Mantenimiento del transformador ¿Por qué realizar el mantenimiento del transformador?

« Los incidentes en los transformadores son responsables del 50% de las pérdidas de explotación en la industria de la producción energética, del 10% en la industria química, del 7% en la industria papelera y del 6% en las empresas comerciales" (Protección de los transformadores – AGF Courtage – Dirección de prevención de Ingeniería 2003)..

Las averías en los transformadores eléctricos pueden ser de origen eléctrico, electrodinámico, electromagnético, dieléctrico, térmico o mecánico.

Un mantenimiento eficaz de los transformadores es una de las mejores soluciones para:

- evitar el daño mecánico que desencadenar un posible incendio o una contaminación en los transformadores CB,

- planificar una intervención de mantenimiento en su parque de transformadores reducirá al mínimo las pérdidas de producción optimizando las paradas de explotación.

Tipos de operaciones de mantenimiento sobre los transformadores:

MANTENIMIENTO SISTEMÁTICO DE LOS TRANSFORMADOREScontrol visual (limpieza, corrosión, fugas), Limpieza, Comprobación de las protecciones, de los sistemas de ventilación, de los reguladores, controles por termografía de infrarrojos …

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LOS TRANSFORMADORES Al igual que LLos análisis del aceite del transformadorpermite comprobar las propiedades del fluido dieléctrico.Estos análisi del aceite del transformador   e permiten detectar cualquier fallo que emane de las partes activas (bobinado, circuito eléctrico, magnético, regulador…) y de los aislamientos celulósicos del transformador.Conocer el estado de salud general de los transformadores también se revela como una herramienta de gestión preventiva del parque de transformadores, que permite la programación de inversiones sobre la base de hechos constatados. La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas, tanto en las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de los daños que podría ocasionar su parada por avería, tanto se trate de instalaciones públicas como privadas.NORMAS BASICAS PREVIAS

Consejos básicos y generales:planificar con antelacion a la parada y desconexion del transformador de la red.recopilar informacion tecnica relativa al transformadorrevisar protocolo y equipos de seguridad necesariosseleccionar personal necesario para el mantenimiento.TAREAS DEL MANTENIMEINTOaunq ue cada instalacion tiene caracteristicas distintas a continuacion se presntan las habituales o las cuales se deben cumplir en la norma.desconectar el equipo del red tomando las medidas necesarias.comprobacion del sistema de seguridad por sobre temperatura.comprobacion del sistema de seguridad por sobre tension en el transformador.comprobacion de los sistemas de sobrecorriente y fuga a tierracomprobacion resto de indicadoresComprobación del nivel de aceite, así como posibles fugas.

Prueba de Rigidez Dieléctrica del AceiteComprobación, limpieza y ajuste de todas las conexiones eléctricas, fijaciones, soportes, guías y ruedas, etc.Comprobación y limpieza de los aisladoresComprobación en su caso del funcionamiento de los ventiladoresLimpieza y pintado del chasis, carcasas, depósito y demás elementos externos del transformador susceptibles de óxido o deterioro.TRANSFORMADORES SECOS

PruebasMedición de resistencia óhmica de los devanados.Relación de transformación.Polaridad, desplazamiento angular y secuencia de fases.Pérdidas en vacío y corriente de excitación a tensión nominal.Tensión de impedancia y pérdidas debidas a la carga en la tensión nominal.Pruebas dieléctricas:tensión aplicadatensión inducidaresistencia de aislamientoLos transformadores secos se destacan, pues son ecológicamente insuperables, debido a la total ausencia de líquidos aislantes, no representan riesgo alguno de explosión o de contaminación, además del hecho de ser fabricados únicamente con materiales que no atacan el medio ambiente.Además de no necesitar mantenimiento, estos transformadores posibilitan diversas economías, a saber, en el proyecto eléctrico y civil cuando se los compara con los aislados en aceite de la misma potencia.Transformadores estándar IEC

