
Existen disponibles tipos para subestación que proporcionan unos modelos compactos integrales, que llevan incluidas los accesorios necesarios para el control y protección del transformador. Los accesorios normales comprenden un interruptor a solenoide primario, una protección. Contra apertura del circuito, fusibles o cortacircuitos con fusibles en el primario y descargadores de sobretensiones en el primario y en el secundario.
Los transformadores de corriente constante de tipo estático no tienen partes móviles y funcionan según el principio de una red resonante. Esta red normalmente consta de dos reactancias inductivas y dos capacitivas, cada una de igual reactancia para la frecuencia de alimentación. Con tal red, la corriente secundaria es independiente de la impedancia de la carga conectada, pero es directamente proporcional a la tensión del primario.
Existen disponibles tipos para subestación que proporcionan unos modelos compactos integrales, que llevan incluidas los accesorios necesarios para el control y protección del transformador. Los accesorios normales comprenden un interruptor a solenoide primario, una protección. Contra apertura del circuito, fusibles o cortacircuitos con fusibles en el primario y descargadores de sobretensiones en el primario y en el secundario.
Los transformadores de corriente constante de tipo estático no tienen partes móviles y funcionan según el principio de una red resonante. Esta red normalmente consta de dos reactancias inductivas y dos capacitivas, cada una de igual reactancia para la frecuencia de alimentación. Con tal red, la corriente secundaria es independiente de la impedancia de la carga conectada, pero es directamente proporcional a la tensión del primario.
Transformadores para hornos
Los transformadores para hornos suministran potencia a hornos eléctricos de los tipos de inducción, resistencia, arco abierto y arco sumergido. Las tensiones secundarias son bajas, ocasionalmente menores de 100 V, pero generalmente de varios centenares de Volts. La gama de tamaños varía desde algunos kVA a más de 50 MVA, con corrientes en el secundario superiores a 60 000 A. Las corrientes elevadas se obtienen conectando en paralelo muchas secciones de devanado. La corriente es recogida por barras internas y llevada a través de la tapa del transformador mediante barras o mediante bornes de gran corriente.
Transformadores de puesta a tierra
Un transformador de puesta a tierra es un transformador ideado principalmente con la finalidad de proporcionar un punto neutro a efectos de puesta a tierra. Puede ser una unidad de dos devanados con el devanado secundario conectado en triángulo y el devanado primario conectado en estrella que proporciona el neutro a efectos de puesta a tierra o puede ser un autotransformador trifásico de un solo devanado con devanados en estrella interconectada, o sea en zig-zag.
Transformadores móviles
Transformadores móviles y subestaciones móviles. Los transformadores o autotransformadores móviles están montados normalmente sobre semirremolques y llevan incorporados pararrayos y seccionadores separadores. Una subestación móvil tiene, además, aparamenta y equipo de medida y de protección. La unidad se desplaza por carretera arrastrada por tractores. Los reglamentos estatales y federales sobre transporte por carretera limitan el peso y tamaño máximos. Las unidades móviles se usan para restablecer el servicio eléctrico en emergencias, para permitir el mantenimiento sin interrupción de servicio, para proporcionar servicio durante las construcciones importantes y para reducir las inversiones en el sistema.
La unidad móvil está proyectada de manera que constituye una unidad compacta de aplicación múltiple que proporciona la máxima potencia en kVA, para el peso admisible.
La unidad móvil está proyectada de manera que constituye una unidad compacta de aplicación múltiple que proporciona la máxima potencia en kVA, para el peso admisible.
Transformadores para radio
Transformadores de energía. La finalidad del transformador de energía en las aplicaciones de los radiorreceptores consiste en variar la tensión de la red doméstica a un nivel tal que, cuando se aplique a una válvula de vacío o a un rectificador de semiconductores (ya sea de media onda o de onda completa) y esté adecuadamente filtrada, pueda usarse para alimentar las tensiones y corrientes de polarización para los dispositivos activos (válvulas, transistores, etc.) de la radio. El transformador de energía también puede usarse para cambiar la tensión de la red a un valor adecuado para los filamentos de las válvulas o lámparas que pueda haber en la radio.
Transformadores de frecuencias de audio. Pueden emplearse tres tipos de transformadores de frecuencias de audio en los receptores de radio: de entrada, de etapas intermedias y de salida. En el receptor normal sólo se usa el transformador de salida. El acoplamiento entre etapas de amplificación se consigue mediante impedancias comunes a los circuitos de entrada y salida de las etapas de amplificación.
