Cambiador de Taps de un Transformador: ¿Qué es y Cómo Funciona?

El cambiador de taps de un transformador es un componente indispensable en los transformadores de potencia. Su función es sencilla pero muy importante: ajustar el voltaje de salida del transformador. Pero, ¿cómo lo hace? A lo largo de este episodio, veremos cómo funciona, para qué sirve y cómo su mantenimiento puede prevenir fallas.

¿Qué Función Tiene el Cambiador de Taps en un Transformador?

El cambiador de taps ajusta el número de vueltas en los devanados del transformador. Así, puede aumentar o disminuir el voltaje de salida. Esto es útil para mantener el suministro de energía estable, cuando el voltaje de entrada varía. Por ejemplo, si la red eléctrica entrega un voltaje más bajo de lo esperado. Con ayuda del cambiador de taps podemos "mover el tap" para corregir esa diferencia y asegurar un buen nivel de voltaje en nuestro sistema eléctrico.

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Esta función de poder "ajustar" el voltaje de salida del transformador es invaluable en grandes instalaciones industriales donde el uso de potencia es alto. Debemos tomar en cuenta que un mal ajuste de los taps puede dañar los equipos conectados al transformador o hacer que el sistema nos arroje un voltaje más alto o más bajo de lo que esperábamos.

De hecho, hay algo muy importante que decirte. Es necesario que estos ajustes los realice un profesional. En más de una ocasión, personas no capacitadas han realizado cambios de taps. Al terminar su maniobra, se encontraron con el terrible resultado del daño del transformador de la empresa. En apariencia es un trabajo sencillo pero solo personal capacitado debe realizar esta operación.

recuerda que en Trafomex, contamos con la experiencia y los conocimientos para resolver tus necesidades en cuanto a mantenimiento, estudios y cursos de electricidad industrial. Puedes comunicarte con nosotros si necesitas un cambio de tap en tu transformador.

¿Qué Son y Para Qué Sirven los Taps?

Los taps o derivaciones son puntos de conexión del devanado que permiten modificar el número efectivo de espiras y, por tanto, la relación de transformación. El rango, los pasos y las posiciones disponibles dependen del diseño indicado en la placa y en el manual del transformador.

La posición de tap corresponde a una relación de transformación prevista por el fabricante. No basta con elegir un número mayor o menor: el efecto sobre la tensión secundaria depende del devanado regulado y de cómo esté marcada la placa.

Tipos de Cambiadores de Taps

Existen dos tipos principales de cambiadores de derivaciones o taps:

1. Cambiadores bajo carga (OLTC): Están diseñados para cambiar la relación de transformación durante la operación, mediante su mecanismo y control previstos. Esto no autoriza a intervenirlos, accionar una manivela o hacer mantenimiento con el equipo energizado. Debe seguirse el manual específico.
2. Cambiadores sin tensión (DETC, llamados también sin carga en algunos equipos): Su ajuste requiere desenergizar el transformador y establecer las condiciones seguras de trabajo. Que no exista carga conectada no significa que el equipo esté sin tensión.

¿Porqué se mueven los taps en un Transformador Industrial?

El ajuste de taps permite adaptar la relación de transformación a las condiciones de suministro y a la tensión requerida. Antes de decidirlo, se debe distinguir una variación sostenida de tensión de problemas de caída de tensión, conexiones, sobrecarga u otras causas. Mover el tap sin diagnóstico puede desplazar el problema o elevar demasiado la tensión en otras condiciones de carga.

Problemas que Ocasiona el Alto Voltaje en las Empresas1. Daños a los Equipos Eléctricos

Los equipos eléctricos, como motores, compresores y sistemas de iluminación, están diseñados para operar dentro de un rango específico de voltaje. Si el voltaje es demasiado alto, puede provocar daños en los componentes, provocando afectaciones en los sistemas aislantes internos. Este daño puede reducir la vida útil de los equipos o, en casos extremos, provocar fallos irreversibles que van a requerir reemplazos costosos.

2. Mayor Consumo de Energía

Un voltaje elevado puede hacer que algunos equipos, como los puramente resistivos, consuman más energía de la necesaria para su funcionamiento. Esto no solo aumenta las facturas de electricidad, sino que también puede generar una falla en la red eléctrica, elevando los riesgos de paradas en el sistema.

3. Paros por activación de los Sistemas de Protección

Cuando el voltaje excede los niveles seguros, algunos sistemas de protección, como los relés de sobre voltaje y algunos interruptores automáticos con protección de alto voltaje, pueden activarse para desconectar el suministro de energía. Esto provoca paros no planificados que afectan la producción.

Problemas que Ocasiona el Bajo Voltaje en las Empresas

El bajo voltaje también es muy peligroso para las empresas, aunque muchas veces sus efectos no son tan evidentes. Porque suelen ocasionar problemas a mediano o largo plazo. Con el tiempo, el bajo voltaje puede causar una serie de problemas que impactan en una baja producción y en costos de operación elevados.

