Una de las clasificaciones más importantes dentro de los transformadores eléctricos es si son de tipo seco o sumergidos en aceite. Esta elección depende mucho de las necesidades de tu instalación, es decir, si va en instalaciones interiores o exteriores, su eficiencia y seguridad, entre otros. La finalidad de este artículo es que identifiques cuál se ajusta más a tu necesidad comprendiendo su funcionamiento, limitaciones y ventajas.
Definición
Definición general de un transformador seco
El transformador tipo seco tiene el mismo funcionamiento de un transformador, es decir, por inducción electromagnética, su diferencia principal, que abordaremos en este informe, es que no usa líquidos como el aceite, sino que utiliza otros mecanismos como la ventilación natural y la ventilación.
Leer más: ¿Cuál es la estructura del transformador sumergido en aceite?
Definición general de un transformador en aceite
Como su nombre lo indica es un transformador en el cual el núcleo y los bobinados se encuentran sumergidos en un líquido dieléctrico que es el aceite, este líquido es utilizado como un aislante eléctrico y medio de refrigeración, para evitar arcos eléctricos y absorber el calor que generan sus componentes y haciendo que el transformador opere en su temperatura normal y permitida.
Diseño y Construcción
Diferencias estructurales entre transformadores secos y transformadores en aceite
En esencia, ambos transformadores comparten una estructura similar, ya que están conformados por un núcleo y devanados. Su máxima diferencia constructiva y funcional es el medio de refrigeración: mientras uno utiliza aceite, el otro utiliza el aire en caso de ser encapsulado u otros gases. La diferencia en el medio de refrigeración trae ciertos cambios constructivos.
El transformador en aceite cuenta con un tanque de combustible, el cual está lleno de aceite, mientras que el transformador tiene recubiertos su núcleo y los devanados de resina, y, en el caso de que el transformador no sea encapsulado, se impregnan los devanados con papel aislante para evitar la humedad.
Materiales utilizados y consideraciones de diseño mecánico
Los transformadores en seco tienen los devanados y el núcleo directamente visibles y en el transformador en aceite están sumergidos en aceite; por lo mismo, en el transformador seco se utilizan frecuentemente bujes de caucho de silicona y en el transformador en aceite se usan bujes de porcelana.
Mecanismos de aislamiento y refrigeración
Como te he mencionado anteriormente, la diferencia clave de este transformador con los demás es su tipo de aislamiento. El transformador seco utiliza materiales como el poliéster para aislar los devanados y el núcleo, y así mantener la humedad afuera.
Mientras que su método de refrigeración consiste en la ventilación (natural y forzada) para evitar el sobrecalentamiento y regular la temperatura.
El aislamiento con el que cuenta un transformador en aceite se divide en dos: el aislamiento sólido, que es el cartón, se usa comúnmente en los devanados; y el aislamiento líquido, que es el aceite, cumple la función de disipar el calor del núcleo y los devanados.
En el mecanismo de refrigeración, utiliza el mismo componente del aislamiento que es el aceite, cuya función es absorber el calor y evitar que los radiadores y los ventiladores sufran daños externos.
Transformador seco: enfriamiento por aire, aislamiento en resina
Al tener los devanados y el núcleo expuestos, el aire está circulando frecuentemente por la rejilla de ventilación para disipar el calor generado durante su funcionamiento. Esta refrigeración puede ser por aire natural o por aire forzado. El aire forzado se utiliza cuando se tienen transformadores con potencias nominales más altas. Esta ventilación forzada se da mediante ventiladores.
La resina es un material aislante que proporciona resistencia a la humedad y a diferentes factores ambientales, esto proporciona un buen aislamiento eléctrico y un bajo mantenimiento en los transformadores.
Leer más: Transformador VPI frente a Transformador de Resina Fundida
Transformador en aceite: sumergido en aceite, enfriamiento natural o forzado
Cuando se usa el aceite natural en los transformadores, el aceite se encarga de rodear los componentes del transformador, por lo que se enfrían por sí solos, caso contrario de cuando se usa aceite natural forzado por aire, en este caso además del aceite se requiere de ventiladores externo para enfriar el radiador.
Leer más: ¿Qué es la refrigeración de transformadores y cómo se hace?
Seguridad y riesgos eléctricos
Riesgos de incendio y explosión
Si hacemos una comparación entre ambos transformadores, el transformador seco tiene una gran ventaja, esta ventaja radica en que al no usar ningún líquido como el aceite tiene un índice de riesgo de incendio más bajo que el transformador en aceite, ya que el aceite es un líquido inflamable.
Riesgos de choque eléctrico y medidas de protección
Ambos transformadores cuentan con fusibles y/o interruptores automáticos diseñados para abrir el circuito cuando la corriente exceda su límite, de igual manera, en el momento de la instalación y montaje de los transformadores se debe asegurar que todas las conexiones eléctricas estén firmas y seguras, el transformador no debe estar sobrecargado, y se debe realizar un constante monitoreo de temperatura y del nivel de aceite. a su vez se debe tener una correcta puesta a tierra del transformador.
