¿Qué son los transformadores sumergidos en líquido?
Los transformadores sumergidos en líquido se han utilizado durante muchos años y son el tipo de transformador preferido para muchas aplicaciones. Los beneficios clave de los transformadores sumergidos en líquido son su alta eficiencia y bajas pérdidas. Además, los transformadores sumergidos en líquido ofrecen excelente fiabilidad y bajo mantenimiento. Hay dos tipos principales de transformadores sumergidos en líquido:
- Hermético
- Conservador
Este artículo discute en detalle los transformadores herméticos, por favor consulte nuestro artículo sobre transformador conservador para aprender sobre este tipo de unidad.
Transformadores Eléctricos Montados
Transformadores Herméticamente Sellados
Un transformador hermético es un transformador que está herméticamente sellado y lleno de un fluido dieléctrico como aceite mineral, aceite de silicona o aceite sintético. Se utilizan en una variedad de aplicaciones donde es necesario evitar que la humedad, el oxígeno u otros contaminantes entren en el tanque del transformador y contaminen el aceite aislante (líquido dieléctrico); esto resulta en una vida útil más larga del transformador y una mejor fiabilidad. Los transformadores herméticos pueden ser refrigerados por aire o refrigerados por líquido, y a menudo se utilizan en aplicaciones donde el transformador debe operar en un entorno peligroso. A diferencia de los transformadores tipo conservador, los transformadores herméticos no tienen tanque de expansión y pueden o no estar equipados con un dispositivo de alivio de presión.
Los diseños de transformadores herméticos ofrecen un excelente rendimiento de enfriamiento. El aceite de aislamiento proporciona un enfriamiento eficiente de los devanados del transformador y el núcleo, lo que ayuda a reducir las pérdidas térmicas y extender la vida útil del transformador. Más del 95% de los transformadores sumergidos en líquido utilizan aceite mineral como fluido dieléctrico aislante.
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Diseño Hermético
En ingeniería eléctrica, un diseño hermético es el proceso de diseñar dispositivos y sistemas que sean resistentes a elementos externos como polvo, vapor de agua y otros contaminantes en el aire. El término "hermético" proviene de la palabra griega para "sellado". Los dispositivos herméticos se utilizan típicamente en aplicaciones críticas donde la fiabilidad es primordial, como en equipos aeroespaciales y médicos. El diseño hermético implica crear una barrera entre el dispositivo y su entorno, típicamente usando un sellador o junta. Esta barrera puede tomar muchas formas, pero debe ser lo suficientemente fuerte como para resistir las fuerzas de la naturaleza y evitar que entren elementos no deseados en el dispositivo. El diseño hermético es una parte esencial de muchos diseños de transformadores, ya que ayuda a garantizar que el transformador continúe funcionando correctamente incluso en condiciones adversas.
Diferentes tipos de aceites utilizados en transformadores herméticamente sellados
El tipo de aceite utilizado puede tener un impacto significativo en el rendimiento, la durabilidad y la fiabilidad del transformador. Hay cuatro tipos principales de aceites utilizados con transformadores herméticamente sellados:
- Aceite mineral - el tipo más común de aceite para transformadores. Es un dieléctrico altamente efectivo y tiene excelentes propiedades térmicas.
- Aceite de silicona - también una opción popular para transformadores herméticamente sellados. Tiene muy buenas propiedades dieléctricas y puede soportar temperaturas extremas. Es comparativamente caro.
- Ésteres naturales - otra opción para transformadores herméticamente sellados. Tienen excelente estabilidad térmica y son respetuosos con el medio ambiente.
- Ésteres sintéticos - el tipo más caro de aceite para transformadores, pero ofrecen el mejor rendimiento en términos de resistencia dieléctrica y estabilidad térmica.
El tipo de aceite utilizado en un transformador herméticamente sellado es importante considerar al seleccionar un transformador para aplicaciones de distribución de energía, ya que afectará sus características eléctricas. Cada tipo de aceite tiene sus propias ventajas y desventajas y estas deben ser consideradas.
Cómo Funcionan los Transformadores Sumergidos en Líquido
Los transformadores de inmersión en líquido utilizan un medio líquido, típicamente aceite, para enfriamiento y aislamiento. Los devanados y el núcleo están sumergidos en el líquido, que proporciona tanto soporte mecánico como aislamiento eléctrico. El líquido también ayuda a disipar el calor, haciendo que los transformadores de inmersión sean ideales para su uso en aplicaciones de alta potencia. Los transformadores típicamente tienen dos o más devanados, que son conductores acoplados inductivamente entre sí (inducción electromagnética). Esto permite que el transformador transfiera energía de un circuito a otro sin conectar físicamente los dos circuitos. Cuando se utiliza en un transformador de inmersión, los devanados se envuelven alrededor de un núcleo central, que está hecho de un material con alta permeabilidad magnética (laminaciones de acero); esto aumenta la capacidad del transformador para almacenar energía en su campo magnético, haciéndolo más eficiente. Los devanados del transformador se fabrican típicamente de cobre o aluminio (el aluminio es más barato, pero requiere más espacio porque su clasificación de conductividad es menor que la del cobre).
