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Guía de Instalación Técnica – Transformador Combinado SZW-10

Tensión nominal del sistema: 10 kV (tensión de operación: 11 kV)
Tipo de equipo: Transformador combinado (transformador + celda de media tensión integrada)

Esta guía proporciona instrucciones detalladas para la instalación segura y conforme del transformador combinado modelo SZW-10. La correcta ejecución de los pasos descritos es fundamental para garantizar la integridad del equipo, la seguridad del personal y el cumplimiento de las normativas vigentes (IEC 60076, IEC 62271, NTC 2050, entre otras).

1. Requisitos previos y verificación de sitio

Antes de iniciar cualquier actividad en el sitio de instalación, se debe realizar una inspección exhaustiva del área y confirmar que todas las condiciones previas están satisfechas.

1.1. Condiciones ambientales

• Altitud: El equipo está diseñado para operar hasta 1000 msnm. Para instalaciones por encima de este nivel, se requiere corrección por densidad del aire o selección de equipos con aislamiento reforzado según IEC 60076-11. Cada 100 m adicionales sobre 1000 msnm requieren un incremento del 1% en las distancias de fuga y rigidez dieléctrica.
• Temperatura ambiente: Rango operativo típico: -25 °C a +40 °C. Evite instalar en zonas expuestas a radiación solar directa sin protección térmica adicional. En ambientes con temperaturas superiores a +40 °C, se debe aplicar un factor de corrección de carga según IEC 60076-7 (por ejemplo, reducción del 1% por cada °C adicional).
• Humedad relativa: Máximo 95% sin condensación. En ambientes húmedos o salinos, se recomienda tratamiento anticorrosivo adicional en estructuras metálicas (zincado en caliente ASTM A123 o recubrimiento epóxico clase C4 según ISO 12944).
• Contaminación ambiental: Clase III de contaminación según IEC 60815-1. En zonas industriales o costeras, considere distancias de fuga aumentadas o limpieza periódica de aisladores. El diseño del SZW-10 incorpora aisladores con perfil largo (creepage distance ≥25 mm/kV) para cumplir con esta exigencia en sistemas de 11 kV.

1.2. Espacio físico y accesibilidad

• Verifique que el área de instalación cuente con espacio suficiente para maniobras de izaje, montaje y mantenimiento futuro. Se recomienda un perímetro libre mínimo de 1.5 m alrededor del equipo, tal como exige la NMX-E-004-2019 en su sección 7.3.2 para equipos combinados.
• Asegúrese de que la vía de acceso soporte el peso del equipo (aproximadamente 1800–2500 kg, según configuración) y permita el paso de grúas o montacargas. La presión sobre el terreno no debe exceder 0.25 MPa.
• El piso debe ser nivelado, firme y capaz de soportar cargas estáticas y dinámicas sin asentamientos diferenciales. Se recomienda una tolerancia de planitud de ±5 mm en un radio de 2 m desde el centro del equipo.

1.3. Verificación documental

• Revise el certificado de pruebas de fábrica (incluyendo prueba de relación de transformación, resistencia de aislamiento, rigidez dieléctrica y medición de pérdidas). El informe debe estar firmado por un ingeniero autorizado y referenciar las normas IEC 60076-1, -2, -3 y -11.
• Confirme que el número de serie del equipo coincide con la documentación técnica y el pedido. Además, verifique que la placa de características incluya: potencia nominal, tensiones primaria/secundaria, impedancia de cortocircuito, grupo vectorial (Dyn11), frecuencia (60 Hz), clase de aislamiento (A o F) y nivel de aislamiento (LI 75 kV / AC 28 kV).
• Inspeccione visualmente el embalaje: no debe presentar golpes severos, deformaciones o signos de humedad. Si se detectan daños, notifíquelo inmediatamente al fabricante antes de abrir el embalaje.

