Los transformadores sumergidos en aceite, también conocidos como transformadores rellenos de aceite, son un tipo de transformador eléctrico que utiliza aceite como medio aislante y refrigerante. Estos transformadores se utilizan ampliamente en la distribución de energía y aplicaciones eléctricas debido a su eficiencia, fiabilidad y capacidad para manejar altos niveles de tensión y potencia. Este artículo explora los principios de funcionamiento, componentes, ventajas y aplicaciones de los transformadores sumergidos en aceite.
Principios de trabajo
Un transformador sumergido en aceite funciona según el principio básico de la inducción electromagnética. Consta de devanados primario y secundario, que son bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro laminado. Cuando una corriente alterna (CA) circula por el devanado primario, crea un campo magnético que induce una tensión en el devanado secundario. Este proceso permite al transformador convertir la energía eléctrica de un nivel de tensión a otro.
La clave de la eficacia y el rendimiento del transformador reside en su capacidad para gestionar el calor y el aislamiento. El aceite utilizado en estos transformadores cumple dos funciones principales: aislamiento y refrigeración. El aceite aísla los devanados y otros componentes internos, evitando averías eléctricas y cortocircuitos. También absorbe y disipa el calor generado durante el funcionamiento, manteniendo la temperatura del transformador dentro de límites seguros.
Componentes de los transformadores sumergidos en aceite
- Núcleo
El núcleo está formado por láminas de acero al silicio, diseñadas para proporcionar una trayectoria de baja reluctancia para el flujo magnético. Es crucial para la transferencia eficaz de energía entre los devanados primario y secundario.
- Bobinados
Los devanados primario y secundario están hechos de conductores de cobre o aluminio. Estos bobinados están aislados con materiales como papel o barniz para evitar cortocircuitos y fugas eléctricas.
- Aceite para transformadores
En los transformadores sumergidos en aceite se utiliza aceite mineral especial o aceite sintético. Este aceite proporciona aislamiento eléctrico y ayuda a disipar el calor generado en el interior del transformador.
- Depósito
El depósito es un recipiente sellado que contiene el núcleo, los bobinados y el aceite. Suele ser de acero y está diseñado para soportar la presión interna generada por la expansión térmica del aceite.
- Conservador
El conservador es un depósito auxiliar conectado al depósito principal. Acomoda la expansión y contracción del aceite debido a las variaciones de temperatura, asegurando que el tanque principal permanezca completamente lleno de aceite.
- Respirador
El respiradero es un dispositivo provisto de gel de sílice que absorbe la humedad del aire que entra en la conservadora. Así se evita que la humedad contamine el aceite, lo que podría degradar sus propiedades aislantes.
- Radiadores
Los radiadores son aletas o tubos de refrigeración externos fijados al depósito. Aumentan la superficie de disipación del calor y ayudan a mantener la temperatura del transformador dentro de unos límites seguros.
- Relevo Buchholz
El relé Buchholz es un dispositivo de seguridad que detecta la acumulación de gas dentro del transformador, lo que puede indicar un fallo interno. Activa una alarma o apaga el transformador para evitar daños mayores.
Operación
Cuando se aplica una tensión alterna al devanado primario, se crea un campo magnético en el núcleo. Este campo magnético induce una tensión en el devanado secundario, lo que permite transferir energía eléctrica del primario al secundario. El nivel de tensión puede aumentar o disminuir en función de la relación de vueltas en los devanados primario y secundario.
El calor generado durante este proceso es absorbido por el aceite, que luego circula por los radiadores para disipar el calor en el aire circundante. Este proceso de convección natural ayuda a mantener la temperatura del transformador, garantizando un funcionamiento eficiente y fiable.
Ventajas
Los transformadores sumergidos en aceite ofrecen varias ventajas:
- Alto rendimiento: Tienen una alta eficiencia y pueden manejar grandes cargas de potencia con pérdidas mínimas.
- Refrigeración fiable: El aceite proporciona una refrigeración eficaz, lo que permite que el transformador funcione a niveles de potencia más altos sin sobrecalentarse.
- Durabilidad: El aceite actúa como barrera protectora, evitando la oxidación y la corrosión de los componentes internos.
- Rentables: Suelen ser más rentables en comparación con los transformadores de tipo seco para aplicaciones de alta tensión y potencia.
Aplicaciones
Los transformadores sumergidos en aceite se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen:
- Centrales eléctricas: Aumentan la tensión de transmisión para reducir las pérdidas.
- Subestaciones: Reducen la tensión para su distribución a hogares e industrias.
- Aplicaciones industriales: Proporcionan energía a maquinaria y equipos en fábricas y plantas.
- Sistemas de energías renovables: Se utilizan en sistemas de energía solar y eólica para convertir y distribuir energía eléctrica.
Conclusión
Los transformadores sumergidos en aceite desempeñan un papel fundamental en la industria de la energía eléctrica. Su capacidad para convertir eficazmente los niveles de tensión, gestionar el calor y proporcionar un aislamiento fiable los hace indispensables en diversas aplicaciones industriales y de distribución de energía. Comprender sus componentes y principios de funcionamiento ayuda a apreciar su importancia y a garantizar su rendimiento óptimo en diferentes entornos.
