Rotura de la cuba del transformador y arcos internos
El escenario de incendio más grave empieza con un arco dentro de la cuba. Cómo se desarrolla, cómo se previene y qué cambia un fluido éster.
Actualizado el 12 de noviembre de 2026 · Publicado por IsoTec
Cómo se rompe una cuba
Cuando el aislamiento falla, se forma un arco en el líquido. Su energía vaporiza y descompone el líquido en gas en milisegundos. Como el líquido es casi incompresible, una onda de presión recorre la cuba y carga paredes, tapas y torretas de pasatapas. Si la energía del arco es suficiente (alta corriente de fallo, despeje lento), falla la parte más débil y el líquido sale, a menudo pulverizado.
Las variables clave son la energía del arco, la presión hidráulica resultante y la resistencia a la presión de la cuba.
Con qué frecuencia y dónde
Según el coordinador del grupo de trabajo de CIGRE sobre seguridad contra incendios de transformadores, las roturas de la cuba son raras por debajo de 245 kV y se producen sobre todo por encima de 300 kV, normalmente tras un fallo del aislamiento hacia la cuba o en una torreta de pasatapas, más que por fallos internos del devanado.
Mitigación según IEEE C57.156
La IEEE C57.156 describe medidas para reducir el riesgo de rotura de la cuba por fallos internos en cuatro ámbitos:
- Diseño del sistema: limitar la corriente de fallo y despejar rápido; la energía del arco crece con la corriente y la duración.
- Diseño del producto: resistencia de la cuba, estructuras flexibles o reforzadas, diseño de torretas y tapas.
- Dispositivos de vigilancia y señalización: relés de presión súbita, relés Buchholz, dispositivos de alivio de presión, análisis de gases disueltos.
- Selección del fluido aislante.
Criterios para transformadores FM Approved
FM Approvals Class 3990 da criterios concretos para transformadores con fluidos menos inflamables certificados:
| Elemento | Requisito |
|---|---|
| Cuba | Al menos 7 psi (48 kPa) sin deformación permanente; 15 psi (rectangular) o 20 psi (cilíndrica) sin rotura |
| Dispositivo de alivio de presión | Presión nominal de apertura 10 psi (69 kPa), caudal mínimo según la potencia |
| Fallos de baja corriente | Fusibles aceptables hasta 2.500 kVA; por encima, contactos de alarma y relés de presión súbita o equivalentes |
| Fallos de alta corriente | Energía limitada, sobre todo con fusibles limitadores de corriente (límites de I²t) |
| Fluido | Certificado según Class 6933, punto de combustión de al menos 300 °C |
Qué cambia el fluido y qué no
El fluido no impide el arco, la formación de gas ni la onda de presión. Cambia lo que ocurre con el líquido liberado. Una pulverización fina puede arder mientras dura el arco, incluso con líquidos de punto de inflamación superior a 300 °C. Una vez despejado el arco, es mucho menos probable que un líquido de clase K siga ardiendo: en ensayos publicados, una niebla de éster sintético se apagó en un máximo de 7 segundos tras retirar la llama, mientras que una de aceite mineral siguió ardiendo hasta 49 segundos. La protección rápida y una cuba que resista son la primera línea de defensa; el fluido, la segunda.
Lista para la especificación
- Corriente de fallo máxima y tiempo de despeje de la protección en el transformador
- Resistencia a la presión de la cuba y diseño resistente a la rotura
- Dispositivo de alivio de presión con contacto de alarma; relé de presión súbita
- Torretas de pasatapas diseñadas para la presión de un fallo interno; pasatapas secos
- Fluido de clase K en la cuba principal y en el cambiador de tomas
- Contención y cortafuegos de grava para el líquido liberado
- Monitorización en línea: análisis de gases disueltos, monitorización de pasatapas
Preguntas frecuentes
¿Por qué se rompen las cubas de los transformadores?
Un arco interno descompone el líquido en gas en milisegundos. La onda de presión puede superar la resistencia de la cuba, una tapa o una torreta si la energía del arco es suficiente.
¿Evita un éster la rotura de la cuba?
No. El fluido no impide el arco ni la subida de presión. Reduce la probabilidad de que el líquido liberado siga ardiendo una vez despejado el arco.
¿Qué norma trata la rotura de la cuba?
IEEE C57.156 es la guía para mitigar la rotura de la cuba en transformadores y reactancias sumergidos en líquido. FM Approvals Class 3990 fija criterios de cuba y alivio de presión para transformadores FM Approved.
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Fuentes y lecturas recomendadas
- IEEE C57.156-2016: Guide for Tank Rupture Mitigation of Liquid-Immersed Power Transformers and Reactors
- FM Approvals Class 3990: Examination Standard for Liquid-Insulated Transformers (2022)
- Petersen, A.: Risk Equals Probability Times Consequences – T&D World (2014)
- HSE Research Report RR980: Generation of flammable mists from high flashpoint fluids (2013)
- Reid, J.: The Use of Ester based Transformer Liquids for Reduced Fire Risk and Lower Costs – IChemE Hazards 31 (2021)
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