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. RECONSTRUCCIÓN DS TRANSFORMARES DE DISTRIBUCIÓN
•DE CAPACIDADES MENORES A 25 KVA, CLASE 15 KV,
. PARA APLICACIÓN EN ELECTRIFICACIÓN RURAL
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIEF.O EN
IA ESPECIALIZACION DE ELÉCTRICA EN LA ESCUELA
POLITÉCNICA NACIONAL
CELSO KOYA RODRÍGUEZ
Quito, Julio de 1981
CERTIFICO QUE EL PRESEISJTE TRABAJO'
FUE ELABORADO POR EL SE510R CELSO
RODRÍGUEZ.
. PAUL'AYOR//
Director de Tesis
A G R A D E C I M I E N T O
Al Ingeniero Paúl Áyora, "Mario Barba,
Fausto Aviles, al personal del Centro
de Fisica y a todo el personal de los
laboratorios de Maquinas Eléctricas,
Circuitos Eléctricos, Taller Eléctri-
co.
C O N T E N I D O :-A
CAPITULO I
1.1. Introducción
10 2. Disponibilidad de transformadores reparables
2.1. Diseno eléctrico
2.1.1. Especificaciones
2.1.2. Descripción de los transformadores monofásicos
2.1.3. Descripción de los núcleos
2.2. Detalles del equipo disponible
2.2.1. Detalles exteriores del transformador
2.2.2 Detalles de los componentes internos del transformador
2.3. Determinación y cálculo de parámetros
2.3.1. El núcleo
2.4. Características del bobinado
2.4.1. Cálculo del número de espiras en los devanados
2.4.2. Distribución de los bobinados
2.4.3. Sistema de aislamiento •
2.4.4. Cálculo del número de capas dé cada uno de los devanados
2.4.5. Pérdidas en los devanados y en el núcleo
2.4.6. Determinación del funcionamiento del transformador
CAPITULO III
3.1. Tanques y superficies de enfriamiento
3.1.1. Tanques lisos
3.2. Terminales
CAPITULO IV
4.1. Tecnología aplicada
4.1.1. Recuperación, reutilización y reprocesamiento de materiales' '
-^4.2. Armado
4.1.2. Técnicas de reconstruccSgi
4.1.3. Conexiones
CAPITULO V
5.1. Pruebas ordinarias o de rutina
5.1.1. Prueba dieléctrica en el aceite aislante
5.1.'2. Prueba de relación de transformación
5.1.3. Prueba de circuito abierto
5.1.4. Prueba de cortocircuito
5.1.5. Prueba de relación de fase, polaridad y grupo de conexión
5.2. Pruebas especiales
5.2.1. Prueba de tensión aplicada
5.2.2. Prueba de tensión inducida
5.2.3. Pruebas de elevación de temperatura •
5. 2.4. ..Prueba de impulso de onda completa
CAPITULO VI
6.1. Análisis económico
6.1.1. Elementos de los costos
6.1.2. Rentabilidad comercial
6.1.3. Análisis de las ventas
6.1.4. Punto de equilibrio
1.6.5. Tasa interna de
CAPITULO VII
7.1. Conclusiones y recomendaciones
APÉNDICES
* *
CAPITULO 'I
v* 1.1 INTRODUCCIÓN
El presente trabajo toma como guia los lincamientos seguidos
hasta la actualidad por las entidades encargadas de dotar de energía
eléctrica al ÁREA RURAL.
Tomando como principio fundamental el que la E1ECTRIFICACION
RURAL es un servicio de infraestructura básico, "inductor de transfor
tnación y desarrollo.
Con tal propósito se fijan cuatro puntos básicos para presen-
tar el trabajo en curso:
1.- La implantación de una industria reconstructora de transforma
dores de capacidades adecuadas para nuestro medio que fructúa
entre 2,5 y 25 KVA. '
2.- Un segundo propósito es "'la reutilización de equipo que por muí
tiples razones se encunetran fuera de servicio y embodegados
en las diferentes dependencias de las empresas eléctricas del
país, los mismos que se encuentran ocupando inútilmente espa-
cio fisico con lo cual, en lugar de dar servicio (para lo
cual fueron construidos) absorben parte del presupuesto de di
chas empresas ocasionando, de esta -manara, molestias en el as_i
pecto económico.
3.- Una tercera finalidad será la de dotar al SECTOR RUML de e-
quipo que sea económica y técnicamente aceptables para ali-
viar', en parte, el contraste que representa electrificar el
campo. Con una muy alta inversión, frente a espectativas de
rentabilidad económica que tiende a frenar la extensión de
servicio eléctrico dando lugar a una situación conflictiva en
tre la rentabilidad social frente a la rentabilidad. Siendo
lo anteriormente indicado una situación fuerte para la toma
de decisiones de las entidades ejecutoras, en función de la
política de desarrollo del pais.
4.- Un cuarto punto es el de esta manera suplir en parte de trans_
formadores de las potencias anteriormente indicadas al merca- .
do interno.
s_IMB o L o s_
A Sección transversal
Sección transversal real del núcleo (hierro 4- aislante entre
láminas) ..
A0 Sección transversal real del núcleo. (solamente hierro)
At Área total del tanque
Ap Área de la ventana del núcleo
B0 Densidad de flujo magnético
D Diámetro
E - f. e. TQ . inducida
EI f.e.m. inducida en el primario
E2 ' f .e.m. inducida en el secundario
Em Valores máximos de la f .m.
f Frecuencias
H Altura de la ventana
I Intensidad de corriente eléctrica
I o Corriente del primario en vacio
11 Corriente en el primario
12 Corriente en el secundario
Isc Corriente de cortocircuito
I, Componente magnetizante de la corriente en vacio
• . Lo Longitud de la columna
Lb Longitud del brazo
L • Longitud total del núcleo
N Número de espiras
NI Espiras fase del primario
N2 Espiras fase del secundario
P Potencia
P0 Potencia en vacio
Pn Potencia -nominal
'Px: Pérdidas de potencia debido a la reactancia de dispersión en
los transformadores dado en porcentaje.
'Pe Pérdidas de potencia resistiva en el cobre de los devanados -
dados en porcentaje.
'Pf Pérdidas de potencia en el núcleo en porcentaje
R . Resistencia
R0 Resistencia de exitación
RÍ ' Resistencia en el devanado primario
R2 Resistencia en el devanado secundario
R2' Resistencia en el secundario desde el primario
S Densidad de corriente
51 Densidad de corriente en el primario
52 Densidad de corriente en el secundario
T Temperatura
AT Incremento de temperatura
V Valor eficaz de la tensión aplicada
Vi Tensión aplicada al primario
V2 Tensión aplicada al.secundario
W Peso
Z • Impedancia en general"
MZ Voltaje de impedancia
- . Vx. Voltaje de reactanciaWfc*-
V2' Voltaje secundario en el primario
X2' Reactancia secundaria desde el primario
Zi Impedancia del primario
Z2 Impedancia del secundario
n Eficiencia
p Pérdidas especificas en el núcleo
•^r p* Resistividad£** •
(¡) Ángulo
cr Densidad del núcleo
A Incremento
AT Incremento de temperatura
tt Espacio
A Conductividad térmica.
1.2 ESTUDIO DE DISPONIBILIDAD
Este estudio tiene por objeto recopilar los datos correspon-
dientes a lo que constituye el material de trabajo o materia prima,
es decir tener en forma aproximada el numero y cantidad (aparte de o_
tros detalles) de transformadores averiados, o parte de los mismos
que puedan ser utilizados en la reconstrucción.
Estos datos que vienen a ser la parte estadística del estudio
se obtienen, en las empresas eléctricas y de entidades exteriores que
que se dedican.' a recopilar dichos materiales.
Los datos a recopilarse son:
a) Procedencia o empresa en la que ha prestado servicios.
b) Fabricación o marca
c) Capacidad para la que fue consturído el equipoi
d) Número de unidades disponibles de cada una de las capacidades
e) Voltaj es
f) ' Costo por KVA de material usado de los transformadores y sus
componentes.
g) Tipo
h) Extras.
Transformadores existentes de
acuerdo a su capacidad (KVA)
Menor o igual a 10 KVA
Entre 11 y 25 KVA •
Mayores a 25 KVA
T O T A L
Número de Unidades
145
95
76
316
Tabla 1.- Inventario de materias primas existentes.
2.1 DISEHD KLECTRIOD .
2.1.1 ESPECIFICACIONES
Las. especificaciones tienen que ser ajustadas de manera que
estén de acuerdo al tipo de transformador a ser reconstruido y deben
cumplir con las normas existentes para este tipo de equipos.
• Sin embargo se tratará en lo posible de sujetarse a los si-& -a
guientes datos de especificación; se inicia con el diseño de los
transformadores para reabilitar las diversas partes que se pueden re
cuperar y darles el uso adecuado.
1.- Potencia (KVA) la potencia tendrá que considerarse luego de
las pruebas que se tenga que h¿.C£iw'para poder establecer las¿__ j*
• caracteris ticas del núcleo rec rado.
Regulación2,- Voltaje en el primario Vj = 13.800 Voltios
± 2 x 2,5 %
Voltaje en el secundario V2 = 240/120 Voltios
frecuencia f = 60 Hz
Aumento -máximo de temperatura sobre la del medio ambiente
A T = 55°C
6.- Eficiencia mayor o igual al 96 % (3)
7.- Tensión de prueba a frecuencia Industrial = 34 K.Voltios
8. - Refrigeración por circulación natural de aceite
9.- Numero de fases 1
2.1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES MDNOFÁSTCOS
Antes de iniciar el análisis técnico económico del trabajo es
necesario realizar una descripción de lo que es un transformador mo-
nofásico .
El transformador monofásico.- Es un dispositivo electrostáti
co de corriente alterna diseñado para una diversidad de potencias,
por lo regular para potencias un tanto bajas dado su utilización, c£
no su nombre lo indica con la alimentación dé una sola, fase, se em-
plea para bajar la tensión desde voltajes de valores altos hasta va-
lores bajos o viceversa. Para el caso en estudio será desde 13.800
voltios (que se utiliza en la red de distribución rural) a 240/120
voltios que es de uso doméstico.
- El transformador en genral consta de tres partes importantes,
Ínter ligadas entre si, y son:
1.- El núcleo que es una parte fundamental del transformador for-
inado por chapas o láminas de hierro de elevada calidad magné-
tica y que constituye el camino del flujo "magnético; pasa su
estudio es necesario conocer los tipos y las ventajas de cada
uno de ellos que se lo hará en forma exclusiva posteriormente.
2.- Los devanados son espiras de alambre de alta conductividad e-
léctrica por donde circula la corriente encargada de producir
la fuerza electromotriz por el principio de autoinducción de
FARADAY.
3. - El aislamiento y el tanque son. partes complementarias impor-
t'antisimas del transformado a tal punto que resultan ser im-
prescindibles para su normal funcionamiento.
"Nota: . •(!) Las- normas ANSI-C75-1973, dan una elevación máxima de
temperatura sobre la ambiente de 55°C para aislamiento
clase Á que consisten en seda, papel y materiales orgánicos
similar es, cuando se sumergen en aceite, o se impregnan en
barniz como el que se añade a los conductores.
(2) Es un valor normal para este tipo de equipos (Ll)
(3) Tensión dada para transformadores cuyo sistema de alta
tensión en de 13 KV que encaja en el estudio (L2) . ANSÍ
C57-12.00 (1973).
(4) La potencia, en la que está trabajando no requiere sino
. • de un tipo de transformador ONAN. GEI # 16 (1967) . Trans
formadores de potencia.
(5) Los voltajes se seleccionan de entre los normalizados
por USECEL, tomándose el dado corro 13,8 KV nominales en
el lado de alta tensión, por ser el de mayor uso en distribu-
ción rural.
Cada una de estas partes será tratada con más detalle confor-
me se vaya desarrollando el trabajo.. '
2.1.3 ANÁLISIS DE LOS NÚCLEOS ;
Siendo una de las características (o propiedades) de los mate
riales ferromagnéticos la de conducir el flujo magnético por un cana
no particular con una alta eficiencia, se los emplea para la cons-
trucción de núcleos de transformadores conformando el camino adecua-
do.
El material usual de construcción es el acero al silicio de
grano orientado, que contiene aproximadamente un 3,1 70 de silicio,
manufacturado en frió y tratado térmicamente lo que le da un alimen-
to de los granulos aproximadamente paralelo a la dirección del lami-
nado.
Si el flujo es hecho circular en la dirección de la orienta-
ción de los granos, tenemos una altísima permeabilidad y perdidas
•por.KLSTERISIS muy bajas.
La manufactura de los núcleos podrá ser hecha, sin estropear
el material, cortando tiras continuas, colocándolas unas sobre otras
lo que produce un núcleo de características superiores, asegurando
que la dirección de orientación coincida con el camino del flujo mag
netico.
Con este propósito se han diseñado diversos tipos de núcleos
según la necesidad y requerimientos dentro de la industria y de la
tecnología aplicada para la construcción de las mismas. (L3)
a) Núcleos en espiral
El núcleo fásicamente ideal es aquel cuyo material forme un
circuito magnético completamente cerrado. El núcleo espiral aproxi-
madamente da esta característica cuando está formado por láminas con
tinuas.
Fig. 1.- Núcleo espiral
El núcleo en espiral de acero al silicio de grano " orientado
es muy utilizado por su buen comportamiento para fabricar transfor-
madores, autotransformadores ajustables y/o reguladores de voltaje.
b)
Fig. 2.- Núcleo espiral totalmente cruciforme
Núcleos Rectangulares -
Es un núcleo poseedor de características idénticas que el an-
terior, pero con una importancia especial dentro de la industria e-
léctrica ya que su uso es -mayor, debido a que se utiliza para la
construcción de transformadores de potencia en gran escala, estos nú
cieos de forma rectangular están formados por láminas continuas, o
por la unión de láminas que son cortadas de modo que las "líneas de
los cristales" de cada lámina continúen con las de otra; en esta úl-
tima estructura se presentan problemas de robustas mecánica y aumen-
to de pérdidas.
'ig. 3. - Núcleo rectangular de lámina continua
Fig. 4.- Núcleo rectangular de lámina con-
tinua "medio cruciforme"
Fig. 5. - Núcleo rectangular de lámina con-
'tinua "total cruciforme"-
Fig. 6.- Núcleo rectangular de láminas corta-
das y traslapadas en forma alterna.
c) Núcleos acorazados
Este tipo de núcleo es muy utilizado en la industria, el mis_
mo que está formado por dos núcleos rectangulares como indica en la
figura (7) . A su vez podemos tener núcleos acorazados formados por
láminas cortadas y unidas entre si una sobre otra.
Fig. 7.- Núcleo .acorazado formado por dos
núcleos rectangulares construidos
de láminas continuas.
Fig. 8. - Núcleo acorazado formado por lana
ñas cortadas en "E" y unidas en
forma, alternada.
Núcleos cortados
li-
d)
i por razones .de tipo técnico o económico el circuito
magnético cerrado no puede ser empleado/ el desarrollo de los núcle-
os cortados es una respuesta. Haciendo un sacrificio de la conduc-
ción magnética se fabrican partes independientes que se los acopla.