Los transformadores de distribución de este rango se utilizan para reducir las tensiones de distribución suministradas por las compañías eléctricas a niveles de baja tensión para la distribución de potencia principalmente en áreas metropolitanas (edificios públicos, oficinas, subestaciones de distribución) y para aplicaciones industriales. Los transformadores secos son ideales para estas aplicaciones porque pueden ser ubicados cerca del punto de utilización de la potencia lo cual permitirá optimizar el sistema de diseño minimizando los circuitos de baja tensión y alta intensidad con los correspondientes ahorros en pérdidas y conexiones de baja tensión. Los transformadores secos son mediambientalmente seguros, proporcionan un excelente comportamiento a los cortocircuitos y robustez mecánica, sin peligro de ningún tipo de líquidos, sin peligro de fuego o explosión y son apropiados para aplicaciones interiores o exteriores.TRANSFORMADORES SUMERGIDOS EN ACEITEPruebasanalizis fisico quimicoscromatografia de gases disueltos en aceiteanalisis de contenidoproceso de filtrado y desgasificadopruebas de relacion de transformacionpruebas de resistencia de aislamientopruebas factir potenciapriebas de resistenciarevision cambiadoresinspeccion y pruebas de accesorioscambio de aceiteCuando se habla de transformadores en aceite lo más importante a la hora de realizar un mantenimiento de tipo preventivo, es la periódica revisión del aceite.ACEITES AISLANTESEl Aceite Aislante cumple múltiples funciones en los transformadores eléctricos: mejora del aislamiento entre componentes del Transformador, homogenización de la temperatura interna y refrigeración, etc.DEGENERACION DEL ACEITE AISLANTE

El Aceite Aislante va degenerándose dentro del Transformador Eléctrico durante el funcionamiento normal del mismo. La degeneración dependerá de muchos factores, como el tipo de transformador, ubicación, carga y temperatura de trabajo, etc.La Contaminación de los Aceites Aislantes está básicamente relacionada con:Presencia de humedad en el Aceite (agua)Partículas: la fabricación de los transformadores implica la utilización de papales y celulosa, que pueden desprender pequeñas partes por vibración, etc.Oxidación: Esfuerzos de trabajo, puntos calientes, degeneración de las partículas y suciedad y descompensaciones provocan la generación de gases disueltos y oxidación del Aceite Aislante del transformador.ANALISIS ACEITES AISLANTESEl Mantenimiento Preventivo de los Aceites Aislantes debe incluir el Análisis del Aceite, mediante diferentes pruebas que permitan conocer el estado funcional del mismo, que evite Fallas inesperadas de los Transformadores, con las consiguientes consecuencias económicas y de calidad en el servicio de suministro eléctrico.COMPROBACION ACEITES AISLANTESLa toma de muestras para el análisis del Aceite Aislante desde ser realizada de forma segura y cuidadosa, para conseguir resultados reales.Las pruebas básicas que pueden hacerse a los Aceites Aislantes para transformador son:Test de Rigidez Dieléctrica: Consiste en la comprobación de la capacidad aislante del aceite del trasformador, mediante la extracción de una muestra y el uso de un aparato Comprobador de Rigidez DieléctricaAgua disuelta en el Aceite: Medida en PPM, partes por Millón, y de efecto directo en la pérdida de la Rigidez Dieléctrica de la muestra.Neutralización/Acidez: Control de los niveles de ACIDO en el Aceite, como referencia del nivel de Oxidación del mismo.Turbiedaz/Color: Tanto la presencia de Agua como de otras partículas disueltas produce turbiedad en el Aceite Aislante.Partículas Disueltas: contaminación por todo tipo de suciedad.Gases Disueltos: El envejecimiento, junto con la degradación de las partículas por la temperatura y posibles descargas internas, generan diferentes gases dentro del transformador y en el aceite.Tesión Superficial: Valor Físico del Aceite, con relación con la viscosidad.MANTENIMIENTO DEL ACEITE AISLANTEConsejos para aumentar la duración de los Aceites Aislantes en los TransformadoresAunque en algunas ocasiones donde la degradación y contaminación del Aceite haga más cara su regeneración que su sustitución, vamos a dar una serie de consejos que eviten llegar a esa situación:Equilibrar adecuadamente los Transformadores logrará que el aceite cubra la totalidad de las partes del interior de los mismos.Colocar filtros adecuados en los respiradores de los Transformadores, de forma que evite la entrada de la mayor cantidad posible de humedad, polvo y otras partículas.Comprobar el cierra de tapas, pasacables, mirilla, etc.Realizar pruebas, test y/o análisis periódicos para poder tomar acciones de mantenimientoEl uso de Equipos de Purificación y Regeneración de Aceite Aislante permite devolver las características funcionales mínimas para continuar usándolo.

