Imaginemos la siguiente analogía: te subes a tu coche, pones una marcha y aceleras al máximo, manteniéndolo así durante unas horas. Luego, frenas bruscamente hasta que el coche se detiene por completo. Repite esto varias veces al día, todos los días durante años, y evalúa el desgaste de tu coche. Claramente, se genera un desgaste mucho mayor en comparación con el uso diario “normal”.
Teniendo en cuenta las comparaciones y analogías necesarias, un transformador utilizado en sistemas de generación de energía renovable está sujeto a variaciones bruscas de carga diariamente durante su funcionamiento. Con cada incidencia máxima y mínima de radiación solar o viento, los transformadores se someten a una carga máxima y mínima, respectivamente. Este efecto es más intenso en los transformadores acoplados directamente a los sistemas de generación, pero también se observa en los transformadores de potencia de colectores que interconectan las plantas generadoras a la red eléctrica.
Además de las tensiones mecánicas causadas por los ciclos de carga en el transformador, también podemos destacar las exigencias relacionadas con las magnitudes electromagnéticas (que afectan básicamente a los inversores con electrónica de potencia integrada). Se podrían escribir varios artículos sobre estos fenómenos eléctricos y magnéticos, pero en esta primera aproximación solo destacaré que en los parques de generación de energías renovables existen numerosas exigencias que, si no se consideran en la fase de diseño, pueden comprometer la vida útil de estos transformadores.
En resumen, podemos destacar las siguientes características de diseño de transformadores para energías renovables que deben evaluarse desde la especificación técnica, el cálculo y el diseño hasta la construcción final del equipo:
• Concepto de construcción con múltiples devanados secundarios;
• Tensión y corriente asimétricas entre fases;
• Subtensiones y sobretensiones transitorias y permanentes;
• Blindaje electrostático entre el primario y el secundario para atenuar las altas frecuencias;
• Transitorios eléctricos de alta frecuencia generados por conmutación y/o fallas;
• Esfuerzos repetidos generados por la corriente de magnetización (irrupción);
• Condiciones de cortocircuito debido a los múltiples componentes propensos a fallas conectados al transformador;
• Entorno de instalación (alta temperatura, salinidad, contaminación, humedad, entre otros);
• Armónicos de corriente (este tema por sí solo podría generar material para varias publicaciones);
• Esfuerzos mecánicos debidos a variaciones térmicas durante los ciclos de carga y/o la temperatura ambiente;
• Vibraciones mecánicas (especialmente cuando el transformador tiene algún tipo de acoplamiento con el aerogenerador, lo que suele generar un nivel significativo de vibraciones);
• Variaciones de diseño con el uso de fluido vegetal.