IEC 60076-1 da sus requisitos para un transformador que trabaja a no más de 1 000 m de altitud, con aire entre -25 y +40 °C, agua de entrada de hasta 25 °C, tensión casi senoidal y simétrica, poca contaminación y sin riesgo sísmico de diseño. Si su sitio se sale de alguna de esas condiciones, la norma exige que se declare en la consulta y en el pedido.
Respuesta corta
Un transformador de potencia se diseña, se garantiza y se ensaya para unas condiciones de servicio definidas. IEC 60076-1 llama a esas condiciones «normales». Si su sitio cumple todas, el equipo no necesita nada especial. Si no cumple una sola, usted debe declararla antes de comprar.
Qué entiende la norma por servicio normal
La cláusula 1.2.1 de IEC 60076-1 enumera cinco condiciones. Cada una tiene un límite.
| Condición | Límite de la norma |
|---|---|
| Altitud | No más de 1 000 m sobre el nivel del mar |
| Aire ambiente y medio de enfriamiento | No menor de -25 °C ni mayor de +40 °C |
| Agua de entrada (transformador enfriado por agua) | No más de +25 °C |
| Forma de onda de la tensión de alimentación | Aproximadamente senoidal |
| Simetría de la tensión trifásica | Aproximadamente simétrica |
| Entorno | Poca contaminación y sin riesgo sísmico que exija diseño especial |
Estas condiciones son la base de la potencia asignada, de las garantías de pérdidas y del calentamiento. Los límites de calentamiento de IEC 60076-2 también parten de ellas.
Altitud
El límite es 1 000 m sobre el nivel del mar.
IEC 60076-1 no desarrolla el cálculo. Remite a otras partes de la serie:
- Para el calentamiento y el enfriamiento a gran altitud, a IEC 60076-2.
- Para el aislamiento externo a gran altitud, a IEC 60076-3 y a IEC 60076-3-1.
Lo que sí exige la parte 1 es que la altitud alta figure en la consulta y en el pedido. Muchos sitios de las zonas andinas están por encima de 1 000 m. En esos casos la altitud es un dato de entrada del diseño, no un detalle.
Temperatura del aire y del agua
El aire ambiente debe estar entre -25 °C y +40 °C. Si el transformador se enfría con agua, el agua de entrada no debe pasar de +25 °C.
La norma da un límite de enfriamiento adicional para transformadores en aceite (IEC 60076-2) y para transformadores secos (IEC 60726). Si el sitio queda fuera de ese rango, la temperatura ambiente es una condición anormal y debe declararse.
Forma de onda y simetría de la tensión
La tensión de alimentación debe ser casi senoidal. En las redes públicas esta exigencia normalmente no es crítica. Puede serlo en instalaciones con mucha carga de convertidores, como la de convertidores.
La norma da una regla convencional para esos casos:
- La deformación no debe pasar de 5 % de contenido armónico total.
- Los armónicos pares no deben pasar de 1 %.
La norma añade un aviso. Las corrientes armónicas importan para las pérdidas con carga y para el calentamiento. Un transformador puede cumplir con tensión limpia y aun así calentarse más de lo previsto si la corriente de carga está distorsionada. Ese es el caso que cubre la guía de transformador factor K.
En un sistema trifásico, la tensión también debe ser casi simétrica. Un desequilibrio fuerte es una condición anormal.
Entorno
La norma pide un entorno con una contaminación que no exija medidas especiales en el aislamiento externo. Hablamos de las boquillas y del propio transformador. Para evaluarlo, remite a IEC 60137 y a IEC 60815.
También pide un entorno sin actividad sísmica que obligue a un diseño especial. La norma considera que se cumple cuando la aceleración vertical del suelo, ag, es menor de 2 m/s².
Si el sitio tiene contaminación severa o actividad sísmica, queda fuera de lo normal y debe declararse.
Qué debe declarar si su sitio no es normal
La cláusula 1.2.2 es directa. Toda condición anormal que pueda pedir una consideración especial en el diseño debe declararse en la consulta y en el pedido. La norma da esta lista de ejemplos:
- Altitud alta.
- Temperatura extrema, alta o baja.
- Humedad tropical.
