En julio, un contratista en Phoenix nos llamó acerca de una unidad de tipo seco de 2000 kVA que había estado activando su alarma de temperatura del devanado al 60% de carga desde la primera semana calurosa. El transformador resultó limpio. La habitación no: una casa eléctrica estilo contenedor con dos rejillas de 24 pulgadas, una de ellas sellada con espuma contra el polvo del desierto.
Ese llamado es la razón por la que existe este artículo.Instalación de transformador tipo seco.Se revisan los espacios libres, el radio de curvatura del cable y los anclajes sísmicos, y casi nunca se revisa el aire. Luego las puertas se cierran, la unidad funciona y el único medio de refrigeración que tiene, el aire de la habitación, empieza a calentarse.
Aquí está la parte que la mayoría de los compradores pasan por alto: un transformador de tipo seco no viene con un sistema de enfriamiento que se pueda recorrer e inspeccionar. Viene con una habitación.
Por qué falla la instalación del transformador de tipo seco en la habitación, no en la bobina
Una unidad sumergida en aceite empuja sus pérdidas al aceite y luego a los radiadores, generalmente al aire libre. Atransformador de resina fundidano tiene radiador. Los devanados se encapsulan, el recinto se ventila y cada kilovatio de pérdida se vierte al aire que pasa por el núcleo y las bobinas. Ese aire es el disipador de calor y su temperatura es la única variable en la clasificación que la fábrica no puede controlar.
IEEE C57.12.01 establece la base: temperatura ambiente máxima de 40 grados y, para un diseño de elevación de 150 grados en un sistema de aislamiento de 220 grados, una elevación promedio del devanado de 150 K con carga nominal. Lea que, como contrato, se permite una entrada de aire de 40 grados y una elevación de 150 K. Cambia el primer número y el segundo deja de ser cierto. En una habitación a 52 grados, el devanado se calienta aproximadamente 12 K más con la misma corriente, y el punto más caliente se mueve hacia el límite con el que se evaluó el sistema de aislamiento. El método para ponerle un número es la guía IEEE para la temperatura del punto más caliente en unidades de tipo seco, y el código de prueba detrás de cada cifra de aumento de temperatura se revisó en septiembre de 2026.
Vale la pena conservar ambos documentos junto a la presentación: elCódigo de prueba IEEE C57.12.91-2026 para transformadores de tipo secoy elGuía de puntos más activos IEEE C57.134-2024. Ninguno de los dos dimensionará las rejillas para usted, pero son la base que cualquier crítico utilizará cuando la habitación se caliente.
Paso uno: lea las pérdidas en la placa de identificación, no los kVA
La cantidad que necesitas no es 2.000 kVA. Es la pérdida total en kilovatios con la carga que realmente espera y ya está en la placa de identificación en dos partes. La pérdida sin carga se fija en el momento en que se energiza el núcleo. La pérdida de carga varía con el cuadrado de la corriente, por lo que a media carga es una cuarta parte de la cifra nominal.
Tomemos una unidad típica de 2000 kVA: pérdida sin carga de 3,1 kW y pérdida de carga de 16,9 kW a corriente nominal. Esto equivale a 20,0 kW de rechazo de calor a plena carga, o alrededor de 68.000 BTU/h, y es la cantidad que necesita el ingeniero mecánico.
| factor de carga | Pérdida de carga (kW) | Pérdida sin carga (kW) | Calor a habitación (kW) | Calor a habitación (BTU/h) |
| 0% (energizado, sin carga) | 0.0 | 3.1 | 3.1 | 10,600 |
| 50% | 4.2 | 3.1 | 7.3 | 24,900 |
| 75% | 9.5 | 3.1 | 12.6 | 43,000 |
| 100% | 16.9 | 3.1 | 20.0 | 68,200 |
Dos correcciones antes de que alguien lleve esa mesa a un proveedor de persianas. Primero, la pérdida de carga se cita a una temperatura de referencia indicada en el informe de prueba, comúnmente 75 u 85 grados; a temperatura de funcionamiento real, la resistencia del devanado es mayor y la pérdida también, así que trate la figura de la placa de identificación como un piso. En segundo lugar, la sala no sólo ve el transformador. Los cuadros de media tensión, las vías de bus, las alineaciones de VFD y la iluminación rechazan el calor en el mismo volumen, y en una alineación generalmente agregamos de 5 a 15 kW para los vecinos antes de entregar un número al contratista de HVAC.
