Un transformador de media tensión destinado a operar a gran altitud debe cumplir dos requisitos distintos: soportar la carga requerida sin superar los límites térmicos y resistir, mediante su aislamiento externo, los esfuerzos eléctricos propios de la menor densidad del aire en el emplazamiento. Aumentar la potencia nominal puede resolver el primer requisito, pero no soluciona automáticamente el segundo.

Por tanto, el requisito decisivo de compra es garantizar el funcionamiento a la altitud, temperatura ambiente y condiciones de instalación especificadas, no limitarse a una potencia de catálogo acompañada de la indicación «apto para altitud». Tanto en instalaciones de 10 kV como de 35 kV, es necesario evaluar de forma coordinada el transformador, sus terminales y los equipos circundantes antes de aprobar el diseño.

Defina las condiciones del emplazamiento antes de seleccionar la potencia nominal

El marco de IEC 60076 considera, en general, que las altitudes de hasta 1.000 metros corresponden a condiciones normales de servicio. Por encima de ese nivel, los requisitos aplicables dependen del tipo de transformador y de las disposiciones pertinentes de la norma. El contrato debe especificar las normas aplicables y sus ediciones, en lugar de basarse en una declaración genérica de conformidad con IEC o GB.

La altitud por sí sola no basta para seleccionar el equipo. Un emplazamiento montañoso frío y una instalación cerrada y calurosa a la misma altitud presentan demandas térmicas distintas. Los datos meteorológicos exteriores tampoco permiten determinar la temperatura del aire alrededor de un transformador instalado dentro de una subestación compacta.

La solicitud de oferta debe incluir:

• Altitud del emplazamiento y temperaturas ambiente máximas, medias diarias y estacionales.
• Carga continua, duración de los picos, crecimiento previsto de la carga y cualquier requisito de carga de emergencia.
• Tensión del sistema, tensión máxima para el equipo, frecuencia, esquema de puesta a tierra y niveles de aislamiento requeridos.
• Ubicación interior o exterior, configuración de la envolvente, restricciones de ventilación y exposición solar.
• Polvo, contaminación, condensación y otras condiciones ambientales que afecten al aislamiento o la refrigeración.
• Cargas no lineales, condiciones de arranque de motores y otras condiciones de funcionamiento que influyan en el calentamiento o el comportamiento de la tensión.

Estos datos deben constituir una única base de diseño acordada. Si el proveedor del transformador presupone una refrigeración exterior sin restricciones y el proveedor de la envolvente presupone una carga térmica estándar, cada componente puede parecer conforme mientras que la instalación completa sigue sin ser adecuada.

Analice por separado los aspectos térmicos y de aislamiento

La menor densidad del aire afecta a la transferencia de calor desde las superficies hacia el aire circundante. En un transformador sumergido en aceite, el aceite sigue transportando el calor desde las partes activas hasta el tanque o los radiadores, pero la disipación final de ese calor al aire ambiente sigue siendo sensible a la altitud. Un transformador de tipo seco depende más directamente de la refrigeración por aire alrededor de los devanados y a través de sus conductos de ventilación.

Por tanto, el rendimiento de refrigeración debe evaluarse en función de la temperatura del punto caliente de los devanados, los límites de aumento de temperatura aplicables y, en los diseños sumergidos en líquido, la temperatura del aceite en la parte superior. Una temperatura ambiente más baja puede aportar un margen térmico útil, pero este debe demostrarse para las combinaciones especificadas de carga y temperatura.

El aislamiento externo plantea una cuestión distinta. La menor densidad del aire reduce su rigidez dieléctrica y afecta a los pasatapas expuestos, los terminales, las distancias entre fases y las distancias entre fase y tierra. El aislamiento interno de aceite o sólido no sufre el mismo efecto atmosférico directo, aunque es necesario verificar el sistema de aislamiento completo.

Un transformador puede superar la evaluación térmica y, aun así, tener un aislamiento externo insuficiente a gran altitud. Del mismo modo, aumentar las distancias eléctricas no demuestra que la refrigeración sea adecuada.

En esta etapa resulta especialmente útil un plano de disposición que muestre los pasatapas, las terminaciones de cables, las superficies de la envolvente conectadas a tierra y las rutas de ventilación. Permite identificar claramente qué riesgos corresponden al propio transformador y cuáles se derivan de su instalación.

Compare la capacidad garantizada en el emplazamiento, no los kVA de catálogo

No existe un porcentaje universal de reducción de potencia adecuado para todos los transformadores de gran altitud. El resultado depende del modo de refrigeración, el diseño térmico, las condiciones ambientales, las restricciones de la envolvente y el método establecido por la norma aplicable. Una reducción general copiada de otro proveedor o tipo de transformador no constituye una base de diseño fiable.

Un proveedor puede abordar la altitud reduciendo la carga admisible, aumentando la superficie de refrigeración, diseñando el equipo para un menor aumento de temperatura u optando por otra modificación de ingeniería. Estas alternativas deben compararse con las mismas condiciones del emplazamiento y los mismos requisitos de servicio.

Considere un requisito hipotético de funcionamiento continuo de 900 kVA. Si un proveedor confirma que un diseño concreto solo puede entregar el 90 % de su potencia nominal en las condiciones especificadas del emplazamiento, una unidad de 1.000 kVA cubriría ese servicio continuo sin margen de capacidad adicional. La cifra del 90 % es ilustrativa, no una regla para instalaciones de gran altitud. La selección aún debe tener en cuenta el crecimiento de la carga, el funcionamiento en horas punta y cualquier otro requisito especificado.