Estos núcleos tienen la desventaja de presentar esfuerzos en la u-
nión y dos o tres entrehierros en el circuito magnético,
El proceso de solidificación del núcleo puede ser realizado
durante o después de la operación de cortado, pero el contacto com-
pleto nunca es realizado, por lo que las carácter is ticas pueden ver-
se afectadas por la presencia de los entrehierros (al paso de la co-
rriente de magnetización) .
Entre los núcleos cortados entre otros tenemos los indicados
en las figuras 9 a 12.
Fig. '- Núcleo cortado, SET "C
Fig. 10.- Mcleo' cortado en "E1
Fig. 11.- Núcleo cortado en "G" medio
Cruciforme,
Fig. 12.- Núcleo cortado en "C" totalmente
cruciforme.
De igual forma tenernos núcleos cortados en "E" totalmente cru
ciformes.
CONCLUSIÓN
El análisis anterior de los tipos de núcleos es necesario por
que en lo que al trabajo en curso se puede disponer de todos estos
tipos de núcleos.
Los núcleos cortados que se especifican en las figura (9, 10,
11, 12 y los cortados en "E" totalmente cruciformes) como tarribién los
núcleos rectangulares de láminas cortadas y traslapadas en forma al-
terna (Fig.6) y escorazados formado por láminas cortadas en "E" y ti-
radas en forma alterna (Fig. 8) tienen la vantaja que el rebobinaje
se realiza fuera del núcleo utilizando moldes de madera para luego
colocar en ellos, con lo cual se consigue tener una configuración ge«o
•métrica uniforme en las bobinas dando como resultado un mejor aprove_
chamiento del flujo magnético cosa que no sucede cuando se trabaja
con núcleos cerrados por la dificultad que se presenta en el proceso
de rebobinaj e por su técnica de control que exige".
i
Como desventaja' (que a su vez es compensada con lo expuesto 'an
teriormente) , se tiene una pérdida adicional mínima de energía por
dispersión magnética en los entrehierros cosa que no se presenta en
los núcleos cerrados, formados por-láminas continuas.
•Recomendación.- Para la instalación y aprovechamiento de este pro-
yecto se debe tomar en cuenta con prioridad que los núcleos sean en
lo posible cortados o formados por láminas cortadas para la disminu-
ción de los costos de reconstrucción.
2.2 DETALLES DEL EQUIPO DISPONIBLE
En esta parte, se analizarán los detalles del estado en que
se encuentran los diferentes componentes de los transformadores ave-
riados que llegan al sitio de reconstrucción; estos datos serán toma.
dos mediante los medios de percepción naturales en primera instancia.
2.2.1 DETALLES. EXTERIORES
Tanque: Lo primero que se tiene a la vista es el tanque; su aparien
cia externa dará una orientación para posibles pruebas pos-
teriores tendientes a establecer la reutilización o no del mismo,tal
cual está o si se tendrá que refaccionarlo. Los datos que deberán
ser tomados serán:
Color y/o estado de la pintura exterior . .
Configuración geométrica
Estado de "su superficie, irregularidades o desperfectos (sufridos de
bido a malas maniobras o manejo de los mismos)
Accesorios de seguridad y de irontaje para la colocación del transfor
mador en los diferentes sitios.
' Estado en que se encuentra la parte exterior de los pasatapas o bu-
chings, tanto de alta tensión como de baja, si están rotos o despon-
tillados, además del tipo.
Los mecanismos para el control desde el-exterior del transformador y
puestas a tierra.
Elemento
Pintura
Superficies
Accesorios de
roontaj e
Pasatapas o
bushings
Mecanismos de con-
trol y puestas a
tierra. -
Otros
Estado en que se encuentra
Bueno Regular Malo
Ob s ervaciones
- .
Tabla N£ 2.- Formulario para la toma de información del estado en
que se encuentra el tanque del transformador en su par
te exterior.
Tapa. - Condiciones en que .se encuentra la tapa, si ha sufrido o no
desperfectos mecánicos.
Estado en el que se encuentra la pintura.
Accesorios de la tapa, accesorios para toma de muestras de aceite,
si es que existe, estado de los ductos por donde atraviesan los pa.
satapas,
Elemento
Pintura
Superficies
Accesorios de
seguridad
Estado en que se encuentra
Bueno Regular líalo
Ob s ervaciones
Tabla N~ 3.~ Formulario para la toma de información del estado en
que se encuentra la parte exterior de la tapa.
Pararrayos . - Es necesario realizar un análisis • exaustivo del para-
rrayos como elemento complementario del transformador
y que es de suma importancia en los lugares dispersos en los que van
a instalarse los transformadores, en el área RURAL y ver si se le
puede seguir utilizando o determinar qué partes pueden recuperarse -
para seguir dándole el uso correspondiente.
2.2»2 DETALLES DE LOS COMPONENTES INTERNOS DEL TRANSFORMADOR
Una vez observado el estado en que se encuentra el transforma
dor exteriormente se abrrLrá, para ver corro se encuentra interiormen-
•te, las siguientes partes:
Aceite. - Una simple observación del aceite dará una guia para sa-
ber en qué estado se encuentra el resto de elementos oue
están dentro del tanque y sumergidos en el aceite, a mas de esto se
tendrá una pauta para posteriores tratamientos con el fin de regene-
rarle por algún método mecánico o químico con lo que puede salvar es_
te rubro que es de interés económico.• k
Para la recuperación del aceite se toma en cuenta su colora-
• ción.
Entre las partes y elementos que se encuentran sumergidos en
el aceite del transformador.
Partes internas 'de los bushings 'o pasatápas.- Que se encuentran den
'*" ** tro del tanque, tanto
de alta tensión como de baja, deberán ser observados detenidamente. -
para saber su estado, especialmente en su estructura física para ver
si se lo puede seguir utilizando como tal.
Protecciones.- Los accesorios de protección, esto esrlos interrupto_
- res térmicos contra sobx-e corrientes que se encuen-
tran en los terminales de baja terisiÓH¿¿-s»3EÉn examinados en su esta-
do general de contaminación y deteniimc&s aracteres mecánicos , -si
. .se encuentran o no en estado de ser, utilizados. ,•; . .
Intercarnbiador de taps o derivaciones.- Que por lo regular 'está en
lado de alta tensión, se a-
notan las condiciones que presenta para seguir prestando servicios.
En las protecciones como en el intercarribiador de taps hay que
poner énfasis en el análisis de los contactos .
Bobinados.- Siendo una de las partes importantes del transformador,
son sus respectivos aislamientos, que por lo regular
son los que se encuentran afectados, hay que realizar una observación
minuciosa para ver que parte de su estructura es la que más se a de-
teriorado, y tomar las precauciones del caso en el peoceso de recons_
truccion, y, recuperar el material que siendo el cobre habrá que dar
le un tratamiento especial para utilizarle con otros objetivos, ya
que por su alto costo no es posible desperdiciarlo.
Núcleo. - De igual manera, el núcleo es un elemento de especial int_e
res, al cual habrá que tratarle con sumo cuidado, determi-
nando su posible reutilización, ya que constituye un rubro bastante
alto.
A todos los elementos constitutivos del transformador averia-
do, luego de darles uña limpieza adecuada habrá que someterles a las
pruebas correspondientes para su reutilización, de este modo, una
vez preparados los materiales que pueden ser "útiles y recuperables -
proceder a^su reutilización inmediata.
Los materiales que no pueden ser reutilizados y por lo tanto
han sido puestos a un lado dentro de la reconstrucción, serán susti-
tuidos por otros nuevos o por otros que sean, aptos para reemplazar-
los . A estos materiales rechazados en la reconstrucción tendrán que
ser tratados para darles otro uso, de manera que ninguno de los mate
riales sean desperdiciados.
iLa sistematización del almacenamiento del material y otros
tratamientos se lo verá en el capitulo IV en el tratamiento y recupe.
ración de los materiales,
2.3 DETERMINACIÓN Y CALCULO DE PARÁMETROS
2.3.1 EL NÚCLEO
Datos constructivos:
a) Parámetros que deben ser tomados en forma directa, con la uti
libación de los siguientes aparatos:
Calibrador Precisión 1/20 nm
Balanza Precisión 1/1000 Kg
Lo' = Longitud de la columna (on)
Lb = Longitud del brazo (on)
' A-. ~ Área de la ventana (crn2) ;
0027162.P.-S*-
"Áo = Área de la sección transversal de la columna (cm2)
W. = Peso total del núcleo (Kg)
b) Parámetros que son establecidos en forma universal, y que se en
cuentran dentro de las especificaciones.
f - Frecuencia Hz (para nuestro medio f = 60 Hz)
c) Parámetros que son establecidos a partir de pruebas sobre el e-
lemento.
Pn = Potencia nominal de la columna (KVA)
P,, = Pérdidas en el núcleo (Watios/Kg)
Bo = Densidad de flujo magnético (Kilo/Gauss)
Estos parámetros se ven a continuación.
Con el propósito de usar el núcleo adecuadamente, se realiza
las pruebas de circuito abierto, con lo que se determina las caracte_
risticas, calidad y estado en el que se encuentra el materia! del nú
cleo-; y partiendo de estos valores especificar la densidad de flujo
magnético, tal que las "pérdidas no sobrepasen a las que se considera
para que de un rendimiento normal.
Prueba
•Datos:
Tipo de núcleo
Peso del núcleo /
Frecuencia . /^\r de las láminas de las
que está hecho el núcleo _ _ (
Número de espiras del
devanado primario NI 1 1 _ > Espiras
Número de espiras del
devanado secundario N2- Espiras
Temperatura, ambiente • S°Q\s de medida: Clase
A Amperímetro O 2
V Voltílnetro Q 2
W Watímetro O 2
...U>
' ^ "JM **B CV)
Fig. 13.- Circuito para la obtención de las carac
teristicas del hierro de los núcleos.
-Nota.- Los aparatos utilizados para tañar las medidas deben reunir
ciertos requisitos. Asi el voltímetro para tomar el voltaje secunda
rio debe ser voltímetro de flujo, el Vatímetro debe ser un vatímetro
de bajo factor de potencia (Cos cj) = 0,2)
Los datos a registrarse son:
El número de espiras para esta prueba es reducido y puede re_a
lizarse en forma manual o en maquina dependiendo de las facilidades
que preste para el re-bobinado el núcleo. .
El voltaje de entrada se debe ir variando para la obtención -
de datos que serán utilizados en la grafización de curvas que den en
forma objetiva las variaciones de las pérdidas con respecto a la
densidad de flujo.
. Usando la ecuación;
Bo = — — (Gauss) (LIO) (1)4,44 x f x N x A x 108
E = Voltaje inducido (V)
Con los datos anteriores se elaborará la siguiente ta-
bla:
V, II B x 103 VÁ/Kg W/Kg
V V A W Gauss
.Tabla N£ 4.
Partiendo de esta tabla de datos se construye una curva de
pérdidas.
W/Kg. = F(B)
iUna vez obtenida la curva o curvas se compara con curvas ya
existentes, Ref. Curvas de perdidas en el núcleo apéndice 2,3,4,5,6,
7. Diseño de aparatos eléctricos John H. Kuhlmann C.E.C.S.A. para
darse cuenta en que estado se encuentra el material del núcleo dispo_
nible, luego se procede a especificar la densidad de flujo magnético,
con lo cual se tiene en forma directa las pérdidas, y la potencia que
se puede sacar de ese núcleo.
2.4 CARACTERÍSTICAS DEL BOBINADO
Considerando que en los transformadores averiados casi siem-
pre tienen destruidos los devanados, de manera especial el de alta
tensión, es necesario volver a redisenarlos para proceder a su cons-
trucción total; para esto se especifica los siguientes datos:
Datos:
Voltaj e priinario . Vi =...... (V)
Voltaje secundario V2 - (V)
Área de la sección transver- A = (on2)
sal -del núcleo
Densidad de flujo magnético
(que será temado de las cur
vas de pérdidas W/Kg = F(B)
realizadas en la sección an
terior).
Taps
(Gauss)
- ± 2 x 2,5
Vi
V
13.800'
V2
V
240/120
A
cm2
B
K-Gauss
Tabla 5 .
Si se considera que para el área rural se acepta en forma a-
proximada pérdidas dentro de un marco no mayor del 1,7 W/Kg para el
núcleo (de la dirección de Electrificación Rural de INECEL) , esto
constituy un dato adicional para establecer la potencia que se puede
sacar del núcleo.
2.4.1 CALCULO DEL NUMERO DE ESPIRAS EN LOS DEVANADOS
Partiendo de:
V = 4,44 x £ x <j> x N x 10 8 (V) (L14)
<j> = flujo magnético (K-lineas) (LIO)
(2)
<j> = Ao x B ' (3)
Ao = Área que ocupa el hierro (cm2) (LIO)
Ao = Factor de apilamiento * x A (LIO) " (4)
A = Área real hierro toas aislante entre láminas (cm2)
De la ecuación 2 y 3 se obtiene el número de espiras
N = — : x 108 espiras (LIO) (5)4,44 x f x Ao x B
* El factor de apilamiento conjuntamente con el de seguridad en el ca
so de-núcleos de acero al'silicio con recubrimiento de carlita se
puede tomar de 0,96 a 0,97 (dato de los copiados del Dr. Lajos Baj-
za 1978).
- Numero de espiras para el primario.-
"Taps"
Para el caso en estudio es de 13.800 V. para el primario.
Utilizando la Ecuación (5).
T i M 13.800 x 0,95 ' m e e • \p 1 NI — '- x 10 (espiras)4,44 x 60 x Áo x B
m n w 13.800 x 0,975 -In8 , - xTap 2 NI = x 10 (esprras)4.44 x 60 x Ao x B
rp o AT 13.800 x 1,00 In8 / - \p 3 Ni = x 10 (esprras)
- ' 4,44 x 60 x Ao x B
m / XT 13.800 x 1,025Tap 4 NI = • '- •— x4,44 x 60 x Ao x B
(espiras)
m cTap 5 13.800 x 1,05• - -4,44 x 60 x Ao x B
x (espiras)
Tap
1
2
3
4
5 .
% de Vi
95
97,5
100
102,5
105
N! .
Espiras
Tabla N^ 6,
- Número de espiras para el secundario.-
dario.
Si se considera en general 240/120 V como voltaje en el secun
Utilizando la ecuación (5)
Para 240 V Nz = 240
4,44 x 60 x Ao x Bx 10£ (espiras)
Para 120 V • 12Q
4,44 x 60 x Ao xx 10£ (espiras)
Voltaje en el
Secundario .
V
240
120
N2
Espiras
Tabla 1SP 7
- Corriente en los bobinados,-
Corriente en el primario Ii = — Pn
13.800(A)
PriCorriente en el secundario I2 = • (A)240
(6)
(7)
Pn que es la potencia nominal correspondiente a la potencia que se
puede sacar del núcleo, luego de las pruebas.
" Piíftensionamiento ¿£ conductores.-
En el dimensionamiento de los conductores para la reconstruc-
ción de los bobinados se asume la densidad de corriente s tanto pa-
ra el devanado primario como para el devanado secundario considerando
dos detalles técnicos..
a) Maxiina densidad de corriente aceptados por los materiales1 de
.que están hechos los conductores y los valores recomendados por la ex
periencia de fabricantes y diseñadores.
Material
Cobre
Aluminio
Densidad máxima
A/trm2
4,9
2,0 '
Densidad aconsejada
A/rrm2
2,5 a 3,5
1 . a 1,5
Tabla N* 8 (Ll)
b) La máxima demanda de potencia de los transformadores para que
no sobrepase la demanda máxima aconcejada para el material, (L4)
En el presenta caso de transformadores que se encuentran entre
2,5 y 25 KVA de potencia.
