Transformadores herméticamente sellados vs transformadores con conservador: ¿7 diferencias que no puedes ignorar?

Hay una selección básica que hacer al elegir un transformador: el transformador con conservador permite que entre aire, mientras que el transformador herméticamente sellado lo mantiene completamente fuera. Esa única diferencia determina si tu transformador puede durar 20 años sin mantenimiento, o si te cuesta un 30 % más durante toda su vida útil. En esta guía, desglosamos 7 diferencias críticas entre los transformadores herméticamente sellados y los transformadores con conservador, desde los límites de tensión hasta el costo total de vida, para que puedas elegir el adecuado antes de tu próxima compra.

| Sobre la Autora: Victoria tiene más de 15 años de experiencia en la fabricación de transformadores de potencia, con más de 50.000 unidades enviadas a 30 países. Esta guía se basa en datos reales de campo y en las normas IEC 60076.

Una introducción a los transformadores herméticamente sellados y a los transformadores con conservador

Transformadores Herméticamente Sellados

Diagrama de un transformador herméticamente sellado

Definición y Principio de Funcionamiento

Un transformador herméticamente sellado es un transformador de potencia de tipo aceite con un tanque completamente sellado que mantiene el aire totalmente fuera. Este transformador sella el aceite dentro de un tanque corrugado equipado con un radiador de expansión. El tanque corrugado se autocompensa ante los cambios de volumen del aceite cuando varía la temperatura.

Componentes principales

· Tanque Corrugado

· Aceite Aislante

· Núcleo y Devanados

· Alivio de Presión

· Sistema de Refrigeración

¿Cómo gestionan la expansión del aceite los transformadores de tanque sellado? — 2 tipos clave de diseño

En un transformador de tanque sellado, no hay tanque conservador para absorber la expansión del aceite. En su lugar, el propio tanque hace el trabajo, de una de estas dos maneras:

· Diseño de Tanque Corrugado: Las paredes del tanque están hechas con pliegues similares a un acordeón. El aceite, cuando se calienta y se expande, hace que los pliegues se estiren, aumentando así el volumen del aceite dentro del tanque. Cuando el aceite se enfría, los pliegues vuelven a su posición. Un mecanismo de autocompensación mantiene la presión interna dentro de un rango seguro, sin dejar entrar aire.

· Diseño con Colchón de Gas: Se mantiene un pequeño volumen de gas nitrógeno sobre el aceite dentro del tanque. El gas se comprime cuando el aceite se expande para ocupar el espacio. Cuando el aceite se enfría, el gas vuelve a expandirse. El gas mantiene la presión positiva para evitar que la humedad y el aire entren al interior.

  | Según Nuestra Experiencia: Los tanques corrugados son muy duraderos en climas moderados. Pero en climas con cambios importantes de temperatura entre el día y la noche, como los climas desérticos, la hinchazón y contracción constantes pueden dañar las soldaduras con el tiempo. Normalmente recomendamos modelos con colchón de gas en estos casos.

Beneficios

· Menor Costo de Mantenimiento: El diseño sellado protege las partes internas del aire, la humedad y los contaminantes, por lo que no es necesario realizar mantenimiento regular.

· Mayor Vida Útil del Aceite: El aceite nunca está expuesto al oxígeno ni al agua, lo que evita que se oxide o se degrade. Esto hace posible que el aceite permanezca estable durante 20 a 30 años.

· Protección Ambiental: Hay un sellado completo y no hay fugas de aceite en ninguna parte. Esto significa que el equipo no representa una amenaza para el medio ambiente.

Limitaciones

· Mala Disipación de Calor: Las aletas corrugadas proporcionan una capacidad de refrigeración limitada. Son suficientes solo para transformadores de pequeña y mediana capacidad, mientras que para los de gran capacidad se requieren radiadores externos adicionales.

· Sin Relé Bachholz: No está disponible ni la alarma por gas ligero ni el disparo por gas pesado.

· Rango de Aplicación Limitado: Solo pueden utilizarse en transformadores de distribución con una tensión nominal de 35 kV y 2500 kVA o menos.

Transformadores con conservador

Diagrama de un transformador de tipo conservador

Definición y Principio de Funcionamiento

El transformador con conservador es un transformador con un tanque de aceite adicional en la parte superior, similar a un tanque de combustible secundario que recoge combustible cuando el tanque principal está lleno y devuelve combustible cuando el tanque principal tiene un nivel bajo. Puede acomodar la expansión y contracción del aceite aislante causadas por las fluctuaciones de temperatura.

Componentes Principales

· Tanque Principal

· Aceite Aislante

· Conservador / Colchón de Aceite

· Respirador de Gel de Sílice

· Indicador de Nivel de Aceite

· Relé Bachholz

Tanque Conservador: Algo que Necesitas Saber

Diagrama del tanque de conservación

¿Qué es un tanque conservador?

Un tanque conservador es un tanque auxiliar montado en la parte superior del tanque principal de un transformador lleno de aceite.

