Sí, un transformador S13 sumergido en aceite puede alimentar cargas auxiliares ferroviarias, siempre que sus características eléctricas, capacidad térmica, sistemas de protección y condiciones de instalación se ajusten al proyecto. La iluminación de estaciones, la ventilación, las bombas y las alimentaciones de entrada de los sistemas de apoyo a la señalización pueden estar dentro de su ámbito de aplicación. Sin embargo, la designación S13 por sí sola no demuestra su idoneidad para uso ferroviario, su tolerancia a los armónicos ni la continuidad del suministro.

La distinción decisiva es la que existe entre un transformador de distribución auxiliar y un transformador de tracción. Una unidad seleccionada para un alimentador auxiliar convencional de media tensión no es automáticamente adecuada para conectarse directamente a una alimentación de tracción ferroviaria. Incluso en la distribución auxiliar, una capacidad nominal suficiente no garantiza una tensión aceptable durante el arranque de motores, un funcionamiento seguro con cargas no lineales ni el cumplimiento de los requisitos de protección contra incendios en instalaciones subterráneas.

Defina los límites del suministro antes de seleccionar el transformador

La evaluación debe comenzar con el diagrama unifilar. Determine si el transformador recibe energía de un alimentador de servicios públicos dedicado, de una red auxiliar ferroviaria o de un suministro derivado de la infraestructura de tracción. Estas configuraciones pueden presentar distintas características de tensión, requisitos de puesta a tierra, niveles de cortocircuito y exposición a perturbaciones.

Un transformador de distribución S13 trifásico convencional puede ser adecuado si la tensión y la frecuencia de entrada coinciden con sus valores nominales. La conexión directa a un sistema de tracción monofásico, o el funcionamiento con una relación tensión-frecuencia inusual, requiere una evaluación distinta. Una tensión excesiva en relación con la frecuencia puede provocar una sobreexcitación del núcleo, lo que aumenta el calentamiento y el ruido incluso cuando la carga secundaria es moderada.

Distinga también entre la carga del transformador y los equipos a los que finalmente se suministra energía. Si los equipos electrónicos de señalización se alimentan a través de un UPS, el transformador queda expuesto a las características de entrada del UPS, incluida la demanda de carga de baterías y los armónicos del rectificador. El transformador, por sí solo, no proporciona la autonomía ante interrupciones, el aislamiento ni las prestaciones de calidad de energía que requiere el sistema de señalización.

Por lo tanto, una especificación descrita como «Transformador de potencia sumergido en aceite de la serie S13 para ferrocarriles» debe indicar la configuración real del suministro y las condiciones de servicio, en lugar de basarse únicamente en la etiqueta de aplicación.

Dimensione según las condiciones de funcionamiento, no según la suma de las cargas conectadas

Un cuadro de cargas útil separa las cargas de funcionamiento continuo, intermitentes, de motores y electrónicas no lineales. La iluminación, la ventilación, las bombas de drenaje, los ascensores, los equipos de comunicaciones y los cargadores de baterías no necesariamente alcanzan su demanda máxima al mismo tiempo. Sus relaciones de funcionamiento son más importantes que aplicar un factor de simultaneidad genérico.

Para cargas esencialmente sinusoidales, la potencia aparente puede estimarse dividiendo la potencia activa por el factor de potencia. En el caso de cargas no lineales, utilice el factor de potencia verdadero y la corriente RMS: el factor de potencia de desplazamiento por sí solo no tiene en cuenta la distorsión de la forma de onda. Compruebe cada fase por separado, ya que una fase muy cargada puede alcanzar su límite térmico aunque la demanda trifásica total se mantenga por debajo de la potencia nominal.

Las condiciones de servicio pertinentes incluyen:

• Demanda máxima normal, con supuestos realistas de simultaneidad.
• Funcionamiento de emergencia, incluidas las combinaciones de ventilación o bombeo especificadas en el diseño ferroviario.
• Condiciones de transferencia cuando un transformador o alimentador no está disponible.
• Recuperación tras una interrupción, cuando se vuelven a arrancar los motores y se recargan las baterías del UPS.

