El sistema de refrigeración saca del transformador el calor de las pérdidas: el aceite lo lleva del núcleo y los devanados a radiadores o intercambiadores, y ventiladores y bombas aumentan la capacidad por etapas. IEC 60076-2 lo identifica con cuatro letras, como ONAN u ODAF, y cada etapa tiene su propia potencia nominal en la placa.
Qué es y dónde está
Las pérdidas en el núcleo y en los devanados se convierten en calor, y ese calor tiene que salir del tanque sin que el punto más caliente supere su límite. El sistema de refrigeración está formado por:
- Radiadores desmontables, unidos al tanque por bridas con válvulas, o intercambiadores aceite-aire o aceite-agua.
- Ventiladores axiales que soplan aire sobre los radiadores o los intercambiadores.
- Bombas de aceite en las clases de circulación forzada, con indicadores de flujo.
- El control, normalmente dentro del tablero de control del transformador.
La serie IEC 60076-22 (2019) normaliza cada pieza: radiadores desmontables (22-2), intercambiadores aceite-aire (22-3) y aceite-agua (22-4), bombas eléctricas (22-5) y ventiladores eléctricos (22-6); los indicadores de flujo y el detector de fugas de los intercambiadores aceite-agua están en IEC 60076-22-1.
Cómo funciona
Circulación natural. El aceite caliente sube por el tanque, entra a los radiadores por arriba, se enfría al ceder calor al aire y vuelve al tanque por abajo. Es un termosifón: no necesita energía.
Ventiladores. Aumentan el aire que pasa por los radiadores y con eso la capacidad de evacuar calor. El transformador puede entregar más potencia con ventiladores que sin ellos.
Bombas. Fuerzan el aceite a través de los intercambiadores. Si además el aceite se conduce hacia los canales de los devanados, la circulación se llama dirigida.
La designación de cuatro letras de IEC 60076-2:
| Posición | Indica | Letras |
|---|---|---|
| 1.ª | Medio interno | O: aceite mineral o líquido sintético con punto de combustión de hasta 300 °C; K: líquidos con punto de combustión mayor de 300 °C, como los ésteres; L: líquidos sin punto de combustión medible |
| 2.ª | Circulación del medio interno | N: natural; F: forzada a través del equipo de enfriamiento; D: forzada y dirigida a los devanados |
| 3.ª | Medio externo | A: aire; W: agua |
| 4.ª | Circulación del medio externo | N: natural; F: forzada |
Así, ONAN es aceite y aire naturales; ONAF agrega ventiladores; OFAF agrega bombas; ODAF dirige el aceite a los devanados; OFWF enfría con agua. Un transformador ONAN/ONAF tiene dos potencias nominales, una por etapa. Los transformadores antiguos de norma estadounidense usan otra notación (por ejemplo OA, FA y FOA); IEEE C57.12.00 adoptó luego la de cuatro letras.
Control por etapas. Los contactos de los indicadores de temperatura de aceite y devanado arrancan la primera y la segunda etapa de ventiladores, o las bombas, cuando la temperatura sube, y las paran con una histéresis cuando baja. Los controladores electrónicos hacen lo mismo con el punto caliente calculado y, además, alternan los grupos y los ejercitan periódicamente.
Diferencias entre distribución, potencia y extra alta tensión
| Aspecto | Distribución | Potencia en AT | EAT y autotransformador |
|---|---|---|---|
| Clase usual | ONAN; en secos, AN con ventiladores opcionales AF | ONAN/ONAF | ONAN/ONAF, OFAF u ODAF según el tamaño |
| Equipo | Paredes onduladas o radiadores | Radiadores con grupos de ventiladores | Radiadores o intercambiadores, bombas, varios grupos |
| Control | Ninguno o un termostato | Por los contactos del 26 y del 49 | Controlador por punto caliente, redundancia de grupos |
En los transformadores aceite-agua, el intercambiador de tubo doble y el detector de fugas evitan que el agua llegue al aceite. Vea el transformador de distribución y el transformador de potencia de alta tensión.
