Conocer las dimensiones de un transformador es importante a la hora de elegir, instalar o mantener un transformador para que funcione de forma eficiente y segura. El conocimiento adecuado sobre el tamaño y los requisitos de espacio está directamente relacionado con la viabilidad de la instalación, la eficiencia operativa y las normas de seguridad.
Esta guía analiza los tamaños de transformadores más importantes y proporciona información clara a ingenieros, técnicos, gerentes de instalaciones y empleados de empresas de servicios públicos. Con este conocimiento de las dimensiones de los transformadores, se asegurarán de que los transformadores encajen bien en sus espacios, funcionen mejor y sean seguros en la instalación.
Dimensiones estándar de los transformadores por tipo y potencia nominal
Al seleccionar un transformador, debe conocer su tamaño y dónde se aplica. Analicemos varios tipos comunes de transformadores en sus tamaños estándar para que el lector pueda comprender cómo cada tipo se adapta a diferentes espacios y tareas.
Tamaños físicos de los transformadores
Transformadores de distribución trifásicos, montados en pedestal con conectores de alta tensión aislados separables
Capacidad nominal en kVA | Tipo de alimentación | Transformador BIL máxima, kV | Ancho, mm |
75, 150 | Radial | 95 | 1280 |
75, 150, 225, 300 | Bucle | 95 | 1480 |
75, 150, 225, 300, 500 | Radial | 125 | 1480 |
75, 150, 225, 300, 500 | Bucle | 125 | 1480 |
750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 | Radial | 125 | 1730 |
750, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 | Bucle | 125 | 1730 |
Fuente: Asociación Canadiense de Normalización
Transformador de media tensión
- Rango de tensión: normalmente de 1 kV a 35 kV.
- Aplicaciones: se utiliza principalmente para redes de distribución de energía de tamaño medio, usuarios de energía eléctrica, centrales eléctricas y subestaciones.
- Tensiones comunes: 2kV, 13.2kV,13.8 kV, 14.4 kV, 24.94,34.5 kV, etc.
- Dimensiones:
500 kVA: 1.5 m (largo) x 0.9 m (ancho) x 1.2 m (alto); peso: alrededor de 1800 kg
1500 kVA: 2 m (largo) x 1 m (ancho) x 1.5 m (alto); peso: alrededor de 3800 kg
3000 kVA: 2.2 m (largo) x 1.2 m (ancho) x 1.8 m (alto); peso alrededor de 5200 kg
Transformador de alta tensión
- Rango de tensión: normalmente de 35 kV a 230 kV.
- Aplicaciones: Se utiliza para la transmisión de energía a largas distancias, como en líneas de transmisión de alta tensión, centrales eléctricas y subestaciones.
- Tensiones comunes: 66 kV, 110 kV, 220 kV, etc.
- Dimensiones:
5000 kVA: 4 m (largo) x 2.5 m (ancho) x 3 m (alto); peso alrededor de 20 000 kg.
10 000 kVA: 5 m (L) x 3 m (A) x 3,5 m (H); peso alrededor de 35 000 kg.
25 000 kVA: 6.5 m (L) x 4 m (A) x 4 m (H); peso alrededor de 65 000 kg.
Transformador de alta tensión
- Rango de tensión: A menudo supera los 230 kV; sin embargo, puede llegar a los 1000 kV.
- Aplicaciones: Transmisión de energía a larga distancia en transmisión de ultra alta tensión, reduciendo las pérdidas de energía durante la transmisión.
- Tensiones comunes: 330 kV, 500 kV, 750 kV, 1000 kV, etc.
- Dimensiones:
500 000 kVA: Aproximadamente 8 m (largo) x 4.5 m (ancho) x 5 m (alto); peso alrededor de 280 000 kg.
1 000 000 kVA: Aproximadamente 12 m (largo) x 6 m (ancho) x 6 m (alto); peso alrededor de 450 000 kg.
1 500 000 kVA: Aproximadamente 15 m (L) x 7.5 m (A) x 7 m (H); peso alrededor de 700 000 kg.