Paso dos: convertir kilovatios a CFM
El cálculo del flujo de aire es una línea de aritmética. En unidades imperiales, BTU/h equivale a 1,08 veces CFM multiplicado por el aumento de la temperatura del aire en grados F, por lo que CFM equivale a 3160 veces kW dividido por el aumento en grados F. En el sistema métrico, los metros cúbicos por segundo equivalen a kW dividido por 1,206 veces el aumento en K. Ese es el total deventilación de la sala de transformadoresdimensionamiento, y toma cinco minutos una vez que tienes la cifra de pérdida.
Para la unidad de 20 kW, un aumento de habitación de 10 grados F (5,6 K) necesita alrededor de 6320 CFM, un aumento de 15 grados F necesita 4210 CFM y un aumento de 20 grados F necesita 3160 CFM. Cuál puede utilizar lo decide la temperatura exterior de diseño, no la preferencia. Si el aire viene directamente del exterior, el aumento que puede permitirse es de 40 grados menos el ambiente de diseño. Un día de diseño de Phoenix a 43 grados no deja nada: una habitación con solo aire exterior no puede mantener la base de 40 grados en absoluto, razón por la cual los sitios desérticos agregan enfriamiento mecánico o aceptan una reducción documentada. Un sitio en Ohio con un ambiente de diseño de 32 grados tiene 8 K para trabajar y puede funcionar únicamente con aire exterior.
| Subida de aire ambiente | Flujo de aire para 20 kW (CFM) | Área libre a 500 fpm (pies cuadrados) | Área nominal de lamas al 45 % libre (pies cuadrados) |
| 10 grados F (5,6 K) | 6,320 | 12.6 | ~28 |
| 15 grados F (8,3 K) | 4,210 | 8.4 | ~19 |
| 20 grados F (11,0 K) | 3,160 | 6.3 | ~14 |
Ahora el detalle que hunde la mayoría de habitaciones. Una rejilla se vende por tamaño nominal, pero el aire sólo circula a través de su área libre, normalmente entre el 45 y el 50% del nominal. Dos rejillas de 24 por 24 pulgadas dan 8 pies cuadrados nominales y aproximadamente 3,6 pies cuadrados libres, que a 500 fpm supera los 1800 CFM. La sala Phoenix en el párrafo inicial necesitaba 6,320 CFM y tenía aproximadamente un tercio del área libre requerida. El transformador nunca fue el problema.
La misma lógica se aplica al camino de socorro. El aire que entra tiene que salir, por una abertura de al menos la misma superficie libre, en el lado opuesto de la habitación, con un recorrido tanto alto como bajo para que pueda salir la capa caliente del techo. Los cortes de puertas y los pasos de cables no son una vía de alivio, al igual que una compuerta cortafuegos cerrada tampoco lo es.
La posición del código es deliberadamente inútil a este respecto. El artículo 450.9 de laNFPA 70 Código Eléctrico Nacionalrequiere ventilación adecuada para el enfriamiento del transformador y se detiene allí, sin CFM ni aumento de temperatura. Esto no es un descuido: lo adecuado depende de las pérdidas, del ambiente de diseño y de la habitación, por lo que el número debe provenir del proyecto y no del libro de códigos.
El enfriamiento por ventilador agrega capacidad y calor
Muchos compradores pagan por la potencia refrigerada por ventilador porque parece capacidad libre: el mismo núcleo, 2000 kVA de base y 2500 kVA con los ventiladores en funcionamiento. La habitación lo paga. La pérdida de carga aumenta con la corriente al cuadrado, por lo que, con la potencia nominal del ventilador, la pérdida de carga va de 16,9 kW a aproximadamente 26,4 kW, y los motores del ventilador añaden aproximadamente 1,5 kW. El rechazo de calor aumenta de 20 kW a aproximadamente 31 kW, un aumento del 55 % en el flujo de aire para un 25 % más de kVA. Si la ventilación se dimensionó para la clasificación base, el día en que se encienden los ventiladores es el día en que la habitación se sobrecalienta.
La carga armónica se comporta de la misma manera. La corriente no sinusoidal aumenta las pérdidas por remolinos en los devanados mucho más allá del valor de 60 Hz, y una unidad con clasificación K o reducida aún rechaza ese calor adicional en la misma habitación. Cuando el transformador comparte espacio con las alineaciones de VFD, los variadores suelen ser una fuente de calor mayor que el transformador a carga parcial y nadie los incluye en el cálculo de las rejillas.