2. Herramientas y equipos necesarios

La instalación requiere herramientas especializadas y equipos de protección personal (EPP). A continuación, se lista el material esencial:

2.1. Herramientas manuales y de torque

• Llaves dinamométricas calibradas (rango 10–150 N·m), trazables a normas ISO/IEC 17025.
• Juego de llaves de vaso y trinquete con recubrimiento anti-chispa para entornos con riesgo de arco eléctrico.
• Nivel de burbuja (precisión ±0.5 mm/m) con escala dual (mm/m y pulgadas/pie).
• Cinta métrica y escuadra metálica de acero inoxidable.
• Multímetro digital de alta precisión (resolución 0.1 mV, clase CAT IV 600 V).
• Megóhmetro (capaz de generar 2500 V DC, con función de índice de polarización y razón de absorción dieléctrica).

2.2. Equipos de elevación y manipulación

• Grúa móvil o montacargas con capacidad mínima de 3 toneladas y certificación vigente conforme a la NOM-006-STPS-2014.
• Eslingas de poliéster o acero galvanizado, certificadas (factor de seguridad ≥5) y marcadas con carga máxima de trabajo (WLL).
• Carretilla elevadora (si el terreno lo permite), con horquillas de al menos 1.2 m de longitud.
• Rampas de acceso (en caso de desniveles), construidas con chapa antideslizante y capacidad de carga ≥3000 kg.

2.3. Equipos de protección personal (EPP)

• Casco dieléctrico clase E (20 kV) conforme a la norma ANSI Z89.1 o equivalente UNE-EN 50365.
• Guantes aislantes clase 00 (500 V AC) o superior, con protector mecánico y prueba dieléctrica vigente (máximo 6 meses).
• Calzado de seguridad con puntera de acero y suela antideslizante, certificado bajo NOM-113-STPS-2017.
• Arco eléctrico (arc flash) suit con categoría de riesgo 2 (ATPV ≥8 cal/cm²) si se trabaja cerca de partes energizadas, conforme a IEEE 1584-2018 (edición en español).
• Gafas de seguridad con protección lateral y tapones auditivos con NRR ≥25 dB.

3. Preparación de la base y fijación

El transformador combinado SZW-10 debe instalarse sobre una base rígida, nivelada y permanentemente fija. La estabilidad estructural es crítica para evitar tensiones mecánicas en las conexiones eléctricas.

3.1. Tipo de base recomendada

• Concreto armado: Espesor mínimo de 200 mm, con refuerzo de acero corrugado Ø10 mm en dos direcciones (mallazo Q-131 o equivalente), curado durante al menos 28 días antes de la instalación.
• Bloques de hormigón pre-moldeados: Deben estar anclados entre sí y al suelo con pernos de expansión M16, con profundidad mínima de 150 mm y separación ≤600 mm.
• No se recomienda instalar directamente sobre tierra, grava o asfalto sin refuerzo estructural. Estas superficies no garantizan la estabilidad requerida por la IEC 62271-200.

3.2. Anclaje del equipo

El gabinete del SZW-10 incluye cuatro orificios de fijación en la base (ubicación según plano del fabricante, referencia SZW-10-MECH-01). Siga estos pasos:

1. Posicione la base provisionalmente y marque los puntos de perforación con broca centradora.
2. Perfore orificios de Ø16 mm a una profundidad mínima de 100 mm con taladro rotomartillo.
3. Inserte pernos de anclaje M12 o M16 (según especificación del modelo), tipo químico (resina epóxica) o mecánico (cuña expansiva), con capacidad de carga ≥10 kN por perno.
4. Coloque arandelas planas y tuercas, y apriete con torque controlado (ver Tabla 1).

3.3. Nivelación

Utilice un nivel de burbuja en las superficies superiores del gabinete. La desviación máxima permitida es de 2 mm por metro lineal en cualquier dirección. Corrija con cuñas metálicas galvanizadas si es necesario, pero evite puntos de apoyo concentrados.

4. Manipulación y posicionamiento seguro

El SZW-10 es un equipo pesado con componentes frágiles (aisladores, bushings, interruptores). Su manipulación debe realizarse con extremo cuidado.

4.1. Puntos de izaje

• Utilice únicamente los puntos de izaje designados por el fabricante (generalmente argollas soldadas en la parte superior del tanque o en la estructura metálica, marcadas con símbolo ISO 7000-0434).
• Nunca levante el equipo por los bushings, conductos de cable o partes plásticas. Esto puede causar fracturas internas no visibles.
• El ángulo entre las eslingas no debe exceder 60° para evitar cargas laterales excesivas. Use separadores si es necesario.

