Los transformadores sumergidos en aceite cuentan con una variedad de aceites, los cuales se adaptan a diferentes entornos, funciones y necesidades, el propósito de este artículo es que comprendas cuáles son sus principales diferencias, tanto operativas como en, mantenimiento, vida útil, costos e impactos ambientales y que con base a esto puedas elegir la mejor alternativa según sea tu caso, teniendo en cuenta que de este factor depende el aislamiento y refrigeración de tu transformador.
¿Qué es el aceite dieléctrico en un transformador?
El aceite dieléctrico cumple la función de ser el aislante y el refrigerante en un transformador, se encarga de proteger el transformador aislando los devanados con el fin de reducir la fricción, y en general se encarga de evitar el sobrecalentamiento rápido de los equipos, que pueden generar arcos eléctricos y descargas de corona.
Función del aceite como aislamiento eléctrico
Como te lo he mencionado anteriormente el aceite es uno de los componentes esenciales en los transformadores sumergidos en aceite, en este caso hablaremos sobre el aceite con aislante, como su nombre lo dice su función es aislar las partes conductoras, por lo que de esta manera evita cortocircuitos, mantiene la separación eléctrica y mejora la rigidez dieléctrica del transformador.
Función del aceite en la refrigeración
Por otro lado, la segunda función del aceite en el transformador es como medio de refrigeración, esto es muy importante porque continuamente los transformadores están generando calor durante su funcionamiento, esta generación de calor se produce debido a las pérdidas eléctricas y al flujo magnético.
Debido a esta generación de calor, la función del aceite es actuar como refrigerante, es decir, se encarga de disipar el calor generado manteniendo la temperatura dentro de los límites establecidos; el aceite absorbe el calor que se genera en los devanados y lo disipa al entorno mediante un sistema de refrigeración forzada.
Leer más: ¿Qué es la refrigeración de transformadores y cómo se hace?
Importancia en la vida útil y desempeño del transformador
Ya diferenciando las dos funciones principales del aceite, en su función de refrigerante y aislante, se entiende que lo que este busca es proteger el transformador, entre más variaciones en la carga del transformador se presenten, se van desgastando más los devanados y el núcleo del transformador, lo que disminuye considerablemente la vida útil de este.
Lo que se genera con la degradación del aceite es la reducción de la rigidez del mismo, lo que hace considerablemente menos eficaces los transformadores.
En el caso de la refrigeración, si tienes un aceite con un nivel alto de degradación, lo que se va a producir es un aumento en la temperatura de los componentes, lo que genera más pérdidas en el transformador y a su vez disminuye la eficiencia del mismo.
Leer más: Envejecimiento, regeneración y purificación del aceite de transformador
Tipos de aceites usados en transformadores
Cada transformador requiere un tipo de aceite en específico según sus necesidades, la clasificación de los aceites en transformadores es la siguiente:
Aceite mineral
El aceite mineral es el más común y es derivado del petróleo. Este tipo de aceite en los transformadores proporciona una gran protección contra el sobrecalentamiento y problemas eléctricos, ya que tiene un punto de inflamación superior a 140 °C y la capacidad de permanecer líquido por debajo de los -40 °C.
Al ser uno de los aceites más comunes, en el mercado es mucho más fácil de encontrar, es más económico y se adapta fácilmente a los diseños de los transformadores.
Adicionalmente, el aceite mineral al ser un derivado del petróleo tiene menor contenido de agua, lo que significa un mejor rendimiento del transformador, y a su vez con el tiempo mejora su resistencia al calor, lo que lo hace más confiable a lo largo de los años y es ideal en sistemas de alta demanda.
Algunas de sus desventajas son que no se descompone fácilmente en la naturaleza, y en caso de fugas puede provocar incendios rápidamente debido a su alta inflamabilidad.
Por último, los aceites minerales se dividen en dos tipos que son: aceites naftenicos y aceites parafínicos, los naftenos son los más comunes por su buena fluidez a bajas temperaturas, mientras que los parafínicos tienen mayor estabilidad térmica.
Aceite vegetal
Los aceites vegetales se obtienen normalmente de las plantas, pertenecen a un grupo de compuestos orgánicos, son usados frecuentemente en zonas con alta vulnerabilidad ambiental, esto debido a que se descomponen fácilmente en la naturaleza, y por lo mismo cuentan con una mayor seguridad contra incendios.
Este tipo de aceite debido a su proceso de fabricación y al ser más amigable con el medio ambiente tienen un precio un poco más alto, de igual manera también ofrecen alto rendimiento.
En general, los aceites vegetales se clasifican en aceites de éster natural, que son los que se obtienen de vegetales y los aceites sintéticos, que de acá es donde proviene el MIDEL del cual hablaremos más adelante.
Aceites sintéticos
Mientras que los aceites vegetales provienen de plantas, los aceites sintéticos, como su nombre lo dice, son fabricados químicamente. Estos aceites están diseñados para permanecer a altas temperaturas y su textura fluida ayuda a que se disipe el calor más rápidamente mejorando la eficiencia del transformador.
