METODO DE REFRIGERACION DE CENTROS DE TRANSFORMACION (CTs) DE INTERIOR A TRAVES DE LAS CANALIZACIONES ELECTRICAS SUBTERRANEAS.

La refrigeración de los CTs eléctricos es un problema acuciante y de siempre por las elevadas temperaturas alcanzadas en su interior especialmente en verano que producen envejecimiento de equipos y pérdida de vida útil del transformador.

Los sistemas actuales por convección natural y forzada resultan en muchos casos insuficientes, y la solución de aire acondicionado, cara, ineficiente y con alto mantenimiento.

Se plantea un método de refrigeración que utiliza un tubo de los existentes en la canalización eléctrica subterránea por el que se hace pasar aire impulsado por un ventilador.

El aire intercambia calor con las paredes del tubo que están a la temperatura del terreno, sensiblemente menor que la ambiente. Se enfría y es impulsado al interior del CT.

Método sencillo, sin mantenimiento, sostenible y eficaz, protege a la instalación y prolonga la vida útil del trafo.

METODO DE REFRIGERACiÓN DE CENTROS DE TRANSFORMACION (CTs) DE

INTERIOR A TRAVES DE LAS CANALIZACIONES ELECTRICAS

SUBTERRANEAS"

5 Campo de la invención

La presente invención se engloba dentro del campo de la distribución de

energía eléctrica, y más en concreto, en la refrigeración de Centros de Transformación

de tipo interior, es decir, todos aquellos que se encuentran alojados dentro de un local

o recinto cerrado (generalmente son los centros urbanos) .

1 O Sus características la hacen válida y apta para ser utilizada también en la

refrigeración de otro tipo de locales de instalaciones eléctricas como Centros de

Reparto (CCRR) y Subestaciones (Sub) , e incluso en otros locales técnicos como

Salas de Computación/Centros de Proceso de Datos que alojan gran número de

dispositivos electrónicos y que requieren un elevado aporte de energía para una

15 refrigeración especial continua en el tiempo.

Antecedentes de la invención

La distribución de energía eléctrica a nivel de Baja Tensión (BT =400 V

trifásicos -230 V monofásicos) se realiza a través de instalaciones de transformación

20 denominados Centros de Transformación (en adelante CCTT) , cuya misión es la de

reducir la tensión de las redes que alimentan los centros urbanos (20kV, 66kV, ..) a la

tensión de utilización o Baja Tensión (BT) .

Los aumentos de demanda eléctrica a nivel de BT, fundamentalmente

consumidores domésticos y pequeños comercios, que se han venido registrando en

25 los últimos años como consecuencia de un mayor uso de equipamientos de aire

acondicionado, ordenadores, monitores de video, y todo tipo de accesorios

electrónicos, produce en un número importante de casos una saturación de la carga

de los Centros de Transformación de energía eléctrica (CCTT) que genera en

consecuencia mayores pérdidas de calor dentro del local del CT que es necesario

30 evacuar con medios artificiales para el mantenimiento de unas adecuadas condiciones

de entorno, fundamentalmente humedad y temperatura, en los locales que albergan

este tipo de instalaciones.

Se da la circunstancia agravante en la mayoría de las ocasiones, que esta

saturación de carga coincide con las peores condiciones ambientales externas, es

35 decir, en momentos de alta temperatura ambiente, que dificultan aún más la

refrigeración del local del CT y mantienen en las peores condiciones de funcionamiento a los equipos existentes en su interior.

El denominado "efecto del cambio climático" supone asimismo otro agravante muy importante en las condiciones de calor que sufren los locales de los CCTT, ya que el aumento de temperaturas, tanto medias como máximas, diurnas y nocturnas, así como el incremento de número de días con mayores temperaturas, supone como es evidente un empeoramiento en las condiciones de temperatura del interior de los locales que alojan a los CCTT.

Estas elevadas temperaturas que se alcanzan en el interior de los locales de CCTT suponen un importante problema y un grave riesgo para la función que realizan estas instalaciones. El problema importante es doble. Por una parte se reduce de forma drástica la vida útil del transformador, estimado en valores entre el 20-40% de media, con el efecto económico que supone al tener que sustituir esta máquina con antelación al tiempo teórico estimado. Por otra parte, las elevadas temperaturas interiores alcanzadas pueden suponer la desconexión por temperatura del transformador, con el consiguiente corte de servicio eléctrico a los usuarios, lo que para la empresa de distribución supone un importante perjuicio en imagen y penalizaciones económicas por incumplimiento de continuidad de suministro. Pero adicionalmente a los dos problemas indicados también supone un grave riesgo porque al alcanzarse temperaturas tan altas en el interior del local en esas condiciones de carga eléctrica elevada, todo el equipamiento interior está sometido a un "estrés" térmico muy elevado lo que supone un aumento muy importante de la probabilidad de avería con posible propagación de fuego, lo que tendría entonces consecuencias gravísimas no solo económicas sino incluso de tipo personal para las viviendas colindantes (como de hecho ya ha sucedido en más de una ocasión) .

Hasta la fecha este problema está siendo enfocado por las empresas de distribución de energía eléctrica con soluciones más o menos efectivas. Así pues, en la actualidad en la gran mayoría de las instalaciones la refrigeración de los centros de transformación se lleva a cabo bien mediante la convección natural por aplicación del "efecto chimenea", en ocasiones mediante convección forzada mediante la utilización de ventiladores generalmente de tipo axial ubicados en las paredes o puertas del CT y excepcionalmente, cuando las condiciones de temperatura son extremas, mediante sistemas de aire a condicionado.

