Sistemas de enfriamiento en transformadores eléctricos

Los transformadores eléctricos son fundamentales para el sistema de distribución de energía, y su funcionamiento óptimo depende de un efectivo tipo de enfriamiento en transformadores. Estos métodos son vitales para extender la vida útil de los equipos y garantizar su eficiencia. A continuación, exploraremos los distintos enfoques de enfriamiento que se aplican en los transformadores.

¿Qué es el enfriamiento por aire en transformadores?

El enfriamiento por aire es uno de los sistemas más comunes para disipar el calor en los transformadores. Consiste en utilizar el aire ambiente para reducir la temperatura del equipo. Este método puede ser natural, cuando el aire circula por la convección térmica propia del transformador, o forzado, utilizando ventiladores para aumentar el flujo de aire.

Este tipo de enfriamiento es particularmente útil en transformadores secos y se caracteriza por ser más seguro en términos de riesgo de incendio, ya que no se utilizan líquidos inflamables. Además, es un sistema económico y de fácil mantenimiento.

Debido a su naturaleza, los sistemas de enfriamiento por aire son más adecuados para transformadores con una menor capacidad de carga, dado que su eficiencia es limitada en comparación con otros métodos de enfriamiento.

Enfriamiento por inmersión en aceite

El enfriamiento por inmersión en aceite involucra sumergir el transformador en un líquido aislante, generalmente un aceite especial, que aparte de enfriar, también aísla eléctricamente los componentes internos. Este tipo de refrigeración aprovecha la capacidad del aceite para absorber y disipar el calor generado por el transformador durante su funcionamiento.

Los transformadores inmersos en aceite cuentan con sistemas de radiadores o aletas que incrementan la superficie de contacto con el aire, mejorando así la capacidad de enfriamiento.

Además de su eficacia para manejar mayores cargas, el aceite protege los componentes del transformador contra la oxidación y la contaminación.

Métodos de convección en transformadores

Los métodos de convección se basan en el movimiento natural del calor desde áreas más calientes hacia áreas más frías. En los transformadores eléctricos, la convección natural ocurre cuando el aceite calentado por el núcleo y las bobinas asciende y es reemplazado por aceite más frío.

Para mejorar la eficiencia de este sistema, se puede recurrir a la convección forzada, donde se utilizan bombas para circular el aceite y acelerar el proceso de transferencia de calor.

Este método es importante en transformadores de mayor capacidad, donde la disipación del calor es un factor crítico para la prevención del sobrecalentamiento y la preservación de la vida útil del equipo.

Tipos de enfriamiento por radiación

La radiación es otro mecanismo por el cual los transformadores pueden liberar el calor. Esto se logra a través de la emisión de calor en forma de radiación infrarroja desde la superficie del transformador hacia el medio ambiente.

Los sistemas de enfriamiento por radiación son efectivos y no dependen de partes móviles, lo que reduce la necesidad de mantenimiento. Sin embargo, requieren de superficies expuestas suficientemente grandes para ser eficaces.

Diseños específicos como los radiadores y paneles pueden aumentar la superficie de radiación de un transformador, permitiendo así una mejor disipación del calor.

Transformadores secos y su enfriamiento

Los transformadores secos utilizan materiales aislantes sólidos en lugar de líquidos aislantes y son preferidos en lugares donde el riesgo de fuego o contaminación es una preocupación. La disipación de calor en transformadores secos se realiza generalmente por convección y radiación natural, aunque se pueden agregar ventiladores para ayudar en el proceso.

Este tipo de transformadores son ideales para aplicaciones interiores y en infraestructuras que requieren una protección ambiental adicional, como centros de datos o hospitales.

Para aumentar su rendimiento, es crucial ubicarlos en áreas bien ventiladas y lejos de fuentes de calor, asegurando así un enfriamiento adecuado y eficiente.

Enfriamiento por agua en transformadores

En aplicaciones de alta demanda, como transformadores de potencia, el enfriamiento por agua es una opción. Este sistema utiliza agua para absorber el calor del transformador, transfiriéndolo posteriormente a otro medio, como el aire o el agua de un sistema de refrigeración secundario.

El enfriamiento por agua es muy eficiente en la gestión térmica y puede manejar grandes cantidades de calor. Sin embargo, requiere de una infraestructura más compleja y de sistemas de filtrado y tratamiento del agua para prevenir la corrosión y la acumulación de impurezas.

Es un método especialmente útil en transformadores ubicados en zonas con restricciones de espacio o en ambientes con temperaturas ambiente elevadas, donde otros sistemas podrían no ser tan efectivos.

Preguntas relacionadas sobre la refrigeración de transformadores eléctricos

¿Qué métodos de enfriamiento se utilizan en los transformadores?

Los transformadores pueden utilizar diversos métodos de enfriamiento, como el enfriamiento por aire, ya sea natural o forzado, la inmersión en aceite, la convección natural o forzada, radiación y el uso de agua. La selección del método depende de factores como la capacidad del transformador, la disponibilidad de recursos y la seguridad requerida.

¿Qué es enfriamiento Onan?

ONAN (Oil Natural Air Natural) es un término que se refiere al método de enfriamiento en transformadores donde el aceite circula de forma natural debido a la convección térmica y el aire ambiente enfría el exterior del transformador. Es un sistema de enfriamiento eficiente para transformadores de tamaño medio.

¿Qué tipos de refrigerantes se utilizan en los transformadores de luz?

En los transformadores de distribución o de luz, se utiliza principalmente aceite mineral como refrigerante debido a su buena capacidad de aislamiento eléctrico y transferencia de calor. También hay opciones como aceites vegetales, esteres sintéticos y siliconas para aplicaciones específicas.

¿Cómo se enfría un transformador seco?

Un transformador seco se enfría a través de la convección y radiación natural del aire. En algunos casos se utilizan ventiladores para aumentar el flujo de aire y mejorar la eficiencia del proceso de enfriamiento.