4.2. Procedimiento de izaje

1. Inspeccione las eslingas antes de cada uso (sin cortes, abrasión ni torsión).
2. Levante el equipo lentamente hasta 10 cm del suelo y detenga la operación para verificar equilibrio.
3. Si el equipo se balancea o inclina, bájelo y reajuste las eslingas.
4. Desplace el equipo a velocidad constante y sin movimientos bruscos.
5. Al colocarlo sobre la base, guíelo manualmente con cuerdas de amarre (nunca con manos cerca de puntos de contacto).

4.3. Protección durante el manejo

• Cubra los bushings con tapas protectoras durante todo el transporte e instalación. Estas tapas evitan la entrada de humedad y partículas conductoras.
• No retire las cubiertas plásticas de los terminales hasta el momento de realizar las conexiones.
• Evite arrastrar o girar el equipo sobre su base; use rodillos o plataformas giratorias si es necesario reorientarlo.

5. Conexiones primarias y secundarias

Las conexiones eléctricas deben realizarse con conductores adecuados, limpios y ajustados al torque especificado. Errores en esta etapa son causa frecuente de fallas térmicas.

5.1. Verificación previa a las conexiones

• Compruebe la continuidad de los devanados con un multímetro (valores deben coincidir con los del informe de fábrica ±5%).
• Mida la resistencia de aislamiento entre devanados y tierra con megóhmetro (mínimo 1000 MΩ a 2500 V DC, 1 minuto). El índice de polarización (PI = R10min/R1min) debe ser ≥1.5.
• Confirme la polaridad y secuencia de fases (marcada en el diagrama del gabinete). El SZW-10 utiliza conexión Dyn11, estándar para distribución en redes CFE.

5.2. Preparación de conductores

• Use únicamente terminales de compresión estañados o plateados, compatibles con el material del conductor (cobre o aluminio). Los terminales deben cumplir con la norma IEC 61238-1.
• Elimine toda oxidación de la superficie de contacto con lija fina o cepillo de latón. No use herramientas de acero que puedan incrustar partículas ferrosas.
• Aplicar pasta antioxidante (tipo NO-OX-ID A-Special o equivalente) en uniones cobre-aluminio. Esta pasta previene la formación de óxidos galvánicos.

5.3. Torque de apriete en conexiones eléctricas

El apriete incorrecto genera puntos calientes. Use llave dinamométrica en todos los terminales.

6. Requisitos Eléctricos Específicos del SZW-10

El transformador combinado SZW-10 presenta características eléctricas particulares derivadas de su diseño integrado y de la relación entre la tensión del sistema (10 kV) y la tensión nominal del transformador (11 kV).

6.1. Relación 10 kV (sistema) vs. 11 kV (transformador)

La tensión nominal del sistema de distribución en México y muchos países latinoamericanos es 10 kV, pero los transformadores se fabrican con tensión nominal de 11 kV para permitir una sobretensión permisible del 10%. Esta práctica, establecida en la IEC 60038, garantiza que el transformador opere dentro de sus límites térmicos y magnéticos incluso cuando la red experimenta fluctuaciones normales.

• Sobretensión permisible: Según IEC 60076-1, el transformador puede soportar una sobretensión continua del 5% sobre su tensión nominal (11.55 kV) sin exceder los límites de temperatura. Para sobretensiones del 10% (12.1 kV), el tiempo máximo continuo permitido es de 8 horas en 24 horas.
• Regulación de tensión: El SZW-10 incluye un cambiador de derivaciones sin carga (DETC – Off-Circuit Tap Changer) con cinco posiciones: ±5%, ±2.5% y nominal (11 kV). Esto permite ajustar la tensión secundaria en función de la caída en la línea de alimentación.
• Ajuste en tomas: La selección de la toma debe realizarse con el transformador completamente desenergizado y puesto a tierra. La posición predeterminada en fábrica es la nominal (11 kV). Si la tensión promedio en el primario es 10.2 kV, se recomienda seleccionar la toma de -2.5% (10.725 kV) para obtener una tensión secundaria más cercana a 400 V.