Lo que una habitación hambrienta le hace al sinuoso
Los síntomas llegan en un orden predecible. Los sensores de devanado leen lecturas más altas que la curva de prueba de fábrica con carga parcial. La etapa de alarma del relé de bobinado empieza a sonar por la tarde y se reinicia durante la noche. Luego la unidad se dispara un día en el que la carga no ha cambiado, porque el ambiente sí lo hizo.
El daño es más lento que la alarma. El envejecimiento térmico del aislamiento se duplica aproximadamente por cada 6 a 8 K por encima del punto caliente nominal, por lo que 12 K de temperatura ambiente adicional no es un problema de 12 K, es un problema de vida útil. La resina fundida agrega un modo de falla más: el ciclo térmico agrieta la encapsulación, una grieta se convierte en un sitio de descarga parcial y la descarga parcial dentro de un devanado fundido no se cura por sí sola. La unidad sigue funcionando, las pruebas empeoran progresivamente y falla en el momento que nadie eligió.
en unoinstalación de transformador tipo secoCuando nos llamaron en Texas, tres unidades de 1.500 kVA compartían una habitación de 12 por 6 metros con un solo metro cuadrado de rejilla. Para el tercer verano, las unidades se mantenían aproximadamente al 80% de su capacidad nominal gracias a su propia protección de devanado. La solución no fue un transformador nuevo. Fueron 14 pies cuadrados de área libre adicional y una compuerta de alivio, instalada en dos días.
Qué poner en la especificación
Si está escribiendo las especificaciones o revisando una presentación, estos seis elementos resuelven el lado del aire antes de construir la unidad:
• Pérdidas a la carga esperada., no solo en la placa de identificación: sin carga y pérdida de carga de la cotización, con la temperatura de referencia indicada.
• Diseño ambiental dentro de la habitación., tomado del diseño local de bulbo seco, más cualquier ganancia solar a través del techo.
• Si se utilizará la calificación de los fansy, de ser así, la cifra de pérdida más alta que conlleva.
• Aumento del espacio objetivo, normalmente de 5 a 8 K, que establece el CFM.
• Área libre de persianas, en pies cuadrados, no en tamaño nominal, con el recorrido en relieve que se muestra en el dibujo.
• Configuración de disparo y alarma de temperatura del devanado, escrito en la hoja de puesta en servicio para que el primer verano no sea una sorpresa.
Ventilación de la sala de transformadores.El dimensionamiento pertenece al conjunto de planos eléctricos, junto al calendario del transformador, no sólo al conjunto mecánico, donde el contratista eléctrico nunca lo buscará. Nuestra fábrica en Jiangsu tiene 120.000 metros cuadrados de espacio de producción con más de 180 conjuntos de equipos principales y 37 patentes, y cada cotización de tipo seco sale con datos de pérdidas por punto de carga, porque esa es la información que necesita el diseño de la sala. Como socio de la empresa conjunta de Eaton desde 2023, también participamos en revisiones de envíos en América del Norte con suficiente frecuencia como para saber qué pregunta viene primero.
Rara vez es la impedancia. Cuando un contratista estadounidense nos envía una solicitud de cotización para untransformador de resina fundida, nuestros ingenieros han aprendido a pedir el plano de la habitación antes de pedir la gama de grifos, porque una unidad de 2000 kVA en una habitación de tamaño insuficiente es una unidad de 1600 kVA con un reclamo de garantía adjunto.
Ordene el aire con la unidad
Instalación de transformador tipo seco.Es un trabajo de dos disciplinas que generalmente se contrata como un solo contrato y se revisa como si no existiera ninguno. El paquete eléctrico supone que la habitación está ventilada, el paquete mecánico supone que el transformador está enfriado por aire y, por lo tanto, el problema es de otra persona, y el propietario se entera en julio.
La solución no cuesta casi nada en la etapa de diseño y mucho después. Envíe las dimensiones de la habitación y el ambiente de diseño con su próxima consulta a través deryan-transformers.com, y le devolveremos la tabla de pérdidas, la cifra del flujo de aire y el área de las rejillas con la cotización, de modo que el contratista mecánico esté dimensionando con números reales en lugar de con una placa de identificación.
Sobre el autor
Este artículo fue escrito por el equipo de ingeniería de Ryan Electric, un fabricante de transformadores en Jiangsu, China, que fabrica transformadores sumergidos en aceite y de tipo seco con certificación UL, cULus, CSA e IEC para servicios públicos, centros de datos y proyectos industriales en América del Norte, Medio Oriente, Sudeste Asiático y África.