Considere una instalación hipotética con una demanda normal de 400 kVA. Un transformador de 500 kVA parece ofrecer margen, pero esa comparación no basta si un ventilador grande arranca durante la recarga de baterías o si la unidad debe soportar cargas transferidas. La aprobación requiere comprobar el comportamiento transitorio de la tensión y la duración de la mayor exigencia térmica; no basta con añadir un margen porcentual.

La capacidad de sobrecarga debe basarse en las características térmicas de la unidad propuesta y en una evaluación de carga aplicable. No debe darse por supuesta a partir del nombre de la serie S13. La temperatura ambiente, la carga previa, las condiciones de refrigeración y el envejecimiento admisible del aislamiento afectan al resultado.

La regulación de tensión y los armónicos pueden determinar la idoneidad

La impedancia del transformador implica un compromiso. Una impedancia mayor reduce la corriente de cortocircuito prevista en el secundario, pero aumenta la caída de tensión bajo carga y durante el arranque de motores. Una impedancia menor mejora la rigidez de tensión, pero aumenta la solicitación de cortocircuito de los equipos de maniobra aguas abajo. La selección debe satisfacer ambos requisitos.

La evaluación del arranque debe incluir la impedancia de la fuente aguas arriba, la impedancia del transformador, la impedancia de los cables, el método de arranque del motor y las cargas que ya están en funcionamiento. El límite de aceptación se aplica en los terminales del equipo, no solo en el secundario del transformador. Los arrancadores suaves y los variadores de frecuencia pueden reducir la corriente de arranque, pero también deben evaluarse su rendimiento y sus efectos armónicos.

La selección de tomas permite corregir diferencias de tensión en régimen permanente; no sustituye a la regulación dinámica de tensión. Si la unidad propuesta tiene un cambiador de tomas sin carga, el ajuste requiere desenergizarla y no puede corregir fluctuaciones rápidas del suministro.

Los controladores LED, los rectificadores de UPS, los cargadores y los variadores de frecuencia pueden generar corrientes armónicas que aumentan las pérdidas en los devanados y las pérdidas parásitas. Un resultado estándar de aumento de temperatura con carga sinusoidal no demuestra la capacidad térmica con la forma de onda distorsionada prevista en el proyecto. Solicite el espectro armónico previsto y pida al fabricante que evalúe las pérdidas adicionales, la carga admisible y cualquier modificación de diseño necesaria.

Las cargas electrónicas monofásicas también requieren prestar atención a los armónicos triplén, que pueden sumarse en el neutro en lugar de cancelarse. Compruebe que el terminal neutro, el conductor y la puesta a tierra sean adecuados para la corriente de neutro calculada. Un devanado en delta puede ofrecer un camino para ciertos componentes armónicos de secuencia cero, pero elegir Dyn11 no elimina el calentamiento del neutro secundario ni todas las preocupaciones relativas a la calidad de energía.

Las condiciones de instalación pueden descartar una unidad que, por lo demás, sería adecuada

Una subestación auxiliar exterior y una estación subterránea cerrada son entornos de instalación sustancialmente distintos. La contención de aceite, la separación contra incendios, el acceso, la ventilación, la exposición a inundaciones y las medidas de emergencia pueden determinar si un transformador sumergido en aceite es aceptable.

El aislamiento con aceite mineral implica la presencia de un volumen de líquido combustible. Cuando la normativa local o las especificaciones del proyecto ferroviario limitan su uso, una unidad S13 sumergida en aceite puede no ser adecuada, independientemente de su rendimiento eléctrico. Puede ser conveniente evaluar un transformador de tipo seco u otro diseño con líquido aislante permitido, aunque el cambio de tecnología también requiere comprobar los requisitos térmicos, de envolvente y de protección contra incendios.