Componentes clave de las dimensiones del transformador
Cada parte del transformador está diseñada con unas dimensiones determinadas que afectan al rendimiento del transformador. Si conoce las dimensiones de las partes principales del transformador, podrá entender por qué los transformadores se construyen de esta manera y por qué se requieren unas dimensiones específicas, especialmente en aplicaciones industriales.
Dimensiones del núcleo
El núcleo es el corazón del transformador. Es metálico y ayuda a transformar la alta tensión en baja tensión o viceversa. El tamaño del núcleo es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que puede manejar un transformador. Por lo general, los núcleos de los transformadores son relativamente más importantes para la transformación de alta tensión, lo que en la mayoría de los casos significa que son más resistentes y eficaces.
El núcleo del transformador no puede ser demasiado pequeño, ya que eso limitaría la potencia máxima que puede admitir el transformador y lo haría menos eficiente. De nuevo, si el núcleo fuera demasiado grande, el transformador sería demasiado pesado y ocuparía mucho espacio. Por lo tanto, sus dimensiones son la principal compensación entre rendimiento y espacio.
Dimensiones del devanado
Las bobinas de alambre se enrollan alrededor del núcleo. Su tamaño y grosor determinan si el transformador tiene que soportar corrientes más altas o más bajas.
Los devanados más grandes obligan al transformador a transportar corrientes más grandes, pero tienden a aumentar la disipación de calor. Los devanados delgados o pequeños se calentarán y deteriorarán el rendimiento del transformador o incluso lo destruirán.
Cada capacidad de transformador debe tener devanados apropiados del grosor y material adecuados. Los transformadores de alta capacidad, como los de las fábricas enormes, requieren devanados más gruesos para transportar grandes volúmenes de energía mientras se enfrían de forma segura.
Dimensiones del tanque
La carcasa exterior se denomina tanque, que protege las partes internas del transformador y contiene el aceite o el aire de refrigeración. El tamaño del tanque dependerá de la potencia nominal del transformador. En los transformadores industriales más grandes, se necesita un tanque más grande para acomodar el núcleo y los devanados de forma segura y proporcionar espacio para la refrigeración.
Los transformadores de alta potencia son bastante más grandes y pesados, lo que los haría aún mejor protegidos. Los transformadores industriales necesitan suficiente espacio en el tanque, especialmente para una refrigeración adecuada por aceite o aire en condiciones de trabajo muy calientes, si han de poseer una durabilidad prolongada.
Dimensiones del sistema de refrigeración
Una parte importante del uso del transformador industrial es su sistema de refrigeración, que le permite gestionar las cargas de alta potencia y su calor. El tamaño, en general, dentro del sistema de refrigeración se relaciona principalmente con los radiadores o ventiladores y los sistemas de circulación en el aceite. Esto es esencialmente determinar el tamaño total del transformador.
Un cierto tamaño debe corresponder a la capacidad del transformador para que no se produzca un sobrecalentamiento.
- Requisitos de tamaño del radiador:Los radiadores funcionan como intercambiadores de calor en el caso de un transformador. Los tamaños dependerán de la potencia nominal del transformador. La altura de los transformadores de potencia media es de 4 a 6 pies. En los de alta potencia, el radiador puede tener unos 10 pies de altura y, en algunos transformadores, se extiende varios metros más para ampliarse y disipar el calor adecuadamente. Los radiadores más grandes proporcionan una amplia refrigeración al sistema, pero supondrán un aumento bastante significativo de la huella del transformador.
- Requisitos de tamaño del ventilador:Se añaden ventiladores a un transformador para mejorar la capacidad de refrigeración del radiador. Los transformadores tan pequeños como 1 pie por 2 pies pueden emplear ventiladores de hasta 4 pies de ancho para refrigerar áreas más amplias del radiador, donde un transformador de alta potencia requiere ventiladores.Los ventiladores aumentarán aún más el ancho y el largo cuando se instalen en los lados superiores de la configuración.
