Los transformadores de aceite primero Explotan y luego se incendian.
Esto ocurre por los procesos que se desencadenan internamente en el transformador y los vapores y gases que se generan, son menos las situaciones donde no explotan.

ZENSITEC provee Sistemas de Protección contra incendios en transformadores de aceite para México, Perú, Ecuador, Colombia, Bolivia, Uruguay y Argentina.

Trataremos los transformadores inmersos en aceite, las causas por las cuales se prenden fuego y cómo protegerlo contra incendios ya sea con agua fraccionada o agua pulverizada de boquillas de alta velocidad, con agua nebulizada, con espuma, con gases limpios FM200 o Novec-1230, con gas CO2 o con polvo químico seco.

Nos interesan los transformadores en baño de aceite de gran capacidad como Transformadores de Potencia, Transformadores Reductores de Tensión usados en plantas Generación eléctrica y en centros de distribución de energía eléctrica que están ubicados en Subestaciones Transformadoras o Subestaciones Eléctricas, Centros de Distribución y Centrales Termoeléctricas o plantas Hidroeléctricas.

Si bien existen transformadores aislados en aire y transformadores encapsulados en resina epóxica, nos enfocaremos en los transformadores de gran capacidad refrigerados por aceite y la forma de protegerlos.

Cómo es un Transformador inmerso en Aceite?

Los transformadores de baño de aceite son los más utilizados para manejar grandes potencias, son los más grandes de varios metros de largo y ancho y pesan toneladas.
Los devanados están completamente inmersos en un aceite, mineral con aditivos en la mayoría de los casos.

Las ventajas de los transformadores en aceite son: manejo de grandes potencias, reducido tamaño, fáciles y rápidos de fabricar, son confiables y de costos conveniente.

El uso de aceite tiene ventajas: eficiencia de refrigeración alta, buenas propiedades dieléctricas y actúa como protección anticorrosiva de elementos internos del transformador.

Desventajas de los transformadores de aceite: pueden producir fugas y contaminación ambiental, el líquido puede contaminarse por humedad, requieren cierto grado de control y mantenimiento y explotan al incendiarse.

Cómo es el proceso de explosión e incendio de un transformador de aceite?

Varios factores pueden ocasionar que aumente repentinamente la temperatura del aceite refrigerante del transformador haciéndolo explotar.
Un cortocircuito o la caída de un rayo causará un aumento en la temperatura que vaporizará al aceite refrigerante y liberará gases explosivos disueltos en él, también aumentará la presión y esta mezcla será liberada al exterior en forma de nube de aceite y gases a través de la válvula del tanque de expansión. Seguidamente, un arco eléctrico del propio cortocircuito interno, generará una primera explosión interna cuya onda de presión hará volar partes del cuerpo del tanque que inflamará la nube de aceite del exterior la cual hará explotar al transformador de manera más colosal.
Finalmente, el aceite interior derramado drena hacia las partes bajas produciendo un incendio de superficie y del cuerpo del equipo, esta última fase es la conocida como incendio del transformador.

Primero el transformador generará una explosión y luego arderá en llamas

Por qué se dañan los transformadores?

Los transformadores se incendian generalmente por combinaciones de varios factores:
• Envejecimiento del transformador.
• Controles y mantenimientos inadecuados del transformador:
– Aceite refrigerante degradado,
– Deterioro del asilamiento,
– Fallas en sistema de refrigeración,
– Sistemas de protección inadecuados,
– Fallas en los cambiadores
• Factores externos:
– Descargas atmosféricas por rayos
– Sobrecargas, Sobre tensiones, Cortocircuitos.

Estos factores contribuyen a deteriorar internamente al aislamiento y al aceite, luego se producen arcos eléctricos que sobrecalientan el aceite produciendo la explosión y el incendio del trafo.

Sistemas de extinción de incendios para un transformador

Las alternativas de extinción son: agua pulverizada o nebulizada, gases CO2, Inertes, FM200, Novec-1230 o polvo químico seco.
La protección contra incendios de los transformadores dependerá de varios factores como:
• Ubicación de los transformadores (montaje en intemperie, montaje dentro de una sala).
• Sitio desatendido o con presencia habitual de personal en las cercanías de los trasformadores.
• Tipo de Trasformador: transformador en baño de aceite, transformador seco o de resina epoxi.
• Espacio disponible para ubicación de botellas de agente gaseoso.

Transformadores ubicados a la intemperie la protección podría ser por:
• Agua pulverizada o agua fraccionada NFPA-15.
• Gas de extinción CO2 con descarga local
• Polvo químico seco.

