TransformadorSe denomina transformador a una máquina electromagnética que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. 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, tamaño, etc.Si suponemos un equipo ideal y consideramos, simplificando, la potencia como el producto del voltaje o tensión por la intensidad, ésta debe permanecer constante (ya que la potencia a la entrada tiene que ser igual a la potencia a la salida).Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la tensión alta o baja, respectivamente. También existen transformadores con más devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Funcionamiento

Representación esquemática del transformador.

DieléctricoDieléctrico, sustancia que es mala conductora de la electricidad y que amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese. Las sustancias conductoras carecen de esta propiedad de amortiguación. Dos cuerpos de cargas opuestas situados a cada lado de un trozo de vidrio (un dieléctrico) se atraerán entre sí, pero si entre ambos cuerpos se coloca una lámina de cobre, la carga será conducida por el metal.En la mayoría de los casos, las propiedades de un dieléctrico son producto de la polarización de la sustancia. Al colocar un dieléctrico en un campo eléctrico, los electrones y protones que constituyen sus átomos se reorientarán a sí mismos, y en algunos casos las moléculas se polarizarán de igual modo. Como resultado de esta polarización, el dieléctrico queda sometido a una tensión, almacenando energía que quedará disponible al retirar el campo eléctrico. La polarización de un dieléctrico es similar a la que se produce al magnetizar un trozo de hierro. Como en el caso de un imán, parte de la polarización se mantiene al retirar la fuerza polarizadora. Un dieléctrico compuesto de un disco de parafina endurecido al someterlo a una tensión eléctrica mantendrá su polarización durante años. Estos dieléctricos se denominan electretos.La eficacia de los dieléctricos se mide por su relativa capacidad de almacenar energía y se expresa en términos de constante dieléctrica (también denominada permitividad relativa), tomando como unidad el valor del vacío. Los valores de esa constante varían desde poco más de 1 en la atmósfera hasta 100 o más en ciertas cerámicas que contienen óxido de titanio. El vidrio, la mica, la porcelana y los aceites minerales, que a menudo se utilizan como dieléctricos, tienen constantes entre 2 y 9. La capacidad de un dieléctrico de soportar campos eléctricos sin perder sus propiedades aislantes se denomina resistencia de aislamiento o rigidez dieléctrica. Un buen dieléctrico debe devolver un gran porcentaje de la energía almacenada en él al invertir el campo. Los dieléctricos, especialmente los que tienen constantes dieléctricas altas, se emplean ampliamente en todas las ramas de la ingeniería eléctrica para incrementar la eficacia de los condensadores.

Introducción Los aislantes utilizados para separar conductores o equipos eléctricos respecto de tierra o de otros conductores o equipos, pueden ser de varios tipos dependiendo de los requerimientos de tensión, espacio, función y costos. El aislamiento de aire es utilizado fundamentalmente en muchos equipos de alta tensión, (normalmente líneas aéreas y equipos de subestaciones). Los aislamientos con gases diferentes del aire, en general, poseen alta rigidez dieléctrica y no son inflamables y aunque su disponibilidad comercial tiene un costo moderado su utilización es costosa. Tal es el caso de las subestaciones encapsuladas con hexafluoruro de azufre (SF6). Los aisladores sólidos, tienen la gran característica de poder proveer un soporte rígido o flexible a equipos o conductores eléctricos. Los aislamientos con líquidos más utilizados son los aceites minerales, especialmente para transformadores y reactores.

Aislantes Presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre.

