El documento habla sobre transformadores eficientes. Explica que los transformadores son importantes para transmitir electricidad a largas distancias de forma eficiente. También describe los diferentes tipos de transformadores, sus partes principales como el núcleo y los devanados, y factores que afectan su eficiencia como el tipo de materiales utilizados. Por último, explica cómo cambiar a una tarifa de media tensión puede reducir costos significativamente.

1. Transformadores Eficientes
T f d Efi i t
28 de abril de 2011
Ing. Roger García Neri
WEBINAR
Leonardo Energy en Español
28 Abril 2011 – 9h00 México – 16h00 España

2. Transformadores y Cambio de Tarifa
Introducción
El uso intensivo y extensivo de la energía eléctrica en corriente alterna, ha sido
posible gracias al transformador eléctrico
f é
•Los factores económicos y ambientales asociados con la perdida de energía han
despertado un renovado interés en los transformadores eficientes
•La electricidad se genera muy lejos de donde se consume
•Su transporte sería complicado sin los transformadores
• El transformador se usa desde la generación, hasta el último usuario
•Solamente elevando el voltaje se puede transmitir a grandes distancias y
Solamente
solamente reduciendo el voltaje se puede utilizar
•Los transformadores eficientes con uso intensivo de cobre pueden ser una
excelente decisión para la conservación de fuentes preciosas de energía , así
p p g
como para la reducción de costos operacionales para la industria y la reducción
de perdidas en las redes de distribución de las concesionarias de energía
eléctrica

3. Transformadores y Cambio de Tarifa
La electricidad se
genera muy lejos
de donde se
consume, por l lo
tanto, el uso de
transformadores
eficientes de cobre
reduce costos
operacionales

4. Transformadores y Cambio de Tarifa
Transformador
Es un dispositivo electromagnético estático que permite aumentar o disminuir el voltaje
en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia fija.
, j
Su funcionamiento está basado en el fenómeno de la inducción electromagnética y están
constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo
cerrado d acero al silicio.
d de l ili i
Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la
tensión alta o baja, respectivamente. También existen transformadores con más
devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el
secundario.
Principios básicos del transformador
Principios básicos del transformador
Internacional Copper Association/ Procobre

5. Transformadores y Cambio de Tarifa
Diagrama esquemático de un
transformador

6. Transformadores y Cambio de Tarifa
Por su aplicación o construcción, ya sea monofásicos ó trifásicos; existen varios tipos:
Transformador Tipo poste
Transformador Tipo poste
Transformador Tipo distribución
Transformador Tipo estación
Transformador de Potencia
Transformador Tipo pedestal
T f d Ti d l

7. Transformadores y Cambio de Tarifa
Por su enfriamiento son,
Tipo Subestación Tipo Pedestal (Tipo Jardín)

8. Transformadores y Cambio de Tarifa
Transformadores de Potencia

9. Transformadores y Cambio de Tarifa
Tipos de enfriamiento de transformadores
1.
1 Tipo AA Transformadores tipo seco con enfriamiento propio
AA,
2. Tipo AFA, Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado
3.
3 Tipo OA Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural
OA,
4. Tipo OA/FA, Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento
propio y con enfriamiento por aire forzado.
5. Tipo OA/FOA, Transformador sumergido en líquido aislante con
enfriamiento propio y con aceite forzado – aire forzado

10. Transformadores y Cambio de Tarifa
Partes principales de un transformador
Partes principales de un transformador
Las partes que componen un transformador son
clasificados
en cuatro grandes grupos los cuales
comprenden:
1. Circuito magnético (Núcleo).
2. Circuito eléctrico (Devanados).
3. Sistema aislante.
4. Tanque y accesorios
4 T i

11. Transformadores y Cambio de Tarifa
Devanados del Transformador
El circuito eléctrico de un transformador es la parte fundamental que permite
además de un buen funcionamiento una buena eficiencia
Para un mejor desempeño ambos devanados deben ser de cobre, tanto el de
j p
alta como el de baja tensión esto debido a las propiedades de dicho material,
como son su buena conductividad eléctrica y alta resistencia al calor.
El mejor cobre que se puede usar es el electrolítico, ya que su pureza es
99.999% lo que asegura menor cantidad de impurezas y por lo tanto menores
problemas de corrosión y una larga vida útil al equipo.
Todo lo anterior garantiza una operación mas fresca, menor consumo
energético, mayor vida útil, menores pérdidas, menor tamaño, no existe riesgo
de daño por corrosión cuando se instalan el lugares de clima salino tipo costa
salino, costa,
etc.