Datos típicos
La placa da la potencia de cada etapa de refrigeración, y el protocolo de fábrica, los calentamientos medidos en el ensayo de IEC 60076-2. Los límites de calentamiento dependen del tipo de líquido y del aislamiento, y los ajustes de arranque de cada etapa los da el fabricante del transformador; no hay valores universales.
La vida del aislamiento depende de la temperatura del punto caliente, como explica la guía de carga IEC 60076-7. Por eso la refrigeración no es un accesorio: un grupo de ventiladores fuera de servicio reduce la carga que el transformador puede llevar sin envejecer el papel más rápido de lo previsto.
Conexión a protección y control
- Contactos de temperatura: los del indicador de aceite (26) y de devanado (49) energizan los contactores de cada grupo.
- Alimentación: los motores toman corriente alterna de los servicios auxiliares, con interruptores y guardamotores por grupo. La pérdida de alimentación da alarma.
- Supervisión: fallas de motor, flujo de aceite bajo en las bombas y selector manual/automático, como alarmas al relé o al SCADA.
- Disparo: la refrigeración no dispara por sí misma; lo hacen la temperatura o una lógica de pérdida de refrigeración temporizada, según la filosofía del propietario, a través del relé de bloqueo 86.
- IEC 61850-7-4: CCGR es el control del grupo de refrigeración, KFAN el ventilador y KPMP la bomba.
Fallas comunes y qué revisar primero
- Temperatura alta con carga normal: grupo de ventiladores fuera de servicio, guardamotor disparado, contactor dañado o alimentación perdida.
- Radiador frío al tacto mientras los demás están calientes: sus válvulas quedaron cerradas después de un mantenimiento.
- Radiadores sucios o con aletas obstruidas: menos intercambio de calor.
- Bomba con sentido de giro invertido tras un cambio de cableado: flujo bajo aunque el motor funcione.
- Bomba con rodamientos gastados: ruido, vibración y partículas metálicas en el aceite.
- Disparo de Buchholz al arrancar bombas: oleada de aceite o aire por la succión.
Pruebas y mantenimiento
- Prueba funcional de cada grupo: arranque manual y automático, sentido de giro y corriente de cada motor.
- Verificación de los contactos de temperatura que mandan cada etapa.
- Prueba de los indicadores de flujo y de todas las alarmas hasta el SCADA.
- Aislamiento de los motores.
- Termografía de radiadores con carga: deben calentarse de forma pareja de arriba abajo.
- Limpieza de radiadores y revisión de que todas las válvulas queden abiertas.
Pruebas y configuración con Tiza Group
En Tiza Group probamos en sitio la refrigeración completa, del contacto de temperatura al último ventilador, como parte de las pruebas a transformadores de potencia. Si el control de ventiladores está en un relé o un controlador, revisamos su lógica con la configuración remota de relés.
Referencias
- IEC 60076-2, Temperature rise for liquid-immersed transformers (designación de la refrigeración y ensayo de calentamiento).
- IEC 60076-7, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers.
- IEC 60076-22-2 a 22-6: radiadores desmontables, intercambiadores aceite-aire y aceite-agua, bombas y ventiladores.
- IEC 60076-22-1, indicadores de flujo y detector de fugas de intercambiadores aceite-agua.
- IEEE C57.12.00, General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- IEC 61850-7-4, nodos lógicos CCGR, KFAN y KPMP.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta carga soporta el transformador si fallan los ventiladores?
La placa indica la potencia de cada etapa de refrigeración; sin ventiladores rige la de la etapa natural, por ejemplo la ONAN. En transformadores OFAF u ODAF, que dependen de las bombas, la carga admisible sin ellas puede ser muy baja: consulte la placa y el manual del fabricante.
¿Por qué se alternan los grupos de ventiladores?
Para repartir las horas de trabajo entre motores y para que ningún grupo pase meses quieto. Muchos controladores además hacen funcionar los ventiladores y bombas un rato cada cierto tiempo, aunque la temperatura no lo pida.
¿Por qué disparó el Buchholz al arrancar las bombas de aceite?
El arranque de las bombas mueve el aceite de golpe y puede accionar el elemento de flujo del Buchholz. También pueden llevar aire al relé si hay una entrada de aire en la succión de la bomba. Se confirma con la muestra de gas antes de reenergizar.