Confirme el rendimiento de refrigeración a la altitud y la temperatura ambiente reales del emplazamiento. Un flujo de aire restringido alrededor de los radiadores puede invalidar las hipótesis en las que se basa la potencia nominal. También deben definirse los límites de entrada de agua, condensación, contaminación, corrosión y vibración mecánica cercana. Una especificación general para transformadores de distribución no demuestra su idoneidad para cualquier entorno junto a las vías.

La coordinación del aislamiento debe abordar la tensión del sistema, la exposición a sobretensiones, la selección de pararrayos y las conexiones de los cables. Las perturbaciones relacionadas con el ferrocarril deben analizarse según la configuración real del suministro; no deben suponerse ni las condiciones habituales de la red pública ni una exposición grave relacionada con la tracción sin pruebas que lo justifiquen.

La continuidad del servicio depende del diseño completo de distribución

Un transformador puede cumplir su especificación técnica y, aun así, dejar los servicios ferroviarios esenciales expuestos a un fallo único. Cuando el proyecto requiera redundancia del suministro, evalúe conjuntamente los alimentadores independientes, la capacidad del transformador después de la transferencia, el funcionamiento de la transferencia automática y la autonomía del UPS.

La instalación de dos transformadores no garantiza una capacidad N−1 si la unidad restante no puede soportar la carga esencial definida o si ambas dependen de un suministro aguas arriba vulnerable común. Puede ser necesario deslastrar cargas para mantener el apoyo a la señalización y las funciones de emergencia, desconectando al mismo tiempo los servicios no esenciales del edificio.

La coordinación de protecciones debe permitir la corriente de irrupción de energización del transformador y el arranque de motores sin comprometer la eliminación de fallos. Confirme los poderes de corte de los interruptores aguas abajo utilizando el nivel de cortocircuito calculado. Si se prevé el funcionamiento en paralelo, compruebe la relación de tensión, la posición de las tomas, el desfase, la compatibilidad de impedancias y el reparto de carga; que la capacidad coincida no es suficiente.

Exija documentación específica del modelo antes de su aceptación

La documentación de aprobación debe especificar los valores garantizados de pérdidas, la impedancia, el grupo vectorial, el rango de tomas, los niveles de aislamiento, los límites de aumento de temperatura, el método de refrigeración y las condiciones de servicio. También debe incluir los informes pertinentes de ensayos de rutina y de tipo, pruebas de resistencia a cortocircuitos aceptables según las especificaciones del proyecto, detalles de protección y planos de instalación.

Las normas deben identificarse por las ediciones aceptadas en el mercado de destino y en el contrato ferroviario. El cumplimiento de las normas generales para transformadores y la certificación ISO 9001 no demuestran el cumplimiento de todos los requisitos ferroviarios específicos. Las referencias a normas obsoletas en el perfil de un proveedor no deben sustituir los criterios de aceptación técnica del proyecto.

Conviene comparar las pérdidas en suministros auxiliares que permanecen energizados de forma continua, pero esta comparación es independiente de la idoneidad ferroviaria. Como referencia alternativa, el rango publicado paraTransformadores de potencia sumergidos en aceite de la serie S20 incluye capacidades de 30 a 2,500 kVA y conexiones Yyn0 o Dyn11. Estas opciones pueden servir para una evaluación equivalente, pero no demuestran que sean intercambiables con una unidad S13. Compare las pérdidas garantizadas en vacío y en carga con la misma capacidad, las mismas condiciones de referencia y el perfil de servicio previsto.

Una unidad S13 es una opción justificable cuando el suministro auxiliar se ajusta a sus valores nominales, el servicio calculado se mantiene dentro de los límites térmicos y de tensión verificados, la instalación permite el aislamiento en aceite y el sistema eléctrico completo cumple los requisitos de continuidad. La falta de evaluaciones de armónicos, las caídas de tensión inaceptables durante el arranque de motores, la prohibición de instalaciones con aceite o una configuración de suministro incompatible son motivos para no aprobarla; no necesariamente se resuelven con una potencia nominal en kVA mayor.