12. Transformadores y Cambio de Tarifa
Núcleo del Transformador
El otro elemento básico del transformador es el núcleo, este se fabrica de
acero al silicio, el cual son laminaciones delgadas, las que se colocan una
encima de otra para dar el tamaño de acuerdo a la potencia del transformador
y la densidad de flujo requerida. Dependiendo de la calidad de acero utilizado,
va a ser el precio d este acero y por l t t el precio fi l d l t
l i de t lo tanto l i final del transformador
f d
dependerá en gran manera del costo del cobre y del acero empleados en su
construcción.
A menores costos de materiales, mayores pérdidas, pero menor costo del
A menores costos de materiales mayores pérdidas pero menor costo del
equipo. Por lo que recomendamos siempre solicitar el protocolo de pruebas.

13. Transformadores y Cambio de Tarifa

14. Transformadores y Cambio de Tarifa
El sistema aislante
Este sistema aísla los devanados del
transformador y se clasifica en dos
grupos:
‐ Aislante sólido (papel kraft, presspahn,
papSistema aislante líquido. (aceite
mineral, R’Temp, silicón, etc.)
‐ Sistema aisel diamantado, crepe, nomex,
mylar, baquelita, cinta de f fibra de vidrio,
cinta de lino, maderas, etc.)

15. Transformadores y Cambio de Tarifa
Accesorios
Los accesorios son dispositivos que el
transformador necesita para su correcta
p
operación y poder monitorear el
comportamiento del mismo.
‐ C bi d d d i i
Cambiador de derivaciones.
‐ Boquillas de alta y baja tensión.
‐ Indicador de temperatura (con o sin
contactos de alarma)
‐ Indicador de nivel (con o sin contactos de
alarma).
‐Válvula de muestreo
‐ Válvulas de drene de aceite
Válvulas de drene de aceite.
‐ Placa de datos.
‐ Radiadores.
‐ Válvula de sobrepresión.

16. Transformadores y Cambio de Tarifa
La eficiencia en los transformadores
En general la eficiencia de cualquier máquina eléctrica se calcula como,
En virtud de que la capacidad de un transformador esta basada en su potencia de
salida, esta ecuación se puede escribir como,

17. Transformadores y Cambio de Tarifa
Eficiencia diaria del transformador
Dependiendo de la aplicación del transformador con frecuencia se usa para operar
p p p p
durante 24 horas por día, aun cuando la carga no sea continúa en el período total de
operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia,
una global para condición de plena carga y otra para distintas cargas al día, es decir, la
llamada eficiencia diaria. Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía
llamada eficiencia diaria Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía
de salida a la energía de entrada durante el período de 24 horas.
La eficiencia en transformadores se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación,
%Efic= [(kVA*1000*F)/(kVA*1000*F+Pfe+Pcu*F^2)] *100
Donde:
kVA= Capacidad nominal del transformador, kVA
kVA= Capacidad nominal del transformador kVA
F= Carga en p.u.
Pfe= Pérdidas en vacio, watt
Pcu= perdidas debidas a la carga, watt

18. Transformadores y Cambio de Tarifa
Norma Oficial Mexicana
NOM-002-SEDE-1999,
Requisitos de seguridad
y eficiencia energética
fi i i éti

19. Transformadores y Cambio de Tarifa

20. Transformadores y Cambio de Tarifa
Se estima que aproximadamente cerca del 2% de la energía a nivel mundial se pierde
en los transformadores de distribución
Si timamos en cuenta que en México se generaron en 2009, 230.64 TWh, el 2% son
aproximadamente 4.61TWh

21. Transformadores y Cambio de Tarifa
Cambio de tarifa
Para obtener un mejor costo por la energía se puede realizar cambio de tarifa,
básicamente de tarifa 2 o 3 a OM y HM
CARGO POR DEMANDA
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May.
$ 208.35 $ 208.58 $ 208.96 $ 210.65 $ 212.06 $ 213.12
CARGO POR ENERGÍA
$ 1.430 $ 1.384 $ 1.499 $ 1.520 $ 1.497 $ 1.415
TARIFA OM
Cargos Dic./09 Ene. Feb. Mar. Abr. May.
Región Central
Demanda ($/kW) $ 143.690 $ 143.850 $ 144.110 $ 145.280 $ 146.250 $ 146.980
Energía ($/kWh) $ 1.174 $ 1.131 $ 1.237 $ 1.255 $ 1.232 $ 1.155