Se asume para conductores de cobre una densidad de corriente,
s = 3 A/irm2
Tanto para el secundario corro para el primario como dato de diseno.
Tomando el caso más critico de las normas de Distribución Rural.
DC/OL
Hoja 1 de 6 •
Fecha: VII/80
Categoría A
N- . EMD
78 . 29,8
Clase 1
' TRANS.
25 KVA.
Tabla N* 9.
Donde el número máximo de abonados aceptados para un transfor-
mador de 25 KVA de potencia es de 78, lo que da una máxima demanda de
29,8 KVA, significa que se tendrá una sobrecarga máxima de 19,2 7o.
Con esto-la densidad de corriente se incrementa 3,576 A/irm2
qué todavía se encuentra dentro del marco establecido para el mate-
rial (cobre) .
- Conductor primario
.Sección del conductor primario = nm2 (8)
Diámetro del conductor
primario
sección del conductor primario(9)
- Conductor secundario
De ecuación (8)
• Sección del conductor secundario rrrn
ALAM
BRE
DE
COBK
E,
REDO
NDO
-
DESN
UDO
Y A
ISLA
DO
Calibre
N^ 36 35 34
•
33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13
Diámetro
desnudo
. rrrn
0.1270
0.1426
0.1601
0.1798
0 . 2019
0 . 2263
0.2547
0.2860
0.3211
0.' 3606
0.4049
0.4547
0.5105
0.5733
0.6438
0.7228
0.8118
0.9116
1.024
1.150
1.291
1.450
1.628
1.828
Alambre
esmalta
doTir
a
0.1397
0.1575
0.1753
0.1981
0.2235
0.2464-
0.2769
0.3100
0.3454
0.3861
0.4318
0.4826
.
0.5410
0.6071
0.6756
0.7594
0.8484
0.9500
1.062
1.191
1.334
1.496
1.676
1.877
Alambre
con esmal
te form-
var grue-
so (mm)
0.1524
0.1702
0.1905
0.2159
0.2413
.0.2667
0.2946
0.3302
0.3658
0.4089
0.4572
0.5105
0.5690
0.6325
-0.7036
0.7874
0.8788
0.9830
1.097
1.227
1.369
1.529
1.709
1.913
Alambre con
esmalte y
forro doble
de algodón
trm
0.3277
0.3556
0.3734
0.3962
'
0.4216
0.4445
0.4750
0.5080
.0.5436
. .
0.5842
0.6299
0.6809
0.7518
0.8179
0.8865-
.
0.9830
1.072
1.173
1.285
1.415
1.557
1.720
1.900
2.101.
Área del
'cobre
•mm2
0.01266
0.01597
0.02014.
0.02540
0.03203
. 0.04039
0.05093
0.06422
-0.08098
0.1021
0.1288
0,1624
0.2047
0.2581
0.3255
.
0.4105
0.5176
0.6529
0.8232
1.038
. 1.309
1.650
2.081
2.624
Ohms por
. cada 100 m
a 25°C
129
-103 80.9
63.9
50.1
. .40,7
• •
•
32.2
25.5
. .20.3..
-
16.2
12.7
. 10.1
. .
.
8.08
6.3
. 4.7
3.98
3.15
2.53
.
2.01
1.61
1.24
1.00
0.785
0.613
a 75°C
156
124
' . 96.8
76.5
60.2
. 48.5-
.
39.8
30.2
.. 24.2
18.6
15.2
..12.0
.
9.59
7.53
5.98
4.73
3.78
2.96
2.41
1.91
1.48
1.19
0.940
0.721
Peso en Kg por
Desnudo
0.01126
0.01419
0.01790
0.02257
0.02847
0,03590
0.04527
0.05708
. 0,07197.
0.09077
0.1145
0.1443
0.1S20
0.2295
0.2894
0.3649
0.4600
0.5802.
0.7317
0.9226
1.163
1.467
1.850
2.333
Peso adi-
cional por
el esmalte
0.000317
0.000371
0.000454
0.000482
0.000496
0.000509
0.000604
0.000758
00 000826
00 00101
0.00115
0.00165
0.00165
0'. 00220
0.00275
0.00316
0,00455
0.00524
0.00798
0.0123
0.0165
0.0344
0.0344
0.0344
cada lOOm
Diámetro
desnudo
mu
0.1270
0.1426
. 0.1601
0.1798
0 . 2019
0.2268
0.2547
0,2860
0.3211-
0.3606
0.4049
0.4547
0.5105
0.5733
0.6438
0.7228
0.8118
0.9116
1.024
1.150
'1.291
1.450
1.628
1.828
ALAM
BRE
DE
COBR
E,
REDO
NDO
- DE
SNUD
O Y
.AIS
LAD
O
pal
-í bre.
^ 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 -0 2/0
4/0
Diámetro Alambre Alambre
.tnm
do
™ te form-~
rrrn
.var grue-
so (mm)
2.053
2.104 2.139
2.305
2.355
2.395
2.588
2.639
2.682
2.906
' .....
3.002
3.264
3.363
3.665.
".
..
4.115
4.620
5.189
- .
:'•
5 . 827
6.543
-
8.252
,,.,.
.
9.266
11.684.
.
Alambre con Área del
.
forro doble
2
de algodón ^
Km
2.324
3.309
2.578
4.172
2.896
5.261
3.241
6.632
3.645
8.367
. 10.550
.
13.303
• 16,774
21.148
.
26.670
33.632
53.477
67.419
. 107. ?25
.
. Ohms
por c
a 25°C
0.492
0.390
0.314.
0.254
0.194
0.156
.
0.124
0.097
. .0.078.
0,062
0.0485
0.0305
0.0242
0.0183
:ada 100 m
a 75°C
0.538
0.465
0.370
0.297
0.230
0.186
0.147
0.117
0.0917
.
0.0739
0.0579
0.0364
0.0?89
0.0183
Peso en Kg por ca
Desnudo Peso adi-
cional por
el esmalte
2.942
0.0344
3.708
4.677
5.897
7.435
9.377
....
..
11.82
......
14.91
......
18 . 80
23 . 70
......
2Q.89
47.54
59.94
95.31
......
ida 100 m
Diámetro
• desnudo
i irm
2.053
2,305
2.588
2,906
3 . 264
3.665
4.115
4.620
5.189
5.827
6.543
8.752
9.266
• 11.683
Res
iste
nci
a po
r 10
0 m
pa
ra 1
nrn
2
de s
ecci
ón:
1.63
63 o
hms
a 25
°C1.
9515
ohm
s a
75°C
Res
iste
nci
a po
r irm
2 y
por
m:
0.01
6363
ohm
s a
25°G
0.01
9515
ohm
s a75°C
Peso de 1 cm3 de cobre
igual a: 8.9
El forro simple o doble
de vidrio, abulta y pe-
sa igual aproximadamen-
te que el forro simple
o doble de algodón.
El forro simple
'formvar, abulta y
pesa igual que el
esmalte.
Tabla N- 10. (L2).
Diámetro del conduc- . / , -, j , -, ._ 4 x sección del conductor secundarxo
tor secundario
Luego de tener las secciones y diámetros correspondientes a
los conductores del primario y del secundario hay que trasladarse a
la tabla de conductores normalizados donde seleccionamos los conducto
res superiores próximos a los calculados.
2.4.2 DISTRIBUCIÓN DE LOS BOBINADOS
los bobinados de los transformadores podrán colocarse concén
tricamente, uno con relación a otro, o un arreglo en grupos de bobi-
nas de alto voltaje,y bajo voltaje, alternando unas y otras. El pri-
mar grupo se conoce como el tipo concéntrico, y el segundo como alter
nado. Para el tipo de devanados concéntricos, la bobina de baja ten-
sión se devana en una forma cilindrica o rectangular y tienen general,
mente una sola capa. Las bobinas de baja tensión en dos capas, se u-
san también con menos frecuencia y aun podrían usarse mas capas, si
se colocan los ductos apropiados para la ventilación. Para evitar los
puntos calientes en las bobinas, deberá conservarse el grueso de- los
bobinados en urivalor razonablemente pequeño . Esto se logra devanán-
dolo a las bobinas en secciones y separándolas adecuadamente por con-
ductos de ventilación. La Figura 14, muestra un bobinado tipo concén
trico que se puede preveer dará una ventaja de orden técnico por la
facilidad que puede presentar en el proceso de rebobinaje dependiendo
mucho del tipo de núcleo que se disponga. La figura 15 presenta un
tipo de bobinado alternado (aánduche), que en forma relativa puede
dar un cierto incremento en el proceso de reconstrucción, todo es_
to sin perder de vista que la distribución del flujo de dispersión es
una función de la configuración geométrica de las bobinas, de la cer-
canía a-la masa .del hierro y de la permeabilidad de este último.
A
A devanado de alto "voltaje
B devanado de bajo voltaje
Fig. 14.- Bobinado tipo concéntrico
A devanado de alto voltaje
B devanado de vajo voltaje
Fig. 15.- Bobinado tipo alternado (sanduche)
2.4.3 SISTEMA. DE AISLAMIENTO
Tomando en cuenta que el núcleo, está ya construido, y que so-
lamente se lo va ha reabilitar, por lo que el área de la ventana es
un área ya definida se tendrá que hacer un ajuste entre el volumen
del cobre y el volumen del aislamiento, considerando que el aislamien
to debe ser adecuado, y capaz de soportar- los voltajes de pruebas y
de trabajo que exigen las normas CEI.
Los materiales usados en aislar los devanados de los transfor-
madores deben mecánicamente-ser fuertes, y su rigidez dieléctrica de-
be ser alta como también deben ser insolubles en aceite; considerando
que en la actualidad los transformadores en su mayoría son inmersos -
en aceite. Siendo el aceite un evacuador térmico.
. Indiscutiblemente este aceite tiene que reunir ciertas condi-
ciones que le serán impuestas dado su uso y finalidad dentro de los
transformadores. Las normas a cumplirse serán CEI.
El espacio del ailamiento, incluido el aceite, entre devanados
de alto voltaje, bajo 'voltaje, y con respecto al núcleo va a darse de
acuerdo a la diferencia de potencial entre las capas que se consiera.
El sistema de aislamiento se basa en el uso de papel aislante.
Para aislar el devanado de bajo voltaje del núcleo, la solución más
conveniente es envolver la columna del núcleo con papel aislante, de-
jando el espacio suficiente (valor recomendado 0,1 mm, se encuentra
en uso 2,5 4- 2,5 mm aceite) para la circulación de aceite; en los de-
vanados el aislamiento es determinado por la diferencia de voltaje y
B.V. A.V.
S E M-
Fig. 16. - Circuito utilizado para la medición del voltaj e
disruptivo en los papeles y cartones aislan-
tes .
por los esfuerzos mecánicos ejercidos por ios conductores sobre el
aislante; entre bobinados de alto voltaje y el de bajo voltaje o vice_
versa a más de la capa de aislante hay que considerar el espacio por
donde va a circular el aceite para la evacuación térmica.
A continuación se .preseníra una tabla que corresónde a pruebas
realizadas sobre materiales aislantes, estas prubas son de voltaje y
fueron realizadas en el laboratorio de alto voltaje de la E.P.N.
Material .
Papel
Papel
Papel
Papel
Papel
Papel
Cartón
Cartón
Papel
# capas
1
2
1
2
1
2
1
2
1
Espesor
0,15
2x0,15
0,3
2x0,3
0,6
2x0,6
1
2x1
0,25
Sin aceite
V
KV
1,2
2,8
3,35
6,7'
4,8
10,5
7,3
13,35
1,9
E
KV/rrra
8
9,3
11,16
11,16
8
8,75
7,3
6,77
7,6
Con aceite *
V
KV
2,4
5,6
8
E
Ey/mn
16
18,6
13,3
•
•
Tabla N^ 11-
* El aceite de pruebas tiene una rigidez dieléctrica de
seeun normas
2.4.4 CALCULO DEL NUMERO DE CAPAS DE CADA 11-10 DE LOS DEVANADOS
. Partiendo de los datos constructivos del transformador se rea-
liza el cálculo del número de capas por devanado.
ifí. NS 17
H = (# de-espiras por capa)x(diáraetro del conductor(9))
Factor de apilamiento
. ' Hr Espacio para aislamiento (Es . As) (10)
De la ecuación (10)
(Nc) # de espiras por capa =
espacio para(H - . -, . - . . ) Factor de a-aislarra.ento
X
diámetro del con-
ductor, (e)
(11)
(fo)
/JL \ j '# total de espiras(#c). # de capas = ~ ^de espiras- por capa
(12)
Gomo resultado de esta operación se tiene un número que va a
estar constituido de una parte entera y una parte decimal, a la parte
entera se la mantiene como tal, mientras que. a la parte decimal se le
considera como una capa de menor número de espiras en relación a las
demás, y se puede considerar como capa completa.i
Espacio de la ventana'que es ocupado por los devanados sin con
siderar el aislamiento que es incorporado (Ivo) .
Ivo = (Diámetro del conductor)x(# de capas totales) (cm)
Nota: En el diámetro del conductor está incluido el aislamiento pro-
pio del conductor.
2.4.5 PERDIDAS EM LOS DEVÁNALOS Y EN EL NÚCLEO
Las pérdidas en los devanados y en el núcleo de los transforma
dores son de mucha importancia en lo que concierne a diseño, y más
aun en el rediseño, por las variaciones que en sus caracteristicas es_
te último pudo haber sufrido.
Asi, las pérdidas en los devanados por efecto resistivo de los
conductores pueden ser conocidas, ya que se utiliza conductores de re
sistencia especifica y se sabe además la magnitud de la corriente que
circula por cada uno de los devanados.
PERDIDAS EN EL DEVANADO PRIMARIO (5)
(Relacionando con los valores de la trabla 13)
Parámetros que se dispone para el cálculo:
= Longitud promedio de una espira (m)
Lspi =
Longitud de una espira Longitud de una espirade la primera capa + de la última capa
2(13)
- Número total de espiras
L - Longitud total del conductor (m)*— iL = Nspi x (TU) (14)
Ohmiosm = Resistencia del conductor por m de longituf
(Referencia: Tabla N* 16)
= Corriente-que-va a circular por el conductor (del devanado Pri-
mario) .
T Ohmiosm
II.A
Nospi
Espiras
Lspi
m
Ohmiosm
Ri
Ohmios
\ .
Tabla N* 12
-- Pérdidas en el devanado primario (Peí)
Perdidas (Watios) = I? x RI • (16)
PERDIDAS EN EL DEVANADO SECUNDARIO
i
Parámetros que se dispone para el cálculo:
Lsp2 - Longitud promedio de una espira (m)
Nosp2 - Numero total de espiras •
L = Longitud total del conductor (m)
Longitud de una espira Longitud de una espira_ de la primera capa -f de Ja última capa'
2
L = Nspz x Lsp! (m) . (18)
- - Resistencia del conductor por m de longitudm
(Referencia: Tabla N* 16)
I2 =. Corriente que va a circular por el conductor (del devanado se-
cundario)
Ohmios ,_-.,.x — (19)
- Pérdidas en el devano secundario (Pc2)
la
A
Nosp?.
