Espacio para el crecimiento: transformadores energéticamente eficientes para mejorar la viabilidad comercial

El rendimiento de un transformador tiene un impacto importante en el consumo de electricidad y en los gastos de operación y mantenimiento de las empresas de servicios públicos, dado el funcionamiento constante del equipo durante su vida útil de 25 años, lo que hace que sea aún más esencial invertir en transformadores energéticamente eficientes. La viabilidad comercial de los transformadores energéticamente eficientes, junto con la baja penetración en el mercado de los transformadores altamente eficientes, significa que existe un espacio significativo para el crecimiento.

Los transformadores son dispositivos estáticos en los sistemas eléctricos que transfieren energía eléctrica entre circuitos a través de la inducción electromagnética. Su aplicación permite importantes ahorros de energía al aumentar el voltaje y disminuir la corriente ya que las pérdidas son proporcionales a la cantidad de corriente que circula por el cable. Generalmente, la electricidad pasará a través de cuatro o cinco transformadores a medida que viaja desde la planta de energía hasta el cliente.

Los transformadores tienen una eficiencia promedio de alrededor del 98,5 por ciento, lo que los convierte en algunos de los equipos con mayor eficiencia energética. Sin embargo, dada su larga vida útil, es mejor invertir en transformadores altamente eficientes para evitar la acumulación de pérdidas sustanciales de energía en conjunto. Además, las fallas repentinas se reducen debido al uso de materiales de mejor calidad y un diseño óptimo, además de un menor costo de mantenimiento. Estos beneficios se suman y se equilibran con el aumento inevitable en el costo de compra, ya que se utilizará cobre adicional en los devanados y mejores materiales en el núcleo en la fabricación de transformadores de alta eficiencia.

Los transformadores más comunes son los transformadores llenos de líquido con devanados que están aislados y enfriados con un líquido. Estos transformadores son los más utilizados por las empresas eléctricas y se pueden encontrar en todas las etapas de la red eléctrica, desde la etapa de generación hasta la transmisión y distribución. Por lo general, están llenos de aceite mineral, que es inflamable y puede estar prohibido su uso dentro de los edificios, pero hay disponibles líquidos resistentes al fuego. Por ejemplo, los transformadores llenos de aceite de éster también se promocionan en áreas/ciudades concurridas para minimizar los accidentes debidos a incendios.

Otro tipo de transformador es el transformador de tipo seco, que está aislado y enfriado por aire que circula a través de bobinas. Estos transformadores se encuentran en ciertas redes de distribución y, por lo general, los utilizan clientes comerciales e industriales, en lugar de servicios públicos de electricidad. Los transformadores llenos de líquido tienden a ser más eficientes que los transformadores de tipo seco para la misma potencia nominal (kVA). También tienden a tener una mayor capacidad de sobrecarga y una vida útil más prolongada.

Tipos de pérdidas

Pérdidas sin carga: Esto incluye tanto la pérdida por histéresis como la pérdida por corrientes parásitas. El flujo del núcleo en un transformador es prácticamente constante para todas las cargas: alrededor de 1 a 3 por ciento de variación de condiciones sin carga a carga completa. Debido a esto, las pérdidas en el núcleo se suponen prácticamente constantes para un transformador dado.

Pérdida de carga: también denominada pérdida de cobre o pérdida por cortocircuito, esta pérdida se debe a pérdidas resistivas en devanados/conductores y pérdidas por dispersión debidas al flujo de corrientes parásitas en el trabajo de acero estructural y los devanados. Esta pérdida es proporcional al cuadrado de la corriente.

Pérdida del ventilador de enfriamiento: esto es causado por la energía consumida por los ventiladores que enfrían el banco de radiadores/cuerpo del transformador. Cuanto mayores sean las pérdidas del transformador, mayor será el tamaño del ventilador. Esto dará como resultado mayores pérdidas en las unidades de refrigeración.

La Oficina de Normas de la India compró la norma revisada IS 1180:2014, "Transformadores de distribución sumergidos en aceite de tipo exterior hasta 2500 kVA, 33 kV inclusive - Especificación Parte 1 sumergidos en aceite mineral". Esta norma amplía el alcance de la cobertura más allá de 200 kVA y hasta 2500 kVA y 33 kV inclusive. El uso de material de grano orientado laminado en frío de baja pérdida o nueva tecnología, como los transformadores de distribución amorfos, se está utilizando en versiones emergentes de transformadores para minimizar la pérdida de energía.

En los transformadores instalados recientemente, se están integrando e incorporando diversos equipos, como interruptores automáticos de caja moldeada, interruptores automáticos internos y gabinetes LT a prueba de robos, de modo que se minimice la ocurrencia de fallas del transformador por sobrecarga. Debido a la fuerte subida de los precios del cobre y al problema de los robos en zonas remotas, la fabricación de transformadores de distribución se está desplazando gradualmente hacia el aluminio mediante el uso de nuevas tecnologías como el devanado de láminas. La fabricación de transformadores inverter para aplicación solar también está ganando terreno debido al aumento en la producción de energía renovable.

Las empresas de servicios públicos ahora se están enfocando más en las inspecciones posteriores al envío y las pruebas de terceros de muestras seleccionadas para garantizar la verificación adecuada del material suministrado para que se logren los objetivos de eficiencia energética. Muchas otras innovaciones, como sensores y medidores inteligentes con función de control remoto, están a punto de implementarse ampliamente. Estos sensores pueden ayudar a prevenir fallas, sobrecargas, robo de electricidad, etc., tanto en transformadores nuevos como antiguos.

Sería extremadamente útil desarrollar una guía de fundamentos de políticas integrados para garantizar el despliegue gradual de transformadores eficientes. La estrategia de política integrada debe comprender normas y reglamentos; una estructura institucional para monitorear, verificar y hacer cumplir; asistencia financiera directa y medidas para asegurar el cumplimiento de las normas ambientales.