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Comprar un transformador para un proyecto de energía fuera de la red no consiste simplemente en elegir la potencia nominal adecuada en kVA y encontrar el precio más bajo.
Un sistema fuera de la red presenta condiciones operativas distintas a las de un sistema convencional conectado a la red. El transformador puede funcionar junto con un inversor solar, un sistema de almacenamiento de energía en baterías, cargas variables, corriente de cortocircuito limitada, altas temperaturas ambientales, polvo, humedad o ambientes corrosivos.
Elegir un transformador de distribución estándar sin verificar estas condiciones puede provocar un aumento excesivo de la temperatura, envejecimiento del aislamiento, disparos innecesarios de los dispositivos de protección o fallo prematuro del transformador.
Antes de realizar su pedido, asegúrese de que el proveedor de su transformador pueda responder claramente las siguientes cinco preguntas.
Dos proyectos fuera de la red, dos resultados completamente distintos
Un proyecto aislado de África Occidental seleccionó un transformador en seco estándar principalmente por su menor precio de compra. El transformador se instaló en una sala eléctrica subterránea. Tras varios meses de funcionamiento, el exceso de calor contribuyó al deterioro del aislamiento y al fallo del transformador. La sustitución, el envío internacional y la interrupción del proyecto generaron costos adicionales significativos.
En otro proyecto africano oriental de microrred solar, el comprador especificó claramente, ya en la fase de cotización, las condiciones ambientales de operación, el método de refrigeración, la protección contra la corrosión y los requisitos relacionados con el inversor. El transformador seleccionado tuvo un costo inicial mayor, pero el proyecto logró un funcionamiento estable a largo plazo con un riesgo de mantenimiento notablemente menor.
La diferencia no radicaba únicamente en el precio del transformador. Se debía a las preguntas formuladas antes de emitir la orden de compra.
¿Por qué es importante la selección del transformador en proyectos aislados?
En un sistema convencional conectado a la red, la red eléctrica normalmente proporciona una fuente de energía robusta con una capacidad relativamente alta de cortocircuito.
Un sistema aislado es distinto.
La fuente de energía puede ser un inversor solar, un inversor de batería, un generador diésel o una combinación de varias fuentes. Los sistemas basados en inversores pueden presentar características armónicas diferentes y corrientes de falla mucho más bajas que las de una red eléctrica.
Al mismo tiempo, muchos proyectos aislados se instalan en ubicaciones remotas donde el mantenimiento y la sustitución resultan costosos.
Por este motivo, la selección del transformador debe considerar mucho más que su capacidad nominal.
Debe evaluar:
• Compatibilidad con inversores
• Carga armónica
• Grupo vectorial del transformador
• Pérdidas en vacío y bajo carga
• Impedancia de cortocircuito
• Coordinación de Protección
• Temperatura ambiente
• Carcaza y protección contra la corrosión
• Entorno de instalación
• Normas y certificaciones aplicables
Estas son las cinco preguntas que debe formular antes de realizar el pedido.
1. ¿Está el transformador instalado en el lado del inversor o en el lado de la carga?
Esta es una de las primeras preguntas que debe aclarar con el fabricante del transformador.
En muchos sistemas solares y de baterías aislados de la red, el transformador se conecta directamente a un inversor. A diferencia de una fuente de energía eléctrica tradicional de la compañía suministradora, un inversor puede introducir corrientes armónicas y componentes de conmutación de alta frecuencia.
Estas condiciones pueden incrementar las pérdidas adicionales y la elevación de temperatura en el transformador.
Por lo tanto, un transformador utilizado en el lado del inversor debe evaluarse según las características reales de salida del inversor, y no simplemente seleccionarse como un transformador de distribución convencional.
¿Qué debe preguntar al proveedor?
Preguntar:
«¿Es este transformador adecuado para su conexión a la salida de un inversor? Por favor, confirme las condiciones armónicas esperadas y proporcione los datos correspondientes de verificación de elevación de temperatura o diseño.»
Respuesta habitual del proveedor
"Es un transformador estándar y cumple con la norma nacional."
Esta respuesta puede no ser suficiente.
El cumplimiento de una norma general para transformadores no implica automáticamente que el transformador haya sido evaluado para cada aplicación con inversor.
Su pregunta de seguimiento
Pregunte al proveedor:
"Por favor, confirme que el diseño del transformador es adecuado para la forma de onda de salida del inversor y las condiciones armónicas especificadas en nuestro proyecto."