Espiras
Lsp2
m
Ohmiosm
-
. , Ra . . .
Ohmios
Vm
Tabla N* 13
Pérdidas (Watios) = li x R2 = Pc2 (20)
- Pérdidas resistivas totales (Pe)
Pe = Peí + Pc2 (watios) (21)
PERDIDAS EN EL NÚCLEO
Las pérdidas en el núcleo son calculadas a partir de la curva
de pérdidas para el hierro, donde se establece las pérdidas específi
cas del hierro (pf) y a partir de los siguientes datos:
G =
p =
P =
= Pérdidas especificas del hierro ( vatios /Kg)
Peso total del hierro que constituye el núcleo del transformador
(kg>.
Pérdidas totales en el hierro que constituye el núcleo (vatios)
Pf x G (Vatios) (22)
2.4.6 DETERMINACIÓN DEL FUNCIONAMIENIO DEL TRAMSPOBMDOP.
- Eficiencia
En general la eficiencia se da en porcentaje. Asi se tiene
que la eficiencia porcentual a cualquier carga y factor de potencia,
está dada por:
n = I -'P. + !Pf c x 100
Cos d> x 100 + 'P.,- -f 'P(23)
Donde:
n = Eficiencia en valor porcentual
'P.c = Pérdidas en el núcleo en valor porcentual y a voltaje normal.
'Pe = Perdidas en los devanados en valor porcentual y a plena carga.
Los porcentajes de pérdidas que son incertados en la fórmula -
anterior son primeramente determinados para la carga en consideración
como se indica en la siguiente tabla..
Carga
Pérdidas en el
núcleo en %
Pérdidas en los
devanados en %
5/4
4/5 'Pf
5/4'Pc
1/1
'Prf
'Pe
3/4
4/3 'Pf
3/4' Pe
1/2
2TPf
1/2 'Pe
1/4
4'Pf
l/4Pc
Tabla N* 14 (L3)
Las pérdidas a plena carga y considerando un factor de potencia
fb = 1 se tiene:
Fe x 100Pn
IT5 _ Pe x 100'Pe = Pn
(24)
(25)
" Cálcalo de la reactancia de dispersión
Para el cálculo de la reactancia de dispersión en el transfor-
mador se parte del voltaje de reactancia de dispersión en porcentaje
a plena carga, considerando el circuito equivalente del transformador
monofásico en la forma aproximada en términos prácticos. •
. 1,,
Fig. N£ 18;- Circuito equivalente de un transformador
monofásico. (Lll)
V: - Vi = I(R! + Ri) + I(Xi + Xi) J (26)
V —.Voltaje de impedancia
V _ = Voltaj e de reactancia
f = Voltaie de resistenciaR
Vz = Vi - Vi (27)
V = I(Xi + X¿) (28)X
4- R¿) ' (29)
'Vi - .V¿• = I2 = I2(R3 + R¿) + I2(XX + X¿)J ' (30)
Perdidas totales en la impedancia Vi - V¿= r—l2 • (31)
eqioivalente del trartsformador
Pérdidas en los devanados del transformador = (Rj 4- R¿) I2- (32)
Pérdidas por. dispersión = (Xi 4- X¿) I2. ' (33)
'P = Pérdidas totales en la impedancia equivalente del transformador
dado en porcentaje.
'P = Pérdidas debido a la reactancia de dispersión en el transforma-
dor dado en porcentaje.
'P - 'P2 - 'P2 (34)X Z C '
Las pérdidas resistivas en valores porcentuales a plena carga
pueden ser tomados corrió las pérdidas en valores porcentuales en los
devanados a plena carga. (L3)
Las pérdidas en la reactancia de dispersión en porcentaje a
plena carga, y/o a otras pueden ser obtenidas por multiplicación de
los valores de plena carga por los factores dados en la siguiente ta-
bla. (L3)
Carga
Factor
5/4
5/4
1/1
. 1
3/4
3/4
. 1/2
1/2
1/4
1/4
Tabla N* 15.
A P L I C A C I Ó N
1.- CARACTERÍSTICAS DEL BOBINADO
MÍOS:
A
cm2
49,593
Vi
Voltios
13.800
V2
Voltios
240/120
. B.. . .
K-Gauss .
12
AV. .
.V
± 2x2,5 7o
Tabla N£ 16
NUMERO DE ESPIRAS EN LOS DEVANADOS
De la ecuación" (14)
Áo - Factor de apilamiento x A
Factor de apilamiento =0,96
Ao - 0,96 x 49,953 crn2
Ao - 47,609 cni2
Número de espiras para el primario
De la ecuación (5)
4,44 x 60 x 47,593 x 12.000x 108 Espiras
TAB
A
B
C
D
E
% Voltaje
105
102,5
100
97,5
95,5
Número de Espiras
N!
9.520
9,292
9,067
8.840
8,611
Tabla N^ 17
Numero de espiras para el secundario
De la ecuación (5)
N2 =4,44 x 60 x 47,593 x 12.000
x 108 Espiras
Voltaj e
V2
Voltios
240
120
Numero de espiras
N2
i
158
79
Tabla N- 18'
CORRIENTE EN LOS DEVANADOS
Corriente en el primario
De la ecuación (6)
P.N==—• Anperios
Si se considera la potencia que se pLiede obtener del núcleo,
H Sí
10 ro
M ro o en o o o Ln •-J
O en CO V£>
CO H en en Ln ro ro ro ^
: Í5
H Ln Ln ro -p- O Ln Ln ro Ln VD O t! O ¿0 en Ln ro
h-1 M- o 4S CO o Ln Co ro Ln ro o £ Ln ro co Ln Co Ln CO en
H o Ln LO COO O Ln O §1 Ln Ln co vo Ln ro co o co Co en
o o CO o o ¿o en p co H Ln H LO CO ro -p- LO O CO o CO
Ln LO O O O $ h-1
LO O M LO CO ro o en ÍI O ro en co H
o ro o £ CO LOLO O CO en ro td en o o ro Lo *o M
COLn ro o o £ Ln ro o ro CO en co M CO o o ro o
CO o ro £ Lo CO VQ ro Ln CO ro M M ro é CO o M COLOCO
Ln M vo O o LO Ln ro ro ro M Co Ln 5 CO ro £ H o co
o H en o CO ro H O M O L.-1
CO CO en O H co
en Cn M en O CO t-1
Ln en Ln vo co g Ln ro -P- o H V£>
Ln
en o H - ro o ro CO LO
CO
VD o co LO 4> co en LO O O H
Ln O O ro ro p Ln CO LO ro en CO
VD
O o COCOCO
o o co en o ro -P- Ln M3
^ ^ Ln en Lo t-3
Ln O O en
£ O -P-O ro ro LO
,
*D en co ro ro -P- ro Ln o ro
o o en Ln H ^ en ro en O Ln Ln M CO CO o o ^o
CO Ln O Ln LnLn M CO _^ 0 Ln N> CO H £> o o Lo Ln O
O O § £ en LO M3 4> Ln I-1
O LO en O ro co o
ro Ln o 4> o CO ro en ro Ln Lo CO Ln O LOO O O h-1 co o
ho o o co co VD ^ H y Co o ro co o •p- CO co o o M h-1o
1 1
1 1
Ln O Ln
O O O
ro
h-1
i— '
en co
ro
Ln
~-j 4>
ro
...
o o o
CO LO t—
ro H ' o
ro
Ln
-j
•J
}— 1
Ln1 — '
r*
~*-J
O O O
ro
t-1
oCO LO LO
Ln
-P-
eno o ro
o o o
0 O O
en
ro o
O O
--J
<! < ro
^ p bd
w ' < * ^ CQ
A
en
ino
1,9•161,71,61,5V'1,31,21,1l,00,90,30,70,60,5O,/,0,3
E S C A L A 0 2 va t ios /Kg / - c m1 K i l o - G a u s s / c rn
K ¡ L o - G a u s :
1 2 3 4.. 5 '6 = 7 . 8 9 10 11 12 13 14 15
Fig. N^ 19.- Curva: (Vatios/Kg) = F (B)
Partiendo de las curvas de pérdidas ' (Figura 19) se tiene para
una pérdida de 1,7 Vatios /Kg una densidad de flujo magnético de 12
K-Gauss para el hierro los que nos da una potencia de 2,5 KVA para no
sobrepasarnos esta densidad de flujo.
Ii = 0,1811 Amperios
Corriente en el secundario
De la ecuación (7)
T Pn' , .I2 = — — AmperiosV2
-r _ 2,5 x 10 3 Volt- amper iosJ-2 - : - - -
240 Voltios
la - 10,42 Amperios
- Dimensionamiento de conductores
Asumiendo: La densidad de corriente tanto para el primario COITO para
el secundario.
S2 - Si =3 Amperios /ron2
Conductor Primario
.De la ecuación (8)
Sección del conductor irm
Sección del conductor == 0,06036 nm2
D del conductor 4 x sección del conductor irm
-at
D del conductor = 0,2772 irm
Conductor Secundario
De la ecuación (8)
Sección del conductor =I5
ion
Sección del conductor = 3,473 irra2
Utilizando la Ecuación (9)
Diámetro de conductor = 2,1029 irm
Conductor primario
Calibre^£
2930
Diámetrodesnudo
irm
0,286
0,2547
Conductor Secundario
1112
2,3052,053
Alambre esmaltadof orm-var ron
diámetro
0,3302
0,2946
2,395
-, 2,139
Área del cobre .
irm2
0,06422
0,05093
4,172
3,309
Tabla N^ 20.- Diámetros Normalizados AWG (L2)
'Selección de los Conductores
Para el lado de alto voltaje (primario) del transformador se-
leccionarnos el conductor cuyo calibre es el que corresponde al N£ 29
AWG. Para el lado de bajo voltaje (secundario) del transformador se-
leccionamos el conductor cuyo calibre .es el que corresponde al N£ 11
AWG.
Cálculo del número de -capas por devanado
Parámetros :
H = Altura de la ventana (ran)
Es. As. = Espacio para aislamiento (uní)
fa. = Factor de apilamiento
9 = Diámetro del conductor (rrm)
N = Número de espiras por devanado
Nc- = Numero de espiras por capa
#c- = Número de capas
De la ecuación (10)
+ES.ASfa-
De "la ecuación (11)
H- Es-As- fa.
'De la ecuación (12)
Nc.
Para el primario
H « 94,2 nm
Es.As. = 16 Trm
fa. - 0,97 ' •
N! - 9520 -
Oi - 0,3302 irm
ífc.i = 227 espiras
#c.i =41 + 1 capa de (213) espiras
-.Para el,secundario
En 120 voltios
N2 = 79 espiras
Nc.2 - 31 espiras
#c.2 = 2 + 1 capas (17) espiras
En 240 voltios
#c.2 =4+2 capas (17) espiras'
Espacio de la ventana ocupada por el conductor
Para el devanado primario = 13,6884 ron
Para el devanado secundario = 14,8144 um
Espacio disponible para aislamiento a lo ancho de la ventana
= (66,9 - 28,68) irm = 38,2172 ir/n.
CAPITULO 111
3.1 TANQUES Y SUPERFICIES DS
Para los transformadores de auto enfriamiento los tipos princi-
pales de tanque en el uso moderno son:
1.- De hoja acerada, lisa
2.- Tanques con tubos externos de enfriamiento
3. - Tanques con radiadores
4.- Tanques con enfriamiento separado
Dadas las características de potencias bajas a las que se de-
dica este estudio, interesa exclusivamente aquellos transformadores -
cuyo tanque es de superficies lisas, por lo que se concentra la aten-
ción en tales tipos de tanques.
3.1.1 TANQUES LISOS 't
Se utilizan con la finalidad que las superficies de enfriamien
to sean equivalentes a las requeridas para disipar el calor generado
por el transformador.
Si el transformador es de una capacidad mayor a los 50 KVA de
potencia nominal, para tensiones normales es necesario dar una mayor
superficie de esfriamiento. Bajo de los 50 KVA únicamente es necesa-
rio utilizar tanques normales de hoja .acerada lisa. Estos tanques uti
lizan hojas aceradas de 3 irm de espesor, incluyendo su base y tapa.
(13) (L12).
3,1.2 FORMAS DE ENTREGAR CALOR AL AMBIEMTE
a) Por conducción
b) Por radiación
c) Por convección
. Se analizará da dos últimas, por se de mayor consideración.
a) Calor disipado por radiación:
cLu AT ~ KD x AT (Vatios/dar) ' (36)rí.j Al K.
qR Potencia disipada por área del tanque (vatios/dm2)
K, Factor de radiación (—at:LOS •)K dm2 °CAT Diferencia de temperatura admitida en la superficie (°C)
^ = 6 x 10"2 vatios/cím2 °C (L13)
, Vatios v= 6 x l O " 2 x A Tdm2
El calor que debe disiparse: (P 4- PJ en (Vatios), dividido
para qR AT ( Vatio s / dm2 ), da la superficie del tanque.
R,AT
Para diferentes AT se tiene, y con la Ecuación (36)
(37)
AT = 40°C qR o = 6 x 10 2 x 40°C = 2,4 vatios/dm2
qR 5Qo = 6 x 10"2 x 50°G = 3 vatios/dm2
qR 75o = 6 x 10"2 x 75°C = 4 vatios/dm2
b) Calor disipado por convección
q = Kc x AT (38)
q Calor disipado por convección (vatios/dm2)
Kc Factor de convección
Kc 6,5 x 10 2 (para líquidos y sólidos)dm2 °C
Si fuera aire
Kc = f ( Paire, At)
p . densidad del aire
Tomando en cuenta la radiación y la convección se tiene:
q - qR + qc (39)
q calot total disipado ( Vatios /dm2)
Dentro del tanque, se tiene en cuenta dos fenómenos:
a) Calor que pasa del devanado al aceite
aceiteq =
Kc(AT) = °'45 '/"AT" (41)
aceiteKc/Arp, factor de convección del aceite ( — a 1Q'S )
b) Dentro del aceite
q = Kc x-AT ( Vatios ) ' . (49)0 dm2
La expresión para AT .es:
Afp _ f * ^ / 5 f°f^\ //TVAT ~ C n Vi< ) ( c-) - (43)
n 0 Pe , Vatios >. fll^q = 9,2 ( -) (44)dm2 dm2
Pe Pérdidas del cobre (vatios)
día2 Superficie del devanado
Esta fórmula es tanibién válida cuando se analiza el calor tráns
ferido por el núcleo.
-«r
Transferencia de calor en dieléctricos sólidos
_PcA " X
es n4
X
AT
q
Grueso del material dieléctrico sólido (dm)
Conductividad térmica (vatios/dm °C)
TÍ - T2- (°C) .
Pe f Voltios NA '
dm2
Pe Pérdidas en el cobre (vatios)
A Superficie del devanado (dm2)
Conducción del calor dentro de materiales activos
El calor se desarrolla en cada elemento de volumen
T - AT (°C)
- d -T A X = Pdx
Pdxd T = P aA X A a X
dx = . p a dx
P
a •
AT =
Pérdidas por unidad de volumen (vatios/volumen)
A
8 X
(45)
(46)
(47)
(43)
(49)
(50)
Con respecto a X , se debe obtener el X resultante de la dispo-
sición de los materiales.