Esta refrigeración deficiente tiene los siguientes efectos negativos:

1. En locales pequeños y mal ventilados: averías de los elementos eléctricos alojados en el interior

2. Envejecimiento prematuro de los CC.TI (principalmente del trafo)

3. Pérdidas económicas

4. Pérdidas técnicas, aumento de la demanda eléctrica.

En la actualidad hay en el territorio español unos 25.000 transformadores en locales de CCTT que requieren una refrigeración adecuada para su correcto funcionamiento y para que su vida útil sea la mayor posible. Los problemas de mantenimiento y los efectos negativos de las altas temperaturas en zonas como Andalucía suponen un coste considerable que se podrían ahorrar con el uso correcto de sistemas pasivos de refrigeración.

Como se ha comentado, en los casos más extremos la solución empleada pasa generalmente por la instalación de equipos de climatización convencionales, que mediante una bomba de calor produce el enfriamiento del aire de la instalación a base de un consumo muy importante de energía y con rendimientos inferiores al 50%, penalizando el rendimiento de la propia instalación eléctrica y generando un sobreconsumo eléctrico no despreciable que produce a su vez, más contaminación y en consecuencia más calentamiento global. Todo ello sin contar además los costes de mantenimiento que requieren los sistemas de aire acondicionado y la necesidad de un control sanitario para evitar problemas como la posible acumulación de bacterias de legionella en este tipo de equipos.

La presente invención tiene como finalidad definir un método de refrigeración sencillo, barato y sostenible al local de los CCTI, de manera que permita la evacuación del calor generado en su interior fundamentalmente por las pérdidas del transformador y las aportaciones de energía provenientes del clima cálido exterior. Su finalidad es mantener los valores de las temperaturas en el interior de los CCTI en unos márgenes no peligrosos para el funcionamiento del equipamiento eléctrico y alargando en lo posible la vida útil del transformador. Su aplicación evita el montaje de instalaciones de aire acondicionado convencional, que resultan caras, ineficientes, complejas y costosas de mantener, fáciles de averiarse, en ocasiones molestas para los vecinos por el calor que expulsan y además no respetuosas con el medio ambiente.

Descripción de la invención El método propuesto tiene su base de funcionamiento en el segundo principio de la termodinámica: "La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo, hasta alcanzar un valor máximo".

Más sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico, lo que en concepto básico es que la energía en forma de calor se transmite de un foco caliente a otro frío.

Este principio se aplica de forma universal en múltiples aplicaciones, la gran mayoría relacionadas con sistemas de refrigeración: bombas de calor fundamentalmente. Dentro de estas múltiples aplicaciones existe una que puede ser utilizada específicamente para el caso de CCTT, que es el uso de tubos enterrados aprovechando las canalizaciones eléctricas por donde discurren los cables de energía que interconectan los ccncon las redes de distribución eléctricas.

Las canalizaciones eléctricas en la gran mayoría de las empresas de distribución se construyen empleando tubos de diferentes diámetros que enterrados a profundidades variables (generalmente entre 1 y 2 m) se utilizan como medio de paso de los cables de energía eléctrica de las redes de distribución.

La disposición de estos tubos en las profundidades indicadas les confiere una propiedad...

1. Método de refrigeración de Centros de Transformación de interior (CCn) caracterizado por el aprovechamiento de la energía geotérmica de muy baja temperatura a partir del uso de un tubo libre a través de las canalizaciones subterráneas eléctricas que llegan/salen al CT, y por el que se hace pasar de forma forzada una corriente de aire de manera que se intercambie calor con el terreno y el aire así refrigerado sea impulsado al interior del CT y convenientemente guiado por su interior para que la evacuación de calor del local sea lo más óptima posible.

2. Método de refrigeración de CCTT según reivindicación 1 caracterizada por la disposición de un tubo enterrado que une 2 ccn (CT1 y CT2) , de manera que la toma de aire se realiza en la parte más caliente del CT1 y mediante un ventilador impulsor ubicado en el CT2 se hace pasar el aire por el recorrido del tubo expulsándose el aire "enfriado" al CT2. Con esta variante del método se consigue refrigerar ambos ccn: el CT1 por la renovación de aire con entrada del exterior y el CT2 por la impulsión de aire refrigerado proveniente de la renovación realizada en el CT1 ; obteniéndose de este modo un aumento considerable de la eficiencia de refrigeración al conseguir actuar sobre 2 ccn con un único sistema de refrigeración y reduciendo la humedad relativa del aire circulante en la toma de entrada del tubo.

3. Método de refrigeración de CCTT según reivindicación 1 caracterizada por la disposición de dos tubos enterrados que unen 2 ccn (CT1 y CT2) , de manera que en el CT1 se toma aire en la parte más caliente que se hace pasar por uno de los dos tubos y es expulsado por un ventilador al CT 2. En el CT 2 se hace el proceso inverso, es decir, se toma aire en su parte más caliente y se hace pasar por el segundo tubo mediante un ventilador ubicado en el CT1 que impulsa este aire refrigerado al CT 1. Es un modo de funcionamiento doble del método propuesto en forma de circuito cerrado cuya ventaja principal radica en aprovechar las canalizaciones y que se reduce la humedad relativa del aire circulante en la toma de entrada de ambos tubos.