En el ámbito de los transformadores de potencia, la elección del aceite para transformadores es fundamental, ya que desempeña un papel fundamental para garantizar el funcionamiento eficiente y fiable de estos dispositivos eléctricos cruciales. El aceite para transformadores cumple múltiples funciones, como proporcionar aislamiento eléctrico, facilitar la transferencia de calor para la refrigeración y extinguir arcos eléctricos en caso de fallos. Entre los diversos tipos disponibles, dos de los más utilizados son el aceite mineral y el aceite de éster sintético.

Aceite mineral

1. Composición y fuente

    El aceite mineral se deriva del petróleo crudo mediante una serie de procesos de refinación. Se compone principalmente de hidrocarburos, que son moléculas de cadena larga compuestas de átomos de hidrógeno y carbono. El proceso de refinación implica destilación, extracción con solventes e hidrotratamiento para eliminar impurezas y componentes no deseados, lo que da como resultado un aceite aislante de alta calidad.

2. Características clave

·Aislamiento eléctricoEl aceite mineral ofrece excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Posee una alta rigidez dieléctrica, típicamente en el rango de 60 a 70 kV/mm. Esta propiedad le permite separar eficazmente los conductores eléctricos dentro del transformador, previniendo arcos eléctricos y cortocircuitos.

·Conductividad térmicaAdemás, presenta una buena conductividad térmica, lo que le permite transferir eficientemente el calor generado dentro del transformador al sistema de refrigeración. A medida que el aceite circula por el transformador, absorbe el calor de los puntos calientes, como los devanados y el núcleo, y lo disipa a través de los radiadores o las aletas de refrigeración.

·ViscosidadEl aceite mineral tiene una viscosidad adecuada a temperaturas normales de funcionamiento. Esta viscosidad permite una circulación fluida del aceite dentro del transformador, garantizando una refrigeración eficaz. Sin embargo, su viscosidad puede verse afectada por los cambios de temperatura. A temperaturas más bajas, la viscosidad aumenta, lo que puede dificultar el flujo del aceite, mientras que a temperaturas más altas, la viscosidad disminuye, lo que podría afectar su capacidad de formar película aislante.

3. Ventajas

·Costo - Efectividad: El aceite mineral es relativamente económico en comparación con otros tipos de aceites para transformadores. Su amplia disponibilidad y sus procesos de refinación bien establecidos contribuyen a su competitividad en costos, lo que lo convierte en una opción popular para muchas aplicaciones de transformadores, especialmente en instalaciones de redes eléctricas a gran escala donde el costo es un factor importante.

·CompatibilidadPresenta buena compatibilidad con la mayoría de los materiales de los transformadores, incluyendo los materiales aislantes utilizados en los devanados y los componentes metálicos del tanque del transformador. Esta compatibilidad reduce el riesgo de reacciones químicas que podrían degradar el rendimiento del transformador con el tiempo.

4. Desventajas

·Impacto ambientalEl aceite mineral no es biodegradable. En caso de derrame, puede contaminar el suelo y las fuentes de agua, causando daños ambientales. Esta preocupación ambiental ha llevado a un mayor escrutinio y a la reglamentación en algunas zonas respecto al uso y la eliminación de transformadores con aceite mineral.

·Riesgo de incendioEl aceite mineral tiene una clasificación de resistencia al fuego relativamente baja. Si bien los transformadores modernos están diseñados con dispositivos de seguridad para mitigar el riesgo de incendio, en caso de una falla interna grave, el aceite mineral puede incendiarse, lo que podría provocar un incendio a gran escala.

5. Aplicaciones

El aceite mineral se utiliza ampliamente en transformadores de distribución, comunes en zonas residenciales y comerciales, para reducir la electricidad de alta tensión destinada al consumo final. También se utiliza en numerosos transformadores de potencia de la red de transmisión, donde su rentabilidad y fiabilidad lo convierten en una opción ideal para aplicaciones de transferencia de energía a gran escala.

Aceite de éster sintético

1. Composición y fuente

El aceite de éster sintético se sintetiza químicamente en lugar de derivarse de fuentes naturales como el petróleo crudo. Por lo general, se elabora haciendo reaccionar ácidos grasos con alcoholes o mediante otros procesos químicos. Los ésteres sintéticos resultantes tienen una estructura molecular bien definida, que puede adaptarse para exhibir propiedades específicas.

2. Características clave

·Alta rigidez dieléctricaEl aceite de éster sintético suele tener una rigidez dieléctrica comparable o incluso superior a la del aceite mineral, lo que proporciona un excelente aislamiento eléctrico. Esto lo hace adecuado para su uso en transformadores de alta tensión donde un aislamiento fiable es crucial.

·Estabilidad térmicaPosee una estabilidad térmica excepcional, lo que le permite operar a temperaturas más altas sin una degradación significativa. Esta propiedad es especialmente beneficiosa en transformadores que operan con cargas pesadas o en entornos con alta temperatura ambiente, ya que puede soportar temperaturas elevadas y mantener su rendimiento durante un período más prolongado.

·BiodegradabilidadUna de las ventajas más significativas del aceite de éster sintético es su alta biodegradabilidad. En caso de derrame, se descompone naturalmente en el medio ambiente, lo que reduce el riesgo de daños ambientales a largo plazo.

3. Ventajas

·Seguridad contra incendios mejoradaEl aceite de éster sintético tiene una resistencia al fuego mucho mayor que el aceite mineral. Tiene un punto de inflamación y una temperatura de autoignición más altos, lo que significa que es menos probable que se incendie en caso de una falla eléctrica. Esta propiedad lo convierte en la opción preferida para instalaciones donde la seguridad contra incendios es una prioridad, como en edificios con alta ocupación o en áreas cercanas a infraestructuras sensibles.

·Mayor vida útilGracias a su excelente estabilidad térmica y resistencia a la oxidación, el aceite de éster sintético suele tener una vida útil más larga que el aceite mineral. Esto puede resultar en menores costos de mantenimiento y menos reemplazos de aceite del transformador a lo largo de su vida útil.

4. Desventajas

·Mayor costoEl aceite de éster sintético es más caro de producir que el aceite mineral. Los complejos procesos de síntesis química y el coste de las materias primas contribuyen a su precio más elevado. Este factor de coste puede limitar su uso generalizado en algunas aplicaciones sensibles al coste.

·Desafíos de compatibilidadAunque el aceite de éster sintético es compatible con muchos materiales de transformadores, puede haber problemas de compatibilidad con ciertos tipos de sellos y juntas. Se requiere una cuidadosa consideración y realización de pruebas durante el diseño e instalación de transformadores que utilizan aceite de éster sintético para garantizar una compatibilidad adecuada.

5. Aplicaciones

El aceite de éster sintético se utiliza cada vez más en transformadores de alta tensión en zonas urbanas, donde la seguridad contra incendios y las preocupaciones medioambientales son más importantes. También se utiliza en transformadores instalados en instalaciones industriales, donde las condiciones de operación son rigurosas, y su mayor vida útil puede suponer un ahorro significativo a largo plazo.

En conclusión, el aceite mineral y el aceite de éster sintético son dos tipos importantes de aceites para transformadores, cada uno con sus propias características, ventajas y desventajas. La elección entre ambos depende de diversos factores, como los requisitos específicos de la aplicación del transformador, el coste, las consideraciones medioambientales y las necesidades de seguridad contra incendios.