9 de noviembre de 2023
1. Autorefrigeración por inmersión en aceite (ONAN)
El principio de funcionamiento de la autorefrigeración por inmersión en aceite consiste en aprovechar la convección natural del aceite para transferir el calor generado por el transformador hacia la superficie de la cuba y hacia la zona de los tubos de refrigeración. Posteriormente, el calor se disipa mediante los efectos de la convección del aire y de la conducción de calor del aire. Este sistema de refrigeración no requiere equipos de refrigeración especialmente preparados.
Productos de hasta 31,500 kVA y 35 kV o menos
Productos de hasta 50,000 kVA y 110 kV
2. Refrigeración por inmersión en aceite con ventilación forzada (ONAF)
El principio de funcionamiento de la refrigeración por inmersión en aceite con ventilación forzada se basa en los principios de la autorefrigeración por inmersión en aceite. Además de los principios básicos, se instalan algunos ventiladores en la superficie de la cuba o en los tubos de refrigeración. Estos ventiladores facilitan el proceso de refrigeración soplando aire y pueden aumentar la capacidad y la capacidad de carga del transformador en casi un 35%. Durante la operación, los transformadores generan pérdidas como la pérdida en el hierro, la pérdida en el cobre y otras formas de calor, que existen en el interior del transformador en forma de calor. El proceso de refrigeración de los transformadores sumergidos en aceite es el siguiente: en primer lugar, mediante conducción térmica, el calor generado en el interior del núcleo y de los devanados se transfiere a la superficie y luego al aceite. Seguidamente, mediante la convección natural del aceite, el calor generado se transfiere continuamente a las paredes internas de la cuba y de los tubos de aceite del radiador. Mediante conducción térmica, el calor se transfiere después a la superficie exterior de la cuba y del radiador. Finalmente, mediante los efectos de la convección del aire y de la radiación térmica, el calor se transfiere al aire circundante.
Productos de 35 kV a 110 kV; de 12,500 kVA a 63,000 kVA
Productos de 110kV, por debajo de 75000kVA
Productos de 220kV, por debajo de 40000kVA
3. Circulación forzada de aceite con ventilación forzada (OFAF)
Productos de 50,000 a 90,000 kVA y 220 kV
4. Circulación forzada de aceite con refrigeración por agua forzada (OFWF)
Utilizada en general en centrales hidroeléctricas para transformadores elevadores de 220 kV y superiores, y para productos de 60 MVA y superiores.
El principio de funcionamiento de la refrigeración por circulación forzada de aceite y de la refrigeración por circulación forzada de aceite con agua es el mismo. Si el transformador principal adopta un método de refrigeración por circulación forzada de aceite, su funcionamiento se basa en la circulación del aceite dentro del transformador. Utiliza bombas de aceite para hacer circular el aceite dentro del sistema de refrigeración. El refrigerador de aceite está diseñado especialmente para una disipación de calor eficiente, y los ventiladores eléctricos ayudan a enfriar el medio. Al triplicar la velocidad de circulación del aceite, este método puede aumentar la capacidad del transformador en aproximadamente un 30%. El proceso de refrigeración de los transformadores de circulación forzada de aceite consiste en utilizar una bomba de aceite sumergida para enviar el aceite a los tubos de aceite situados entre el núcleo o el devanado. El aceite, que fluye a una cierta velocidad, se lleva el calor generado, mientras que el aceite calentado de la parte superior del transformador se extrae mediante una bomba de aceite sumergida. Después de enfriarse en el refrigerador, el aceite regresa a la parte inferior de la cuba del transformador, creando una refrigeración por circulación forzada de aceite.
5. Circulación forzada y dirigida de aceite con ventilación forzada (ODAF)
Productos de 75,000 kVA y superiores, 110 kV
Productos de 120,000 kVA y superiores, 220 kV
Productos de clase 330 kV y de clase 500 kV
6. Circulación forzada y dirigida de aceite con refrigeración por agua forzada (ODWF)
Productos de 75,000 kVA y superiores, 110 kV
Productos de 120,000 kVA y superiores, 220 kV
Productos de clase 330 kV y de clase 500 kV
Componentes del refrigerador de un transformador con circulación forzada de aceite y ventilación forzada
Los transformadores de potencia tradicionales están equipados con ventiladores de control manual. Cada transformador dispone normalmente de seis conjuntos de motores refrigerados por aire que requieren control. El funcionamiento de estos ventiladores depende del uso de relés térmicos. El circuito de alimentación de los ventiladores se controla mediante contactores. Los ventiladores operan en función de las mediciones de temperatura en el interior del aceite del transformador y de las condiciones de carga, y su puesta en marcha se determina mediante juicios lógicos. Estos sistemas de control tradicionales dependen en gran medida de la intervención manual. Sin embargo, un inconveniente importante es que todos los ventiladores arrancan y se detienen simultáneamente, lo que provoca corrientes de arranque elevadas que pueden dañar los componentes del circuito. Además, cuando la temperatura se encuentra en el intervalo de 45 a 55 grados Celsius, la práctica habitual es hacer funcionar todos los ventiladores a plena capacidad, lo que genera un desperdicio significativo de energía y dificultades de mantenimiento. Los sistemas de control de refrigeración tradicionales utilizan principalmente componentes como relés, relés térmicos y diversos circuitos lógicos de contacto. La lógica de control es compleja y, en la operación práctica, la apertura y el cierre frecuentes de los contactores pueden provocar su quemado. Además, estos ventiladores suelen carecer de protecciones esenciales, como la protección contra sobrecarga, contra pérdida de fase y contra subtensión, lo que puede reducir la fiabilidad operativa y aumentar los costes.
Funciones de la cuba del transformador y del sistema de refrigeración
La cuba del transformador sirve como envolvente exterior, aloja el núcleo, los devanados y el aceite del transformador, y además proporciona cierta disipación de calor.
El sistema de refrigeración del transformador funciona generando una circulación de aceite cuando existe una diferencia de temperatura entre las capas superior e inferior del aceite del transformador. Esta circulación desplaza el aceite a través del intercambiador de calor, permitiendo que el aceite caliente de la parte superior fluya hacia abajo. Este proceso reduce eficazmente la temperatura del aceite del transformador. Para mejorar la eficiencia de la refrigeración, pueden emplearse medidas de refrigeración por aire, de circulación forzada de aceite con refrigeración por aire o de circulación forzada de aceite con refrigeración por agua.