Transformadores de entrada. Funcionan entre la fuente de tensión de c.a. (más comúnmente el último amplificador de frecuencia intermedia en una radio) y la primera válvula de vacío o transistor de amplificación del amplificador de audio. La relación de espiras para este transformador viene determinada por la tensión normal aplicada sobre el primario y el valor deseado de tensión que debe aplicarse a la rejilla de la primera válvula o a la base del primer transistor.
Transformadores de etapas intermedias. Todo lo dicho antes para el transformador de entrada se aplica a los transformadores de etapas intermedias, con la excepción de que los transformadores de etapas intermedias se usan entre etapas de amplificación de los amplificadores de audio.
Transformadores de salida. Funcionan entre la última etapa de válvulas de vacío 0 transistores del amplificador de audio y el circuito de carga, que en las radios es la bobina del altavoz. Normalmente, el transformador de salida para una etapa de salida de potencia tiene una relación reductora, debido a que la impedancia del altavoz es relativamente baja en comparación con la impedancia de la salida de un amplificador, ya sea de válvulas o de transistores.
Transformadores de radiofrecuencia. Este término se usa para describir una clase de transformadores que funcionan a una frecuencia muy superior a la de la gama de audio. Esta es la frecuencia de la portadora de la señal de radio recibida o, en las radios superheterodinas, es la diferencia entre la frecuencia de la portadora entrante y la frecuencia del oscilador de la radio. Esta frecuencia diferencia se denomina frecuencia intermedia y los transformadores a través de los cuales pasa se denominan transformadores de frecuencia intermedia.
Los transformadores de radiofrecuencia realizan esencialmente las mismas funciones que los transformadores de frecuencia de audio (relación de espiras determinada por las tensiones deseadas), pero presentan tres diferencias importantes. Como se ha mencionado anteriormente, trabajan con frecuencias muy superiores. Además, operan con potencias considerablemente menores que los transformadores de audio. Finalmente, uno o ambos devanados de un transformador de radiofrecuencia a menudo están shuntados mediante un- condensador, de manera que se forma un circuito sintonizado que atenúa todas las frecuencias menos la deseada.
Transformadores de frecuencias de audio. Pueden emplearse tres tipos de transformadores de frecuencias de audio en los receptores de radio: de entrada, de etapas intermedias y de salida. En el receptor normal sólo se usa el transformador de salida. El acoplamiento entre etapas de amplificación se consigue mediante impedancias comunes a los circuitos de entrada y salida de las etapas de amplificación.
Transformadores de entrada. Funcionan entre la fuente de tensión de c.a. (más comúnmente el último amplificador de frecuencia intermedia en una radio) y la primera válvula de vacío o transistor de amplificación del amplificador de audio. La relación de espiras para este transformador viene determinada por la tensión normal aplicada sobre el primario y el valor deseado de tensión que debe aplicarse a la rejilla de la primera válvula o a la base del primer transistor.
Transformadores de etapas intermedias. Todo lo dicho antes para el transformador de entrada se aplica a los transformadores de etapas intermedias, con la excepción de que los transformadores de etapas intermedias se usan entre etapas de amplificación de los amplificadores de audio.
Transformadores de salida. Funcionan entre la última etapa de válvulas de vacío 0 transistores del amplificador de audio y el circuito de carga, que en las radios es la bobina del altavoz. Normalmente, el transformador de salida para una etapa de salida de potencia tiene una relación reductora, debido a que la impedancia del altavoz es relativamente baja en comparación con la impedancia de la salida de un amplificador, ya sea de válvulas o de transistores.
Transformadores de radiofrecuencia. Este término se usa para describir una clase de transformadores que funcionan a una frecuencia muy superior a la de la gama de audio. Esta es la frecuencia de la portadora de la señal de radio recibida o, en las radios superheterodinas, es la diferencia entre la frecuencia de la portadora entrante y la frecuencia del oscilador de la radio. Esta frecuencia diferencia se denomina frecuencia intermedia y los transformadores a través de los cuales pasa se denominan transformadores de frecuencia intermedia.
Los transformadores de radiofrecuencia realizan esencialmente las mismas funciones que los transformadores de frecuencia de audio (relación de espiras determinada por las tensiones deseadas), pero presentan tres diferencias importantes. Como se ha mencionado anteriormente, trabajan con frecuencias muy superiores. Además, operan con potencias considerablemente menores que los transformadores de audio. Finalmente, uno o ambos devanados de un transformador de radiofrecuencia a menudo están shuntados mediante un- condensador, de manera que se forma un circuito sintonizado que atenúa todas las frecuencias menos la deseada.