- Actividad sísmica.
- Contaminación severa.
- Formas de onda de tensión o de corriente de carga fuera de lo normal.
- Carga intermitente.
- Condiciones de transporte, almacenamiento e instalación, como límites de masa o de dimensiones.
La razón es práctica. El fabricante diseña para lo que se le declaró. Lo que no figure en la consulta ni en el pedido no forma parte del diseño.
- ¿La altitud del sitio pasa de 1 000 m?
- Sí: Condición anormal: declare la altitud en la consulta y el pedido
- No: ¿El aire ambiente sale del rango de -25 a +40 °C, o el agua de entrada pasa de +25 °C?
- Sí: Condición anormal: declare las temperaturas extremas
- No: ¿Hay carga de convertidores que deforme la tensión o la corriente, o desequilibrio fuerte?
- Sí: Condición anormal: declare la forma de onda y la carga
- No: ¿Hay contaminación severa o riesgo sísmico que exija diseño especial?
- Sí: Condición anormal: declare el entorno
- No: Servicio normal según IEC 60076-1
Cómo se aplica en un proyecto
- Recoja los datos reales del sitio: altitud, temperaturas máxima y mínima del aire, y calidad del entorno.
- Revise la carga. Si hay convertidores, pida un estudio de armónicos antes de cerrar la especificación.
- Escriba las condiciones anormales en la especificación. La consulta y el pedido son el lugar para declararlas.
- Revise la oferta del fabricante. Debe indicar las condiciones de servicio que tuvo en cuenta.
- En la recepción, compare la placa y los informes de ensayo con esas condiciones.
Este paso también ayuda en la puesta en servicio. Un transformador que se instala a una altitud o a una temperatura distintas de las del diseño se detecta pronto si las condiciones quedaron escritas. Ver la guía de comisionamiento de transformadores de potencia.
Qué no hacer
- No dé por hecho que «servicio normal» incluye su sitio. Compruebe cada límite.
- No declare las condiciones solo de palabra. Deben quedar en la consulta y en el pedido.
- No cargue el transformador según su potencia asignada si el sitio es más exigente que lo declarado.
- No mezcle esta norma con la de transformadores secos. Para esos equipos la parte 1 remite a IEC 60726.
Para especificar un transformador de potencia, vea la guía Selección y especificación de un transformador de potencia.
Cuándo llamarnos
En Tiza Group definimos con usted las condiciones de servicio de un transformador antes de la compra. Eso incluye el estudio de armónicos, la especificación y la revisión de la oferta. Conozca nuestro servicio de diseño de ingeniería y estudios. Si el equipo ya está en el sitio, hacemos las pruebas y la puesta en servicio de transformadores de potencia. Escríbanos y le cotizamos.
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Referencias
- IEC 60076-1, Power transformers - Part 1: General, cláusulas 1.2.1 y 1.2.2. Numeración de cláusulas de la edición 2.1 (1993, con la enmienda 1 de 1999).
- IEC 60076-2, Power transformers - Part 2: Temperature rise.
- IEC 60076-3, Power transformers - Part 3: Insulation levels, dielectric tests and external clearances in air.
- IEC 60726, Dry-type power transformers.
Preguntas frecuentes
¿Qué pasa si mi subestación está a más de 1 000 m de altitud?
El transformador deja de estar en condiciones normales. IEC 60076-1 pide que la altitud alta se declare en la consulta y en el pedido. El calentamiento y el aislamiento externo a esa altitud se tratan en IEC 60076-2 y en IEC 60076-3, no en la parte 1.
¿Qué temperatura ambiente supone la norma?
Aire ambiente no menor de -25 °C y no mayor de +40 °C. En transformadores enfriados por agua, el agua de entrada no debe pasar de +25 °C. Fuera de ese rango hay que declarar la condición y acordar el diseño.
¿Los armónicos de una carga con convertidores son una condición anormal?
Pueden serlo. La norma supone una tensión de alimentación casi senoidal. Como regla convencional señala una deformación que no pase de 5 % de contenido armónico total ni de 1 % de armónicos pares, y advierte que las corrientes armónicas aumentan las pérdidas con carga y el calentamiento.