El Papel Nomex® Cumple una Función Clave en el Diseño del Transformador de Tracción

Desde su puesta en funcionamiento el 11 de diciembre del 2000, los trenes Acela Express de Amtrak continúan siendo los más rápidos de Norteamérica.  Los trenes Acela Express funcionan a velocidades de hasta 150 mph (240 km/h) y utilizan los transformadores de tracción más potentes, en términos ponderales, construidos en Estados Unidos.  Alstom realizó el diseño del transformador de tracción y la fabricación de estos transformadores de Clase H mediante el uso de papeles y cartones prensados DuPont™ Nomex®.

Descripción de la Aplicación

El diseño del transformador de tracción fue un gran desafío.  Lograr la relación óptima entre peso/volumen/potencia para los transformadores de tracción del Acela Express fue complicado debido a que los voltajes de abastecimiento en el trayecto de Boston a Washington varían desde 25 kV/60 Hz hasta 12,5 kV/60 Hz y 12 kV/25 Hz.  Esto requirió que los transformadores tuvieran capacidad de voltaje triple con bobinas primarias dobles para uso en línea o en paralelo, según el voltaje de abastecimiento, y bobinas de tracción secundarias cuádruples. 

 

Para alcanzar la potencia requerida de 5,745 MVA y reducir el tamaño de los transformadores de manera que encajen debajo de las locomotoras de 6000 hp en cada tren, fue necesario reducir la masa y la sección transversal de los conductores de cobre, de forma que aumentara la temperatura operativa continua del transformador a 160 °C, con una temperatura pico de 180 °C.  Debido a que los materiales convencionales no brindan el margen de seguridad necesario de 220 °C, el papel Nomex® fue la opción más evidente.

En este diseño del transformador de tracción, el papel Nomex® se usa para cubrir los enrollamientos de cobre de las bobinas, mientras que el cartón prensado Nomex® se usa para los espaciadores que separan las capas de las bobinas y funcionan como guías para el aceite de enfriamiento de silicona en el que están sumergidos los componentes internos del transformador.

Beneficios Obtenidos

Relación óptima entre peso/volumen:   El uso de papeles y cartones prensados Nomex® en este diseño del transformador de tracción posibilitó la disminución del peso de los transformadores del equipo entre un 15 % y un 25 % y permitió optimizar el volumen. 

Confiabilidad a largo plazo:   Su capacidad comprobada para resistir las cargas eléctricas, combinada con la resistencia mecánica, la estabilidad térmica, la compatibilidad química, la larga duración y la resistencia a las llamas, les permite a los papeles y los cartones prensados Nomex® mejorar de manera considerable la confiabilidad a largo plazo de estos transformadores de electricidad.

Larga vida útil:   Gracias a que prácticamente no sufren los efectos del envejecimiento, los papeles y los cartones prensados Nomex® contribuyen de manera directa a la vida útil prevista de 25 a 30 años de los transformadores.

Materiales Seleccionados y Motivo de la Selección

Los papeles y cartones prensados Nomex® son fundamentales para este diseño del transformador de tracción porque son los únicos materiales para aislamiento eléctrico que brindan el margen de seguridad requerido de 220 °C, de manera que permiten la reducción del tamaño de los transformadores al mismo tiempo que optimizan el volumen.  El envejecimiento insignificante, la capacidad de resistir cargas eléctricas y la resistencia mecánica de los papeles y los cartones prensados Nomex® también son importantes, ya que facilitan la disminución de los requisitos de mantenimiento y mejoran la confiabilidad a largo plazo. 

Un Tren para el Siglo XXI