Ingeniero Civil Electricista / Para el diseño y fabricación de transformadores eléctricos de distribución, el acero al silicio de grano orientado en los núcleos magnéticos es el más ampliamente utilizado, dadas sus características de gran permeabilidad a altas densidades de flujo, bajas pérdidas en vacío y ventajas económicas. No obstante, han surgido alternativas a este material que ofrecen beneficios únicos y novedosos. Éste es el caso de los núcleos fabricados con láminas de metal amorfo, los cuales entraron en circulación a comienzos de los 80, teniendo muy buena recepción en países como EEUU, Japón, China e India. El objetivo principal de este tema de memoria es validar el uso de núcleos fabricados con acero amorfo, con respecto a aquellos elaborados con aceros tradicionales, tanto en el aspecto técnico (teórico), así como económico. Para ello, se propone el desarrollo en dos ejes principales; el primero, una etapa de investigación, donde se establecen características básicas del metal amorfo, tanto físicas como químicas; y la segunda, el diseño teórico del transformador de distribución con este tipo de núcleo, respetando las normativas vigentes y estableciendo patrones básicos para la confección de este tipo de equipos. Se propone un diseño de núcleo enrollado con láminas de metal amorfo para transformadores de distribución monofásico, basado en las características de la aleación Metglas 2605SA1, realizando dos simulaciones de cálculo de parte activa: un transformador de 15 kVA, 23000/231 V y transformador de 25 kVA, 13200/231 V. En ambos casos los diseños simulados cumplen con los estándares normativos mundiales y revelan las ventajas de este tipo de material con respecto al acero al silicio de grano orientado, tan ampliamente tratados en la literatura técnica: reducción de pérdidas en vacío del orden de 75 85%; reducción de corriente de excitación en torno al 75 85%; confiabilidad del transformador similar a los casos convencionales (vida útil estimada de 30 años); entre otros. El análisis se complementa con una evaluación económica mediante el TOC (Total Ownership Cost) que incluye el costo inicial del equipo (costos por materias primas y mano de obra) más un costo de operación (valorización en el tiempo de las pérdidas en vacío y en carga). En el caso de las simulaciones de los transformadores con núcleo amorfo, se realizan dos ensayos para cada equipo considerando dos valorizaciones de pérdidas distintas obtenidas de la literatura y del propio fabricante de la cinta amorfa. En ambas situaciones se obtiene un TOC del transformador amorfo más bajo que el acero tradicional, en porcentajes que varían entre 0,5% y 6% aproximadamente. Estos valores crecen aún más cuando el factor de carga disminuye, acercándose a cero.

This paper presents a methodology for optimizing the distribution transformers project, considering the capitalized cost, employing concurrently in your project amorphous core and insulating vegetable oil. The use of amorphous core technology provides a significant reduction of the load losses as the use of the insulating vegetable oil which is a non-toxic fluid and rapidly biodegradable when in contact with the environment, it allows increasing the machine's operating temperature . The use of these two materials have provided considerable percentage improvements in efficiency and cost / power compared to conventional distribution transformers manufactured. The methodology is aimed to create and select designs that have a lower total cost, namely the sum of the transformer manufacturing cost capitalized cost of losses during the useful life envisaged for the equipment. In addition, it presents the case study of a 75 kVA designed distribution transformer and manufactured with amorphous core and insulating vegetable oil, routine employed optimization (developed in VBA Excel), the theoretical results obtained from the optimized design and the experimental results. / Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização do projeto de transformadores de distribuição, considerando o custo capitalizado, que empregam concomitantemente em seu projeto núcleo amorfos e óleo vegetal isolante. O emprego da tecnologia de núcleo amorfo proporciona significativa redução das perdas em vazio, enquanto a utilização do óleo vegetal isolante, que é um fluído não tóxico e de rápida biodegradação quando em contato com o meio ambiente, possibilita o aumento da temperatura de operação do equipamento. A utilização desses dois materiais propiciaram melhoras percentuais consideráveis na eficiência e na relação custo/potência em comparação aos transformadores de distribuição convencionalmente fabricados. A metodologia visa criar e selecionar projetos que tenham um menor custo total, ou seja, a soma do custo de fabricação do transformador com o custo capitalizado das perdas durante a vida útil considerada para o equipamento.Além disso, é apresentado o estudo de caso de um transformador de distribuição de 75 kVA projetado e fabricado com o núcleo amorfo e óleo vegetal isolante, a rotina de otimização empregada (desenvolvida em VBA Excel), os resultados teóricos obtidos a partir do projeto otimizado e os resultados experimentais.