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Transformador de tipo seco impregnado al vacío (VPI), mejorado en cuanto a seguridad contra incendios, bajo mantenimiento y refrigeración eficiente

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Transformador de tipo seco VPI

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El transformador de tipo seco impregnado al vacío y a presión (VPI) es un transformador de tipo seco en el que los devanados se impregnan con barniz aislante de poliéster o epoxi al vacío y a presión, y posteriormente se curan en un horno. A diferencia de los transformadores de resina moldeada, los devanados no están totalmente encapsulados en resina epoxi sólida, lo que se traduce en una mejor disipación del calor, un peso más ligero y una mayor capacidad de sobrecarga.

Los transformadores VPI se utilizan ampliamente en edificios comerciales, instalaciones industriales, centrales eléctricas, sistemas de energía renovable, aplicaciones marítimas y subestaciones interiores, donde la seguridad contra incendios, el bajo mantenimiento y la refrigeración eficiente son aspectos importantes.

Construcción
Núcleo magnético
·Núcleo de acero al silicio laminado en frío con grano orientado (CRGO)
·Construcción del núcleo en solapamiento escalonado para reducir las pérdidas en vacío y el ruido
·Núcleo de aleación amorfa opcional para una mayor eficiencia

Bobinados de alta tensión
·Conductores de cobre o aluminio
·Impregnados al vacío con barniz aislante de alta calidad
·Múltiples ciclos de impregnación y curado para una mayor rigidez dieléctrica
·Excelente resistencia al estrés térmico y a las vibraciones

Bobinados de baja tensión
·Bobinados de lámina o tira de cobre o aluminio
·Impregnados al vacío o recubiertos de resina
·Alta resistencia mecánica para soportar cortocircuitos

Sistema de aislamiento
·Clase F (155 °C) o Clase H (180 °C)
·Barniz aislante resistente a la humedad
·Alta rigidez dieléctrica
·Materiales aislantes autoextinguibles

Refrigeración
·AN (aire natural) para funcionamiento estándar
·AF (aire forzado) con ventiladores de refrigeración, lo que aumenta la capacidad en aproximadamente un 25-40 %

Proceso de fabricación
·Los devanados se fabrican y se secan para eliminar la humedad.
·Los devanados se colocan en una cámara de vacío.
·El aire y la humedad se eliminan bajo vacío profundo.
·Se aplica el barniz aislante bajo vacío.
·Se aplica presión para hacer que el barniz penetre profundamente en el aislamiento.
·Los devanados se someten a un proceso de horneado para curar el barniz.
·El proceso de impregnación y curado puede repetirse para mejorar la calidad del aislamiento.

Especificaciones técnicas típicas
·Potencia nominal: 50 kVA – 30 MVA
·Tensión primaria: hasta 36 kV (diseños especiales hasta 72,5 kV)
·Tensión secundaria: 400 V, 415 V, 690 V, 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV
·Frecuencia: 50 Hz / 60 Hz
·Método de refrigeración: AN / AF
·Clase de aislamiento: F o H
·Grado de protección: IP00, IP23, IP31, IP44, IP54 (con carcasa)
·Grupo vectorial: Dyn11, Dyn5, Yyn0, etc.
·Impedancia: normalmente entre el 4 % y el 10 %
·Aumento de temperatura: 80 K o 100 K
·Nivel de ruido: normalmente entre 45 y 65 dB

Ventajas
·No contienen aceite aislante, lo que elimina el riesgo de fugas de aceite
·Menor riesgo de incendio que los transformadores llenos de aceite
·Mejor disipación del calor que los diseños de resina moldeada
·Mayor capacidad de sobrecarga a corto plazo
·Peso más ligero
·Coste inicial inferior al de los transformadores de resina moldeada
·Buena resistencia a las vibraciones y a los ciclos térmicos
·Bajos requisitos de mantenimiento
·Adecuados para instalaciones en interiores

Limitaciones
·Menor resistencia a la humedad, al polvo y a los entornos corrosivos que los transformadores de resina moldeada
·Los devanados están expuestos, en lugar de estar totalmente encapsulados
·Pueden requerir una limpieza periódica en lugares polvorientos o contaminados
·Menos adecuados para entornos con alta humedad, niebla salina o contaminación química

Aplicaciones típicas
·Plantas de fabricación industrial
·Edificios comerciales
·Complejos de oficinas
·Hospitales
·Universidades
·Instalaciones de generación de energía
·Plantas de energía renovable (solar y eólica)
·Instalaciones marítimas y en alta mar
·Operaciones mineras
·Centros de datos (donde se controlan las condiciones ambientales)
·Subestaciones en interiores

Normas aplicables

Entre las normas internacionales más comunes se incluyen:

·IEC 60076 – Transformadores de potencia
·IEC 60076-11 – Transformadores de tipo seco
·IEEE C57.12.01 – Requisitos generales para transformadores de distribución y de potencia de tipo seco
·IEEE C57.12.91 – Código de ensayos para transformadores de distribución y de potencia de tipo seco
·Requisitos de la ANSI, cuando sean aplicables

Potencias nominales típicas
·Transformadores de distribución: de 100 kVA a 5 MVA
·Transformadores industriales: de 5 MVA a 20 MVA
·Grandes transformadores de potencia de tipo seco: hasta aproximadamente 30 MVA y 36 kV (se ofrecen potencias superiores como soluciones de diseño a medida)

Guía de selección
·Hospitales, túneles, aeropuertos: resina moldeada (CRT)
·Entornos con alta humedad o costeros: resina moldeada (CRT)
·Entornos polvorientos o químicamente agresivos: resina moldeada (CRT)
·Plantas industriales limpias: VPI
·Edificios comerciales: VPI o CRT
·Centros de datos: VPI o CRT, dependiendo de las condiciones ambientales
·Instalaciones marítimas: VPI (con recubrimientos protectores) o CRT para condiciones más adversas

Resumen
Un transformador de tipo seco impregnado al vacío a presión (VPI) ofrece un excelente equilibrio entre rendimiento, coste, eficiencia de refrigeración y fiabilidad. Es especialmente adecuado para entornos interiores limpios y controlados, donde se pueden aprovechar al máximo su disipación térmica superior y su capacidad de sobrecarga. Para entornos húmedos, polvorientos o corrosivos, un transformador de tipo seco de resina epoxi moldeada (CRT) suele ser la opción preferida, ya que sus devanados encapsulados proporcionan una mayor protección frente a los contaminantes ambientales.