X resultante „ Acu -f Apapel /r-,-v
X papel Apapel
Diferencia de temperatura entre el devanado y aceite en la superficie
del devanado.
a) En la superficie del tanque
b) Diferencia de temperatura devanado-aceite en la superficie del
devanado.
c) Incremento de temperatura a lo largo del devanado
T = a + b + c (52)
Se puede decir que la temperatura a lo largo del devanado varia
con respecto a la temperatura máxima en la mitad del devanado de la'si
guiente manera:
AT ,. =» -£- AT , . • ' (53)media o máxima • ^ J
Caida de temperatura en el núcleo
p. = l,7-Vagos (Ll)
• Pfc = cr p' ' (54)
cr densidad del núcleo
p' pérdidas especificas en el hierro
X = 1,8 (-Vatlos ) del (acero + silicio)dm2 °C
P A2AT = £c £c (°C) ' (55)•LC 8 X
A_p Espesor del núcelo (dm)
ATr: Diferencia de temperatura entre el interior más caliente y la
superficie del núcleo (°G).
_ carga térmica , Vatios >.
Unidad de superficie dm2
3.2 TERMINALES
Los terminales juegan un papel importantísimo dentro de la es-
tructura y funcionamiento de todo equipo eléctrico, en nuestro . caso
de los transformadores los terminales en dependencia con su manufactu
ra dan en gran parte el tiempo de durabilidad y buen servicio del
transformador sin ocasionar molestias en el servicio, por lo cual se
han constituido en elementos que requieren de cuidado y perfección en
su proceso de fabricación y .utilización dentro del transformador.
Los terminales que son lugares por donde se suministra y se sa_
• ca la energía al transformador deben presentar perfección en su acaba
do y sus superficies de contacto deben, ser perfectas y estar de acuer
do a las normas (Á.S.T.M) y de ninguna manera presentar inseguridad -
en sus contactos para su colocación, porque de presentarse, se corre
el riesgo de que dentro y fuera del transformador se produzcan desear
gas que irán a producir desperfectos y deterioros en el equipo y en
el sistema eléctrico al que está conectado, con lo cual nos vemos
frente a una reducción de su vida útil.
Dependiendo del servicio que están prestando estos terminales
deberán tener formas y estructuras determinadas.
El material de construcción por lo regular es el cobre y alea-
ciones del mismo, cobre-es taño, cobre-alurninio (con disipador de ca-
lor) , en muchos casos dependiendo de la tecnología tenemos que sus su
perficies de contacto son estañadas para evitar la corrosión y . des-
trucción por agentes externos.
*£
PARTES CONSTITUTIVAS DEL TERMIML DE ¿LTA TENSIÓN DEL TRAMSFO JAEQR
(L6) .
1.- Cabeza roscada o casquete del terminal y con una perforación
circular para sujetar la línea de alta tensión (Fig. 21) .
j£ 2.- Perno roscado en su extremos para sujetar las líneas de alta
•"""• . tensión que llega hasta el transformador en el extremos supe-
rior y la conexión con el perno que sujeta al terminal en la
parte interna este perno va en forma blindada dentro de un bu-
Fig. 20. (a) .- Terminal para el lado de alta tensión.
shing desde la parte interna del transformador basta la parte
exterior del mismo.
3.- Conductor que une la parte de fijación y el perno que lleva la
orriente desde afuera a dentro, los terminales de este conduc-
tor son dos argollas palanas que se encuentran unidas a pre-
sión y por soldadura. Longitud predeterminada para servicio
240/120 V y 120/120 V.
4.- Perno de sujeción interna que está unido al devanado de alta
tensión por medio de un conductor el mismo que se encuentra u-
nido a presión y por. soldadura.
5. - Conductor que une el devanado de alta tensión y el perno de su
jeción interna esta unido al perno de sujeción por presión y
soldadura y al terminal del devanado por soldadura.-
6.- Perno de sujeción del "tap" está unido al devanado de alta ten
sión por medio de un conductor al que está unido por medio de
una soldadura y a presión.
7.- Conductor que une al devanado y al perno de sujeción del tap.
8.- Devanado de alta tensión.
9, - Conductor que une al terminal de devanado con tierra está uni-
do, por soldaduras y a presión. ' .
10.- Argolla plana que va sujeta a la tierra del transfor-
mador por medio de un perno que se encuentra en las pa.
redes internas del tanque del -transformador.
Nota.- Las soldaduras son de estaño procedidas en forma térmica.
•• (q) oz sis!
TERMQ3ALES DEL DEVAMDO DE BAJA'TENSIÓN
Los terminales de baja tensión están constituidas por prolonga
ciones del mismo conductor del que está hecho el devanado en cuya pun
ta se procede una circunferencia soldada al autógeno.
O 3
Fig. N^ 21.
1. Terminal que va .a la fase del transformador.
2. Devanado de baja tensión
3 , Terminal que va a la tierra del transformador o al retorno .
CAPITULO. IV
4.1 TEQSIOLOGIA APLICADA
4.1.1 RECUPERACIÓN, REUT1LIZACION Y FEPROaESA raOTD DE MATERIALES
Considerando que el equipo eléctrico que llega al lugar de tra
bajo -puede tener partes o materiales con defectos imposibles de alinuL
nar, las unidades que lleguen al taller de reconstrucción deben se-
guir un proceso que se presenta a continuación.
1.- La inspección exterior e interior que fue descrita en el "capi-
lo II, cuando se trataba de los detalles del equipo disponible
para el presente trabajo.
El segundo proceso técnico consiste en el desarmado de la uni-
dad; las unidades se desarman en conjuntos principales. Se u-
tilizarán corno medios de desarme: Extractores de aceite, man-
gueras , llaves, destornilladores, llaves para tuercas; * los
conjuntos desarmados se almacenan en cajas especiales con celu
las para las piezas pequeñas, y los liquides se almacenan eri
tanques plásticos o metálicos.
El lugar de trabajo donde se procede al desarmado.-de las unida
des para recuperar los materiales de las unidades averiadas, . deben
ser equipadas convenientemente con los^aparatos y herramientas que're
quieren dicho proceso. El equipo que se requiere para este proceso
se muestra en la tabla 27. No se puede tener preferencia por una de-
terminada marca ya que la industria tanto nacional como extranjera -
proporciona una gran variedad y reserva de herramientas para este fin.
EQUIPO Y/O DISPOSITIVO MARGA. O TIPO OBJETIVOS
Banco de Inspección
Juego de llaves
(Milimetradas en pulg.)
Juego de Rachas
Juego de Desarmadores
Juego de poleas
Un multímetro normal
Un juego de martillos
(Goma, Hierro) .
Tabla Ns 21.
Con respecto a las dimensiones que debe tener el banco de ins-
pección y trabajo está sujeto a las necesidades, y su material de
construcción en lo posible deberá ser de madera tratada.
Lo conserniente al lugar misino de desarmado será un cuarto de
dimensiones adecuadas y de pisos y paredes de constitución especial -
de madera que no se destruyan debido al contacto con el aceite y gra-
sas que deberán soportar, y adecuadamente iluminado.
3.- Limpieza: es otro proceso que prevé . este trabajo de recons_
trucción; si bien es cierto que se puede hacer conjuntamente -
con el desarmado pero por 'razones de secuencia se prefiere ha-
cer en forma independiente para lo cual cada una de las piezas
de todas las unidades, por separado, deberán ser limpiadas de
las suciedades y del aceite, las piezas se lavan y se limpian
en gasolina o en diesel y se frotan con franelas o trapos lim-
pios adecuados; conforme se procede a la limpieza se irán sepa_
rando los materiales que no sirven para la reconstrucción y s_e
rán marcadas con un color determinado- (u otra clase se señali-
zación) .
A estos materiales que no sirven en la-reconstrucción se les
irá colocándolos en resipientes separados para-luego darles un uso a-
decuado que se tratará más adelante. Las piezas útiles serán marca-
das y pasadas a un horno de secado a una temperatura óptima tal que
no vaya a destruirles; este horno secador será con ventilación por'as_
piración. Los materiales sólidos de aislamiento como empaques, "bu
shins", _se frotan humedeciéndoles ligeramente en gasolina pura.
Este proceso de limpieza, secado y selección previa viene a
constituirse en un proceso de recuperación de materiales y piezas que
no han sufrido daños dentro de la totalidad de la unidad averiada.
La limpieza se hará en un lugar de piso estable y cemento re-
sistente al ataque del aceite y otras substancias nocivas, a pisos y
paredes de estructuras comunes y normales; a igual que en el caso an-
terior deberá ser lo suficientemente ventilado e iluminado.
Equipamiento del puesto de trabajo para la limpieza y preselec_
ción.
EQUIPO Y/O DISPOSITIVO .
Cepillos metálicos manuales
Cepillos metálicos mecánicos
Depósitos para gasolina
Depósito para diesel
Depósitos para desperdicios .
Soplete a presión
Cajas y módulos para las pie
zas y conjuntos limpios . .
Entenallas
Lijas . . . .
. MRCA.O.TIPO .
•
. OBJETIVOS . . .
Tabla N^ 22.
La limpieza de ciertas asperezas de las superficies de algunas
de las piezas se realizarán por frotación y lijado leve de las super-
ficies'y luego se procede a un cepillado para luego darles un baño en
gasolina sometida a la acción de aire a presión con lo que consegui-
mos que las superficies quedarán limpias y sin contaminación y listas
para ser probadas para su selección definitiva.
La selección definitiva se refiere a comprobar en forma exacta
el estado de las iezas y conjuntos.
Un cuarto paso que prevé el proceso de recuperación de los ma
teriales.de las unidades averiadas la comprobación del .estado
en forma definitiva de las piezas y conjuntos de las unidades
averiadas, para esto anteriormente se había hecho una presele£
ción de las piezas que a simple vista asomaban como deteriora-
das, en este paso se hará un examen exaustivo de las piezas y
conjuntos que pasaron esta primera selección y de esta manera,
decidir su reutilización definitiva de acuerdo a los requeri-
mientos de las especificaciones y normas establecidas para ca-
da uno de los componentes.
El banco de pruebas estará constituido en forma general por e-
quipps y dispositivos que exigen las mínimas pruebas de conti-
nuidad eléctrica y rigidez dieléctrica; continuidad y disconti-
nuidad mecánica, en este lugar es donde se dará las caracterís_
ticas físicas y mecánicas de todas y cada una de las piezas y
conjuntos que pasan por el lugar de conprobación, con lo que tendre-
mos las mínimas características de estas, para dotar a la industria -
de elementos confiables y obtener -material suficiente para detectar
fallas que no han podido ser detectadas a simple vista; entre las
pruebas que: se deben o que se pueden realizar están las siguientes:
Pruebas de pérdidas en núcleos de transformadores. Pruebas de
continuidad de conductores, pruebas de continuidad de dispositivos de
control, y otros.
El local debe ser lo suficientemente iluminado, con ventila-
ción y condiciones de seguridad exigidas por las normas.
EQUIPO Y/O DISPOSITIVOS
Voltimero
Amperímetro
Voltímetro de flujo
Watímetro de bajo fac-tor de potencia. . .
. CIASE . . .
0 ,2
0,2
0,2
0,2 . . .
JMARGA. .OBJETIVO . . . .
Tabla 23 .
Nota.- Las pruebas de rigidez dieléctrica de los materiales de aisla-
miento, bushings, pasatapas, no será factible hacer en una em-
presa que inicia por razones económicas y se tendrá que reali-
zarlas en laboratorios ya existentes, tioo alquilado, o a préstamo._¿_ j .
La utilización de los elementos y materiales que en el proceso
de selección y pruebas han pasado como aptas para seguir siendo utili-
zadas corro tales, continúan con este objetivo; de igual manera .• los
que requieren de reparación o regeneración previa, se tendrá que in-
troducir este insumo y continuar formando parte del' conjunto de la u-
"•*£- nidad reconstruida.
Un punto particular es los materiales y elementos que no pue-
den seguir formando parte de las unidades, pero que pueden ser utili-
zadas con otros fines, luego de pasar por un tratamiento exclusivo -
que será de acuerdo con el uso que querramos darle.
Asi especificamos entre otros los siguientes materiales y ele-
v- mentos los que por razones de estadística de averias tienen que ser
separados en forma total de unidades y que no pueden ser reincorpora-
dos en forma definitiva en las unidades reconstruidas.
1. - El cobre de los conductores que formaron parte de los devana-
dos que, en un elevado porcentaj e de las unidades averiadas,
hay que cambiarles.-*
2.- El cobre de pernos, tuercas', terminales, etc., que han sufrido
roturas, deterioros en sus roscas, y, desperfectos en sus su-
perficies de contacto; razón por la cual serán separados en
forma definitiva de las -unidades.
3.- Papeles aislantes, empaques de caucho, empaques de corcho, par_
ticulas de barniz y otras substancias de aislamiento que han
pasado su etapa de ser útiles y, por lo tanto, no son recupera
bles.
El procesamiento de materiales hace referencia a un tratarnien-
to adecuado que hay que darles a cada uno de los materiales antes men
cionados:
Asi empezando con el cobre de los conductores averiados de los
devanados, de las tuercas, pernos, terminales con defectos e inútiles
como elementos de las unidades reconstruidas tendrá que ser procesado
de acuerdo con las normas y exigencias de la metalurgia del cobre (co_
bre en chatarra) .
A continuación daremos una descripción del proceso a seguirse
y de los elementos y equipos que se utiliza con este fin.
Forma en la que se encuentra el cobre: Alambre con vina capa de ais-
lante (barniz), añadiduras de
papel, pequeñas soldaduras de estaño, aceite, y, otras impurezas, tuer
cas, pernos, pequeñas planchas cubiertas de suciedades y óxidos.
A continuación tenemos la tabla 24.
Equipo, dispositivos,
Aparatos o herramientas
Cifrado Obj etivo
Horno
Crisol
Cajas de moldeo
Laminadora
Troqueladora
Cortadora para metales
Ventiladores .
Tabla N^ 24 .
Descripción del 'horno.- El horno será construido de ladrillos
refractarios y utilizará como
tibie cooke ya por su costo y su fácil construcción con la capacidad
de alvergar un crisol de unos 100 Kg. de capacidad de material . como
mínimo.
La localización será dentro de un galpón, de una superficie de
6 x 8 m2 lo suficientemente ventilado e iluminado . En este mismo lo-
cal estará distribuido adecuadamente los moldes y depósitos de mate-
rial.
Pasos del proceso:
1.- Corte en pequeños pedasos capaces de entrar en el crisol y co~
locación de los mismos dentro de este.
2.- Encendido del horno e inyección de aire por medio de los venti_
ladores.
3.- Espera de un tiempo prudencial hasta que llegue a su punto de
fusión del cobre momento en el .cual a más de fusión se produce
la flotación de las escorias que por si solas se separan del
cobre liquido.
4.- Construcción de los moldes que serán de arena fina apropiada -
para este fin.
5.- Una vez listos los moldes y el cobre se procederá al vaciado -
en _ los "moldes .
6.- Laminado, manufacturado, limado y el acabado de las piezas y
objetos para el cual será designado dicho material.