Transformadores para rectificadores
Los transformadores para rectificadores suministran energía a los rectificadores a la tensión de entrada de c.a. requerida para la tensión de salida de c.c. deseada. Están construidos en tamaños que llegan hasta los 15 000 kVA y a veces superiores. La tensión del secundario generalmente es baja, variando desde menos de 50 V, para algunos procesos electrolíticos, hasta 1000 V para otras aplicaciones. La corriente secundaria generalmente es elevada y puede alcanzar muchos miles de amperes.
Pueden usarse conexiones de transformador que producen desfases para conseguir 12 fases, 24 o incluso más, a fin de reducir los armónicos de la corriente en la entrada de c.a. Pueden usarse transformadores auxiliares o conexiones entre los devanados de fase de los propios transformadores del rectificador. Cuando se usan dos devanados secundarios (como en el circuito en doble estrella) debe haber la misma impedancia entre el primario y cada devanado del secundario, para obtener ángulos de conmutación y tensiones de c.c. iguales en los dos circuitos del secundario.
Pueden usarse conexiones de transformador que producen desfases para conseguir 12 fases, 24 o incluso más, a fin de reducir los armónicos de la corriente en la entrada de c.a. Pueden usarse transformadores auxiliares o conexiones entre los devanados de fase de los propios transformadores del rectificador. Cuando se usan dos devanados secundarios (como en el circuito en doble estrella) debe haber la misma impedancia entre el primario y cada devanado del secundario, para obtener ángulos de conmutación y tensiones de c.c. iguales en los dos circuitos del secundario.
Transformadores especiales
Los transformadores especiales de aplicación general son transformadores de distribución de tipo seco que generalmente se usan con los primarios conectados a los circuitos de distribución de baja tensión, para alimentar cargas de alumbrado y pequeñas cargas a tensiones todavía más bajas. Existen transformadores para tensiones del primario de, 120, 240, 480 y 600 V, con potencias nominales comprendidas entre 25 VA y 500 kVA, a 60 Hz.
Los transformadores de control son transformadores de aislamiento de tensión constante y tipo seco. Generalmente se usan con los devanados primarios conectados a circuitos de distribución de baja tensión de 600 V o menos. La elección adecuada de un transformador de control facilitará la alimentación con la potencia correcta a tensión reducida para cargas de alumbrado y de control hasta 250 VA.
Los transformadores para máquinas herramientas son similares a los transformadores de control con capacidades de hasta 1500 VA para alumbrado localizado y para dispositivos de control de máquinas tales como solenoides, contactores, relés, tanto sobre herramientas portátiles como fijas. Principalmente se usan para proporcionar salidas de 120 V a partir de relés de 240 a 480 V a 60 Hz. También existen para funcionamiento a distintas tensiones con 25 y 50 Hz.
Los transformadores de clase 2 son transformadores de aislamiento de tipo seco adecuados para usar en los circuitos de clase 2 del National Electrical Code. Estos transformadores se usan generalmente en control remoto, en alimentación de pequeñas potencias y en los circuitos de señal para el accionamiento de timbres, campañas, controles de hornos, válvulas, relés, solenoides y similares. Son unidades con el primario a 120 V tanto del tipo limitador de energía como del tipo no limitador.
Los transformadores para señalización son transformadores de aislamiento, reductores, de tensión constante y tipo seco, que generalmente se usan con sus devanados primarios conectados o circuitos de distribución de baja tensión para alimentar sistemas de señalización no sujetos a las limitaciones de los circuitos de clase 2. Existen para circuitos de 120 ó de 240 V. Llevan una selección de tensiones de salida de 4, 8, 12, 16, 20 ó 24 V, conectando adecuadamente los cuatro terminales de salida. Existen unidades de hasta 1000 VA.
Los transformadores para tubos luminiscentes, para suministrar energía a anuncios de neón o de otros gases, se fabrican en tamaños que comprenden desde los 50 a los 1650 VA. Las gamas de tensiones en el secundario están comprendidas entre 2 000 y 15 000 V. La tensión depende de la longitud del tubo que forma el circuito; es decir, cuanto mayor sea la longitud del tubo, mayor tensión se necesita. La corriente suministrada por los transformadores está comprendida entre 18 y 120 mA.