Principio de Funcionamiento y Función

El tanque conservador permite espacio de expansión cuando el aceite del transformador está caliente y lo canaliza de regreso cuando se enfría. De esta manera, el transformador puede “respirar” de forma segura a través de un respirador de gel de sílice, como un purificador de aire para el transformador, permitiendo que el tanque principal permanezca lleno y que el aceite se mantenga seco.

Capacidad y Dimensionamiento

· Baseline: 10 % del Volumen total de Aceite

· Volumen Útil de Trabajo: ≥ 7.5% del Volumen total de Aceite

· Nivel Normal de Aceite en Operación: ~30% del Volumen del Conservador

¿Por qué es importante?

Si el transformador es el corazón de tu sistema eléctrico, el conservador son sus pulmones. Eso permite que tu sistema respire de forma segura y lo protege de contaminantes. Pulmones débiles = corazón débil.

Beneficios

· Mantenimiento en Campo: La tapa del tanque principal puede retirarse para permitir la inspección, reparación y mantenimiento del núcleo y los devanados en sitio, sin enviar la unidad de regreso a la fábrica.

· Relleno de Aceite Sencillo: Se puede utilizar equipo estándar para llenar el aceite desde el tapón de llenado del conservador.

· Monitoreo Visual del Nivel de Aceite: El indicador de nivel de aceite con marcas MAX/MIN permite a los operadores ver el estado del aceite y detectar fugas de aceite de forma temprana.

· Menor costo inicial: La construcción de tanque plano tiene procedimientos de fabricación mucho más simples que el tanque corrugado, por lo que no se necesita soldadura hermética de alta precisión.

Limitaciones

· Requiere Mantenimiento Regular: Se necesita mantenimiento periódico, como reemplazo del gel de sílice, muestreo de aceite, revisión del nivel de aceite, filtración o reemplazo del aceite.

· Oxidación del Aceite y Absorción de Humedad: El aceite está expuesto directamente al aire en el conservador. Aunque se proporciona un respirador de gel de sílice, el oxígeno y la humedad entran lentamente, causando el deterioro del aceite y disminuyendo la vida útil del aislamiento.

· Riesgo de Mantenimiento del Respirador: El gel de sílice debe monitorearse y reemplazarse si está saturado. De lo contrario, la humedad puede ser absorbida por el conservador, lo que hará que el aceite se deteriore.

· Mayor Costo de Propiedad: El costo total de propiedad es más alto debido al mantenimiento, las pruebas de aceite, la filtración y el reemplazo de sellos.

Diferencias entre un transformador sellado y un transformador de tipo no sellado

Tabla de Comparación de Especificaciones

7 diferencias principales: análisis profundo

1. Sistema de gestión de expansión del aceite

Herméticamente sellado: No tiene tanque externo. La expansión se absorbe dentro de la pared en forma similar a un acordeón, mediante paredes corrugadas, o mediante un colchón de nitrógeno. El aceite nunca entra en contacto con el aire. Sin respiración, sin respirador.

Tipo no sellado: Tiene un conservador externo en la parte superior del tanque principal. El aceite se expande cuando está caliente y regresa cuando está frío, y respira a través de un respirador. El aceite entra en contacto con el aire. La expansión se realiza externamente.

2. Exposición al aire y a la humedad

Transformador corrugado: El aceite está completamente aislado de la atmósfera y de la humedad. No respirar y no tener contacto llevan a una degradación mucho más lenta del aceite en el transformador y del envejecimiento del aislamiento, por lo tanto, a una vida útil mucho más larga.

Tipo con conservador: El aceite respira a través de un respirador de gel de sílice a medida que cambia la temperatura. El respirador retendrá parte de la humedad, pero no toda, por lo que con el tiempo el oxígeno y la humedad comenzarán a invadir el aceite, causando degradación.

3. Sistema de refrigeración

Herméticamente sellado: La refrigeración casi siempre está diseñada como ONAN, con convección natural contra las paredes corrugadas del tanque, que también se expanden y disipan el calor. Estas paredes funcionan bien para capacidades moderadas, pero tienen limitaciones en la capacidad de expansión.

No herméticamente sellado: La refrigeración también puede ser ONAN, pero también puede ser ONAF, aire forzado, u OFAF, aceite forzado, ya que se pueden usar radiadores externos, ventiladores y bombas de aceite para acomodar cargas aún mayores. Este diseño puede manejar cualquier tamaño, desde unidades pequeñas hasta centrales eléctricas a gran escala.

4. Protección y detección de fallas

Herméticamente sellado: No hay tuberías conectadas a los relés Bucholz, por lo que no se pueden usar en relés completamente sellados. La protección se basa en un dispositivo de alivio de presión, PRD, y varios sensores pasivos. Funciona bien especialmente en condiciones de sobrepresión, pero no si el sistema se ha sobrecalentado internamente de forma lenta o si existe alguna falla de descarga parcial.

Tipo con conservador: El relé Bucholz es su equipo estándar. Está unido a la tubería del conservador y se utiliza para dar alarma por cualquier cosa que se acumule lentamente en el gas y para disparar ante cualquier cosa que se acumule repentinamente en el aceite. Los relés continúan funcionando para ambos tipos de fallas.