- Requisitos de tamaño del sistema de circulación de aceite:Los sistemas de circulación de aceite de transformadores de alta capacidad alejan el calor del núcleo y los devanados; pueden incluir bombas, tuberías y depósitos de aceite. Los transformadores de capacidad baja a media solo requieren canales de flujo de aceite simples, mientras que los tipos más grandes necesitan depósitos externos y bombas que pueden sobresalir varios metros en todas las direcciones y añadir unos cuantos kilos de peso y volumen a la unidad.
Es muy importante contar con un sistema de refrigeración del tamaño adecuado para garantizar que el transformador sea seguro y eficiente. Los componentes de refrigeración deben ser mayores y más fuertes en los transformadores de alta capacidad, ya que una menor refrigeración puede provocar un sobrecalentamiento y, por tanto, una avería del sistema.
Determinar las dimensiones adecuadas del transformador para sus necesidades
Para dimensionar correctamente un transformador, hay que tener en cuenta la potencia que debe suministrar, dónde estará y cómo se supone que se utilizará. Estos son los pasos sencillos y las cosas importantes a tener en cuenta:
Calcular las dimensiones
Dada la carga, determine la carga de potencia que debe alimentar su transformador. La capacidad de carga suele ser una capacidad de potencia en kilovoltios-amperios (kVA) o megavoltios-amperios (MVA).
Los valores de carga más altos significan que el transformador necesitará núcleos y devanados de mayor tamaño y un sistema de refrigeración más extenso. Por lo tanto, si su sitio tiene una alta demanda de energía, necesitará un transformador más grande con amplio espacio para sistemas de refrigeración como radiadores y ventiladores.
Tenga en cuenta la ubicación y el espacio
Identifique la ubicación a la que va a trasladar el transformador y el espacio que tendrá disponible. Los transformadores de interior suelen ser menos resistentes a la intemperie que los de exterior, pero suelen ocupar más espacio debido a la ventilación. En la mayoría de los sectores, se utilizan espacios libres de entre 3 y 5 pies al instalar transformadores para facilitar el acceso y la seguridad de las personas.
Haga coincidir las dimensiones con las normas del sector
Las dimensiones de los transformadores deben cumplir las normas del sector en materia de seguridad y eficiencia. Dos normas destacadas para el dimensionamiento en el mundo de los transformadores son la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) y el Instituto Nacional Estadounidense de Normalización (ANSI).
Las normas IEC se aplican ampliamente en todo el mundo y hacen recomendaciones detalladas sobre el tamaño del núcleo, el espacio de refrigeración y las distancias de seguridad. Las normas ANSI, comúnmente seguidas en América del Norte, requieren espacios de tamaño, conexión a tierra e instalación para diferentes tipos de transformadores.
Siga las directrices de asignación de espacio
Para asegurarse de que su transformador se ajusta de forma segura y funciona bien, siga las directrices de espacio dadas por IEC o ANSI. Por ejemplo, si la norma IEC sugiere un espacio mínimo para la refrigeración o la seguridad, querrá asegurarse de que el entorno de su transformador permita este espacio. Sin el espacio adecuado, los transformadores pueden sobrecalentarse, especialmente si las piezas de refrigeración, como los radiadores y los ventiladores, no tienen suficiente espacio para funcionar eficazmente.
Todos estos pasos le ayudarán a elegir el transformador del tamaño adecuado que se adapte a sus necesidades, sea apropiado para el espacio, satisfaga las demandas de energía y cumpla con las normas de seguridad.
Conclusión
Elegir el tamaño correcto del transformador es clave para la seguridad, el rendimiento y la eficiencia en entornos industriales. Al comprender los requisitos de carga, las limitaciones de espacio y las normas de la industria (como IEC o ANSI), puede seleccionar un transformador que satisfaga las necesidades de sus instalaciones. La refrigeración, las distancias de seguridad y las dimensiones del núcleo y el devanado son factores que influyen en la elección.
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