22. Transformadores y Cambio de Tarifa
•Tarifa 2
Servicio general hasta 25 kW y se aplica a todos los servicios que destinen la energía en
baja tensión a cualquier uso
•Tarifa 3
Servicio general para más de 25 kW de demanda y se aplica a todos los servicios que
destinen la energía en baja tensión a cualquier uso
La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico
La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico
•Tarifa OM
Tarifa ordinaria para servicio general en media tensión, con demanda menor a 100 kW
y se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en
media tensión, con una demanda menor a 100 kW
di ió d d 100 kW
•Tarifa HM
Tarifa horaria para servicio general en media tensión, con demanda de 100 kW o más y
se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en
p q g q ,
media tensión, con demanda de 100 kW o más.
http://www.cfe.gob.mx/negocio/conocetarifa/Paginas/Tarifas.aspx

23. Transformadores y Cambio de Tarifa
Demanda 79 kW Consumo 35,112 kWh
TARIFA 3 Costo $ Costo $
Cargo por demanda $213.12 $16,836.48
Cargo por kWh $1.415 $49,683.48
Subtotal $66,519.96
Bonificación FP $1,663.00
$1 663 00
Total $64,856.96
TARIFA OM Costo $ Costo $
Cargo por demanda $146.98
$146 98 $11,611.42
$11 611 42
Cargo por kWh $1.16 $40,554.36
Subtotal $52,165.78
Bonificación FP $1,304.14
Total $50,861.64
Ahorro por cambio de tarifa mes $13,995.32
Ahorro por cambio de tarifa año $ 167,943.84
Porcentaje de ahorro 22.00%

24. Transformadores y Cambio de Tarifa
POTENCIA TOTAL INSTALADA (kW)
Aire Cocina
Acondicionado 14.43%
3.23%
Fuerza
13.46%
Refrigeración
6.03% Iluminación
62.84%

25. Transformadores y Cambio de Tarifa
COMPARATIVA ENERGÉTICA DE UN TRANSFORMADOR
112.5 kVA 23,000 volts
, 112.5 kVA 23,000 volts
,
pérdidas en vacio pérdidas en vacio
405watts 520watts
pérdidas con carga pérdidas con carga
1,308watts 1,730watts
1,713 Total Watts 2,250 Total Watts
CostoTarifa OM Costo Tarifa OM
kWh $ 1.155 kWh $ 1.155
Demanda $ 146.98 Demanda $ 146.98
Horas al año 8,760 Horas al año 8,760
Pérdidas fijas 3,066 kWh Pérdidas fijas 4,161 kWh
Costo $ 3,541.23 PESOS Costo $ 4,805.96 PESOS
Pérdidas variables 6,617.0
, kwh al 50% Pérdidas variables 8,751.9
, kwh al 50%
Costo $ 7,642.68 PESOS Costo $ 10,108.44 PESOS
TOTAL $ 11,183.91 PESOS TOTAL $ 14,914.40 PESOS
Ahorro mensual $ 3,730.48
$ INVERSIÓN $ 103,000.00
Ahorro anual $ 44,765.80 RETORNO 2.4 AÑOS

26. Transformadores y Cambio de Tarifa
Conclusión
•Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de
Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de
energía perdida
•Los transformadores eficientes operan en mejores condiciones de enfriamiento por
lo que tienen vida útil mayor
•Las pérdidas de energía producidas por el flujo de la corriente eléctrica en bobinas
transformadoras incluyen las pérdidas de calor de los materiales usados para los
componentes. Seleccionar un material como el cobre puede reducir tales pérdidas
•El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad
El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad
eléctrica. Por ejemplo, el cobre conduce la electricidad 60% mejor que el aluminio,
cinco veces mejor que el hierro, diez veces mejor que el acero y 18 veces mejor qe
el titanio. La planta es el único metal que tiene mayor conductividad eléctrica que el
cobre (un 5% mejor), pero es mucho más cara y, por ello, no se considera para la
b ( 5% j ) h á ll id l
mayoría de las aplicaciones eléctricas

27. GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Ó
Ing. Roger García Neri
E‐mail. roger_garcian@yahoo.com.mx
Tel. 5705 2161/1706
Tel. 5705‐2161/1706
Fax. 5705‐1689