Los transformadores para ignición son transformadores elevadores de tipo seco, de alta reactancia, usados para el encendido de los quemadores de gas o de fuel-oil domésticos. Tales transformadores están limitados a las tensiones primarias de 120 ó 240 V. Las tensiones secundarias están limitadas a 15 400 V y normalmente la gama va desde los 6 000 a los 14 000 V. La gama de corrientes nominales en el secundario va desde 20 a 28 mA y la de potencias de 140 a 430 VA.
Los transformadores para juguetes son transformadores reductores, del tipo secundario de baja tensión, cuya principal finalidad es suministrar corriente a juguetes accionados eléctricamente. Normalmente son portátiles y, debido a su uso previsto, se pone una especial atención en su construcción en lo relativo a seguridad y a eliminación del peligro de incendio; la entrada al devanado primario debe estar limitada por construcción a 660 W, incluso cuando el devanado del secundario esté cortocircuitado, condición que debe ser soportada sin crear peligro de incendio. Tales transformadores no están autorizados para tensiones del primario superiores a 150 V y las tensiones del secundario no pueden ser superiores a 30 V entre dos terminales de salida cualquiera.
Los transformadores de control son transformadores de aislamiento de tensión constante y tipo seco. Generalmente se usan con los devanados primarios conectados a circuitos de distribución de baja tensión de 600 V o menos. La elección adecuada de un transformador de control facilitará la alimentación con la potencia correcta a tensión reducida para cargas de alumbrado y de control hasta 250 VA.
Los transformadores para máquinas herramientas son similares a los transformadores de control con capacidades de hasta 1500 VA para alumbrado localizado y para dispositivos de control de máquinas tales como solenoides, contactores, relés, tanto sobre herramientas portátiles como fijas. Principalmente se usan para proporcionar salidas de 120 V a partir de relés de 240 a 480 V a 60 Hz. También existen para funcionamiento a distintas tensiones con 25 y 50 Hz.
Los transformadores de clase 2 son transformadores de aislamiento de tipo seco adecuados para usar en los circuitos de clase 2 del National Electrical Code. Estos transformadores se usan generalmente en control remoto, en alimentación de pequeñas potencias y en los circuitos de señal para el accionamiento de timbres, campañas, controles de hornos, válvulas, relés, solenoides y similares. Son unidades con el primario a 120 V tanto del tipo limitador de energía como del tipo no limitador.
Los transformadores para señalización son transformadores de aislamiento, reductores, de tensión constante y tipo seco, que generalmente se usan con sus devanados primarios conectados o circuitos de distribución de baja tensión para alimentar sistemas de señalización no sujetos a las limitaciones de los circuitos de clase 2. Existen para circuitos de 120 ó de 240 V. Llevan una selección de tensiones de salida de 4, 8, 12, 16, 20 ó 24 V, conectando adecuadamente los cuatro terminales de salida. Existen unidades de hasta 1000 VA.
Los transformadores para tubos luminiscentes, para suministrar energía a anuncios de neón o de otros gases, se fabrican en tamaños que comprenden desde los 50 a los 1650 VA. Las gamas de tensiones en el secundario están comprendidas entre 2 000 y 15 000 V. La tensión depende de la longitud del tubo que forma el circuito; es decir, cuanto mayor sea la longitud del tubo, mayor tensión se necesita. La corriente suministrada por los transformadores está comprendida entre 18 y 120 mA.
Los transformadores para ignición son transformadores elevadores de tipo seco, de alta reactancia, usados para el encendido de los quemadores de gas o de fuel-oil domésticos. Tales transformadores están limitados a las tensiones primarias de 120 ó 240 V. Las tensiones secundarias están limitadas a 15 400 V y normalmente la gama va desde los 6 000 a los 14 000 V. La gama de corrientes nominales en el secundario va desde 20 a 28 mA y la de potencias de 140 a 430 VA.
Los transformadores para juguetes son transformadores reductores, del tipo secundario de baja tensión, cuya principal finalidad es suministrar corriente a juguetes accionados eléctricamente. Normalmente son portátiles y, debido a su uso previsto, se pone una especial atención en su construcción en lo relativo a seguridad y a eliminación del peligro de incendio; la entrada al devanado primario debe estar limitada por construcción a 660 W, incluso cuando el devanado del secundario esté cortocircuitado, condición que debe ser soportada sin crear peligro de incendio. Tales transformadores no están autorizados para tensiones del primario superiores a 150 V y las tensiones del secundario no pueden ser superiores a 30 V entre dos terminales de salida cualquiera.
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