1. Pérdida de Eficiencia en Equipos

Una tensión fuera del rango previsto puede afectar el desempeño de motores y otros equipos. La respuesta depende del tipo de carga, su control y las condiciones de operación; no todos los equipos reducen su velocidad de la misma forma.

2. Sobrecalentamiento de Motores

En motores que intentan mantener una carga mecánica, una tensión insuficiente puede aumentar la corriente y el calentamiento. El resultado depende de la carga y del diseño; requiere mediciones antes de atribuirlo al tap del transformador.

3. Desgaste Prematuro de Componentes

Las variaciones de tensión pueden provocar mal funcionamiento, desconexiones o esfuerzos adicionales según el equipo conectado. Deben investigarse su duración, magnitud y origen antes de seleccionar una corrección.

El Ajuste de Taps en Transformadores: ¿Cómo Se Realiza?

El ajuste de taps se lleva a cabo cuando tienes problemas de bajo o alto voltaje con la alimentación que te entrega tu transformador. Para calcular el tap correcto, se considera la tensión de entrada y la tensión que debe salir del transformador. Este cálculo es necesario para evitar problemas y asegurar un suministro de voltaje más confiable.

Como ejemplo conceptual, una lectura de 210 V frente a una referencia de 220 V representa una diferencia aproximada de 4.5%. Ese dato por sí solo no define qué tap seleccionar: hacen falta la tensión primaria, la placa, las posiciones disponibles y las mediciones bajo distintas condiciones de carga. La decisión y la maniobra corresponden a personal capacitado, con procedimiento específico, control de energías y verificación de ausencia de tensión cuando el equipo requiera operar sin tensión.

1. Importancia del Mantenimiento del Cambiador de Taps

El mantenimiento del cambiador de taps es un requisito para ayudar a conseguir una operación estable del transformador. Sin un buen mantenimiento, los cambios de voltaje pueden ser peligrosos. Mantener el cambiador de taps de un transformador en buenas condiciones te va a evitar problemas muy serios.

2. Problemas Comunes en Cambiadores de derivaciones

Los problemas más comunes son el desgaste de los contactos y defectos en su fabricación. Y es por lo siguiente: con el tiempo, los contactos del cambiador pueden dañarse debido a la fricción del uso o a defectos en la fabricación. Estas fallas pueden llevar a interrupciones en el suministro de energía, o a resultados inesperados en las pruebas de aceite del transformador. En el caso de transformadores del tipo húmedos.

El mantenimiento de un OLTC depende de su tecnología, número de operaciones, condiciones de servicio e instrucciones del fabricante. La inspección de contactos, mecanismo y controles debe responder a ese diseño. La tecnología de conmutación y las condiciones de servicio cambian los mecanismos de desgaste; por eso el programa debe corresponder al cambiador instalado.

¿Cuántos Taps Tiene un Transformador?

El número de taps varía según el tipo y el tamaño del transformador. En transformadores pequeños, puede haber entre 3,5 o 7 taps. En transformadores de potencia, pueden tener hasta 33 taps o más. Cada tap representa un ajuste de voltaje específico, lo que permite un control de voltaje fino sobre la salida del transformador. Un cambiador de taps de un transformador de gran capacidad puede ofrecer más opciones para ajustar el voltaje.

Pruebas Eléctricas en Cambiadores de Taps

Las pruebas ayudan a detectar anomalías y deben elegirse e interpretarse según el tipo de cambiador y el procedimiento del fabricante. Entre las evaluaciones posibles se encuentran:

• Evaluación de resistencia: Las mediciones aplicables a devanados y contactos permiten investigar discontinuidades o diferencias anormales, de acuerdo con el método y el diseño del equipo.
• Prueba de relación de transformación: Contrasta la relación medida con la prevista para la posición de tap y la conexión del equipo.
• Verificaciones funcionales: Revisan indicación de posición, accionamiento, enclavamientos y controles que correspondan al modelo, bajo un procedimiento seguro y autorizado.

Conclusión

El cambiador de taps de un transformador es una pieza muy importante, que permite ajustar el voltaje para mantener la estabilidad en los sistemas eléctricos. Ya sea bajo carga o sin carga, según su tecnología, es necesario su correcto mantenimiento para evitar problemas graves en la red eléctrica.

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Qué información enviar para revisar un cambiador de taps

Comparte placa del transformador, fabricante y modelo del cambiador, posición registrada, síntomas, mediciones previas y antecedentes de mantenimiento. No cambies la posición para probar si desaparece una falla. Consulta el mantenimiento a transformadores y la prueba de relación de transformación para definir el diagnóstico.

Referencias técnicas: cambiadores sin tensión de Reinhausen y manual de OLTC de Reinhausen. Son referencias de fabricante; el procedimiento aplicable es el del modelo instalado.