Funcionamiento y cables de los trasformadores

Un transformador es una máquina estática de corriente alterno,  que permite variar alguna

función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en

el caso de un transformador ideal.

Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para

volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.

La importancia de los transformadores, se debe a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo

de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica

del transporte de energía eléctrica a grandes distancias

Núcleo: Este elemento está constituido por chapas de acero al silicio aisladas entre ellas. El

núcleo de los transformadores está compuesto por las columnas, que es la parte donde se

montan los devanados, y las culatas, que es la parte donde se realiza la unión entre las

columnas. El núcleo se utiliza para conducir el flujo magnético, ya que es un gran conductor

magnético.

Devanados: El devanado es un hilo de cobre enrollado a través del núcleo en uno de sus

extremos y recubiertos por una capa aislante, que suele ser barniz. Está compuesto por dos

bobinas, la primaria y la secundaria. La relación de vueltas del hilo de cobre entre el primario y

el secundario nos indicará larelación de transformación. El nombre de primario y secundario

es totalmente simbólico. Por definición allá donde apliquemos la tensión de entrada será el

primario y donde obtengamos la tensión de salida será el secundario.Esquema básico y funcionamiento del transformador

Esquema básico de funcionamiento de un transformador

ideal

Los transformadores se basan en la inducción electromagnética   . Al aplicar una fuerza

electromotriz en el devanado primario, es decir una tensión, se origina un flujo magnético en el

núcleo de hierro. Este flujo viajará desde el devanado primario hasta el secundario. Con su

movimiento originará una fuerza electromagnética en el devanado secundario.

Según la Ley de Lenz, necesitamos que la corriente sea alterna para que se produzca

esta variación de flujo. En el caso de corriente continua el transformador no se puede utilizar.

La relación de transformación del transformador eléctrico

Una vez entendido el funcionamiento del transformador vamos a observar cuál es la relación de

transformación de este elemento. 

Donde N p es el número de vueltas del devanado del primario, N s el número de vueltas del

secundario, V p la tensión aplicada en el primario, V s la obtenida en el secundario,

I s la intensidad que llega al primario, I p la generada por el secundario y r t la relación de

transformación.

Como observamos en este ejemplo si queremos ampliar la tensión en el secundario tenemos que

poner más vueltas en el secundario (N s), pasa lo contrario si queremos reducir la tensión del

secundario.Tipos de transformadores eléctricos

Hay muchos tipos de transformadores pero todos están basados en los mismos principios básicos,

Pueden clasificarse en dos  grandes grupos de tipos básicos: transformadores de potencia y de

medida.

Transformadores de potencia

Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un

circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Como ya se ha explicado anteriormente

en este recurso, su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.

Transformadores eléctricos elevadores

Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en

relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado

secundario es mayor al del devanado primario.

Modelización de un transformador elevador

Transformadores eléctricos reductores

Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en

relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado

primario es mayor al secundario.

Podemos observar que cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo

conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor puede convertirse en

elevador.

Modelización de un transformador reductor

Autotransformadores

Modelización de un autotransformador

Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas.

La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se

introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto

intermedio de la única bobina existente.

Esta tensión de entrada (V p) únicamente recorre un determinado número de espiras (N p), mientras

que la tensión de salida (V s) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (N s).

Transformadores de potencia con derivación

Son transformadores de elevación o reducción, es decir, elevadores o reductores, con un número

de espiras que puede variarse según la necesidad. Este número de espiras se puede modificar

siempre y cuando el transformador no esté en marcha. Normalmente la diferencia entre valores es

del 2,5% y sirve para poder ajustar el transformador a su puesto de trabajo.

Transformadores eléctricos de medida

Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas medir sin peligro.

Transformadores eléctricos de intensidad

El transformador de intensidad toma una muestra de la corriente de la línea a través del devanado

primario y lo reduce hasta un nivel seguro para medirlo. Su devanado secundario está enrollado

alrededor de un anillo de material ferromagnético y su primario está formado por un único

conductor, que pasa por dentro del anillo.

El anillo recoge una pequeña muestra del flujo magnético de la línea primaria, que induce una

tensión y hace circular una corriente por la bobina secundaria.

Transformador eléctrico potencial

Se trata de una máquina con undevanado primario de alta tensión y uno secundario de baja

tensión. Su única misión es facilitar una muestra del primero que pueda ser medida por los

diferentes aparatos.

