Introducción
Las explosiones de transformadores son causadas por una rápida escalada de presión interna tras fallos eléctricos en transformadores llenos de aceite.
No son el resultado de fallos en la coordinación de protección, la detección tardía de fallos o el mantenimiento insuficiente por sí solos.
Prevenir explosiones de transformadores es fundamentalmente un problema de presión-tiempo:
la escalada física ocurre en milisegundos, mucho antes de que los sistemas eléctricos o de protección contra incendios convencionales puedan actuar.
Comprender este mecanismo es esencial para identificar qué puede — y qué no puede — evitarse.
¿Qué causa la explosión de un transformador?
Las explosiones de transformadores suelen originarse en un fallo eléctrico interno, más comúnmente un fallo de arco interno dentro del tanque del transformador.
La secuencia de escalada está bien documentada en la literatura internacional de ingeniería:
- Se forma un arco eléctrico interno dentro del depósito lleno de aceite
- El aceite circundante se vaporiza instantáneamente
- Una onda de presión dinámica se propaga a través del tanque
- La rápida expansión de gases genera sobrepresión estática
- Si la presión supera los límites mecánicos del tanque, se produce la rotura estructural
- Se expulsan el aceite y los gases calientes, lo que provoca incendios o explosiones
Esta secuencia se desarrolla en milisegundos.
La explosión en sí es, por tanto, una falla mecánica causada por un aumento descontrolado de la presión, no un fenómeno eléctrico.
Por qué los sistemas de protección convencionales no previenen explosiones
La mayoría de los transformadores están equipados con múltiples capas de protección, incluyendo:
- Relés de protección eléctrica y disyuntores automáticos
- Dispositivos de alivio de presión (PRD)
- Relés de gas y sistemas de monitorización del estado
- Sistemas de detección y supresión de incendios
Aunque esenciales para la detección de fallos, aislamiento y mitigación posterior al evento, estos sistemas no actúan en los primeros milisegundos de la escalada de presión.
Las principales limitaciones incluyen:
- Los dispositivos de alivio de presión están diseñados para sobrepresión estática, no para ondas de presión dinámicas
- Las protecciones eléctricas funcionan tras la detección de fallos y la coordinación de relés
- Los sistemas de protección contra incendios actúan tras la liberación o encendido de aceite
Como resultado, existe una brecha temporal entre la iniciación de fallos y la respuesta de protección.
La prevención de explosiones es un problema a escala temporal, no de detección.
Esta conclusión se refleja de forma constante en las publicaciones de IEEE, CIGRE y NFPA.
Cómo prevenir las explosiones de transformadores
Prevenir explosiones de transformadores requiere actuar sobre el mecanismo físico en sí, no reaccionar a sus consecuencias.
La literatura de ingeniería identifica un único principio efectivo:
Despresurización mecánica rápida
La prevención de explosiones se logra mediante:
- Reaccionando a la primera onda de presión dinámica generada por la falla interna
- Abrir un gran camino de alivio de presión en milisegundos
- Limitar la presión interna máxima antes de que se superen los límites estructurales
Este enfoque interrumpe directamente la secuencia de escalada antes de que ocurra la ruptura del tanque.
Es fundamentalmente diferente de los sistemas de protección convencionales, ya que opera durante el aumento inicial de presión, no después.
Este principio se menciona y discute en:
- IEEE Std C57.156 – Mitigación de roturas de tanques
- CIGRE TB 445 – Prácticas de seguridad contra incendios de transformadores
- NFPA 850 – Protección contra incendios para centrales eléctricas y subestaciones
Prevención de explosiones basada en la ingeniería en la práctica
La despresurización mecánica rápida puede implementarse mediante sistemas pasivos y totalmente mecánicos diseñados para operar de forma autónoma durante una avería interna.
Estos sistemas:
- No dependas de sensores, electrónica ni alimentación externa
- Están activos de forma continua en todas las condiciones de funcionamiento
- Integrarse con los esquemas de protección eléctrica existentes
- No interfieras con el funcionamiento normal del transformador
SERGI desarrolla e implementa soluciones de prevención de explosiones basadas en este principio de ingeniería basado en la física, validado mediante pruebas a escala real, simulación y operación en el mundo real en una amplia variedad de tipos y entornos de transformadores.
Alcance y limitaciones
Los sistemas de prevención de explosiones no previenen que ocurran fallos eléctricos.
Están diseñados específicamente para:
- Evitar la ruptura del tanque,
- Limitar la escalada de fuego y explosiones,
- Reducir los daños colaterales,
- Mejorar la supervivencia y recuperación de los activos.
Su aplicabilidad depende de:
- Diseño del transformador
- Entorno de instalación
- Condiciones operativas
- Requisitos regulatorios y específicos de cada sitio
Se requieren evaluaciones de ingeniería específicas para cada proyecto para determinar la idoneidad e integración.
Por qué la prevención de explosiones es una decisión de gobernanza
Las explosiones de transformadores son eventos raros con consecuencias desproporcionadas.
Más allá del daño a los activos, pueden resultar en:
- Cortes prolongados y pérdida de servicios críticos
- Riesgos para la seguridad del personal y del público
- Daños medioambientales
- Impacto regulatorio y reputacional
- Responsabilidad a nivel ejecutivo y de consejos
Dado que el mecanismo de escalada es conocido y prevenible, la prevención de explosiones se considera cada vez más una decisión que puede — y debe — tomarse antes de que ocurra un evento.
Referencias
- IEEE Std C57.156 – Guía para la mitigación de ruptura de tanques en transformadores de potencia inmersos en líquido
- CIGRE TB 445 – Prácticas de seguridad contra incendios de transformadores
- NFPA 850 – Práctica recomendada para la protección contra incendios en centrales eléctricas y subestaciones
- CIGRE A2.37 – Encuesta de Fiabilidad de Transformadores