Transformadores en Salas Eléctricas o Subestaciones con presencia de personal queda descartada la opción de supresión de incendio por CO2 dado que es letal para el ser humano.
Para un transformador interior en una sala con pocas aberturas para refrigeración con cierre automático, las opciones podrían ser:
• Supresión con Gases Inertes o FM200 o Novec-1230
• Agua nebulizada (inundación total conforme a FM Factory Mutual)

Es necesario valorar las características del agente o sistema a utilizar como: alta capacidad y velocidad de extinción, evitar producir reacciones químicas, no conductor de la electricidad y limpieza posterior a la descarga (los gases limpios como el FM200, el NOVEC1230 o los Gases inertes y luego el CO2 no dejan residuos), agente no conductor de la electricidad.

Cómo proteger contra incendios un Transformador eléctrico de Aceite Refrigerante?

La NFPA850 “Prácticas Recomendadas para Protección Contra Incendios en Plantas de Generación Eléctrica y Estaciones Transformadoras” recomienda utilizar una Protección pasiva en los transformadores en función a la cantidad de aceite que estos contienen utilizando:
a) distancias entre los transformadores entre sí u otros edificios
b) uso de muros cortafuegos
c) contención
d) drenaje
e) la protección contra rayos (según NFPA 780 “Norma para la Instalación de Sistemas de Protección contra Rayos)

También recomienda la protección activa de sistemas de detección y supresión a base de agua pulverizada (NFPA 15 “Norma para Sistemas Fijos de Protección contra Incendios de Agua Pulverizada”) u otro método.

La protección contra incendios de un Transformador de aceite tiene dos objetivos principales: la detección y rápida supresión del incendio en el transformador y luego evitar la propagación del incendio a otras unidades o edificios.

Sistemas de agua nebulizada con tanque hidroneumático en Subestaciones Eléctricas:

Es habitual en Subestaciones eléctricas desatendidas el uso de Tanques hidroneumáticos con extinción por agua fraccionada en los transformadores, ya que permite una operación confiable en el tiempo y diseño compacto. El sistema hidro-neumático consta de un tanque metálico presurizado con aire o nitrógeno y agua para extinción de incendios. El Depósito hidroneumático cumple las funciones de tanque de reserva de agua, con la cantidad necesaria, y el aire o nitrógeno a presión actuará de carrier impulsando el agua a través de las cañerías hacia los dispositivos de descarga.

El sistema trabaja comandado por un sistema de detección y alarma de incendios con detectores térmicos, de humo y/o de llama y comando automático del sistema de extinción de transformador correspondiente. De esta forma, un único tanque hidroneumático puede proteger a todos los transformadores de una subestación ya que se considera el escenario de contingencia simple, que significa que un solo transformador es podría incendiarse. Una válvula diluvio por cada box de transformador en la Subestación eléctrica habilitará el paso de agua hacia las boquillas de alta velocidad de agua fraccionada. Frente a un incendio, los detectores comunicarán el evento al panel de incendio quien activará las alarmas y abrirá el sistema de diluvio del transformador correspondiente y el agua fluirá desde el tanque hidroneumático a través de las cañerías, pasando por la válvula de diluvio abierta y se descargará por los picos abiertos de alta velocidad del agua pulverizada. Adicionalmente el panel activará sirenas y balizas de alarma y comunicará remotamente la ocurrencia del incendio y activación de descarga.

El sistema de agua fraccionada de alta velocidad será dimensionado conforme a NFPA-15.

Otros elementos externos serán necesarios considerar, como una bomba de llenado del tanque hidro neumático, un compresor de aire para la presurización del tanque y medidores de nivel y presión entre otros para detectar fallas por el panel de incendio y comunicarlas remotamente.

Consecuencias de la Explosión e Incendio de un Transformador:

Un transformador prendido fuego no se puede salvar quitándolo de servicio, ya que internamente se encuentra severamente dañado y su reparación luego de un incendio implica una reconstrucción completa equivalente a una nueva unidad. Adicionalmente a la pérdida económica del propio transformador se suman:
• Lucro cesante por el equipo fuera de servicio.
• Incendios y daños producidos a equipos y edificios adyacentes.
• Posibles lesiones y desconfianza del personal operativo.
• Contaminación ambiental por el aceite expulsado y la generación de humos debido a la combustión del aceite.
• Lucro cesante por interrupción del servicio del transformador y eventuales equipos aledaños.