¿Qué es el transformador sumergido en aceite? Una guía detallada sobre el transformador sumergido en aceite

En la vasta y compleja red de sistemas de energía eléctrica, un componente sigue siendo una piedra angular de la distribución eficiente de la energía: el Transformador sumergido en aceite . Este dispositivo robusto y confiable es fundamental para aumentar el voltaje para la transmisión a larga distancia y disminuirlo para un consumo local seguro.

Definición y función principal
Un transformador sumergido en aceite es un tipo de transformador eléctrico donde el núcleo y los devanados están sumergidos en un aceite aislante especializado. La función principal de cualquier transformador es transferir energía eléctrica entre circuitos mediante inducción electromagnética, cambiando el nivel de voltaje con una pérdida mínima de energía. El aceite de un transformador sumergido en aceite cumple múltiples propósitos críticos: actúa como un medio aislante altamente eficaz y como refrigerante para disipar el calor generado durante el funcionamiento.

Componentes clave y construcción
La eficacia de un transformador sumergido en aceite surge de su diseño deliberado:

Núcleo: Generalmente construido a partir de laminaciones de acero al silicio de alta calidad y orientadas a granos para minimizar las pérdidas por corrientes parásitas y proporcionar una ruta eficiente para el flujo magnético.

Bobinados: Son bobinas conductoras (generalmente de cobre o aluminio) enrolladas alrededor del núcleo. El devanado primario recibe el voltaje de entrada, mientras que el devanado secundario entrega el voltaje de salida transformado.

Aceite aislante: Este no es un aceite mineral común y corriente. Es un aceite de hidrocarburo altamente refinado con excelente rigidez dieléctrica y estabilidad química. Sus funciones clave son evitar averías eléctricas entre las partes energizadas y transferir calor lejos del núcleo y los devanados.

Tanque: Un robusto tanque de acero soldado alberga la parte activa (núcleo y devanados) y el aceite. Está diseñado para soportar presiones ambientales y a menudo incluye corrugaciones o radiadores externos para aumentar la superficie de enfriamiento.

Tanque conservador: un tanque auxiliar más pequeño, a menudo montado encima del tanque principal, que permite que el aceite aislante se expanda y contraiga con las fluctuaciones de temperatura sin exposición al aire.

Relé Buchholz: Dispositivo de seguridad vital montado en la tubería entre el tanque principal y el conservador. Detecta fallas internas detectando la acumulación de gas debido a la descomposición del petróleo, activando una alarma o iniciando un apagado.

Respirador: Este componente, lleno de gel de sílice, está unido al conservador. Permite que el tanque "respira" mientras absorbe la humedad del aire entrante, evitando que el aceite y el aislamiento se deterioren debido a la humedad.

Tipos de transformadores sumergidos en aceite
Los transformadores sumergidos en aceite se clasifican según su construcción y método de enfriamiento:

Aceite sumergido enfriado naturalmente (ONAN): depende de la convección natural del aceite para enfriarse. El aceite calentado sube, circula por radiadores, se enfría y vuelve a caer. Este es un tipo común para calificaciones pequeñas y medianas.

Refrigerado por fuerza sumergida con aceite (ONAF): utiliza ventiladores para soplar aire sobre los radiadores, lo que mejora significativamente la capacidad de enfriamiento y permite una potencia nominal más alta en un espacio más pequeño.

Aceite sumergido en agua enfriado (OW): utiliza un circuito de agua para enfriar el aceite caliente, generalmente a través de un intercambiador de calor. Este método es muy eficiente y se utiliza para transformadores muy grandes, a menudo en centrales eléctricas o subestaciones.

Aplicaciones primarias
Debido a su alta eficiencia y capacidad de manejo de energía, los transformadores sumergidos en aceite son la opción preferida para una amplia gama de aplicaciones:

Redes de Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica: Se utilizan en centrales generadoras, subestaciones de transmisión y subestaciones de distribución.

Plantas industriales y manufactureras: Alimentan maquinaria grande, motores y procesos industriales pesados.

Granjas de Energía Renovable: Aumentar el voltaje generado por turbinas eólicas o parques solares para su inyección a la red.

Complejos Comerciales y Residenciales Grandes: Sirven como principal transformador de servicios para edificios de gran tamaño.

Ventajas y consideraciones
El uso generalizado de transformadores sumergidos en aceite se debe a varias ventajas clave:

Alta eficiencia y capacidad de carga: Las excelentes propiedades de enfriamiento del aceite permiten que estos transformadores manejen mayores sobrecargas y tengan una vida útil operativa más larga.

Aislamiento eficaz: el aceite proporciona un aislamiento superior en comparación con el aire, lo que permite un diseño más compacto para un voltaje nominal determinado.

Protección: El aceite ayuda a preservar el aislamiento de papel de celulosa de los devanados, ralentizando el proceso de envejecimiento.

Durabilidad: La robusta construcción del tanque ofrece protección contra los elementos ambientales.

Entre las consideraciones importantes se incluyen la necesidad de contar con sistemas de contención para evitar la contaminación ambiental en caso de fuga y el cumplimiento de estrictos protocolos y regulaciones de seguridad contra incendios, en particular para instalaciones interiores.

Mantenimiento y Longevidad
El mantenimiento adecuado es crucial para la vida útil de décadas de un transformador sumergido en aceite. Esto incluye pruebas periódicas de la rigidez dieléctrica del aceite, el contenido de humedad y el análisis de gases disueltos (DGA). DGA es una poderosa herramienta de diagnóstico que puede detectar fallas internas incipientes identificando los gases generados dentro del petróleo.

El transformador sumergido en aceite es una tecnología madura, altamente confiable y eficiente que constituye la columna vertebral de la infraestructura eléctrica moderna. Su diseño, centrado en la doble función del aceite aislante, lo convierte en una solución indispensable para aplicaciones de alta potencia donde el rendimiento, la durabilidad y la seguridad son primordiales.