. RECONSTRUCCIÓN DS TRANSFORMARES DE ......tros detalles) de transformadores averiados, o parte de...

. 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


+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.


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.


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.


5.1.5 PRUEBA DE RELACIÓN DE FASE, POLARIDAD Y GRUPO DE CONEXIÓN

Objeto; Verificación de la conexión.


ción 12.

Descripción: Mediante la adición y substracción de voltaje inducido

se determinará la polaridad de las bobinas.

Equipo: - Fuente de tensión variable


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.


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.


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


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

>

pq

P

O

H

O

W

P

PM

Pí

p

£=•;£-*

H

M

"

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O

"hjH

pq

P

O

H

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O

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PH

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P

o

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O

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QJen MO T-M T:-U tíO H

SOi— i

o

pdpqPMo

HP

coO

co

o

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

eo M 'S ÍO H -H P4_) OJ d OO p -HÜJ QJ O

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)


Utilidades brutas = 6'336.000 - 2'953.303,2 (S/.)

Utilidades brutas = 3'382.696,8 (S/.)


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


Utilidades netas antes de impuestos = 2'315.521,896 - 347.328,284

Utilidades netas antes de impuestos = S/. I1968.193,612


Impuestos a las utilidades =0,2 x 1'968.193,612

Impuestos a las utilidades = S/. 393.638,72


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)


- 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)


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


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

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