Ventajas y desventajas de los transformadores herméticos sumergidos en líquido
Los transformadores herméticos son casi libres de mantenimiento porque no hay oportunidades para que la humedad u otros contaminantes entren en la unidad y causen corrosión o contaminación del aceite. Los costos de mantenimiento son bajos, mientras que la vida útil de un transformador hermético puede ser bastante larga (>20 años). Los transformadores herméticos son eficientes, compactos y muy fiables.
Aunque los transformadores herméticos ofrecen muchas ventajas, también tienen algunas desventajas. Las unidades herméticas no son tan fácilmente reparables como las unidades tipo conservador porque están selladas. Romper el sello de un transformador hermético no es aconsejable, ya que las unidades nunca pueden volver a sellarse realmente sin un esfuerzo significativo. El análisis de aceite de un transformador hermético no es posible a menos que se rompa el sello (para obtener una muestra de aceite), lo que significa que hay menos técnicas de monitoreo de condición disponibles para usar con este tipo de unidad.
Factores a considerar al especificar transformadores herméticamente sellados
Cuando se requieren transformadores herméticamente sellados, hay varios factores a considerar para asegurar que se seleccione el transformador adecuado para la aplicación correcta. El sello hermético evita que el oxígeno, el nitrógeno y otros gases entren o salgan de la carcasa del transformador, y se mantiene mediante soldadura, brasado o soldadura del tanque del transformador y sus componentes. Los siguientes factores deben considerarse al especificar un transformador herméticamente sellado:
- Entorno - los transformadores herméticamente sellados pueden usarse en aplicaciones tanto interiores como exteriores. Las consideraciones para extremos de temperatura, humedad, altitud y niveles de contaminación deben tenerse en cuenta al seleccionar un transformador herméticamente sellado.
- Temperatura - las temperaturas mínimas y máximas de operación deben estar dentro del rango especificado del transformador.
- Carga - la carga debe estar dentro de la capacidad especificada del transformador.
- Voltaje - los voltajes de entrada y salida deben estar dentro del rango especificado del transformador.
- Frecuencia - las frecuencias de entrada y salida deben estar dentro del rango especificado del transformador.
- Potencia - la clasificación de potencia de entrada y salida debe estar dentro del rango especificado del transformador. La potencia eléctrica se expresa en VA, kVA o MVA.
- Eficiencia - la eficiencia mínima aceptable debe cumplir o exceder la eficiencia requerida de la aplicación.
Consideraciones al instalar un transformador herméticamente sellado
Los transformadores herméticamente sellados están diseñados para soportar temperaturas extremas y humedad, lo que los hace ideales para su uso en entornos hostiles. Sin embargo, los transformadores herméticos requieren mantenimiento para mantenerlos funcionando correctamente. La tarea de mantenimiento más importante es revisar regularmente los sellos y las juntas en busca de fugas o daños. Estos sellos son los que mantienen el transformador hermético, por lo que es vital que permanezcan intactos. Además, las conexiones eléctricas deben revisarse en busca de signos de corrosión o conexiones sueltas. Las inspecciones termográficas infrarrojas son útiles para identificar conexiones eléctricas sueltas, y estas pueden realizarse cuando la unidad está en servicio.
Otra tarea de mantenimiento esencial es revisar regularmente el nivel de aceite del transformador. Los transformadores herméticamente sellados dependen de un líquido aislante para el enfriamiento y el aislamiento. Si el nivel de aceite baja demasiado, podría provocar sobrecalentamiento y/o fallo del aislamiento con fallos eléctricos resultantes, todo lo cual dañará el transformador. Una revisión visual de fugas de aceite suele ser suficiente para asegurar que el nivel de aceite no esté disminuyendo.
Es importante mantener los transformadores herméticamente sellados limpios. Con el tiempo, el polvo y la suciedad pueden acumularse en el exterior de las partes y el tanque del transformador. Estos contaminantes eventualmente pueden abrirse camino en los sellos y causar problemas de sellado. Las bujes eléctricos deben mantenerse limpios para reducir la probabilidad de rastreo o fluencia eléctrica.
Fabricantes de Transformadores Herméticos
Los transformadores herméticos son fabricados por muchas empresas, y cada una tiene sus propias fortalezas y debilidades. Algunos de los mayores fabricantes incluyen General Electric, ABB, Trafo Union y Siemens.
Recursos Adicionales
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer