Transformadores y el Factor K

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Henry Vargas

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Jun 11, 2013, 10:09:42 AM6/11/13
to listaele...@googlegroups.com
Buenos días,

Amigos quiero consultarlos sobre la siguiente situación:

En una Clínica que atendemos nos encomendaron cambiar un transformador seco trifasico Dy11 de 112,5 KVA porque no tenía taps, por otro transformador de la misma capacidad pero con taps.

Como me pareció muy sencillo el requerimiento pero como siempre trató de ir más allá y me puse a investigar si ese transformador estaba bien dimensionado.

El transformador alimentara un UPS General Electric de 100 KVA que a su vez alimentara un resonador magnético    Modelo Optima MR 360 de 1.5 tesla.

Mi pregunta es sobre dos escenarios:

1) si mantengo el requerimiento de la clínica de mantener la potencia inicial del transformador de 112,5 KVA sin tomar en cuenta lo del factor K, que afectación me trae esto?

2) el fabricante del transformador al consultarle sobre si usar factor K13 o K4 para este caso me respondió: "La cantidad de distorsión armónica que puede introducir el UPS debería ser pequeña ya que generalmente hay un rectificador a la entrada del UPS. Hasta donde pudimos revisar las especificaciones, no hay recomendaciones acerca del Factor K recomendado para el transformador. Sin embargo, es recomendable que se sobredimensione el transformador de manera que funcione un poco más holgado. El nivel mas próximo por encima de 112,5 kVA que fabricamos es de 150 kVA."
Esta en lo cierto?

3) uno puede compensar el cambio de K13 a K4 aumentando la capacidad del transformador?

4) en una literatura que tengo me indica que si el UPS tiene filtro a la entrada (supongo un acondicionador de línea antes del rectificador) puede ser K4 y si no tiene ese filtro debe ser K13. Es tan estricto así? Porque?


Saludos,

Ing. Henry Vargas
Director General
ELECTRIC FORCE SOLUTIONS, C.A.
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Caracas, Venezuela
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Oscar Vasquez

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Jun 11, 2013, 6:33:46 PM6/11/13
to Henry Vargas, listaele...@googlegroups.com
Estimado Henry:

En el siguiente enlace se encuentra una metodología para el cálculo de factor K de transformadores de acuerdo con los diferentes tipos de carga: http://www.federalpacific.com/university/kfactor/kfactor.html. En dicho enlace se encuentra la misma sugerencia que tu mencionas para carga de UPS: factor K=4 con filtro a la entrada y k=13 sin filtro a la entrada.

Cuando no se instalan transformadores con factor K se pueden instalar transformadores comunes, pero sobredimensionándolos de acuerdo con la siguiente fórmula: Factor de sobredimensionamiento= Raiz cuadrada (0.9+0.1*Factor K), lo que garantiza que un transformador común que esté sobredimensionado de acuerdo con dicha fórmula, tendrá la capacidad de soportar la cantidad de armónicos de la carga.

Para factor k=4, el sobredimensionamiento de tu transformador debería ser de 1.14, en cuyo caso el transformador de 112.5KVA prácticamente cumple.
Para factor k=13, el sobredimensionamiento sería de 1.48, en cuyo caso sería conveniente el transformador de 150KVA.
Yo me inclinaría por recomendar transformador con Factor K=13 o transformador común de 150KVA.

Espero que te ayude en algo la información.

Saludos,

Oscar Alberto Vásquez
San Salvador, El Salvador





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Henry Vargas

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Jun 11, 2013, 7:13:28 PM6/11/13
to Oscar Vasquez, listaele...@googlegroups.com
Muchas gracias por tu amplia respuesta Óscar.

Saludos,

Ing. Henry Vargas
Director General
ELECTRIC FORCE SOLUTIONS, C.A.
Caracas, Venezuela 
Enviado desde iPhone 5

Enrique.Ja...@emerson.com

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Jun 14, 2013, 7:44:00 AM6/14/13
to henryv...@yahoo.com, listaele...@googlegroups.com

Hola Henry, primero debe considerarse la ubicación del transformador: ¿solo en la entrada del rectificador?¿Rectificador más by-pass?¿solo by-pass?, Cada una de ellas requerirá diferentes prestaciones al transformador.

a-      Entrada rectificador: deberás conocer la tecnología del transformador:

1-      IGBT: no necesitas ningún K especial, ya que la reinyección armónica es muy baja (THDI 3% aprox a plena carga). EL dimensionamiento solo debe contemplar las pérdidas de la UPS, la recarga de baterías y, por supuesto, la carga crítica. SI hasta ahora funcionaba con 112,5 kVA, alcanza la misma potencia.

2-      Tiristores 6 pulsos sin filtro: la reinyección es muy alta (35% aprox), y la distribución de armónicos es aprox. la siguiente:

 

 

                               Con esta distribución debes consultar al fabricante de transformador. Si el rectificador tiene filtro, la distorsión cae al 8% aprox., y en mi experiencia no es necesario ningún factor k especial, pero mejor consulta al fabricante de trafo.

 

3-      Tiristores 12 pulsos sin filtro: El espectro es aprox. el siguiente (11% THDI aprox.):

Nuevamente, consulta al fabricante del trafo con esta distribución, pero no creo que sea necesario ningún K especial. Si tiene filtro, el THDI baja al 5% aprox.

b-      Si del trafo cuelga también el by-pass, debes contemplar las características de la carga. Las resonancias magnéticas con las que me topé presentaban grandes picos de carga en muy corto espacio de tiempo, por lo que, si bien las componentes armónicas son muy elevadas, al ser tan puntuales no creo que debas sobredimensionar el transformador con un K especial.

 

En resumen y para tu caso, la UPS seguramente está dimensionada al pico de carga de la resonancia, por lo que normalmente estará a muy bajo estado de carga. No creo, entonces, que necesites un factor k especial, ya que el trafo también estará sometido a cargas fuertes en muy cortos períodos de tiempo.

 

Un saludo.

Kike.

Barcelona

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Sergio Iniguez

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Jun 14, 2013, 8:45:18 AM6/14/13
to Enrique.Ja...@emerson.com, Ing. Henry Vargas, listaele...@googlegroups.com
Estimado Quique:
Concisa y clara la respuesta, excelente tu aporte a este tema, muchas gracias.
Saludos cordiales, 

Sergio Iñiguez
Elcom Bahia SRL
Bahía Blanca, Argentina.
email/Talk: sergio....@gmail.com
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Ing. Henry Vargas

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Jun 14, 2013, 11:06:44 AM6/14/13
to Enrique.Ja...@emerson.com, listaele...@googlegroups.com
Muchas gracias Kike,
 
Muy explicita y didactica tu informacion.
 
Agradecido.
 
Ing. Henry Vargas
Director General
Electric Force Solutions, C.A.
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