9 tipos de enfriamiento de los transformadores eléctricos

La selección del método de enfriamiento de un transformador es muy importante, ya que la disipación del calor influye mucho en el tiempo de vida y capacidad de carga, así como en el área de instalación y costo. Cualquier método de enfriamiento empleado debe ser capaz de mantener una temperatura de operación suficientemente baja y prevenir “puntos calientes” en cualquier parte.

Un transformador eléctrico es un dispositivo que permite aumentar o disminuir el voltaje basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Sus descubridores, el físico y químico británico Michael Faraday (1791-1867) y el físico estadounidense Joseph Henry (1797-1878), observaron que se podía generar corriente eléctrica por el movimiento relativo de un imán dentro de una bobina, a este fenómeno se le dio el nombre de inducción electromagnética. La magnitud del voltaje que se induce depende del ritmo con el que el alambre corte las líneas del campo magnético (la variación del flujo magnético).

En su forma más simple están constituidos por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, generalmente de hierro. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario, según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión.

Cuando hablamos de la relación entre las tensiones y corrientes entre el primario y el secundario de un transformador, sabemos que, prácticamente, la potencia del primario es igual a la del secundario. Sin embargo, sucede que muchas veces un transformador, por cuestiones como la mala calidad de los materiales empleados o su deficiente construcción, etc., no entrega en su secundario toda la potencia absorbida por el primario.

Los transformadores generalmente son enfriados por aire o aceite. Se considera que el aceite es uno de los mejores medios de refrigeración porque posee buenas propiedades dieléctricas y cumple como aislante eléctrico, actúa como refrigerante y protege los materiales aislantes de la humedad y el aire.

Ver también: 5 Tipos de Transformadores de distribución

De acuerdo con las normas americanas (ASA C57-1948) se han normalizado o definido algunos métodos básicos de enfriamiento, mismos que se usan con la misma designación en México y son los siguientes:

1. Tipo AA
   Transformador tipo seco con enfriamiento propio. No contiene aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas. Por lo general son fabricados con capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes menores de 15 kV.
   
   
   
   
   
2. Tipo AFA
   Transformador tipo seco con enfriamiento por aire forzado. Se emplea para aumentar la potencia disponible de los tipo AA y su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores.
   
   
3. Tipo AA/FA
   Transformador tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado. Es básicamente de tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor.
   
   
   
4. Tipo OA
   Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural. En éstos, el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque que tiene paredes lisas o corrugadas, o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV.
   
   
   
   
   
5. Tipo OA/FA
   Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado. Es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.
   
   
   
   
   
6. Tipo OA/FOA/FOA
   Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado - aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de operación (carga) de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: en el primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas, con lo que se logra aumentar 1.33 veces la capacidad del tipo OA; con el segundo paso se hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10 000 kVA monofásicos 15 000 kVA trifásicos.
   
   
   
   
   
7. Tipo FOA
   Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Éste puede absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando al mismo tiempo.
   
   
   
   
   
8. Tipo OW
   Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua. En éste, el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente. El aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural.
   
   
9. Tipo FOW
   Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de agua forzada. Este tipo es prácticamente igual que el FO, sólo que el cambiador de calor es del tipo agua-aceite y se hace el enfriamiento por agua sin tener ventiladores.
   Hablando de los transformadores de potencia, podemos decir que una disipación de tan sólo 0,5% de la potencia de un gran transformador genera enormes cantidades de calor y es importante considerarlo, ya que éste es un factor clave en el envejecimiento de los materiales aislantes cuando la temperatura pasa de ciertos límites, por lo que se hace necesario el uso de dispositivos de refrigeración.