Aislantes sólidos:• En los sistemas de aislamiento de transformadores destacan las cintas sintéticas PET (tereftalato de polietileno), PEN (naftalato de polietileno) y PPS (sulfito de polifenileno) que se utilizan para envolver los conductores magnéticos de los bobinados. Tienen excelentes propiedades dieléctricas y buena adherencia sobre los alambres magnéticos. • Un buen aislante entre vueltas de las bobinas de transformadores es el cartón prensado, el cual da forma a estructuras de aislamiento rígidas.Comportamiento de los aislantes sólidos En los aislamientos sólidos no se presenta la regeneración total del dieléctrico después de la perforación eléctrica, tampoco una renovación constante del dieléctrico, como sucede en los aislamientos de aire y con carácter limitado, en los aislamientos líquidos y gaseosos confinados. Lo anterior quiere decir que, para la porcelana eléctrica una vez ocurra la perforación, quedará libre el camino, por donde a un nivel de tensión inferior que la primera vez, se presentará de nuevo el arco por el interior del aislador. Es conveniente aclarar que, cuando se habla de perforación de la porcelana eléctrica, no se está refiriendo al flameo por el aire exterior al aislador, ya sea por su contorno, (distancia de fuga) o buscando la menor distancia entre los puntos que aísla, (distancia de arco), ya que en tal caso sí se recuperan sus características aislantes totalmente.

Aislantes líquidos:• Las propiedades físicas de los dieléctricos líquidos como por ejemplo: peso específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica, viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composición química, pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como por ejemplo: impureza en suspensión, en solución, humedad, etc., que, generalmente, reducen su valor, degradando la característica importante. • Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función de aislar los bobinados en los transformadores y disipar el calor al interior de estos equipos.• El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es que es altamente inflamable. • Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas y los poly-alfa-olefines. Tienen un alto costo, eso dificulta su masificación. Aislantes gaseosos: • Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno, este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas.

• El SF6 (hexafluoruro de azufre) es otro gas aislante que se caracteriza por ser incoloro, inodoro, no toxico, química y fisiológicamente inerte, no corrosivo no inflamable y no contaminante. Por sus características dieléctricas es ideal como medio aislante, tiene una rigidez dieléctrica muy elevada, tanto a la frecuencia industrial como a impulso, gracias a su peculiar característica de gas electronegativo. Con la captura de los electrones libres la molécula de SF6 se transforma en iones negativos pesados, y por lo tanto poco móviles. La rigidez dieléctrica del SF6 a la frecuencia industrial es por lo menos dos veces y media la del aire a la presión de 5 kg/cm2, condición que permite lograr un dado nivel de aislamiento con presiones relativamente bajas, lo cual implica sistemas de contención simples y de completa confiabilidad. Este gas tiene menor capacidad de disipación de calor que el aceite mineral, situación que se puede mejorar aumentando la presión del SF6 en el tanque del transformador.

Funciones:El aceite mineral dieléctrico empleado en los Transformadores Eléctricos tiene la doble misión de:

Evacuar el calor del núcleo y arrollamientos a las zonas de enfriamiento. Aislar las zonas a diferentes potenciales eléctricos, interponiendo una barrera entre ellos.

Como medio de absorción por convección del calor del núcleo y de los arrollamientos, como por sus propiedades aislantes, tienden a alterarse, es decir, a oxidarse y a polemizarse. Estas alteraciones merman las cualidades electrotécnicas del aceite. El envejecimiento es activado por la temperatura, la humedad y el contacto con el oxigeno del aire, formando lodos y productos ácidos orgánicos algunos de los cuales se volatilizan y otros quedan en solución dentro del aceiteEstos contaminantes se encuentran disueltos o emulsionados en el Aceite. Si no se eliminan o minimizan mediante Tratamientos de Reciclaje, el aceite termina su vida útil y se convierte en un residuo Tóxico, Penoso y Peligroso al que hay que gestionar correctamente para evitar contaminar la naturaleza por vertidos incorrectos.Pero además dada la importancia que cualquier avería puede tener sobre el Transformador, en dinero y tiempo de reparación, es imprescindible realizar una inspección periódica del equipo y de su aceite. Desgraciadamente dado que sus partes esenciales están ocultas y que carece de partes móviles, muchas personas responsables de su operación consideran erróneamente innecesario el mantenimiento. Si el servicio de un Transformador falla por rotura eléctrica pueden ocurrir serias interrupciones en la producción de una Subestación. En cualquier caso, un nuevo bobinado, lleva normalmente un tiempo de 40 días con las consiguientes pérdidas económicas.

Propiedades: Alta rigidez dieléctrica. Baja viscosidad. Bajo punto de fluidez. Alto punto de inflamación. Bajos valores de fuerza. Libre de cera, azufre y ácidos. Resistencia a la oxidación y sedimentos. Compatibilidad con los materiales presentes.