Solicite una declaración de la capacidad disponible garantizada en el emplazamiento, respaldada por la base de cálculo térmico. Si se propone refrigeración asistida por ventiladores, distinga entre la potencia con refrigeración natural y la potencia con ventiladores. La avería de los ventiladores, la disponibilidad de alimentación auxiliar y el acceso para mantenimiento pasan entonces a formar parte de la decisión operativa.

Las pérdidas también son importantes porque determinan el calor que debe disipar la instalación. Como ejemplo de catálogo, laserie S20 de transformadores de potencia sumergidos en aceite ofrece capacidades de 30 a 2.500 kVA, con opciones de tensión primaria de clase 10 kV y pérdidas en vacío y en carga específicas para cada modelo. Estos valores pueden servir para comparar de forma preliminar las cargas térmicas, pero no demuestran la aptitud para operar a gran altitud. Es necesario confirmar la capacidad nominal para el emplazamiento, los sistemas de refrigeración y las disposiciones de aislamiento externo. El intervalo indicado no debe considerarse prueba de que se ofrece una versión de 35 kV.

Verifique la coordinación del aislamiento más allá de los terminales del transformador

En sistemas de 10 kV y 35 kV, la selección debe partir de la tensión máxima del sistema para el equipo y de los niveles de soportabilidad requeridos, no solo de la tensión nominal. El método de coordinación de aislamiento aplicable debe establecer la corrección atmosférica necesaria para el aislamiento externo.

Solicite al proveedor que identifique los pasatapas, las distancias y las configuraciones de terminales seleccionados o modificados para la altitud. Una declaración de que «el aislamiento está reforzado» ofrece pocos fundamentos para aceptar el diseño si no está vinculada a valores nominales declarados, dimensiones y pruebas de verificación.

También es necesario distinguir entre distancia de aislamiento y línea de fuga. La distancia de aislamiento corresponde al trayecto más corto a través del aire; la línea de fuga sigue una superficie aislante y depende en gran medida de la contaminación y la humedad. Aumentar la línea de fuga no compensa automáticamente una distancia en aire insuficiente.

La evaluación debe incluir las terminaciones de cables, las interfaces con el equipo de maniobra, los pararrayos y las estructuras metálicas conectadas a tierra cercanas. Un transformador apto para gran altitud instalado dentro de una envolvente con una distancia insuficiente entre terminales sigue representando un riesgo para la instalación. La selección y ubicación de los pararrayos deben ajustarse al diseño coordinado de protección y no sustituir un aislamiento adecuado.

Elija una construcción sumergida en aceite o de tipo seco según la instalación

La construcción sumergida en aceite puede ofrecer una vía eficaz para la transferencia interna de calor, pero los radiadores o el tanque siguen necesitando una exposición suficiente al aire de refrigeración. Las medidas de protección contra incendios, la contención del líquido y los requisitos de acceso pueden limitar la disposición. Si se propone un tanque sellado, solicite confirmación de que su diseño mecánico y de presión cubre las condiciones especificadas de transporte y funcionamiento.

La construcción de tipo seco puede ser adecuada para instalaciones en las que se desea evitar la contención de líquidos, pero no debe suponerse que está preparada de forma inherente para funcionar a gran altitud. Es necesario evaluar expresamente el flujo de aire alrededor de los devanados, las distancias de aislamiento externo y la ventilación de la envolvente. La potencia nominal del transformador sin envolvente no es necesariamente la potencia disponible dentro de la carcasa suministrada.

Para cualquiera de las dos construcciones, solicite las pérdidas en el punto de funcionamiento especificado y la base de diseño de la ventilación para la instalación completa. La refrigeración no debe depender de vientos favorables, salvo que esa dependencia se haya diseñado y aceptado expresamente. Los filtros, los conductos de aire obstruidos y la recirculación del aire de escape caliente pueden invalidar las hipótesis térmicas originales.

Incluya las pruebas de aceptación en la especificación de compra

Un certificado ISO 9001 o una declaración de eficiencia energética no demuestran la aptitud para operar a gran altitud. Las pruebas pertinentes deben ser específicas del diseño: una declaración de servicio garantizado en el emplazamiento, una justificación térmica, la coordinación del aislamiento, planos de interfaces aprobados y un plan de pruebas definido.

Una prueba de aumento de temperatura en fábrica realizada a menor altitud no reproduce directamente las condiciones de refrigeración del emplazamiento. Del mismo modo, una prueba dieléctrica realizada en condiciones atmosféricas de fábrica no demuestra por sí sola el cumplimiento de todos los requisitos de aislamiento externo a la altitud de instalación. El proveedor debe explicar cómo los resultados de las pruebas, las correcciones atmosféricas y los cálculos de diseño demuestran conjuntamente la conformidad.

Antes de la fabricación, resuelva cualquier cambio que afecte a la altura de los pasatapas, las dimensiones de los radiadores, la separación entre terminales, el tamaño de la envolvente o la ventilación. Estos cambios pueden afectar a las cimentaciones, las distancias de transporte y el tendido de cables. Descubrirlos después de la llegada del transformador genera un problema de interfaces, en lugar de una simple sustitución de equipo.

La especificación técnica final debe indicar la capacidad continua garantizada a la altitud del emplazamiento, los límites de temperatura aplicables, los valores nominales de aislamiento, las condiciones de refrigeración y las restricciones de instalación. La aceptación debe estar vinculada a esos compromisos. Así, la selección de un transformador para gran altitud se convierte en una decisión de ingeniería verificable, en lugar de una suposición asociada a una placa de características estándar.