1. Resumen

Este artículo presenta un análisis exhaustivo de las estrategias para la protección contra incendios en transformadores de potencia, considerando un enfoque integral que abarca normativas internacionales (NFPA, IEEE), criterios de RAGAGEP y principios de ingeniería de confiabilidad (FM Global, Allianz, Zurich), regulaciones nacionales (Código Nacional de Electricidad). Se evalúan las soluciones tradicionales como muros cortafuegos y se profundiza en alternativas tecnológicas como el retrofilling con fluidos dieléctricos de alto punto de inflamación y los sistemas de despresurización rápida en base a las normas.

2. Introducción: El Riesgo Inherente en Transformadores de Potencia

Los transformadores de potencia son activos críticos en cualquier sistema eléctrico, pero su operación conlleva riesgos significativos. La combinación de altos voltajes, cargas operativas y grandes volúmenes de aceite dieléctrico mineral (altamente combustible) crea un escenario propicio para fallas catastróficas. Un arco eléctrico interno puede causar una sobrepresión violenta, la ruptura del tanque y un incendio tipo «pool fire», con consecuencias devastadoras:

• Pérdida de activos: Destrucción del transformador y equipos adyacentes.
• Interrupción del negocio: Paralización de procesos productivos con pérdidas económicas millonarias.
• Riesgos para el personal y el medio ambiente: Explosiones, humos tóxicos y derrames de aceite.

La gestión de este riesgo no es solo una buena práctica de ingeniería, sino una obligación regulatoria y un requisito para la asegurabilidad del activo.

3. Marco Normativo

Una estrategia de protección robusta debe estar fundamentada en un sólido marco normativo.

3.1. Normativa Nacional (Perú)

Código Nacional de Electricidad – Suministro y Utilización: En el contexto peruano, el marco normativo fundamental que rige la protección de estas instalaciones es el Código Nacional de Electricidad – Suministro 2011 (CNE), aprobado por R.M. N° 214-2011-MEM-DM.4. Este código es de aplicación obligatoria en todo el territorio nacional, y su fiscalización está a cargo del Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (OSINERGMIN).

• Sección 150 (Instalación de Equipo Eléctrico): Fija requerimientos para la instalación segura de equipos, incluyendo transformadores. Exige que las instalaciones garanticen la seguridad de personas y propiedad contra peligros eléctricos, lo que indirectamente obliga a gestionar el riesgo de incendio.
• Dado que la Regla 152.A.2 no especifica dimensiones, distancias de separación ni clasificaciones de resistencia al fuego, delega implícitamente esa detallada labor de ingeniería a estas normas internacionales. El CNE permite el uso experimental de métodos de instalación no especificados, siempre que se realicen bajo supervisión calificada.
• Por lo tanto, el CNE da opción de uso de varias opciones para el cumplimiento de protección contra fuego como los muros cortafuegos, aceite menos inflamables o sistemas de extinción (que podría ser sistemas deluge).
• La normativa peruana exige que los transformadores en interiores de edificios públicos usen fluidos de alto punto de ignición, sentando un precedente para la adopción de soluciones más seguras como aceites menos inflamables como una opción aceptada.
• Para instalaciones públicas o asociadas al sistema eléctrico nacional donde se tiene injerencia del organismo regulador «COES» y su procedimiento PR-20 que explícitamente da los requerimientos para instalaciones donde unidades de transformadores deberán equiparse con un sistema contra explosión y prevención de incendio y un sistema de recuperación de aceite (mediante bombeo) en caso de derrame. Asimismo, deberá considerar la instalación de muros cortafuego a fin de aislar los transformadores entre sí.

3.2. Normas Internacionales

Las siguientes normas mencionadas en el presente documento sirven de lineamientos para la protección contra incendio y explosión de transformadores de diversas características:

3.3. Criterios de RAGAGEP

Las aseguradoras como FM Global, Allianz Risk Consulting y Zurich Risk Engineering han desarrollado guías técnicas basadas en el principio de Prácticas de Ingeniería Generalmente Aceptadas y Reconocidas (RAGAGEP). Su objetivo es minimizar la Máxima Pérdida Probable (PML).

• FM Global Data Sheet 5-4 (Transformers): Es una de las guías más influyentes. Promueve la seguridad inherente, favoreciendo el uso de fluidos «less flammable» para reducir o eliminar la necesidad de costosas barreras físicas o sistemas de supresión.
• La Norma de Aprobación 3990 de FM Global aplica a transformadores con aislamiento líquido y especifica los requisitos para la certificación de estos equipos, incluyendo la protección contra fallas eléctricas y la resistencia del tanque para prevenir la propagación de incendios.
• Allianz y Zurich: Sus guías enfatizan la gestión integral del riesgo, incluyendo el mantenimiento predictivo (Análisis de Gases Disueltos – DGA, termografía), la inspección de sistemas de protección y la planificación de la continuidad del negocio.

