Este tipo de transformadores, hasta fechas recientes caros y poco disponibles, se han convertido en una solución cada vez más utilizada. Por sus características y desempeño, representan una opción eficiente, segura y amigable con el ambiente
Por Antonia Tapia
Hace algunas décadas los transformadores de resina epóxica no eran una opción atractiva, debido a su escasa disponibilidad y alto precio. En la actualidad, esta tecnología ha evolucionado significativamente y se ha convertido en una alternativa perfecta para locales comerciales o industriales, gracias a sus bajos costos de operación y mantenimiento. Además, por sus rasgos otorgan gran confiabilidad y seguridad, sobre todo en aquellos lugares que pueden presentar riesgo sísmico o de incendio.
El origen de este tipo de transformadores se sitúa en Alemania, en 1960, cuando se lanza al mercado un transformador refrigerado por aire encapsulado al vacío con un compuesto de resina epóxica, con una carga mineral inerte de sílice, componente que, en caso de incendio, permite la autoextinguibilidad.
Así, un transformador seco aislado en resina epóxica garantiza la resistencia dieléctrica de la bobina, al tiempo que sus filamentos continuos de fibra de vidrio adicionan resistencia mecánica y térmica, flexibilidad y gran resistencia a variaciones de temperatura.
Clasificaciones térmicas
Internacionalmente, los transformadores encapsulados en resina epóxica se clasifican en C, E y F. Según los factores ambientales, climáticos o de comportamientos al fuego, existen diferentes clasificaciones térmicas.
C1. Este tipo de transformador es adecuado para funcionar a temperatura ambiente no menor a -5 °C, aunque podrá estar expuesto durante el transporte y almacenaje a temperatura ambiente de -25 °C. La clasificación C2, en cambio, hace referencia a la temperatura ambiente de operación e indica que pueden trabajar con temperatura de hasta -25 °C.
E0. No se produce condensación sobre el transformador y la contaminación es inapreciable. Corresponde a una instalación interior en un lugar seco y limpio. En los transformadores de clase E1, eventualmente, puede haber condensación (cuando se desconecta el transformador, por ejemplo). Se admite contaminación limitada. En la E2 puede haber condensación frecuente, contaminación elevada o una combinación de ambas. Al respecto, este tipo de tecnología puede llegar a soportar hasta 95 por ciento.
F0. Indica que no se prevén riesgos especiales de fuego, excepto por las características inherentes al propio diseño del transformador; no se realizan medidas especiales para limitar la inflamabilidad. F1 se refiere a los transformadores sometidos a riesgos de fuego, para los cuales se requieren restricciones de inflamabilidad. La emisión de sustancias tóxicas y los humos opacos deben minimizarse.
Un transformador encapsulado en resina, a diferencia de uno con aislamiento en dieléctrico líquido, es mucho más fácil de mantener, ya que no lleva sellos ni válvulas. Los transformadores con aislamiento dieléctrico líquido, debido al aceite mineral que utilizan, son altamente inflamables; además, la masa aislante que emplean, en caso de producirse un incendio, favorece la propagación del fuego en toda la instalación.
Asimismo, los transformadores encapsulados en resina epóxica presentan algunas ventajas sobre los transformadores con arrollamientos abiertos, los cuales han sido construidos con materiales aislantes clase H, que si bien son autoextinguibles, también son higroscópicos; es decir, si el transformador se instala en ambientes con gran humedad y polución, su rendimiento no será del ciento por ciento, debido a que los factores mencionados afectan considerablemente su rendimiento. La humedad en el ambiente, por ejemplo, limita su aislamiento, por lo que antes de la puesta en marcha deberá ser sometido a un proceso de secado. De igual modo, en ambientes con gran presencia de polvo, su limpieza es complicada; esto requerirá mucha mayor atención en su mantenimiento. Por dichas características, su aplicación es limitada en ambientes polvosos, ya que su limpieza es complicada, lo que se traduce en un mantenimiento elevado.
Por otro lado, el equipo no presenta altos costos de mantenimiento: las bobinas resisten sin mayores inconvenientes a las inclemencias medioambientales, por mencionar un ejemplo. Asimismo, la resina epóxica, que se utiliza para el encapsulado de la parte activa del arrollamiento, presenta altos valores de resistencia al fuego, bajos valores de opacidad a los humos y ausencia de sustancias tóxicas.
Componentes del transformador
- Núcleo trifásico. En laminaciones de acero al silicio con bajas pérdidas
- Bobina de baja tensión. Realizada con lámina de aluminio, las espiras son aisladas entre sí con papel aislante “preimpregnado” de resina epóxica
- Bobina de alta tensión. Elaborada en secciones con laminaciones de aluminio, encapsulada en vacío
- Conexiones de baja tensión
- Conexiones de alta tensión. Disposición variable, permite optimizar el proyecto de la subestación
- Derivaciones de alta tensión. Para ajustar las condiciones del sistema, conexiones sin carga
- Soporte elástico. Para supresión de vibraciones del núcleo y bobinas, reduce el nivel de ruido
- Base de ruedas. Ruedas orientadas a 90º, para su fácil desplazamiento
- Aislamiento resina epóxica. La mezcla de resina epóxica, de acuerdo a los transformadores VOLTRAN, está libre de mantenimiento continuo e inmune a la humedad, ecológica, resistente a fallas y auto extinguible
Componentes de un transformador encapsulado en resina epóxica
- Bobinado de alta tensión
- Bobinado de baja tensión
- Núcleo magnético
- Accesorios de control: permiten monitorear la temperatura de las tres fases y del núcleo. Integran una función de alarma y disparo
- Accesorios de conexión y sujeción
Gabinete de protección: diseñado para exterior o interior. Garantiza la protección del transformador en condiciones climáticas severas
BENEFICIOS
Un transformador encapsulado es confiable, eficiente y amigable con el medioambiente, gracias a que no contiene líquido aislante; a la par, es seguro ante un incendio, pues se autoextinguen y no emiten humos tóxicos. Tampoco explotan y gracias a su diseño, menor dimensión y peso, se pueden colocar en techos o entre los pisos de un edificio. Son capaces de soportar condiciones severas de balanceo y vibración. Se pueden ensamblar o reemplazar bobinados en el sitio, no requieren de gran mantenimiento y son resistentes a la humedad y corrosión. También presentan una gran resistencia mecánica ante esfuerzos mecánicos de cortocircuitos y gran capacidad para soportar sobretensiones.
Igualmente, es posible que alcancen entre 33 y 40 por ciento de potencia con enfriamiento forzado; las pérdidas son reducidas y el retorno de inversión se da en plazos bastante cortos, puesto que la tecnología reduce el costo de seguros, pérdidas en la instalación y cables de baja tensión.
Los transformadores encapsulados en resina epóxica se encuentran garantizados bajo las exigencias de diversas normas nacionales e internacionales, como la NMX-J-351, UNE-21.538, NMX-J-169, ANSI-C89.2, entre otras.
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Con información de Voltran, Schneider Electric y TMC