Si el fabricante del inversor proporciona datos de corriente armónica, información sobre la distorsión armónica total (THD), frecuencia de conmutación u otros parámetros relevantes, envíe dichos datos al fabricante del transformador durante la etapa de cotización.
No espere hasta que el transformador ya haya sido fabricado.
2. ¿Cuál es el grupo vectorial del transformador?
El grupo vectorial del transformador es otro parámetro importante que debe confirmarse antes de realizar el pedido.
Los grupos vectoriales comunes incluyen:
• Dyn11
• Yyn0
• YNd11
• Dd0
Sin embargo, el grupo vectorial correcto depende del diseño del sistema.
Para un sistema aislado de la red, debe considerar la configuración del inversor, los requisitos del neutro, el método de puesta a tierra, el sistema de protección y la conexión entre el transformador y las cargas aguas abajo.
Un devanado en triángulo también puede proporcionar una ruta para las corrientes armónicas de orden triplo circulantes y evitar que estos componentes aparezcan directamente en el otro lado del transformador. Sin embargo, esto nono significa que Dyn11 sea automáticamente la opción correcta para todo proyecto aislado de la red.
¿Qué debe preguntar al proveedor?
Preguntar:
"Confirme, por favor, el grupo vectorial del transformador y explique cómo se debe implementar el punto neutro y la disposición de puesta a tierra para nuestro sistema aislado de la red."
Respuesta habitual del proveedor
"Es una conexión estrella-triángulo."
Esta descripción es demasiado vaga para una especificación de compra.
Su pregunta de seguimiento
Pida al proveedor que proporcione el grupo vectorial exacto, por ejemplo:
"Especifique, por favor, el grupo vectorial como Dyn11, Yyn0 u otra designación exacta en la hoja de datos técnica."
También confirme:
• ¿Qué lado es Delta?
• ¿Qué lado es Estrella?
• ¿Se requiere un terminal neutro?
• ¿Dónde se conecta a tierra el punto neutro?
• ¿Cómo coordina el sistema de puesta a tierra con el inversor?
El grupo vectorial debe confirmarse como parte del diseño integral del sistema eléctrico, no seleccionarse simplemente porque sea comúnmente utilizado.
3. ¿Cuáles son las pérdidas reales en vacío y bajo carga?
La eficiencia del transformador es especialmente importante en aplicaciones aisladas de la red y solares.
Un transformador consume energía incluso cuando la carga es muy baja debido a sus pérdidas en el núcleo.
Esto es especialmente importante en sistemas que operan las 24 horas del día, pero tienen una carga promedio relativamente baja.
Por ejemplo, una microrred solar más batería puede tener una alta demanda durante el día, pero solo cargas esenciales durante la noche. El transformador sigue consumiendo energía incluso cuando la carga es pequeña.
Durante varios años, estas pérdidas pueden convertirse en una parte significativa del costo operativo del proyecto.
¿Qué debe preguntar al proveedor?
En lugar de preguntar:
¿Es este un transformador de ahorro energético?
Pida cifras reales:
proporcione, por favor, las pérdidas garantizadas en vacío y bajo carga para el transformador propuesto, y especifique la norma de eficiencia o de eficiencia energética aplicable.
Para proyectos que utilicen normas chinas, confirme la edición y la categoría de potencia aplicables de GB 20052 en lugar de basarse únicamente en una declaración general de que el transformador es «eficiente energéticamente».
Respuesta habitual del proveedor
nuestro transformador es un modelo de ahorro energético.
Esto no le brinda suficiente información para comparar distintos proveedores.
Su pregunta de seguimiento
Solicite:
• Capacidad nominal
• Pérdida a Carga Nula
• Pérdida en carga
• Corriente sin carga
• Tensión de impedancia
• Eficiencia o clasificación de eficiencia energética aplicable
• Documentación de pruebas o pruebas rutinarias
Entonces podrá comparar proveedores con base en datos técnicos reales, y no únicamente en el precio de compra.
4. ¿Cuál es la impedancia de cortocircuito y coincide con el inversor?
La impedancia de cortocircuito es especialmente importante en sistemas aislados basados en inversores.
Una red eléctrica convencional puede suministrar una corriente de falla elevada. Una fuente de energía basada en inversores puede suministrar una corriente de falla mucho más limitada, según su estrategia de control y sus ajustes de protección.