CARACTERISTICAS DE LOS ACEITES MINERALES PARA TRANSFORMADORES.

Viscosidad reducida, para permitir una fácil conducción del calor hacia las paredes exteriores de la cuba, en contacto con el aire ambiente. Debe tenerse en cuenta que un aceite es tanto mas fluido cuanto mas compuestos ligeros contiene, que se evaporan fácilmente; por lo tanto en un aceite demasiado fluido debe ir agregándose continuamente aceite nuevo, para compensar las perdidas por evaporación.

Punto de congelación muy bajo, para que el aceite conserve su fluidez a todas las temperaturas, incluso las más bajas. Esta característica resulta especialmente importante en los transformadores que han de instalarse a la intemperie. Debe tenerse en cuenta que existe una relacion entre el punto de congelación y el de inflamación, ya que el ultimo disminuye, a medida que baja el primero. Por esta razón resultaría absurdo pretender obtener para un mismo aceite un punto de congelación de -50°C y un punto de inflamación superior a 180°C:

Rigidez dieléctrica, Suficiente para que los devanados queden suficientemente aislados entre si, y con el hierro del transformador. El valor de la rigidez dieléctrica depende exclusivamente del estado de pureza física del aceite; disminuye en la presencia de humedad y de impurezas sólidas que, además, absorben el agua y constituyen verdaderos "puentes" conductores en el seno del aceite aislante.

Para los aceites que pueden emplearse como materiales aislantes deben tenerse en cuenta las siguientes características:

Tendencia a la sedimentación Perdidas por evaporación Viscosidad a diferentes temperaturas Estabilidad química Peso específico y coeficiente de dilatación Temperatura de congelación Absorción de humedad Rigidez dieléctrica Resistividad eléctrica Conductividad térmica Calor especifico

Una de las principales ventajas de todos los aceites aislantes es su propiedad de autorregenerarse después de una perforación dieléctrica o una descarga disruptiva; sin embargo, hay que tener en cuenta, que esta propiedad no es independiente de la energía de descarga y, si esta es muy elevada, puede sobrecalentar el aceite, provocando su combustión.La mayor desventaja de los aceites aislantes es que son inflamables y pueden provocarse acciones químicas por arcos eléctricos o por descarga estática, por desprendimiento de gases combustibles, como el hidrogeno e hidrocarburos ligeros (metano, etc.), que se vuelven explosivos al mezclarse con aire.Los aceites utilizados en aplicaciones electrotécnicas se clasifican en: Aceites vegetales Aceites resinosos Aceites minerales Aceites minerales mezclados con resinas.

ACONDICIONAMIENTO DEL ACEITE DIELÉCTRICO NUEVO EN LA CARGA "IN SITU" DE LOS TRANSFORMADORES DE BAJA MEDIA Y ALTA TENSIÓN.El Tratamiento de Acondicionamiento tiene como objeto. El cargar o rellenar con aceite nuevo mediante nuestros equipos Móviles de forma satisfactoria el Transformador que lo necesita.Las Técnicas Físicas que empleamos en este Tratamiento de Acondicionamiento son:

La Microfiltración a 5 m. La Deshidratación bajo vacío. La Desgasificación bajo vacío.

Con la Microfiltración somos capaces de minimizar o eliminar cualquier micropartícula sólida que esté en suspensión.

Con la Deshidratación bajo Vacío conseguimos reducir a límites de p.p.m el agua disuelta o emulsionada que se deposita en el aceite durante su envío, transporte y almacenaje Con la Desgasificación bajo Vacío del Aceite durante el llenado del Equipo o Sistema, eliminamos gases Oxígeno, Nitrógeno y otros gases que se producen en el trasvase del aceite nuevo con una bomba desde los bidones al equipo.La combinación de estas Técnicas es lo que hace que el Tratamiento de Acondicionamiento efectuado sea altamente eficaz y fiable para cargar de una forma correcta del Equipo o Sistema con el Aceite nuevo. Con lo que la vida útil del aceite nuevo durara más en el Equipo al haber sido tratada convenientemente.FORMA DE EFECTUAR EL TRATAMIENTO.El proceso de Acondicionamiento, se efectúa en las misma instalación del usuario con el Transformador fuera de servicio con la finalidad de trasvasar el aceite nuevo en condiciones óptimas para que su vida útil en el Transformador sea superior que si se trasvasa de una forma más simple