5. Requisitos de mantenimiento

Herméticamente sellado: No se requiere mantenimiento regular. No necesitas cambiar gel de sílice, tomar muestras de aceite ni revisar respiradores, lo que ahorra tu tiempo y costos continuos.

Tipo con conservador sumergido en aceite: El mantenimiento regular nunca se detiene. El gel de sílice debe reemplazarse cada 3~6 meses, las muestras de aceite deben tomarse una vez al año o cada dos años, y los sellos deben revisarse.

6. Altura del equipo y espacio ocupado

Herméticamente Sellado: Su diseño compacto y de bajo perfil, sin tanque conservador externo en la parte superior, es ideal para subestaciones interiores, bóvedas subterráneas y sitios con altura de techo limitada.

Tipo con Conservador:  Diseño más alto: el tanque adicional en la parte superior agrega una altura considerable. Esto significa que necesitarás techos más altos, más espacio exterior y, a menudo, una grúa para la instalación.

7. Resistencia ambiental

Herméticamente Sellado: Este tipo de transformador es ideal para ambientes severos. Su sistema completamente soldado, sellado y sin respirador evita por completo la humedad, la salinidad, el polvo y otros contaminantes, a diferencia de otros transformadores que son propensos a fallar en dichas condiciones.

Tipo con conservador: Un sistema de respirador facilita la circulación y el intercambio de aire con la atmósfera externa, haciéndolo vulnerable a ambientes severos.

| Caso concreto: Un cliente en Filipinas instaló un transformador de tanque sellado en una subestación costera. Se encontró que la calidad del aceite estaba muy cerca de “nuevo” después de 8 años de operación.Sin embargo, su unidad anterior con conservador instalada en el mismo ambiente necesitaba reemplazo de gel de sílice cada 4 meses, ya que se producía entrada de humedad y sal en la unidad.

Guía de Selection: ¿ Qué transformador se adapta a tu sitio?

Cuándo elegir transformadores herméticamente sellados:

· Instalados en ambientes interiores o urbanos

· Instalados en ambientes severos o húmedos, por ejemplo, costeros, subterráneos, etc.

· Instalados en ubicaciones con difícil acceso para mantennimiento

· El costo de mantenimiento durante el ciclo de vida es una preocupación importante

· Las substaciones tienen restricción de altura

Cuándo elegir transformadores con conservador:

· Instalaciones exteriores de gran escala

· Aplicaciones de alta tensión (>36 kV)

· El Mantenimiento es más accesible

· El costo inicial es una preocupación mayor

Resumen

¡Es simple! Si quieres una solución que dure más de 20ños con poco o ningún mantenimiento, el transformador de aceite herméticamente sellado es tu mejor opción, especialmente si trabajas con una aplicación interior o de alta humedad. El Transformador de Aceite Herméticamente Sellado te ahorrará miles de dólares en costos de mantenimiento.

Si tu aplicación involucra altas tensiones de >36 kV y tienes la infraestructura para realizar mantenimiento anual, el Tipo con Conservador es tu mejor opción. Ten en cuenta que el transformador no sellado es significativamente menos costoso, pero te costará más durante el curso de su vida útil. Se espera que hasta el 30% de los costos totales del tipo con conservador durante el periodo de 20 años sean causados por el reemplazo frecuente de gel de sílice, el muestreo anual del aceite y el reemplazo de los sellos.

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Los transformadores herméticamente sellados y de tipo con conservador de OMEK se fabrican para tensiones de hasta 220kV y potencias nominales de hasta 100MVA. Las normas IEC 60076, IEEE C57 y ANSI se incorporan en todos los procesos de fabricación para garantizar el cumplimiento. OMEK ha establecido relaciones comerciales duraderas con compñaías eléctricas, plantas industriales y contratistas EPC durante los últimos 15 años, con más de 50.000 unidades en más de 30 países, en el Sudeste Asiático, Medio Oriente, África y Sudamérica.

Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Puedo tomar muestras de aceite de un transformador sellado?

R: No de forma rutinaria. Normalmente no se debe tomar muestra de aceite. Este transformador está diseñado para no requerir mantenimiento, y abrir la válvula de muestreo sin necesidad puede hacer que se rompa el sello o permitir que entre aire.

P: ¿Cuál es el procedimiento de llenado de aceite para un transformador corrugado?

R: Llenado bajo vacío. Hacer vacío al tanque para secar el aislamiento, con vacío durante al menos 4 horas.

P: Tipo no sellado: ¿qué vías permiten que la humedad entre en un transformador y qué degrada el aislamiento del transformador?

R: La humedad representa una amenaza constante para la integridad del aislamiento de un transformador. Entra a través del respirador, sellos envejecidos o válvulas que se dejan abiertas. Es perjudicial después de introducirse, ya que reduce la rigidez dieléctrica y acelera el envejecimiento del papel. Los diseños sellados eliminan por completo estas vías, y el transformador permanece sano durante más de 20 años con un aceite seco.

P: ¿Qué significa el nivel de aceite “mínimo” en un tanque conservador?

R: El nivel mínimo de aceite es el nivel de aceite seguro más bajo que el conservador debe alcanzar bajo las condiciones de operación más frías. Corresponde a una temperatura del aceite de -5 °C.

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