Diseño de un transformador trifásico para puesta en paralelo con otros de 640 KVA. para la empresa Embotelladora Latinoamericana S.A.

Abstract

El objetivo del presente proyecto es dar una solución técnico-económica a la necesidad de incrementar la capacidad de transformación de la Subestación de la Compañía Embotelladora Latinoamericana, mediante la implementación de un nuevo transformador de 640 KVA, el que trabajará en paralelo con otros dos de 500 y 550 KVA en 10 Kv. en el lado de Alta Tensión y 236 V. en el lado de Baja Tensión, siendo sus tensiones de cortocircuito de 4.3 y 4.2 i respectivamente. Como se podrá apreciar se presentarán dos problemas a solucionar: Elegir la tensión de cortocircuito adecuada para el nuevo transformador, en vista de que la de los otros dos es diferente; y elevar la tensión de cortocircuito de toda la instalación a un valor adecuado ya que su valor sería bajo, como consecuencia de la instalación en paralelo de los tres transformadores. A fin de dar una solución a estos problemas, es que se diseñará el nuevo transformador con una tensión de cortocircuito que garantice la obtención de la máxima capacidad de la Subestación, sin la sobrecarga de ninguno de los transformadores. Además, se seleccionarán reactancias de choque, las que irán instaladas en serie con las barras de 10 Kv., con la finalidad de elevar la tensión de cortocircuito de la Subestación a un valor más adecuado. Para darle una adecuada presentación a esta tesis, se ha creído conveniente dividirla en ocho capítulos. En el capítulo l que es la Introducción se dan alcances genéricos acerca del presente proyecto. En el capítulo 2 se determinan las características principales que deberá tener el nuevo transformador, para su óptima operación en paralelo con los otros dos. El capítulo 3 se refiere al fundamento teórico para el diseño de la parte activa y la carcasa del transformador, donde se detallan las ecuaciones generales para la potencia aparente y la tensión de cortocircuito en función de las dimensiones principales del núcleo. En lo que se refiere a los devanados, se expresan las cualidades del “bobinado a la francesa” para el lado de Baja Tensión, resaltando que con este tipo de bobinado se consigue que las transposiciones de los conductores, obligadas por el uso de pletinas superpuestas radialmente, no varíen la geometría de la bobina ni axial, ni radialmente; además de que se reducen las pérdidas por efecto superficial. Así mismo, se expresa un método de evaluación de la componente inductiva de la tensión de cortocircuito que da muy buenos resultados en la práctica. De otro lado se hace referencia al sistema de refrigeración natural con radiadores de tubos elípticos o redondos. El capítulo 4 está dedicado al cálculo de la parte activa del transformador, determinándose en primer lugar el diámetro óptimo del núcleo para luego obtener sus dimensiones restantes, de tal manera de cumplir con la tensión de cortocircuito y la potencia aparente del transformador. Posteriormente se determina el plan de corte para las chapas del núcleo y el cálculo y distribución de los arrollamientos prestando especial atención en la evaluación del calentamiento del cobre respecto al aceite y, la tensión de cortocircuito. En el capítulo 5 se determinan las dimensiones del tanque y del conservador de aceite, y además se realiza el cálculo de la disipación térmica del tanque con sus radiadores de tubos elípticos. En el capítulo 6 se detallan las pruebas de rutina realizadas en el transformador, como parte del Control de Calidad que se sigue al mismo durante su fabricación. El capítulo 7 está destinado a las consideraciones para tener en cuenta para la instalación del transformador, tales como la protección, ventilación y puesta en servicio. Estas consideraciones junto al Control de Calidad son las que finalmente garantizarán el buen funcionamiento y operación del transformador. Dentro de las consideraciones acerca de la protección, se seleccionarán las reactancias de choque, en serie con las barras de 10 Kv., con la finalidad de disminuir las corrientes elevadas que aparecerían en caso de cortocircuito, debido a la disminución ostensible de la impedancia equivalente total del conjunto de transformadores en paralelo. El capítulo 8 trata de la evaluación económica del transformador hasta su puesta en servicio. Se detallan los costos de materiales involucrados en la fabricación, los costos de horas-hombre, transporte y equipos. Agradezco al Ingeniero Gilberto Becerra Arévalo por su aporte valioso en el asesoramiento del presente trabajo, así como a todas las personas que contribuyeron a su culminación.