• Los objetos y piezas que se manufacturarán estarán de a-
cuerdo a que estos proporcionen- un adecuado uso y un alto rendimien
to económico. ;
Los papeles de aislamiento no recuperables coreo aislamientos,
se podrán utilizar como combustible para calefacción de los hornos de
secado de algunos elementos de las unidades reconstruidas con lo cual
se dará uso además de la no contaminación del ambiente en forma exce-
siva ya que estos continen aceites difíciles y nosivos para el medio
en el que se les deposita, además de rebajar el consumo de combusti-
ble. - '
_-**•-4.1.2 TÉCNICAS DE RECONSTRUCCIÓN
Una vez probados y sustituidos todos y cada uno de los elemen-
tos y materiales que componen el transformador se procede a la recons_
trucción de sus componentes; se inicia por la manufactura de los deva
nados,
El lugar de trabajo para la manufactura de los devanados de la
unidad debe ser adecuadamente iluminada y con espacio suficiente para
la colocación de los equipos que se utilizarán con tal propósito.
La industria y el mercado nos ofrece un gran estok de maquina-
ria y herramientas para este trabajo. En la siguiente tabla enumera-
remos las herramientas y dispositivos que se utilizará.
Equipo y/o herramienta Tipo o marca Ob j etivo
Rebobinadora -
Torno automático
Cortadora de papel
Tijeras manuales
Dobladora de papel
Recipiente para material
de aislamiento
Cautín para suelda al.
caliente . (estaño) .
Tabla 25 .
En la manufactura de los devanados se procede como siguer
Con los parámetros determinados en la sección 2.1.3 del se-
gundo capitulo correspondientes a los dimencionamientos de la sección
transversal del pacleo y de las ventanas del transformador a recons-
truirse, construías un mDlde de madera en un taller de carpinteria,
el cual se debe disponer y estará compuesto de:
Equipo y/o herramienta . Tipo Obj etivo
Una sierra circular
Un cepillo para madera
Taladro
Metro
Martillo
Tabla N£ 26
Este molde de madera se acopla en la rebobinadora y se procede
a la colocación de papel aislante que aislará el núcleo de la prime-
ra capa de las bobinas, luego se irá rebobinando capa por capa con el
respectivo aislamiento y seguridades mecánicas para evitar que las
bobinas se deformen y se destruyan al sufrir esfuerzos mecánicos} ade_
más de la consideración de los espacios de refrigeración.
Una vez terminada la manufactura de los devanados se pasa a la
colocación de los mismos en el núcleo para pasar a las conexiones in-
ternas del mismo.
4.1.3 CONEXIONES
Las conexiones que se realizan en el transformador están de a--
cuerdo al tipo de transformador que se esta reconstruyendo.
En el presente caso tenemos las siguientes conexiones en la
parte interna del tanque del transformador, donde irán a más del trans_
formador accesorios de control de sobrecarga y el regulador de volta-
je o intercambiador de taps.
Fig. N2 22.
4.2
Terminadas todas y cada una de las reparaciones, reconstruccio
nes y comprobaciones del correcto funcionamiento correspondiente a
los elementos que constituyen las unidades completas, se procede al
armado.
El armado será una serie de secuencias de colocaciones y 'aco-
plamientos de los diferentes elementos constitutivos de la unidad ha_s_
ta formar el conjunto, el mismo que será sometido a pruebas correspon
dientes y con resultados .satisfactorios sea puesto en funcionamiento.
Se inicia con el armado de la parte central del 'transformador,
que es la colocación de los devanados en el núcleo y aseguramiento de
tal manera de darle una solides mecánica para protegerle de esfuerzos
electromecánicos y de movimientos bruscos que puede ocasionar la des-
trucción de los accesorios que se encuentran dentro del tanque, -
Con tal propósito el núcleo se asegura dentro de una cápsula -
metálica la misma que debe ser adecuada para que de suficientes espa-
cios para la circulación del aceite refrigerante. Luego se. coloca el
Ínter cambiador de .taps y accesorio de protección contra sobre cargas
(interruptor automático) éstos van colocados en el blindaje o cápsu-
la metálica que rodea al núcleo asegurados con pernos para luego rea-
lizar las conexiones correspondientes. Para continuar con el montaje
se levanta la parte anterior armada por medio de un tecle en • • forma
cuidadosa para colocarle dentro del tanque y se lo asegura por medio
de pasadores y pernos para que no se mueva dentro del tanque dándole
una solidez mecánica.
Una vez dentro del tanque se coloca los pastapas para la sali-
da de los terminales de baja tensión y se colocan dicbos terminales -
procurando que los contactos sean de lo más perfectos posibles.
Un siguiente paso será la colocación de mecanismos de maniobra
y mando ara el control desde la parte externa del tanque del transfor
mador como también la colocación de la tapa con el respectivo bushing
para el terminal de alta tensión del transformador, considerando que
en esta tapa tiene un acceso para revisión y llenado de aceite, la
misma que permanecerá abierta hasta que se terminen las pruebas de la
unidad completa y que luego de terminadas las pruebas, se sellará de-
bidamente "si las pruebas han sido satisfactorias., para luego ser en-
viada la unidad al lugar de trabajo.
Nota: Todas las operaciones de armado antes escritas deberán reali-r •
zarse con el máximo cuidado ya que cualquier descuido por in-
significante que parezca, puede hechar a perder el trabajo e-
fectuado durante algunos dias como también el material utiliza
do en la reconstrucción.
CAPITULO V
PRUEBAS A LAS QUE ESTARÁN SOMETIDOS LOS TRANSFORMADORES
RECONSTRUIDOS
Es una guia de pruebas en transformadores reconstruidos y a la
vez hacer un análisis de resultados tomando en cuenta criterios dados
en las normas.
Ya que la electrotecnia es el sector de la tecnología de ' "más
rápida evolución, es necesario que los equipos y materiales utiliza-
dos en la reconstrucción están a la par de las innovaciones -modernas
dentro del compromiso técnico-económico, cumpliendo los mínimos reque
rimientos que las normas establecen al respecto.
Al ser este equipo el dispositivo base de la distribución de
energía eléctrica en el área rural, debe estar rediseñado y reconstru
ido para cumplir con su función, garantizando continuidad, seguridad
y economía en coordinación general con el sistema.
El orden de pruebas establecidas en la memoria, considera ( en
forma aproximada la cronología de las mismas para ensayar a un trans-
formador reconstruido.
Las pruebas a las que estarán sometidos los transformadores 'r_e
construidos: serán iguales a las sometidas a los transformadores re-
cien fabricados y estarán de acuerdo a las normas GEI (Comisión Elec-
trotécnica Internacional) ecepto las que se les considera destructi-
vas, estas se las realizará Inicialmente en algunas unidades para de-
mostrar la bondad de los diseños u ocasionalmente por fuerza mayor.
Entre las pruebas que se realizarán a los transformadores re-
construidos están: Las pruebas ordinarias de rutina todas, y entre
las pruebas especiales están las pruebas de elevación de temperatura.
5.1 PRUEBAS ORDINARIAS O DE RUTIfriA
5.1.1 PRUEBA DIELÉCTRICA EN EL ACEITE AISLANTE
Objeto: Con esta prueba se verifica la bondad del dieléctrico, para
someter tensión al transformador.
Normas; A.S.T.M. (29 - D - 877)
Electrodos: Discos <j> 1"
Separación: 0,1"
Régimen de-elevación de voltaje: 3 KV/s. hasta la perfora-
• clon.
-_ Numero de pruebas por muestra: 6
Periodo de tiernpo entre pruebas: 1 minuto
r Criterio de bondad del dieléctrico: Voltaje disruptivo prome
dio de las 5 últimas descargas iriayor o igual a 26 KV.
Equipo Utilizado:
- Probador de aceite según las normas A.S.T.M.
^ - 'Equipo elevador de voltaje
- Aparatos de medición
5.1.2 PRUEBA DE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
Objeto: Verificar los datos de placa del transformador en relación
al voltaje.
Normas: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) - Pub. 76 -Bi-
sección 12. Tabla XIV.
Para esta prueba hay que verificar la forma de onda por me-
dio de un osciloscopio.
Descripción: Aplicación de voltaje a uno de los bobinados del trans-*.
formador y medición del voltaje inducido en el opuesto,
4L en circuito abierto para cada tap, o frecuencia nominal.
Tolerancia: En el tap principal la tolerancia es el menor de estos
valores ± 1/200 de la relación indicada por el fabrican
, te, o el porcentaje de la relación indicada o declarada i-.•
gual a 1/10 del voltaje de cortocircuito actual a corriente
nominal expresada en porcentaje-
• La tolerancia en los otros taps deben estar sujetas al arre-
glo entre fabricante y comprador.
• Equipo: - Fuente de tensión variable, 60 Hz.
- Aparatos de medición
5.1,3 PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
Objeto:. Determinar las pérdidas en el hierro, o pérdidas sin carga.
Norma: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 70 Sec-
ción 12.*
Descripción: Con el primario en circuito abierto se alimenta por el
secundario en el voltaje nominal a 60 Hz y mediante un
vatímetro de bajo factor de potencia se determinan las
pérdidas.t
- i
Equipo: - Fuente de tensión variable, 60 Hz.
•• - Vatímetro de bajo factor de potencia
- Aparatos de medición.
'5.1.4. PRUEBA DE CORTOCIRCUITO
Objeto: Determinación de las pérdidas en los devanados, y determina-
ción de la impedancia de cortocircuito real del transforma-
dor.
Norma: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 70 Sec-
ción 12.
Descripción: Se alimenta el primario del transformador con voltaje
variable de 60 Hz. hasta conseguir en el secundario, en
cortocircuito, el 25 % o el 100 % de la corriente nomi-
nal. Se hace lecturas de potencia, voltaje y corriente.
La medida será corregida por medio del cuadrado de la
relación de corriente entre la medida y la nominal.
Las pérdidas serán medidas en los devanados conectados
en el tap principal.
La resistencia de los devanados de transformadores sumer
gidos en aceite se lo mide cuando estos han dejado de
ser excitados por lo "menos 3 horas antes de la medida.
La tolerancia de -f 1/7 entre las pérdidas declaradas son
las reales.
Equipo: - Fuente de tensión variable de 60 Hz.
- Aparatos de medición
5.1.5 PRUEBA DE RELACIÓN DE FASE, POLARIDAD Y GRUPO DE CONEXIÓN
Objeto; Verificación de la conexión.
Norma: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 76 Sec-
ción 12.
Descripción: Mediante la adición y substracción de voltaje inducido
se determinará la polaridad de las bobinas.
Equipo: - Fuente de tensión variable
- Aparatos de medición
5.2 PRUEBAS ESPECIALES .
5.2.1 PRUEBA DE TENSIÓN APLICADA
Objeto.- Comprobar si .todos los puntos sometidos a alta tensión están
aislados suficientemente del lado de baja tensión y del tan-
que.
Norma: C.E.I. (Comisión Electromecánica Internacional) Pub. 76-Sec-
ción 7 y 12.
Descripción: A cada bobina de alta tensión se le aplica el voltaje-£:
determinado por las tablas de la sección 7, de la Nor-
T roa (Niveles de aislamiento) . El lado de baja tensión
estará en cortocircuito con. el tanque. El voltaje de
aplicación debe ser sinusoidal a una frecuencia de por
lo menos el 80 % de la nominal.
Tiempo de aplicación: 1 minuto.>
Equipo: - Fuente de alta tensión variable de 60 Hz.
- Aparatos de medición.
5.2.2 PRUEBA DE TENSIÓN INDUCIDA.
Objeto: Verificar el estado de aislamiento de las bobinas.
*•Norma: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 76-Sec-
ción 12 y 7.
Descripción: Aplicación de voltaje según Normas Sección 7 con las 'si
guientes características:
Completamente sinusoidal
JL Frecuencia tal que la corriente de excitación no sea'ex
*"T - cesiva.
El tiempo de-aplicación es de un minuto, para frecuen-
cias menores que el doble de la nominal, o 120 veces la
frecuencia nominal dividida por la frecuencia de prueba, o
15 segundos por lo menos.
'Equipo: - Fuente de tensión variables de 440 c/s.
- Aparatos de medición.
5.2.3 PRUEBAS DE ELEVACIÓN DE TEMPERATURA
Objeto: Comprobar si la elevación de temperatura (°C) del aceite y
de los devanados bajo carga, mediante el método de cortocir-
cuito, están dentro de las "Normas.
Normas: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 76—Sec-
ción 12.
Descripción: Al transformador, conectado como para prueba de corto-
circuito, se le alimenta con las pérdidas totales toman
dose lecturas de variación de temperatura en el aceite
por medio de una termo cupla y de los bobinados por el
método de la variación de la resistencia se tomarán lee
turas hasta la estabilización.
Equipo: - Fuente de Tensión variable de 60 Hz.
- Aparatos de -medición.
5.2.4 PRUEBA DE" IMPULSO DE ONDA COMPLETA
Objeto: Verificar el aislamiento del transformador frente a ondas de
choque.
Norma: C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional) Pub. 76-Sec-
* ción 7 y 12.
*?
Descripción: Aplicación de un voltaje de impulsos de 1.2/50 us. cuyo
valor de cresta viene determinado por las tablas de la
sección de 7 de la Norma. El voltaje será aplicado a
cada terminal de la línea. El control de onda se lo
realiza por medio de un osciloscopio de rayos catódicos,
visualizando el comportamiento del transformador.
^ Equipo-. -.Generador de impulsos de 1.2/50 us.
r- - Osciloscopio de rayos catódicos
- Equipo fotográfico adaptable al osciloscopio
- Aparatos de medición.
PROTOCOLO DE PRUEBAS
Pruebas de rutina y especiales en transformadores de distribu-
ción, Serie 01774260.
PRUEBA DILECTRICA EN EL ACEITE AISLANTE
Cantidad de muestra: 500 cm3
Aceite nuevo
# Voltaje de Disrupcion
- . KV
1
2
3
4
5
6
28,
34,
33,
36,
32,
31,
Voltaje oo
Promedio
5
0
0
0
5
o
3 KV
Tabla N^ 27.
Conclusión: Luego de haber realizado las pruebas de acuerdo a .lo es-
tablecido por las normas y considerando el criterio de
bondad del dieléctrico el valor obtenido es -un valor que nos garanti-
za que el aceite está en perfecto estado, con lo cual se concluye que
es apto para someter al transformador a voltaje.
-i*RELACIÓN DE TRANSFOBMACION
Tap Principal
B.V. .
V
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
238 . -
lex. . . .
A
0,078
0,146
0,212
0,276
0,34
0,404
0,652
0,74
0,83
0,914
Xoi1,09 . - .
. .. . A.V.
V •
1083
2292
3417
4667
5750
6958
7760
8840 '
10080
11280
12360
.13380
R.T. .
54,15
57,29
56,94
58,33
• 57,5
57,99
55,43
55,25
56, 0
56,4
56,18
56,22
Relación declarada 57,5
Tabla N^ 28.
RELACIÓN DE TRANSFORMfVGION PARA. I .OS TAPS SECUNDARIOS
TÁP.
1
2
4
5
B.V A.V Relación
media
V
120
240
120
240
120
240
120
240
V . .
686CT •*-••--
14180 .
6660
. 13800
6360
13180
6180
12840 .
---v*
^Mi,^ 59,
55,
57,
53
54,
51,
53,
17
08
5
5
92
50
50
Relación
declarada
60,38
58,94
56,06
54,63
Tabla N* 29
>
PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
-
TAP
5
4
3
2
1-
V I Pérdidas
. . sin carga .
V. . .
240
192 .
240
. 192
240
192
240
.192.
240
192 .
. . A
i;¿.; V|
. 0,945 ''•
.1,2
.0,94
1,195
0,936
1,18
. 0,932
1,17 ;
. . 0,924 .