Esta diferencia puede afectar la coordinación de la protección.
Si la impedancia del transformador y la configuración del sistema dan como resultado una corriente de falla insuficiente, los dispositivos de protección ubicados aguas abajo podrían no operar como se espera bajo ciertas condiciones de falla.
Por otro lado, una impedancia innecesariamente baja puede incrementar la corriente de cortocircuito y ejercer una mayor tensión sobre los equipos eléctricos.
Por lo tanto, la impedancia del transformador debe evaluarse junto con todo el sistema.
¿Qué debe preguntar al proveedor?
Preguntar:
«Confirme, por favor, la impedancia de cortocircuito del transformador y verifique si es compatible con la capacidad máxima de corriente de falla del inversor y con los ajustes de protección del proyecto.»
Respuesta habitual del proveedor
«La impedancia corresponde al valor estándar para esta potencia nominal del transformador.»
Eso quizá no sea suficiente para un proyecto aislado de la red.
Su pregunta de seguimiento
Proporcione al fabricante del transformador:
• Corriente nominal del inversor
• Corriente máxima de falla
• Duración de la corriente de cortocircuito
• Tensión de salida de corriente alterna
• Capacidad nominal del transformador
• Información sobre el dispositivo de protección aguas abajo
• Longitud y sección del cable, cuando proceda
Luego solicite al proveedor del transformador o al ingeniero de sistemas eléctricos que verifique la coordinación de la protección.
El transformador debe evaluarse como parte del sistema eléctrico aislado completo, no como un equipo aislado.
5. ¿Cuáles son los requisitos de clasificación IP y protección contra la corrosión?
Muchos proyectos aislados se ubican en entornos cuyas condiciones de operación son mucho más exigentes que las de un edificio comercial interior.
Ejemplos incluyen:
• Proyectos remotos en África
• Parques solares desérticos
• Microredes tropicales
• Instalaciones costeras
• Yacimientos mineros
• Proyectos agrícolas
• Sistemas exteriores de almacenamiento de energía con baterías
• Instalaciones industriales remotas
El polvo, la humedad, la niebla salina, la lluvia, los insectos y las altas temperaturas ambientales pueden afectar la fiabilidad del transformador.
Si el transformador se instala al aire libre, la carcasa y los accesorios deben seleccionarse según las condiciones ambientales reales.
¿Qué debe preguntar al proveedor?
Preguntar:
proporcione, por favor, la clasificación IP de la carcasa, el sistema de protección contra la corrosión, la especificación del recubrimiento y las condiciones ambientales recomendadas para una operación exterior prolongada.
Si el proyecto está ubicado en una zona costera o con alto grado de corrosión, solicite información más detallada sobre el sistema de recubrimiento y las pruebas de corrosión pertinentes.
Respuesta habitual del proveedor
"El transformador es adecuado para instalación al aire libre."
Nuevamente, esto es demasiado general.
Su pregunta de seguimiento
Pida al proveedor que especifique:
• Clasificación IP
• Categoría de corrosión o sistema de recubrimiento
• Espesor de la pintura/recubrimiento
• Información sobre la prueba de niebla salina, si aplica
• Rango de temperatura ambiente
• Requisitos de humedad
• Limitaciones de altitud
• Requisitos para la instalación al aire libre
Para proyectos en entornos agresivos, la protección ambiental debe incluirse en la especificación técnica antes de finalizar la cotización.
Lista de verificación para la compra de transformadores aislados de la red
Antes de emitir una orden de compra, solicite al fabricante del transformador que proporcione respuestas escritas a las siguientes preguntas.
Elemento |
Qué preguntar al proveedor |
Compatibilidad con inversores |
¿Es el transformador adecuado para la salida del inversor y para las condiciones armónicas previstas? |
Grupo Vectorial |
¿Cuál es el grupo vectorial exacto, por ejemplo Dyn11 o Yyn0? |
Neutro y puesta a tierra |
¿Cómo debe conectarse a tierra el punto neutro del transformador? |
Pérdida a Carga Nula |
¿Cuál es la pérdida en vacío garantizada? |
Pérdida en carga |
¿Cuál es la pérdida bajo carga garantizada a carga nominal? |
Norma de eficiencia |
¿Qué norma y edición de eficiencia energética son aplicables? |
Impedancia de cortocircuito |
¿Cuál es la tensión de impedancia y se ha verificado su compatibilidad con la capacidad del inversor para soportar corrientes de cortocircuito? |
Coordinación de Protección |
¿Se ha evaluado el transformador conjuntamente con el sistema de protección del proyecto? |
Clasificación IP |
¿Cuál es la clasificación de protección de la carcasa? |
Protección contra la corrosión |
¿Qué recubrimiento o sistema de protección contra la corrosión se utiliza? |
Condiciones ambientales |
¿Cuáles son los límites máximos de temperatura, humedad y altitud? |
Prueba |
¿Qué informes de ensayos rutinarios y de tipo están disponibles? |
¿Qué documentos debe solicitar antes de realizar el pedido?