Cuál es el funcinamiento del trasformador de distribución

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de

la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarioy secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede exist

Funcionamiento[editar]

Representación esquemática del transformador.

Este elemento eléctrico se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, ya que si aplicamos una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, debido a la variación de la intensidad y sentido de la corriente alterna, se produce la inducción de un flujo magnético variable en el núcleo de hierro.

Este flujo originará por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en el devanado secundario. La tensión en el devanado secundario dependerá directamente del número de espiras que tengan los devanados y de la tensión del devanado primario.

Relación de Transformación[editar]

Artículo principal: Diseño de transformadores

La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:

La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.

Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de transformación.

Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:

El producto de la diferencia de potencial por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

Medición y ruevas

Mediciones eléctricasLas mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.

Unidades eléctricas[editar]

Culombio (C, unidad de carga eléctrica)

Conexión de un amperímetroen un circuito.

La introducción de las magnitudes eléctricas requiere añadir una nueva unidad fundamental a la física: la de carga eléctrica adois. Esta unidad, que no puede derivarse de las unidades de la mecánica, fue originalmente denominada Coulomb (término castellanizado a culombio, cuyo símbolo es C) en honor a Charles-Augustin de Coulomb, primero que midió directamente la fuerza entre cargas eléctricas. Debido a la gran dificultad de medir directamente las cargas eléctricas con precisión, se ha tomado comounidad básica la unidad de corriente eléctrica, que en el Sistema Internacional de Unidades es el amperio. La unidad de carga resulta entonces una unidad derivada, que se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye durante 1 segundo a través de la sección de un conductor que transporta una intensidad constante de corriente eléctrica de 1 amperio:

Voltio (V, unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz)

El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia:

Ohmio (Ω, unidad de resistencia eléctrica)

Un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor:

Condensador ideal cuya capacidad se expresa en faradios.

Siemens (S, unidad de conductancia eléctrica)

Un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia:

Faradio (F, unidad de capacidad eléctrica)

Un faradio es la capacidad de un condensador entre cuyas armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio cuando está cargado de una cantidad de electricidad igual a un culombio:1

Tesla (T, unidad de densidad de flujo magnético e inductividad magnética)

Un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un weber:

Weber (Wb, unidad de flujo magnético)

Un weber es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira, produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme:

Henrio (H, unidad de inductancia)

Un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio:

Instrumentos de medida :*[editar]

Se denominan instrumentos de mediciones electricas a todos los dispositivos que se utilizan para medir las magnitudes eléctricas y asegurar así el buen funcionamiento de las instalaciones y máquinas eléctricas. La mayoría son aparatos portátiles de mano y se utilizan para el montaje; hay otros instrumentos que son conversores de medida y otros métodos de ayuda a la medición, el análisis y la revisión. La obtención de datos cobra cada vez más importancia en el ámbito industrial, profesional y privado. Se demandan, sobre todo, instrumentos de medida prácticos, que operen de un modo rápido y preciso y que ofrezcan resultados durante la medición.

Principio de funcionamiento de un galvanómetro.

Existen muchos tipos de instrumentos diferentes siendo los más destacados los amperímetros, voltímetros, óhmetros, multímetros y osciloscopios.

Galvanómetro[editar]Artículo principal: Galvanómetro

Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.

En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.

En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el Efecto Joule, al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora.

Amperímetros[editar]

Amperímetro de pinza.

Artículo principal: Amperímetro

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico.2 En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. En la actualidad, los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante.

Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

Índice de plaricion

PolarizaciónPolarización es el proceso por el cual en un conjunto originariamente indiferenciado se establecen características o rasgos distintivos que determinan la aparición en él de dos o más zonas mutuamente cargadas. El término científico de polarizaciónpuede hacer referencia a:

Polarización electroquímica : modificación de las características de una celda electroquímica por el uso de la misma.

Polarización eléctrica .

Polarización social .

Polarización política .

Polarización electromagnética  o de luz.