Watts
t> 52
33
53
33,
54,
34,
55,
35,
55,
35,
2
4
0 l .
6
0
0
6
Tabla N^ 30
1ÍL
RUSBA DE CORTOCIRCUITO
ffip
1
2
3
4
5'
L., - 10 7oN
Tí
Ivr + 10 %N
IN - 10 7o
Ivr + 10 7o .N
~r "1 f'í CT/J-T>1 "" -U U /O
XN
• In + 10 %N
T n n ""7' J^J J-U /o
IKJ + 10 %N
T i ri °/J-x-r -LU /o
ZNT | "I A °/J—., . 1 A-\J /o
Ice " i
.A.
9,4
10,45
11,5
9,35
10,4 .
11,46-
9,38
10,42
.11,45 .
9,4
10,45
11,45. .
9,4
10,4
,11,45. .
.V
.V . . .
-rl70-VC^>• . * * " • . * ' • " i "
635
697 . .
556 '
620
682.
550
610
673
552
610
.661
538
59.4
.658 - . .
W
w .
106
130
160. .
104
129
157 .
104,6
128
158 .
109
133,8
157,8
107,8 •
131
161. .
Tabla N£ 31.,
PRUEBA DE ELEVACIÓN DE TEMPERATURA
-ífe
Hora
6,5 pm
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
0
7,5 am
8,5
9 .
9,5
10
10,5
11
Voltaj e
A.V.
V
616
595
617
643
643
643
640
639
645
646
647
644
613
716
723
722
722
736
724
Ice
A
10,42
10
10,15
10,32
10,3
10,3
10,4
10,35
10,2
10,2
10,32
10,2
9,5
11,6
11,35
11,2
11,2
11,4
11 ,.3
Temp.
25,5
**&33,0
35,5
37,0
38,0
38,2
39
39,4
39,5
40
38
37,6
37,7
37
37,6
38,2"
39,8
_-, •<.'*- '*' Resistencia
1,275
• > • • < - 1,411"V.
%C; .1,444
^ 1,454
1,464
1,467
1,475
1,481
1,485
1,48
1,481
'., 1,487
1,510
1,51
"-•' 1,54 .
• - " 1,541
1,542
- ' : ' 1,552
1,564
Temp.
Ambiente
°C
24
23,5
24,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23,8
23
23
23
23
23
23,5
23,5
Tabla N^ 32.
Resistencia de aislamiento
Devanado de alto voltaje Tanque - Devanado de Bajo Voltaje = SO M
Resistencia del bobinado de alta tensión = 1,275 KV.
•c
CAPITULO VI
6.1 ANÁLISIS ECONOMECO
6.1.1 ELEMENTOS DE LOS COSTOS
Para iniciar con el balance económico de la reconstrucción de
los transformadores de 13 KVÁ (que es valor medio entre los de 2,5 y
25 KVA)* clase 15 KV, a continuación se expondrá un cuadro de todos y
cada uno de los costos que intervienen en. el proceso de reconstruc-
ción de las unidades.
En el cuadro se considera el costo de la unidad reconstruida -
que está constituido por elementos que se agrupan en costos parciales,
en este cuadro vetno:
Los elementos de costo se agrupan en directos e indirectos, y
Los costos parciales son:
El costo primo, el costo de fabricación, el costo de producción,
el costo de hacer y vender y por último el'precio de venta.
<í
Í3
pq
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pq
P
O
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Mano de obra que se paga para variar o alterarla composición o constitución de las unidades .
Los materiales que forman parte de las unida-des, y el costo de los cuales pueden ser calculados y cargados directamente a las 'mismas.di M! oí>-; 1 C? rí 1O O OJ£ 4-J
QJ p,co O O
,-Q Jj -MÜ) -H QJ p•P, O OJ
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d 'O M•H Cu QJ
f-1 J TUco OJ <üO rH r-1 CO4J ¡-1 Q.: CU
CÜ'-P O OfaO O -H
r~ I Üco 0) cti -HO 4-J T3
CU cu Oco J O0 P V] .13 QJ d enEH p T3 -P
-Suministros al taller-Material consumible-Lubricantes
-Sueldo de capataz, ingeniero-Personal de limpieza-Trabajo defectuoso-Inspección-Sueldo de planificación y controlde producción-Almacenero del taller
-Alquiler de la planta-Seguros de taller-Depreciación de máquinas y edificiodel taller.-Diversos gastos del taller-Calefacción-Herramientas consumibles y pequeñas
Todos los gastos incurridos en formular, diri-gir y controlar la política, organización y administración de la factoría y conseguir el di-nero.-Sueldos de empleados de oficina y administra-tivo .-Alquiler de locales administrativos-Gastos por asuntos legales y de auditoría-Deudas incobrable-Portes y comunicaciones: tetex, telégrafo, teléf ono .-Depreciación de edificios, muebles y enceresde oficina.-Gastos diversos administrativos
-Son gastos de venta aquellos en que se incu-rre para obtener y asegurar ordenes de pedido-Son gastos de distribución aquellos en aue seincurren desde el momento que el producto es-tá listo en los talleres, hasta que llega alcliente .-Sueldo. y comisión de vendedores-Propaganda y publicidad-Transporte y embalaje-Gastos de correo ;-Envolturas
co
HP
CO
o
H
O
w
p¿3
M
P
¡3
H
Desglose de los costos en la reconstrucción de transformadores
en -un número de 480 "unidades al año y de potencia media de 13 KVA.
MA
TERI
AL
DIR
ECTO
DMCMINÁCION
RPOCEDENCIA
Transformadores
averiados
"Nacional
Madera natural
(50x1x1) m3
Aceite de trans
f ormador
"
"
Piola
Pega
"
"
GAOT/IMLT.
1 unidad
1/4 tabla •
2 galones
6 m.
1/8 litros
DESPERDICIOS
CANT/TOT
.
480 Unid.
120 tablas
960 galones
2.800m.
60 litros
VALOR/UNIT.
S/-..
1.300
40/tábla
140/galon
0,6/m.
100/litro
Subtotal
S/.
Barniz aislante
Extranjero
Alairibre de bobina
"
' " •
Papel aislante
"
"
Pintura antico-
rrosiva
"
"
Fibra colorada
"
"
0,25 Kilos
26 Kilos
20 Pliegos
1/8 litros
4 dm2
0,02
129,6 Kilos
0,05
12.528 Kilos
0,062
9.629,76
60 litros
•
19,2 m
2
110/Kilo
102.9/Kilo
45 /pliego
200/litro
2.000/m2
VALOR/TOT
s/.
624.000
4.800
134.400
1.728
...
6.000
770.928
14.256
I1 289. 460
433.339,2
12.000
38.000
DENCMMCION
PROCEDENCIA
CAMT/UNIT.
DESPERDICIOS
CANT/IOT.
VALOR/UNIT
VALOR/TOT.
Caucho en plancha
Extranjero
Reata
Espagnety
"
Filamentoke
Suncho
1 dm2
5 paquetes
3 m
1/2 rollo
0,2 Kilos
4.8m2
2,400 paq.
1.440 m.
240 rollos
96 Kilos
Subtotal
50/m
2-
7/paquete
20/m..
140/rollo
30/Kilo..
240
16.800
28.800
33.600
.7.680
S/.
TO
TA
L
S/.
. 1'
790.
575,
2
2*56
1.50
3,2
Tab
la N
~ 34
.
Los costos de los materiales lr<A sido tomados de proformas ob-
tenidas en casas comerciaLe.s'y:.'óóer.'>J'"v;'.a que a continuación exponemos,
con las partidas arancelarias costo 1F correspondientes. (L17).
Las partidas arancelarias corresponden a los permisos de impor_
tación otorgados por el rnir\Í5tcrio.,de'l .-ramo. Banco Central del
dor, Quito (1980). ::-----:-:;.-,'.,-.-rr-;»:;
Denominación . ' Partida Anrancelaria
Barniz aislante 32.09.01.00
Cables esmaltados, laqueados,
barnizados para la instalación
eléctrica 85.23.03.00
Papel aislante eléctrico . • . 48.01.08.00
Tabla N^ 35. --
Nota: 1) Se ha tomado para los cálculos en transformadores de 13 EVA
como promedio ya que se r¿¿ ;istruirá transformadores desde
2,5 KVA hasta los 25 KVA.v.V
2) También se toma en cuenta la utilización de algunos materia
les que disponen los trV<.' íV-.tna ores averiados y no se lian
descompuesto entre otros el aceite y que únicamente se han
consumido muy poco por <".:w r .acJ'Jn, riego o des'S
N¿ DENOMINACIÓN CALIFICACIÓN SUELDO MENSUAL SUELDO ANUAL
1 Carpintero S . C .
5 Obreros N.C.
Cargas Sociales
Décimo tercer sueldo
Décimo cuarto sueldo
Décimo quinto sueldo
Compensación 250 x 6
Bonificación en 10 dividendos
Aportes patronales el 9,5 °L x 20
Aportes al IECEB el 0,5 %
Aportes al SECAP el 0,5 %
Vacaciones
Fondos de reserva"• "~ ~- - '- — - ' — — •• • ' "r" - - — - " ~" - — - r
s/. s/.
5.000 60.000
15.000 180.000
20.000
19.400
20.000
18.000
20.000
22.000
1.200
1.200
10.000
20.000
Subtotal S/. 391.800
COSTO FREO TOTAL S/, 2'953.303,2
Tabla N^ 36.- MANO DE OBRA DIRECTA (L16) .
G A S T O D E F A B R I C A C I Ó N
COSTOS INDIRECTOS
"Material indirecto y/o 'de consuno
RUBROS VALOR/MENSUAL VALOR/ANUAL
Combustible y
lubricantes
Luz y energía
eléctrica
Agua
Repuestos .
S/. 2.400
3.000
120
. 2.000
S/, 28.000
36.000
1.440
.24.000
Subtotal S/. . 90.240
Tabla N^ 37
Reparaciones y mantenimiento
rRUBROS . .
Cons trucciones
Ixkqiainaria y equipo
Herramientas y -moldes
Instalaciones
Muebles .y -enseres . ' .
VALOR .
S/. 900.000
620.000
20.000
50.000
. -. . 48.000
. %.
2
5
2
1
, . 1
Subtotal
•
.VALOR/ANUAL . .
S/. 18.000
31.000
400
500
480
. S/, 50.380
Tabla N^ 38.
G A S T O S D E O P E R A C I Ó N
PERSOML Y GASTOS ACMNISTRATIVOS
r
N- DENOHNACION
1 Gerent e-Tec-Adm.
1 Secretaria- contadora
Cargas Sociales
Décicno tercer sueldo
Décimo cuarto sueldo
Décimo quinto sueldo
Compensación
Bonificación-
Aportes patronales el 9,5 %
Aportes al IECEB el 0,05 %
Aportes al SECAP el 0,5 7o
Vacaciones
Fondos de reserva
Gastos de representación
Viáticos y movilización
SUELTO/MENSUAL SUELDO/ANUALs/. . s/. .
20.000
8.000
2.660
140
140
240.000
96.000
28.000
16.000
16.800
12.000
31.920
1.680
1.680
14.000
28.000
30.000
42.000
Cuotas y contribuciones
Cámara de pequeños industriales
Materiales y útiles de oficina
Teléfono, Telégrafo, correos
Relaciones públicas
Impuestos
Imprevistos
TOTAL/ANUAL
S/.
3.600
6.000
9.000
4.800
24.000
100.000
Subtotal S/. 705.480
T O T A L S/. 846.100
Tabla N^ 39 (L16)
Depreciaciones y amortizaciones
RUBROS VALOR % DEPRECIASTE TOTAL/ATO
Construcciones S/ . 900 . 000 5
Maquinaria y equipo 620.000 10
Herramientas y moldes 20.000 10
Instalaciones 50 . 000 7
Muebles y enseres 48.000 20
Investigaciones 100 . 000 10
Puesta en marcha 72.000 10
Patentes y marcas 5.000 10
Estudios preliminares 60.000 10
Sub total
S/. 45.000
62.000
2.000
7.142
2.400
10.000
7.200
500
6.000
S/. 142.242
Tabla N^ 40.
SUB TOTAL
TL de inversiones
S/. 3'941.645,2
78.832,904
Que se reparte en los gastos financieros y extraordinarios de
acuerdo a la siguiente tabla:
RUBROS
Intereses pagados
Comisiones pagadas
Deudas incobrables
Desvalorizaciones
%
20
10
30
20
Pérdidas acciónales y otras 20 . ,
Subtotal
.. ..
TOTAL/ANUAL
s/.
15.766,58
7.883,29
23.649,87
15.766,58
15.766,58
S/. 78.832,904
S U M A T O T A L S/. 4*020.478,104
Tabla N^ 41.
INGRESOS POR VENTA DE PRODUCTOS
«¿re; nrt\0
PRODUCTOS
Trans f ormadores
reconstruidos
Alambre de cobre
(Chatarra)
CANTIDAD
13 KVA)
480 Unidades
12.000 Kilos
PRECIO, VALOR/UNIT.
s>:¿
/ •
: 11.700v — y
60
Sub total S/.
VALCT/TOTAL
s/.
5 '616, 000
720.000
6 f 336.000
Tabla N^ 42.
6.1.2 RENTABILIDAD COMERCIAL
Estado Proforma de Pérdidas y Ganancias
Ingresos netos por ventas = S/. 6'336.000
Utilidades brutas = Ingresos netos $&*. ve;;"as - Costo primo (S/.)(53)
Utilidades netas
antes de impues-
tos y reparto = Utilidades brutas - (Materia indirecta y/o de consumo
+ reparaciones y mantenimiento
+ depreciaciones y amortizaciones
4- gastos financieros y extraordi-
narios .
+ gastos de operación y otros)
(S/.) (59)
Reparto de utilidades 0,15 x (Utilidades netas antes de
a empleados impuesto y reparto) (S/.) (60)
Utilidades netas (Utilidades netas antes (Reparto de utili-
antes de impuestos de impuesto y reparto dades) (S/.) (61)
Impuesto a las 0,2 x (Utilidades netar antes de
utilidades impuestos) (S/.) (62)
Utilidad neta = Utilidades netas antes de impuestos-impuestos(S/.)(63)
De la ecuación (58)
Utilidades brutas = 6'336.000 - 2'953.303,2 (S/.)
Utilidades brutas = 3'382.696,8 (S/.)
De la ecuación (59)
Utilidades netas antes= 3'382.696,8 - 1'067.174,904
de impuestos y reparto
Utilidades netas antes de impuesto y reparto = S/. 2'315.521,896
De la ecuación (60) •
Reparto de utilidades a empleados = 0.15 x 2*315.521,896
Reparto de utilidades a empleados = S/. 347.328,284
De la ecuación (61)
Utilidades netas antes de impuestos = 2'315.521,896 - 347.328,284
Utilidades netas antes de impuestos = S/. I1968.193,612
De la ecuación (62)
Impuestos a las utilidades =0,2 x 1'968.193,612
Impuestos a las utilidades = S/. 393.638,72
De la ecuación (63)
Utilidad neta = 1'968.193,612 - 393.638,72
Utilidad neta = S/. .1'574.554,89
6.1.3 ANÁLISIS DE LAS VENTAS
Inversiones fijas:
Terreno S/. 240.000
Construcciones ' 900.000
Maquinaria y equipo . • 620.000
Herramientas y moldes 20,000
Instalaciones • 50.000
Muebles y Enseres ' 48.000 -•
Total (1) S/.. 1'878.000
Capital de operación
Materia prima (nacional para un roes) S/. 64.244
Materia prima (Extranjera para 6 meses) 895.287,6
Mano de obra directa (para.un.mes) 32.650
Mano de obra indirecta (para un mes) 58.790
Agua (para un mes) 120
Luz (para un mes) ' . ... . . 3.000.