Desempeño y eficiencia
Eficiencia bajo carga y sin carga
Los transformadores en aceite son más eficientes y manejan potencias mas altas, debido a que aprovechan la circulación del aceite para disipar el calor, lo que les permite tener un funcionamiento más estable, ya que los transformadores secos dependen de la circulación del aire, por lo que si el transformador tiene una potencia muy alta, está más propenso a alcanzar altas temperaturas.
Regulación de voltaje y pérdidas de potencia
Los transformadores en aceite al disipar mejor el calor tiene menos pérdidas en potencia, y esto a su vez hace que la vida útil del transformador sea mayor.
Costos generales
Costos de compra e instalación
Inicialmente, el costo de adquisición de un transformador seco es mayor; esto se debe a los componentes que lo conforman. Por ejemplo, la resina epóxica es mucho más cara que el aceite. También este costo mayor radica en que los transformadores en aceite se producen en mayor cantidad.
En cuanto a la instalación, por el riesgo de incendios del transformador en aceite, su costo puede ser mayor y, generalmente, como estos transformadores van en zonas exteriores, requieren de obras civiles para el momento de su instalación.
Costos de mantenimiento y operación
Con base en los costos de mantenimiento, los transformadores en aceite son mucho más costosos, ya que estos requieren pruebas periódicas del aceite con el fin de verificar su calidad dieléctrica. También se requiere un monitoreo constante de las fugas y limpieza en general, mientras que las inspecciones de los transformadores en seco generalmente son visuales, optimizando el tiempo y los recursos.
Aplicaciones
Uso industrial, comercial y residencial
Generalmente los transformadores secos son más usados en edificios comerciales, ya que estos requieren una red de distribución de baja tensión. A su vez, estos requieren ser ubicados en cuartos eléctricos, por lo que se facilita su instalación, ya que son más pequeños y livianos. En instalaciones de sistemas de energía renovable también se prefiere utilizar los transformadores en seco, por lo que cuentan con un diseño más ecológico.
En entornos industriales donde se requieren niveles de potencia más altos, se usan más comúnmente los transformadores en aceite.
Adecuación para ambientes interiores vs exteriores
Los transformadores en aceite son comúnmente usados en espacios exteriores, donde no se representa un riesgo para las personas por su tipo de combustión alta, mientras que los transformadores en seco se usan en lugares interiores donde el ambiente no sea más libre de polvo y humedad; esto para evitar daño por su rejilla de ventilación.
Requisitos de instalación
Requerimientos de espacio
Al momento de la instalación y el montaje, el transformador tipo seco no requiere de mayor espacio; únicamente se deben respetar los espacios de seguridad establecidos por el código aplicable y también se requiere verificar el flujo del aire.
Por otro lado los transformadores en aceite, requieren un espacio más definido, esto, por su riesgo de incendio, en general requieren sistemas de contención y una mayor separación para la ventilación, de igual manera también se deben respetar los espacios de seguridad.
Ventajas y desventajas
Ventajas de los transformadores secos
Algunas de las ventajas de este transformador son:
- Tiene mayor seguridad contra los incendios, ya que no cuenta con líquidos inflamables como el aceite, por lo que su instalación es más sencilla
- Su mantenimiento consiste en el mayor de los caos a inspecciones visuales
- Son de tamaño reducido y pueden instalarse en espacios pequeños e internos, donde se cuente con condiciones de humedad. y polvo moderadas
- Son usados frecuentemente en instalaciones amigables con el medio ambiente.
Ventajas de los transformadores en aceite
Algunas de las ventajas de este transformador son:
- Tienen mayor resistencia a las sobretensiones y sobrecargas.
- Pueden instalarse en el exterior.
- Cuentan con menos pérdidas de energía, lo que los hace más eficientes.
- Bajo nivel de ruido
- Costo de adquisición menor
- Pueden ser usados en grandes proyectos eléctricos
Desventajas de los transformadores secos
Algunas de las desventajas de este transformador son:
- Costo de adquisición mayor
- Menor capacidad eléctrica
- Alto nivel de ruido
- Mayores pérdidas en vacío
- Poca resistencia contra sobretensiones
Desventajas de los transformadores en aceite
Algunas de las desventajas de este transformador son:
- Mayor costo de fabricación debido a los entornos especiales para su ubicación
- Posible riesgo de fugas de aceite por lo que puede tener un alto impacto ambiental
- Mayor costo por el mantenimiento e inspecciones rutinarias
Resumen
En este artículo se expuso la diferencia entre los transformadores secos y transformadores en aceite, a su vez se explicó su funcionamiento junto con sus ventajas y desventajas, facilitando la elección del transformador que más se ajuste a tus necesidades.
Daelim Belefic es uno de los líderes globales en la fabricación de transformadores. Cuenta con una amplia gama de transformadores secos y transformadores en aceite con niveles de tensión variables, los cuales se ajustan a tus necesidades. Adicionalmente, cuenta con diversificación UL/CUL.