Polarización química : facilidad con que se puede distorsionar la densidad electrónica de un átomo o una molécula.

e define el índice de polarización (IP) como la relación entre la resistencia de aislamiento medida a 1 minuto y a 10 minutos después de aplicada la tensión continua de prueba. Durante esos 10 minutos la tensión debe de ser mantenida. Se ver, a como va cayendo la corriente y por tanto aumentando la resistencia a tierra.IP = R1min/R10 min = I10 min/I1min =aproximadamente a (Icond +

Iabs )/ Icond = 1+ (Iabs /Icond)Siendo:Iabs es la corriente de absorciónIcond es la corriente de conducción a tierraEl índice de polarización es un valor que nos informa sobre el estado de humedad y limpieza de la máquina, basado en la suposición de que transcurrido un cierto tiempo desde el comienzo del ensayo, la corriente de absorción se habrá anulado. Un valor bajo del índice de polarización nos indicará que existe una corriente alta de conducción o de fugas, originada por suciedad y humedad. En sistemas aislantes modernos, la corriente de absorción puede hacerse próxima a cero en dos o tres minutos desde el comienzo del ensayo. Así, se utiliza en estos casos una variante del índice de polarización que calcula la relación entre las resistencias de aislamiento a 1 minuto y 30 s, después de iniciado el ensayo. Este valor es denominado "índice de absorción" (IA).Los valores del índice de polarización están muy poco afectados por la temperatura, por lo que salvo en condiciones en que la prueba se haya realizado a elevada temperatura (por encima de los 40°C) no necesitan corrección. Asimismo, en este sentido, debemos considerar que no se produce un cambio de temperatura importante durante el tiempo en que dura el ensayo.El índice de polarización de un aislamiento es un valor adimensional que nos va a permitir hacer comparaciones sobre el estado del aislamiento de máquinas de distintas características (tamaño, potencias, tensiones).La norma CEI 60085.01 indica que, para aislamientos de clase A, el índice de polarización debe ser superior a 1,5, mientras que para aislamientos de clase B, F o H, este valor debe ser superior a 2. No obstante, existen recomendaciones por parte de fabricantes de equipos de medida y usuarios que proporcionan una información más cualitativa a partir del valor obtenido del índice de polarización y de absorción, como la siguiente:Valores del índice de polarización y diagnóstico del aislamientoIP<1 estado aislamiento: mal estado1<=IP<2 estado aislamiento: cuestionable2<=IP<4 estado aislamiento: bueno4<=IP estado aislamiento: muy buenoEn caso de máquinas muy antiguas (más de 20 años), un elevado

valor del índice de polarización, por ejemplo del orden de 5 o superior, puede ser síntoma de un aislamiento reseco y quebradizo.Respecto al ensayo del índice de polarización, debe de tenerse en cuenta que si anteriormente se ha realizado un ensayo de resistencia de aislamiento, con un resultado superior a los 5 Gohmios, el valor de la corriente medida es del orden de microamperios. Con estos valores, pequeñas variaciones de la tensión de suministro, de la humedad del ambiente, estabilidad de los contactos y conexiones, etc., pueden afectar significativamente a la medida y, si se utiliza en este caso el valor del índice de polarización como criterio de decisión, puede inducir a errores.Como se ha dicho al principio siendo un indice del estado de humedad y limpieza, si se procede a limpiar el devanado del motor y secar en horno, el indice mejora sensiblema

aracterísticasEs muy relevante hablar sobre las características de los transformadores trifásicos por lo cual se va a conocer las características para los transformadores comerciales para su determinada aplicación:

Potencia nominal asignada en KVA Tensión Primaria y Secundaria Regulación de tensión en la salida ±% Grupo de Conexión Frecuencia Temperatura Máxima ambiente (si es > 40°) Altitud de la instalación sobre el nivel del mar (si es > 1000m)

Construcción de los transformadores trifásicosEs un sistema trifásico se puede realizar la transformación de tensiones mediante un banco de tres transformadores monofásicos idénticos (fig. 1) o mediante un transformador trifásico (fig. 2)

Fig.1 banco de tres transformadores monofásicos YNy

Fig.2 Transformador trifásico de 3 columnas.Cada columna de un transformador trifásico se le puede considerar como un transformador monofásico. Asi, cuando un banco o un transformador trifásico funcionan con cargas equilibradas, todos los transformadores monofásicos del banco o todas las columnas del transformador están igualmente cargados y bastara con estudiar uno solo de ellos mediante su circuito equivalente. Hay que tener en cuenta, entonces que las tensiones y corrientes a que la potencia de una fase es la tercera parte de la total. De esta manera, todas las expresiones obtenidas anteriormente para el estudio del transformador monofásico se pueden adaptar para el estudio de las transformaciones trifásicas con cargas equilibradasEn un transformador trifásico o en un banco trifásico podemos distinguir dos relaciones de transformación diferentes: [1]La relación de transformación m es el cociente entre las tensiones asignadas de fase del primario y del secundario:

La relación de transformación mT es la normalmente de da como dato y es el cociente entre las tensiones asignadas de línea del primario y del secundario:

El funcionamiento

Tipos de transformadoresLa tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas, acopladas, (se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º entre si (o sea un tercio del Periodo).Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R, S, T, y N para el conductor neutro si existe.Cuando tenemos la necesidad de clasificar los tipos de transformadores tenemos que tomar en cuenta a qué situación se la ira a utilizar este, pues por ello tenemos los siguientes:Dependiendo la relación de transformación [3]:

Transformador de potencia:Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios [4].Características Generales:Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Fig.3 Transformador de potencia de Subestación (reductor) Transformador de distribución.

Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales [1].Características Generales:Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz.

Pruebas y analices

 es una empresa pionera en servicios de mantenimiento y diagnóstico de transformadores, con casi medio siglo de existencia que le ha permitido dar servicio a 500.000 transformadores, procesar alrededor de 1 billón de galones de aceite dieléctrico y realizar 37 millones de resultados de pruebas. Más que un laboratorio de análisis, SDMyers ha sido innovador en el mantenimiento a transformadores, educación y guías de mantenimiento. Por medio de SDMyers ofrecemos servicios de análisis de aceites dielé

c Los transformadores de potencia, representan un vínculo vital en la trasmisión y distribución de energía eléctrica, por ende, el mantenimiento eléctrico y cualquier otro programa que se le asocie, debe tomarlos en consideración de manera integral: el transformador y su líquido dieléctrico. En realidad, cualquier operación, sea industrial ó comercial, delega en los transformadores la responsabilidad de manejar la energía eléctrica. Debido a esa importancia, es vital mantener operando a los transformadores de manera segura y confiable dentare del sistema eléctrico. Según un estudio realizado por la empresa de seguros Hartford Steam Boiler durante un período de 20 años, 135 de las fallas en transformadores fue ocasionado por un mantenimiento pobre e inadecuadote los transformadores. Este número presentado por la empresa de seguros es bastante significativo, considerando el hecho de que el estudio encontró que la edad promedio de un transformador al a fecha de realizado el estudio no sobrepasó los 12 años., mientras que la expectativa de vida de los mismos es entre 25 a 30 años. Debido a que los transformadores tienen muy pocas partes movibles es muy parte no tener al a vista los posibles problemas que se estén presentando., sin embargo es elocuente que esta mentalidad puede ocasionar daños cuantiosos en la vida útil del transformador. .Establecer un plan de mantenimiento eléctrico preventivo y predictivo en transformadores ayuda Ensayos al Aceite Dieléctrico… Diagnósticos esenciales en

cualquier programa de Mantenimiento Eléctrico Ing. Octavio Fonseca Gerente General Kay Electric CA enormemente a reducir el numero de interrupciones no programadas causadas por daños en los transformadores. Este programa debe forzosamente incluir: temperatura, nivel de aceite, verificación de la presión del gas en transformadores herméticos, verificar la operatividad de accesorios tales como: ventiladores, bombas, cambiadores de tomas ( tap changers) inspecciones visuales. De manera muy importante hay que recalcar la evaluación periódica de las condiciones del aceite aislante como parte integral del programa de mantenimiento eléctrico preventivo y predictivo, con la finalidad de tomar decisiones a tiempo que eviten las salidas intespectivas de los transformadores. Por qué hay que probar el aceite dieléctrico? Uno de los elementos de mayor importancia en un programa de mantenimiento eléctrico preventivo y predictivo

puevas del factor de potencia y aislante

Los fallos en los sistemas de aislamiento son impredecibles y a menudo pueden provocar terribles accidentes, lo que supone un grave riesgo para todas las personas y aparatos que están a su alrededor.

Además, repararlos o, llegado el caso, sustituirlos por otros nuevos, puede resultar muy costoso. Los equipos de medición de Megger ayudan a mantener en buen estado los aparatos electrónicos y los sistemas de aislamiento. Estos equipos miden con gran precisión el factor de energía, incluso en ambientes hostiles, como estaciones de transformadores, y plantas de producción.