Al disipar mejor el calor, ayuda a que el aceite no se degrade tan rápido, por eso mismo son de mayor duración y no se requiere reemplazarlos frecuentemente, esto está directamente relacionado con el precio, ya que su costo de adquisición es mayor.
Los aceites sintéticos también se dividen en dos grupos, que son: aceites de silicona, que cuentan con alta estabilidad térmica y resistencia a la oxidación, y por otro lado se tienen los aceites de hidrocarburo sintético que se caracterizan por una amplia temperatura de operación.
Ejemplos comerciales de aceites para transformadores
Ya anteriormente te mencioné los tres grandes grupos de tipos de aceites usados en transformadores, en esta sección incluimos información general sobre los aceites minerales, vegetales y sintéticos. Ahora vamos a hablar sobre algunos de los aceites más utilizados en transformadores.
Aceite para transformadores Cargill FR3
Este aceite está en la categoría de vegetal, donde su materia prima principal es la soya, este tipo de aceite puede operar a temperaturas de hasta 20 °C superiores a las que opera al aceite mineral, por esto mismo ofrece la capacidad de aumentar hasta un 20% la carga del transformador, prolongando su vida útil y su eficiencia.
Al proporcionar una mayor eficiencia energética, brinda un mejor enfriamiento, esto debido a la disipación del calor y a su vez reduce los costosos operativos alargando la vida del transformador y reduciendo la necesidad de mantenimiento frecuente.
Como es un aceite vegetal, es biodegradable y no tóxico, por lo que cuenta con un menor riesgo de incendio comparándolo con los aceites minerales.
Aceite para transformadores MIDEL
Los aceites MIDEL en general son más seguros en cuanto a los incendios y sin biodegradable, tienen alta tolerancia a la humedad y se clasifican en tres grupos que son:
- MIDEL 1215: De origen vegetal a base de soya, tiene una tolerancia a la humedad muy alta, lo que quiere decir que absorbe mucha cantidad de agua, adicionalmente es fácilmente biodegradable, por lo que no genera incendios fácilmente.
- MIDEL 7131: De origen sintético, es de mayor durabilidad, por lo que generalmente se usa en transformadores de distribución, es un poco más inflamable que los aceites vegetales, pero tiene la ventaja de que su humo no es tóxico en comparación con el aceite mineral.
- MIDEL 1204: Este es muy similar al MIDEL 1215 ya que también es de origen vegetal y tiene alta tolerancia a la humedad; este es usado generalmente en transformadores sellados.
Comparación entre los aceites para transformadores
Propiedades dieléctricas
En cuanto a las propiedades dieléctricas uno de los aspectos que tenemos que analizar es la humedad, en los aceites vegetales y sintéticos se presenta una resistencia a la humedad muy alta, esto debido a la composición de sus materiales, mientras que el aceite mineral tiene una resistencia a la humedad mucho más baja, por lo que en este caso su rigidez dieléctrica es más baja comparado con los demás aceites.
Con base a la estabilidad eléctrica que se determina prácticamente por la vida útil del transformador en aceites vegetales sintética es muy alta, mientras que en el aceite mineral es más bajo, esto se produce debido a que el aceite mineral no disipa tan bien el calor como los demás aceites, lo que genera que se tenga que hacer un cambio constante en el aceite.
Impacto ambiental
Al aceite mineral ser un feriado del petróleo tiene un impacto ambiental mucho mayor, debido a lo que te mencioné anteriormente, si se presenta una fuga puede producir un incendio fácilmente y también puede afectar el medio ambiente ya que no es fácilmente biodegradable y resulta tóxico para las personas, los animales y la vegetación.
Por otro lado, el sintético al ser compuesto de materiales químicos también tiene un grado de impacto ambiental un poco alto, aunque no tan tóxico como el aceite mineral.
Costos y disponibilidad
El costo y la disponibilidad se encuentran directamente relacionados, al aceite mineral ser el más común se fabrica a mayor escala, lo cual disminuye su precio, mientras que el vegetal y sintético por sus componente y proceso de fabricación tiene un mayor costo inicial, pero a lo largo de su uso puede disminuir los costos debido a que no requiere ser reemplazado constantemente.
Resumen
En este artículo se explicó la importancia del aceite en el funcionamiento del transformador para su aislamiento y refrigeración, adicionalmente se identificaron los tres grandes grupos de aceites en transformadores, dentro de los tres el aceite mineral es el más comun, debido a su bajo costo y a su alta disposición en el mercado, aunque este tipo de aceite no es amigable con el medioambiente por su material altamente inflamable, por otro lado el aceite vegetal y sintético son un poco más costosos debido a su proceso de fabricación y componentes, pero estos aceites te garantizan una mayor durabilidad y un menor riesgo contra incendios.
Con este artículo lo que se pretende es que al adquirir un transformador el lector pueda elegir la opción más adecuada de aceite según su proyecto.
Daelim Belefic, es uno de los líderes globales en la fabricación de transformadores. Contamos con una amplia gama transformadores en aceite con niveles de tensión variables y diferentes tipos de aceites, los cuales se ajustan a tus necesidades.