Total (2) S/. I1054.091,6
Cargas anuales por interés = (inversiones fijas -f Capital de operación)
x 0,09 * (S/.) (64)
De la ecuación (64)
- Cargas anuales por intereses - (1*878.000 H- 1'054.091,6) x 0,9 (S/.)
Cargas anuales por intereses = 263.888,244 (S/.)
* 0,09 corresponde al 9 % que cobran los bancos por intereses para
créditos de fondos financieros.
Inversiones corrientes
Para los cálculos sé reparte de la siguiente manera:
Caja y Bancos el 5 % del capital de operación S/. 52.704,58
Cuentas por cobrar el 10% del capital en operación 105.409,16
Inventarios:
Materias primas el 50 % del capital de operación S/. 507.045,8
Productos en proceso 20 % del capital de operación 210..818,32
Productos terminados 15 % del capital de operación. 158.113 374
Total (3) S/. I1054.091,6.
Margen de beneficios
porcentual
Cobertura de intereses
(veces)
Periodo de recuperación
(años)
Tasa de rentabilidad del
capital de operación
Rotación del activo total '
. (veces al año) . • .
Utilidad neta n nn
Total ventas . . .
Utilidad neta
Cargas anuales por intereses .
Utilidades, brutas
Utilidades netas 4- depreciación
Utilidades netas antes de impuestos yrepartoInversiones corrientes x 100
Total ventas + activos fijos
Total activo
Tomada del manual de evaluación de proyectos de la industria petrolera.
Tabla N2 43.
Margen de beneficios -,= 100 x ~
porcentual 6'336.000
Margen de beneficios= 24,85 %
Porcentual -
Cobertura de intereses . -, t
(veces al año) 263.888,244
Cobertura de intereses- 5,966 veces al año
(veces al año)
.Periodo de recuperación o IODO f.q¿. o
(años) I1574.554,89 + 118.542
Período de recuperación =1,99 años
Tasa de rentabilidad del= 100 x —
capital de operación 1*054.091,6
Tasa de rentabilidad del= 219.66 %
capital de operación
Total de activos = Activos fijos -í- Capital de operación 4- Activos Diferidos
Total de activos = I1 878. 000 -h 1' 054 .091 ,6
Total dé activos = 2 '932. 091 ,6 (S/.)
Rotación del activo total - .6'336.000 + 1'876,000 (veces 2'932.091,6
Rotación del activo total = 2.8 veces al año.
6.1.4 PUNTO DE EQUILIBRIO
R U B R O S
Materias Primas
Mano de obra directa
Mano de obra indirecta
Personal y gastos administrativos
Depreciaciones y amortizaciones
Reparación y mantenimiento
Gastos financieros y extraordinarios
"Materiales indirectos y/o de. consumo.
S UM.A N . . . S/.
Costos fijos Costos
. . S/. . . S/
2'561.
391 ,
705,480
142.242
50.380
78.
90.
898.102 3 '122.
Variables
.
503,2
800
832,904
240 . . .
376/104
Tabla N^ 44.
Punto de equilibrio = Costos Fijos
"Costos Variables(S/.)
1 -Ventas
(65)
De la ecuación (65)
Punto de equilibrio = 898.102
] ' 3'122.376,104
6.336.000
Punto de equilibrio = S/. I1770.703,248
106,5 TASA INTERNA. DE RETORMO (TIR)
Años E§reSOS Ingresos FlujoUtilidad +
Inver s iones Depreciación Neto
Flujo descontable
7/o 7/o
O' 2-932.091,6 2-932.091,6
1 2'086.735,612 2'086.735,612 1'159.297,56 1'109.965,75
2 3'130.103,42 3'130.103,42 966.081,302 885.610,97
3 3'130.103,42 3'130.103,42 536.711,834 471.069.66
4 - 3'130.103,42 3-130.103,42 ' 298.173,241 250.568,97
5-10 3'130.103,42 3-130.103,42 165.651,8 133.281,36
S U M A 2'960.263,94 2'850.496,728
2'932.091,6 -21932.091,6
Diferencia
TIR = % inferior + (7o mayor - 7o menor) x
De la ecuación (66)
28.172,34 - 81.594,37
Diferencia mayor
Diferencia menor(66)
TIR = 80 + 8 x 28.172,34
81.594,87
T I R = 82,762.
Valor que nos da el porcentaje de rentabilidad en los próximos
10 años .
CAPITULO Vil
CONCLUSIONES Y EECOMENDACIONES -
El presente estudio determina la factibilidad de electrificar
el sector rural, a un bajo costo aprovechando la reconstrucción de
transformadores que son indispensables para tal trabajo, los mismos
que disponen embodegados las diferentes empresas eléctricas del país,
para lo que se hace un estudio técnico, económico, rentable y financie
ro, en la reconstrucción de transformadores en una planta reconstructo
ra.
Dentro de la parte técnica se menciona, las especificaciones de
un transformador, la descripción de sus partes y en global, los compo-
nentes que lo constituyen y la determinación y el cálculo de los pará-
metros que son necesarios analizarlos para la reconstrucción y el fun-
cionamiento de los mismos.
Para el buen funcionamiento de un -[Transformador es necesario 'da
terminar lo siguiente: El número de espiras por devanado, superficie
de enfriamiento y otros parámetros que son importantes conocer para'en
tregar al mercado un transformador de características semejantes a los
nuevos.
A fin de aplicar los conocimientos técnicos en la reconstrucción
de los transformadores, es necesario aplicar la secuencia que se debe
seguir en el trabajo indicado, dentro de esta secuencia los pasos que
se dan son los siguientes:
- Inspección
- Recuperación, reutilización y reprocesamiento de materiales
- Técnicas de reconstrucción para lo que se requiere disponer de los
implementos necesarios y de los conocimientos técnicos suficientes.
- El armado de las partes y piezas que conforman un transformador.
- Finalmente se efectúan las pruebas necesarias para establecer las
normas requeridas para alcanzar lo máximo de la parte técnica nxLnimi
zando la parte económica, y de esta manera, un transformador esté re
diseñado y reconstruido para cumplir con su función.
Dentro de las pruebas se tienen las ordinarias o de rutina y
las pruebas especiales.
Toda esta- estructura técnica que se ha adquirido y que se puede
aplicar al campo real, permite la instalación, el funcionamiento, el
rendimiento y la eficiencia de una planta industrial que como resulta-
do se tiene en Beneficio económico y social.
Una vez que se conoce el campo técnico es necesario hacer un a-
nálisis económico para la instalación de una planta, el mismo que se
detalla a continuación.
Dentro de la parte de costos, es indispensable determinar los
costos de producción o fabricación y los de operación que en resumen:
Costos de Operación:
Gastos de venta y distribución
Gastos administrativos y financieros
Costos o Gastos de Fabricación:
Costo primo
Materiales indirectos
"Mano de obra indirecta
Otros gastos
Dando como conclusión el costo total de reconstrucción de un
transformador, del trabajo de un año en general.
Para analizar los costos se ha tomando en cuenta datos reales
-4 •existentes en nuestro medio y en la actualidad que comparado con las
'ventas de los productos se tiene un beneficio., el mismo que mejora la
parte económica del inversionista a corto o largo plazo, y por ende
beneficiará al medio social entero.
A P É N D I C E
i»;
MRCA
Wagner
SWS
General-Electric
i i n u
Arkansas _
n 11
Siemens
T I n
n u
General-Electric
t i n u
Siemens
EMPPvESA ELÉCTRICA IBARRA . . .
Capacidad Tipo Extras # Voltaj es
. KVA . . . Unidades . -V
5
15
37,5
5
12
15
30
45
50
75
100
25
Autop 1 fase 5
" " 4
Conven 3 fases 2
1
Autop 1 fase 2
3
Conven 3 fases 9
u i i 9
8
u u 9
1
1 fase. . . .10.
7.600-120
13.200/7.620-
120/240
u i t
I I U
1 1 11
I I I I
I I I I
u n
u ii
u i r
I I t i
11 u
49
il
Tabla W 2.
. EMPRESA ELÉCTRICA RIOBAMBA .
MARCA Capacidad Tipo Extras' # Voltaj es
KVA . . . Unidades V
Wonden
General
Brow-Boberi
Sin placa
General
u u
u ii
AEG
Sin placa
AEG
Westinghause
i i • t i
Khulcnan
CESA
I I M
Géneral-Electric
15 Conven 3 fases
15 " ' "
24 "
. 0-7 i i u
37,5 ' " 1 fase
5
10
10
2 0 " 3 fases
5 -
25
37,5
C . 1 1 U
C 11 I'
3
25
2
1
2
1
1
1
2
1
1
1
5
4
1
14
1
3
6.600-110/220
2.200-230/115
4.160/3.744-
220
13.200-115/230
4.000/3.800-
120/110
4.400/2.200-
110/230
u ti
4.000/2.200-
115/230
6.600-115/230
2.200-120
13.200/7.200-
120/240
u u
6.600-120
13.200-120
13.200-120
7.620/13.200-
15
120/240
2.200-120
MARCA
AEG
SWS
ISA
1 1
1 1
1 1
ASEA
. . EMPRESA
Capacidad
. . . I<VA
90
50
75
100
• 50
60
15
ELÉCTRICA KEOBAMBA
Tipo Extras_ #
Unidades
Conven 3 fases 1
1 1 1 M n
6
T I u -i
u M "\ u 11 -i
i i n -i
55
Voltaj es
V. .
4.160-120
13.200-120
13.200-220
u u
u n
1 I U
II I I
Tabla N* 3.
í
MARCA
Federated
i,
Woden
" "General
Tranformer
AEG
IM
Siemens
Wagner
Ális Chalraers
General-Electric
General
. EMPRESA
Capacidad
.KVA -
3
10
25
15
50
5
10
10
10
15
25
50
60
ELÉCTRICA QUITO .
Tipo Extras #
Unidades
Autop 1 fase 1
7
il t i CJ
3
Conven 3 fases 8
Autop. 1 fase 14
Conven " 10
11
n ii C)
3
" " 2
3 fases 2
" 3 fases . ' 7
Voltaj es
V .
13.200/7620-
120/240
u i i
T I I I
T I 1 1
II II
M I I
II II
6.000-110/
240
13.200/7.620-
120/240
13.200/7.620-
120/240 .
14.400-120/
240
34.500-120/
240
Sin placa
Tabla N^ 4.
EMPRESA ELÉCTRICA TULCAN
MARGA
Brown-Boberi
Sieniens
Brown-Boberi
Arkansas
u 11
Capacidad Tipo Extras-
KVA.
50 Conven 3 fases
75 ' " "
36
5 " 1 fase
' 10
" #Unidades
2
2
5
11
. . 15
35
Voltaj es
V
6.000-700/210
13.000-212
6.000-210
7.620-240
7.620-240
Tabla NS.5.
-f
> r
-i
.EMPRESA ELÉCTRICA DE BOLÍVAR
MARCA
Mc-Graw Edison
General-ELectric
ASEA
ASEA
Weressen
Weressen
Khulman
AEG
AEG
Siemens
General-Electric
General-Electric
Sin Placa
ASEA
Warner
Siemens
Siemens
Capacidad Tipo Extras-
. KVA .
2 , 5 Conven
15
12
10
12
6
15
7,5
5
6,6
5
5
7
120
10
10
5
Unidades
1
2
4
2
3
1
10
1
2
1
• 3
1
1
2
1 .
2
1.
Voltaj es
V . .
2.400-120
13.800-220
6.600-220
6.600-220
6.600-220
6 . 600-220
6.600-220
6.600-220
2.200-110
2.200-110
2.200-110
2.200-110
6.600-200
6.600-220
13.800-110
6.600-220
13.800-220
59
Tabla 6 .
MARCA
Siemens
Siemens
AEG
Federated
Federated
Sin placas
Federated
Siemens
Wonden
Wonden
Federated
Kulman
General
. . . .EMPRESA ELÉCTRICA .AMEA.TO
Capacidad Tipo Extras
KVA . . - . . .
6 , 6 Conven
5 "
10
15 .
30
30
25
10
15 Autop
10
30 Conven
15
15
' #Unidades
10
3
4
1
1
1
6
1
6
5
4
9
3 '
Voltaj es
V . .
6.600-115
6.600-115
6.600-115
13.800-115
13.800-2207
110
7.620-220/
110
7.620-115
7.620-220
6.600-115
2.200-115
6.600-220/
110
13 . 800-115
13.800-220/
110
54
Tabla IP 7.
I I Z I 1: 1 M £ 1 A S_
(Ll) Copiados del Seminario de Diseño de Maquinas Eléctricas y Trans
formadores.
Dr. Lajos Bajza
'...- -•*-'-(L2) Diseño de Aparatos Eléctricas"" -: . v
John H. Kuhimann • .
C.E.C.S.A. 1973
(L3) The J & P.
Transformer Book
A Practical Thechnology of the Power Transformer
A. Austen Stigant C. Eng. , F.I.E.E., F.I.E.E.E. and
A.C. Franklin C. Eng., F.I.E.E.
General Editor: C.A. Werth
Nev?nes - Butterworths
London Boston
(L4) Nomas para Distribución Rural
Programa Nacional de ElectrificaciC' •• ural' Unidad Ejecutora
Boletín DC/01
Circuitos secundarios y transformadores
Demandas de Diseño y Dimensionamí -\.' -,
Quito - Ecuador Julio /SO
(L5) NORMAS CEI
Publicación 76 - •*> ._ - -*? -T.-
Segunda Edición
1967 ""•;
(L6) Normas • -^'íV-i- ív?;--!
Publicación de Mitsubishu v; - j- ':5£$
Publicación - 1980 ' - >£•
(L7) Instituto Colombiano de Normas Técnicas
Normas Técnicas Colombianas de Transformadores Eléctricos
(L8) . Máquinas Eléctricas
Firzgerald-Kingsley-Kusko
Edición Internacional de estudiantes
Tercera Edición
(L9) Teoría de las máquinas de corriente alterna
Lan sdorf v.
Mc~Graw~Hill
Segunda Edición . s".-.:í<¡.<5
' - ';.-\H
(LIO) Circuitos Magnéticos y transfoiiuadures
E.E. Staff del M.I.T. ' •-"-;.-.. ' '
Editorial Reverte 1965
'(Lll) Transformadores y convertidores eléctricos
Colección C.E.A.C.
(L12) Manual Standard del Ingeniero Electricista
A.E. Khawlton
Torro I - II '
Editorial Labor 1967
(L13) Transferencias de calor aplicada a la ingeniería
James. R. Welty
Limusa 1978
(L14) World of the Eighties
Westinghouse 1979 Annual Report
(L15) Ingeniería Económica
Anthony J. Tarquin .
Leband T, Blank
(L16) Libro: Remuneración y Prestaciones Sociales de la Legislación
Ecuatoriana
1979
(L17) Partidas Arancelarias
Banco Central del Ecuador
1980