Megger ha diseñado algunos de los más importantes sistemas de medición de aislantes de factor de energía y es el fabricante más importante de este tipo de instrumentos.

En 1965 diseño el primer equipo para analizar aislamientos de bajo voltaje, que pesa menos de 14 ; en 1980, el primer equipo semiautomático para analizar aislamientos de factor de energía de entre 2,5 y 10 kW; en 1990, el primer equipo completamente automático para analizar aislamientos de factor de energía de 10 kW; y en 2002

La medición de relación debe realizarse con pocos voltios de excitación, de preferencia desde el lado de AT � Si se excita el devanado de BT 2, 5, 8 V � Si se excita el devanado de AT 80, 100 V � Una de las principales fuentes de error es la excesiva corriente de magnetización ± Limite el voltaje de prueba a una fracción del voltaje nominal del espécimen ± Magnetismo residual en el núcleo puede generar mayores corrientes de magnetización. ± Use un voltaje de prueba menor V 4.44 f A N B V = Voltaje de prueba f = Frecuencia A = área del núcleo N = # de espiras B = Densidad de Flujo Magnético I = Corriente de Exc Cambiadores de Tomas Bajo Carga (CTBC) � Cambiadores de Tomas Des-energizados (CTD) � La relación de transformación se debe probar en todas las posiciones de las tomas bajo carga con el cambiador de tomas des energizado en una misma posición sea esta la posición nominal o la posición del numero máximo de espiras R itación B I 12 Relación de Transf

Diagrama delos trasformadores el estrella estrella

Función

Un autotransformador es una máquina eléctrica, de construcción y características similares a las de un transformador, pero que a diferencia de éste, sólo posee un único devanado alrededor de un núcleo ferromagnético. Dicho devanado debe tener al menos tres puntos de conexión eléctrica; la fuente detensión y la carga se conectan a dos de las tomas, mientras que una toma (la del extremo del devanado) es una conexión común a ambos circuitos eléctricos(fuente y carga). Cada toma corresponde a una tensión diferente de la fuente (o de la carga, dependiendo del caso).

En un autotransformador, la porción común (llamada por ello "devanadocomún") del devanado único actúa como parte tanto del devanado "primario" como del "secundario". La porción restante del devanado recibe el nombre de "devanado serie" y es la que proporciona la diferencia de tensión entre ambos circuitos, mediante la adición en serie (de allí su nombre) con la tensión del devanado común.

La transferencia de potencia entre dos circuitos conectados a unautotransformador ocurre a través de dos fenómenos: el acoplamiento magnético (como en un transformador común) y la conexión galvánica (a través de la toma común) entre los dos circuitos. Por esta razón, un autotransformador resulta en un aparato más compacto (y a menudo más económico) que un transformador de la misma potencia y tensiones nominales. De igual manera, un transformador incrementa

su capacidad de transferir potencia al ser conectado como autotransformador. Operación[editar]

Teoría[editar]

Construcción de un autotransformador a partir de un transformador.

En un transformador, las definiciones de primario y secundario son:

: Tensión en el devanado primario

: Corriente en el devanado primario

: Tensión en el devanado secundario

: Corriente en el devanado secundario

Al conectarlo como autotransformador, hay que redefinir primario y secundario como:

: Tensión en el primario (devanado serie + común)

: Tensión en el secundario (devanado común)

: Corriente en el primario (devanado serie + común)

: Corriente en el secundario (devanado común)

Comparando ambas posibilidades de conexión, se observa que se cumplen las siguientes relaciones:

Pero:

Despreciando la rama en paralelo:

Con respecto a la potencia, para el transformador se cumple que:

o bien, despreciando las pérdidas,

La potencia al conectarlo como autotransformador es:

o bien, despreciando las pérdidas,

si se sustituyen los valores y se agrupa correctamente, se obtiene:

Por lo tanto, al conectar un transformador como autotransformador, este aumenta su capacidad para transferir potencia en una proporción determinada por la relación de transformación de la conexión como transformador. La implicación directa de esta deducción matemática es que para transferir la misma cantidad de potencia entre dos circuitos, un autotransformador es de menor tamaño que un transformador equivalente.