Estadísticamente se comprueba que en la mayoría de los casos es posible aumentar la duración de la carga nueva de esta forma un 75 % más, de forma que el consumidor de aceites industriales consigue los siguientes beneficios:

Disminución de la frecuencia de compra de aceite nuevo Disminución del volumen de residuos generados Disminución del coste de gestión de residuos (En algunas comunidades autónomas se debe

abonar un importe [ptas / kg] por la retirada de residuos de aceite industrial Limpieza y secado de los devanados del Transformador del Circuito de lubricación del

Equipo con las ventajas que ello produce

REGENERACIÓN DEL ACEITE DIELÉCTRICO ENVEJECIDO "IN SITU" Y "EN CARGA" DE LOS TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS "IN SITU" Y "EN CARGA".El objeto de este Tratamiento es el restaurar satisfactoriamente las propiedades Físico, Químicas y Eléctricas del Aceite Dieléctrico envejecido, eliminando o reduciendo las sustancias coloidales en suspensión, productos de oxidación, los compuestos polares responsables de la coloración y las trazas de ácidos orgánicos Una vez detectado y diagnosticado por el Estudio de Viabilidad la necesidad de efectuar el Tratamiento de Regeneración del Aceite Dieléctrico del Transformador

EL TRATAMIENTO DE REGENERACION, del aceite envejecido destaca, por su economía y facilidad de realización, al pasar del aceite a través de un lecho DE TIERRAS ADSORBENTES, que retienen los compuestos polares producidos por los procesos de oxidación. De modo que su comportamiento en el seno del Transformador, sea prácticamente el mismo que el de un Aceite nuevo o, al menos, mejore en gran medida las propiedades deterioradas. A la vez que descontaminamos los devanados del Transformador de lodos y sustancias producidas por la oxidación Las Técnicas que empleamos en este Tratamiento de Regeneración son:

La Adsorción por contacto de los productos de oxidación a través de Tierras Adsorbentes.

La Filtración por contacto del aceites a través de una batería de filtros. La Microfiltración a 5 Micras. La Deshidratación y Desgasificación Bajo Vacío. La Readitivacion con Inhibidores de antioxidacion.

Con la Adsorción a través de Tierras Adsorbentes, eliminamos las sustancias coloidales en suspensión, los productos de oxidación, los compuestos polares responsables de la coloración y las trazas de ácidos orgánicos con lo que Regeneramos el Aceite

Con la Microfiltración a 5 Micras, somos capaces de eliminar carbón, agua, lodos o cualquier micropartículas sólida que esté en suspensiónCon la Deshidratación y Desgasificación Bajo Vacío conseguimos reducir a límites p.p.m. el agua disuelta o emulsionada en el aceite, a la vez, desgasificamos el aceite, y eliminamos los ácidos más volátilesCon la Aditivación conseguimos reponer al aceite inhibidores de oxidación para que no se oxide durante su nuevo uso rápidamente.La combinación de estas técnicas es lo que hace que el Tratamiento de Regeneración efectuado, sea altamente eficaz y fiable para la recuperación de las propiedades Físico, Químicas y Eléctricas del Aceite tratado y la Limpieza del Devanado del Transformador sea efectivaEstadísticamente se comprueba que en la mayoría de los casos es posible regenerar el 95 % del volumen de aceites contaminados, de forma que el consumidor de aceites dieléctrico consigue los siguientes beneficios:

 Disminución del volumen de residuos generados  Disminución del coste por la compra de aceite nuevo  Disminución del coste de gestión de residuos ( En algunas comunidades autónomas se debe

abonar un importe [ptas / kg] por la retirada de residuos de aceite industrial).  Limpieza y secado de los devanados del Transformador con las ventajas que ello produce.