Los transformadores son componentes cruciales de la red eléctrica, responsables de elevar o reducir los niveles de tensión para garantizar la transmisión y distribución eficiente de la energía. Uno de los elementos clave de un transformador es el aceite aislante, que desempeña múltiples funciones vitales en su funcionamiento. En este artículo, exploraremos los tipos de aceites utilizados en transformadores, sus funciones y las razones de su selección.

Funciones del aceite de transformador

Aislamiento: La función principal del aceite para transformadores es proporcionar aislamiento eléctrico. Rellena los espacios entre los devanados y otros componentes del transformador, previniendo arcos eléctricos y cortocircuitos. Su alta rigidez dieléctrica le permite soportar diferenciales de alta tensión sin descomponerse ni conducir electricidad.

Refrigeración: Los transformadores generan calor durante su funcionamiento debido a la resistencia de los devanados y las pérdidas en el núcleo. El aceite del transformador actúa como refrigerante, absorbiendo el calor de los puntos calientes dentro del transformador. Posteriormente, circula por el sistema de refrigeración (como radiadores o aletas de refrigeración), donde el calor se disipa al entorno. Esta circulación continua ayuda a mantener el transformador a una temperatura de funcionamiento óptima, evitando el sobrecalentamiento y posibles daños a los componentes.

Extinción de arco: En caso de una falla o un arco eléctrico dentro del transformador, el aceite puede ayudar a extinguirlo. Cuando se produce un arco, la alta temperatura del arco vaporiza el aceite circundante, creando una burbuja de gas. Esta burbuja de gas tiene una alta rigidez dieléctrica y puede extinguir rápidamente el arco, protegiendo al transformador de daños mayores.

Tipos de aceites para transformadores

Aceite mineral: El aceite mineral es uno de los aceites para transformadores más utilizados. Se obtiene del petróleo crudo mediante procesos de refinación. Ofrece buenas propiedades de aislamiento eléctrico, un costo relativamente bajo y una amplia disponibilidad. Posee una alta rigidez dieléctrica, típicamente en el rango de 60 a 70 kV/mm. Además, posee buenas características de transferencia de calor, lo que lo convierte en refrigerantes eficaces. Sin embargo, no son tan ecológicos como otras opciones, ya que no son biodegradables y pueden representar un riesgo de contaminación en caso de derrames.

Aceite de éster sintético: Los aceites de éster sintético son una alternativa más ecológica a los aceites minerales. Se sintetizan químicamente y presentan una excelente biodegradabilidad. Los ésteres sintéticos ofrecen una alta rigidez dieléctrica, a menudo comparable o incluso superior a la de los aceites minerales. También presentan una buena estabilidad térmica, lo que significa que pueden operar a temperaturas más altas sin una degradación significativa. Además, los aceites de éster sintético tienen una mayor resistencia al fuego en comparación con los aceites minerales, lo que reduce el riesgo de incendio en las instalaciones de transformadores.

Aceite de éster natural: Los aceites de éster natural se derivan de fuentes renovables, como los aceites vegetales. Son biodegradables y tienen un menor impacto ambiental. Los ésteres naturales poseen buenas propiedades de aislamiento eléctrico y pueden proporcionar una refrigeración eficaz. Además, tienen un punto de inflamación relativamente alto, lo que contribuye a una mayor seguridad contra incendios. Sin embargo, los aceites de éster natural pueden ser más caros que los aceites minerales, y su rendimiento en ciertas condiciones extremas puede ser ligeramente diferente al de los ésteres sintéticos.

Factores que afectan la selección del aceite

Requisitos eléctricos: La tensión nominal y las características eléctricas del transformador determinan la rigidez dieléctrica mínima requerida del aceite. Los transformadores de mayor tensión requieren aceites con mayor rigidez dieléctrica para garantizar un aislamiento fiable.

Condiciones de operación: El rango de temperatura de operación del transformador es un factor crucial. Algunos aceites son más adecuados para aplicaciones de alta temperatura, mientras que otros ofrecen un rendimiento óptimo a temperaturas más bajas. Además, la presencia de humedad, contaminantes y la frecuencia de los ciclos de carga también pueden influir en la elección del aceite.

Consideraciones ambientales: En zonas donde la protección del medio ambiente es prioritaria, se prefieren los aceites biodegradables, como los ésteres sintéticos y naturales. Esto es especialmente importante en lugares cercanos a cuerpos de agua o ecosistemas sensibles, ya que los derrames de aceites minerales no biodegradables pueden causar daños ambientales significativos.

Costo: El costo siempre es un factor a considerar en cualquier aplicación industrial. Los aceites minerales suelen ser más rentables que los aceites de éster sintéticos y naturales. Sin embargo, al considerar factores como los costos de mantenimiento, la seguridad contra incendios y el impacto ambiental, la relación costo-beneficio general de los diferentes aceites puede variar.

En conclusión,

La elección del aceite para un transformador depende de diversos factores, como sus requisitos de rendimiento eléctrico y térmico, las consideraciones ambientales y el costo. El aceite mineral, el aceite de éster sintético y el aceite de éster natural tienen propiedades y ventajas únicas, y la selección debe basarse en una evaluación exhaustiva de estos factores para garantizar el funcionamiento confiable y eficiente del transformador.