6.2. Valores nominales técnicos del SZW-10

7. Diagrama de Conexión Interna

El SZW-10 integra un transformador trifásico con una celda de media tensión tipo anillo (ring main unit, RMU) en un solo gabinete. La topología interna sigue el esquema de conexión Dyn11, estándar para redes de distribución en baja tensión.

7.1. Configuración eléctrica

• Lado de alta tensión (11 kV): Conectado en triángulo (delta) con fusibles limitadores de corriente (back-up fuses) y seccionador de puesta a tierra integrado. La celda incluye un interruptor-seccionador tripolar con cámara de extinción en vacío.
• Lado de baja tensión (400/230 V): Conectado en estrella (Y) con neutro sólidamente aterrizado. Las barras colectoras están dimensionadas para 125% de la corriente nominal.
• Protección diferencial: Opcionalmente, el SZW-10 puede incluir un relé diferencial de fase (87T) para detección de fallas internas, especialmente en unidades >500 kVA.

7.2. Distancias de seguridad mínimas

Las distancias de aislamiento en aire y sobre superficies están diseñadas conforme a IEC 62271-1 y NMX-E-004-2019.

8. Compatibilidad con Normas IEC 60076 y NMX-E-004

El transformador combinado SZW-10 ha sido diseñado y fabricado para cumplir integralmente con las normas internacionales y nacionales aplicables.

8.1. Normas IEC aplicables

• IEC 60076-1: Principios generales, definiciones y especificaciones básicas.
• IEC 60076-2: Determinación del calentamiento (ensayos térmicos y factores de corrección).
• IEC 60076-3: Niveles de aislamiento, pruebas dieléctricas y distancias en aire.
• IEC 60076-5: Capacidad de soportar corrientes de cortocircuito.
• IEC 60076-11: Guía para aplicaciones en ambientes con altitud, temperatura y contaminación.
• IEC 62271-1 y -200: Requisitos para equipos de media tensión en celdas metálicas.

8.2. Normas mexicanas (NMX y CFE)

• NMX-E-004-2019: Transformadores de potencia para distribución – Requisitos generales.
• CFE L0000-04: Especificaciones generales para transformadores de distribución.
• NMX-J-523-ANCE: Instalaciones eléctricas en edificios (equivalente a NEC/NTC 2050).
• NOM-001-SEDE: Seguridad en instalaciones eléctricas (basada en NEC).

El equipo lleva marcado CE y cumple con la Directiva 2014/35/UE (Directiva de Baja Tensión) y 2014/30/UE (Compatibilidad Electromagnética).

9. Consideraciones Únicas de Instalación para Transformadores Combinados

Los transformadores combinados como el SZW-10 presentan diferencias fundamentales respecto a los transformadores convencionales que deben considerarse durante la instalación.

9.1. Integración electromecánica

• La celda de media tensión y el transformador comparten una carcasa común, lo que elimina las conexiones externas entre ellos. Esto reduce puntos de falla pero exige mayor precisión en la alineación durante el izaje.
• No se requiere subestación civil tradicional; el equipo es apto para instalación exterior (IP54) o en recintos reducidos.

9.2. Ventilación y disipación térmica

• El diseño compacto limita la circulación natural de aire. Se recomienda dejar un espacio mínimo de 500 mm por encima del gabinete para convección térmica.
• En ambientes cerrados, se debe instalar ventilación forzada si la temperatura ambiente supera 35 °C.

9.3. Acceso a componentes internos

• Las puertas frontales permiten acceso al seccionador y fusibles sin necesidad de abrir el compartimento del transformador.
• Para acceder al cambiador de tomas, se requiere abrir la tapa superior del tanque, procedimiento que debe realizarse con el equipo desenergizado y bajo protocolo de seguridad contra arco eléctrico.

9.4. Coordinación de protecciones

• Los fusibles de respaldo (back-up fuses) en la celda están coordinados con los fusibles de protección del transformador (expulsión type) para garantizar selectividad.
• El tiempo de desconexión ante falla trifásica en el secundario debe ser inferior a 0.2 segundos para limitar esfuerzos electrodinámicos.

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