Un proveedor profesional de transformadores debe ser capaz de proporcionar documentación técnica antes de la producción.
Según el proyecto, puede solicitar:
1. Hoja de datos técnica del transformador
2. Dibujo de disposición general
3. Información de la placa de identificación
4. Datos de pérdidas en vacío y pérdidas bajo carga
5. Tensión de impedancia
6. Grupo Vectorial
7. Información sobre el aumento de temperatura
8. Informe de ensayo rutinario
9. Informe de ensayo de tipo, cuando proceda
10. Información sobre ensayos de aislamiento
11. Especificaciones de la carcasa y de protección contra la corrosión
12. Certificados aplicables y documentos de conformidad
Para proyectos internacionales, también debe confirmar los documentos necesarios para el despacho aduanero local, la conexión a la red, la certificación y la aceptación del proyecto.
Para proyectos en mercados africanos, los requisitos pueden variar según el país y el proyecto. No asuma que un paquete de certificación se aplica automáticamente a todos los países.
El transformador más barato no siempre es la opción de menor costo
Al comparar cotizaciones de transformadores, muchos compradores solo consideran tres cifras:
kVA + voltaje + precio.
Para un proyecto aislado de la red, este enfoque puede ser arriesgado.
Un transformador con un precio de compra más bajo puede tener:
• Pérdidas en vacío más altas
• Pérdidas bajo carga más altas
• Sistema de refrigeración menos adecuado
• Protección ambiental inadecuada
• Grupo vectorial incorrecto
• Compatibilidad deficiente con el inversor
• Documentación técnica insuficiente
Una inversión inicial ligeramente mayor puede reducir, en ocasiones, las pérdidas energéticas a largo plazo, los costos de mantenimiento, el tiempo de inactividad y los riesgos de reemplazo.
La pregunta correcta no es:
«¿Qué transformador es el más económico?»
Es:
«¿Qué transformador es técnicamente adecuado para todo el sistema aislado y ofrece el menor costo total durante su vida útil?»
Lista final de verificación: 5 preguntas antes de realizar el pedido
Antes de firmar una orden de compra para un transformador de distribución aislado, asegúrese de tener respuestas por escrito a estas cinco preguntas:
1. ¿Es el transformador adecuado para la salida del inversor?
Confirme las condiciones armónicas, el aumento de temperatura, el diseño del aislamiento y la compatibilidad con el inversor.
2. ¿Cuál es el grupo vectorial exacto?
No acepte descripciones vagas como «estrella-triángulo». Confirme el grupo vectorial exacto y la disposición de puesta a tierra.
3. ¿Cuáles son las pérdidas reales del transformador?
Solicite las pérdidas en vacío y las pérdidas bajo carga garantizadas, en lugar de aceptar la expresión genérica «de ahorro energético».
4. ¿Es compatible la impedancia con el inversor y el sistema de protección?
Verifique la impedancia de cortocircuito y la coordinación de la protección utilizando la capacidad real del inversor para soportar corrientes de falla.
5. ¿Puede el transformador resistir las condiciones del entorno de instalación?
Confirme la clasificación IP, la protección contra la corrosión, la temperatura ambiente, la humedad, la altitud y otras condiciones específicas del emplazamiento.
Una buena compra de transformadores comienza con las preguntas técnicas adecuadas, no con la cotización más baja.
Si está adquiriendo un transformador de distribución para un proyecto solar aislado, una microrred, una aplicación industrial o una fuente de energía remota, proporcione al fabricante del transformador la capacidad requerida, el voltaje, el modelo del inversor, el entorno de instalación y las normas aplicables antes de solicitar una cotización final. Esto permite que el proveedor recomiende una configuración de transformador basada en los requisitos reales del proyecto, y no en un modelo estándar.