Funcionamiento[editar]

Al igual que los transformadores, los autotransformadores funcionan basados en

el principio de campos magnéticos variantes en el tiempo, por lo que no pueden ser utilizados en circuitos de corriente continua. Para reducir al mínimo las pérdidas en el núcleo debidas a corrientes de Foucault y a la histéresis magnética, se suele utilizar acero eléctrico, laminado en finas chapasque luego se apilan y compactan. Las láminas del núcleo así construido se orientan haciendo coincidir la dirección del flujo magnético con la dirección de laminación, donde la permeabilidad magnética es mayor.

La relación de transformación de un autotransformador es la relación entre el número de vueltas del devanado completo (serie + común) y el número de vueltas del devanado común. Por ejemplo, con una toma en la mitad del devanado se puede obtener una tensión de salida (en el devanado "común") igual a la mitad del de la fuente (o viceversa). Dependiendo de la aplicación, la porción del devanado que se utiliza sólo para el circuito de alta tensión se puede fabricar con alambre de menor calibre (puesto que requiere menos corriente) que la porción del devanado común a ambos circuitos; de esta manera la máquina resultante es aún más económica.

Tipos de construcción[editar]

Existen autotransformadores con varias tomas en el secundario y por lo tanto, con

varias relaciones de transformación. De la misma manera que los transformadores, los autotransformadores también pueden equiparse con cambiadores de toma automáticos y utilizarlos en sistemas de transmisión y distribución para regular la tensión de la red eléctrica.

Con la incorporación de varias tomas, es posible obtener más de un valor para la tensión del secundario e incluso es posible obtener tensiones ligeramente mayores a los de la fuente -para ello, el devanado debe construirse para que su tensión nominal sea ligeramente mayor que el del lado fijo o primario-. También existen autotransformadores en los que la toma secundaria se logra a través de una escobilla deslizante, permitiendo una gama continua de tensiones secundarias que van desde cero hasta la tensión de la fuente. Este último diseño se comercializó en Estados Unidos bajo el nombre genérico deVariac y en la práctica funciona como una fuente de corriente alterna regulable en tensión. de esta manera tenemos una máquina de CA más eficaz.

Aplicaciones[editar]

Los autotransformadores se utilizan a menudo en sistemas eléctricos de potencia, para interconectar circuitos que funcionan a tensiones

diferentes, pero en una relación cercana a 2:1 (por ejemplo, 400 kV / 230 kV ó 138 kV / 66 kV). En la industria, se utilizan para conectar máquinas fabricadas para tensiones nominales diferentes a la de la fuente de alimentación (por ejemplo, motores de 480 V conectados a una alimentación de 600 V). Se utilizan también para conectar aparatos,electrodomésticos y cargas menores en cualquiera de las dos alimentaciones más comunes a nivel mundial (100-130 V a 200-250 V).

En sistemas de distribución rural, donde las distancias son largas, se pueden utilizar autotransformadores especiales con relaciones alrededor de 1:1, aprovechando la multiplicidad de tomas para variar la tensión de alimentación y así compensar las apreciables caídas de tensión en los extremos de la línea.

Se utilizan autotransformadores también como método de arranque suave para motores de inducción tipo jaula de ardilla, los cuales se caracterizan por demandar una alta corriente durante el arranque. Si se alimenta el motor conectándolo a la toma menor de un autotransformador, la tensión reducida de la alimentación resultará en una menor corriente de arranque y por lo tanto en condiciones más seguras de operación, tanto para el motor como para la instalación eléctrica. Una vez que el motor ha alcanzado suficiente

velocidad, se puede ir aumentando la tensión de alimentación (en tantos pasos como tomas posea el autotransformador) gradualmente, hasta llegar a la tensión de la red (cuando la relación de tomas es 1:1).

En sistemas ferroviarios de Alta velocidad existen métodos de alimentación duales tales como el conocido como 2x25 kV. En este, los transformadores de las subestaciones alimentan a +25 kV a la catenaria, a -25 kV (en realidad 25 kV desfasados 180º) al feeder o alimentador negativo y con la toma intermedia o neutro puesta al carril. Cada cierto tiempo, 10 km típicamente, se conectan autotransformadores con 50 kV en el primario (entre catenaria y feeder negativo) y 25 kV en el secundario (entre feeder negativo y carril). De esta manera, la carga (trenes) se encuentra alimentada a 25 kV entre catenaria y carril pero la energía se transporta a 50 kV, reduciendo las pérdidas.