4. Soluciones de Protección: Análisis y Necesidades Técnicas

La elección de la estrategia de protección depende de las condiciones del sitio, la criticidad del activo y un análisis de costo-beneficio, analizaremos las recomendaciones de cada estándar en la industria.

4.1. Muros Cortafuegos (Solución Pasiva)

Es la solución tradicional y tiene consideraciones de distancias recomendadas por varias normas. Un muro cortafuegos bien diseñado debe:

• Contener el fuego: Impedir que las llamas y el calor radiante afecten a equipos adyacentes.
• Soportar la explosión: Resistir la sobrepresión inicial de una falla de tanque.

Necesidades Técnicas y de Implementación:

• Diseño Estructural: El muro debe tener una resistencia al fuego certificada (ej. REI 120/240 minutos según ISO 834 o ASTM E119). La resistencia REI indica: R (capacidad portante), E (integridad contra llamas y gases calientes), I (aislamiento térmico). Para transformadores de gran potencia (>10 MVA), se recomienda REI-240.
• Materiales de Construcción: Hormigón armado con espesor mínimo de 200-300 mm, bloques de concreto macizos, o sistemas certificados de paneles cortafuego. El mortero de las juntas debe tener la misma resistencia al fuego que el muro principal.
• Cimentaciones: Requiere zapatas corridas o fundaciones profundas dimensionadas según las cargas sísmicas y de viento. La profundidad típica oscila entre 1.2-2.0 m, lo cual puede ser inviable en sitios con interferencias subterráneas (ductos, cables, cimentaciones existentes) o nivel freático alto.
• Dimensiones Críticas: Altura mínima: 0.31 m (12″) sobre el punto más alto del transformador (bushings, conservador). Extensión lateral: mínimo 0.61 m (24″) más allá de cualquier componente presurizado. Espesor según cálculo estructural pero no menor a 200 mm.
• Drenaje y Contención: El muro debe ser compatible con el sistema de contención de aceite (bund/dique). No debe obstruir el drenaje hacia la poza colectora ni crear zonas donde se acumule aceite contra la base del muro.
• Instalación: Implica obra civil significativa: excavación, encofrado, armado de acero, vaciado de concreto, curado (mínimo 28 días), acabados. Tiempos de ejecución típicos: 4-8 semanas para un muro perimetral de 20-30 m lineales.
• Consideraciones Sísmicas: En zonas de alta sismicidad (Perú: Zona 3-4 según E.030), el muro debe diseñarse con juntas de expansión cada 6-10 m y anclajes sísmicos. La conexión con las cimentaciones del transformador debe permitir movimientos diferenciales.
• Mantenimiento e Inspecciones: Inspecciones visuales anuales para detectar fisuras, eflorescencias o pérdida de material. Después de eventos sísmicos, se requiere inspección inmediata. No requiere pruebas funcionales como otros sistemas, pero sí verificación de integridad estructural.
• Limitaciones: No protege contra sobrepresiones violentas (explosiones), solo contra radiación térmica y propagación de llamas. Debe complementarse con sistemas de alivio de presión (PRD) y contención de aceite.

NFPA 850 (Sección 6.1.4): Establece criterios para la separación entre equipos y el diseño de barreras cortafuegos. Específicamente, la Tabla 6.1.4.3 define distancias mínimas en función del volumen de aceite: 1.5 m para volúmenes <1,893 L, 7.6 m para 1,893-18,925 L, y 15 m para >18,925 L. Estos muros deben soportar un minimo de 2 horas de resistencia al fuego (EI-120).

CIGRE 537 (Sección 4.3.1): Recomienda que cuando no exista una separación adecuada entre transformadores o entre el transformador y edificaciones críticas, se utilicen barreras cortafuegos con las siguientes especificaciones: (a) El muro debe extenderse al menos 600 mm horizontalmente y 300 mm verticalmente más allá de cualquier componente presurizado del transformador (conservador, bushings, radiadores). (b) La zona de exposición a favor del viento («c» en el diagrama) depende del volumen de aceite: 4.6 m para volúmenes menores a 19,000 L y 7.6 m para volúmenes superiores. (c) El muro debe diseñarse para resistir la presión de ráfaga de viento y cargas sísmicas locales, no solo la carga térmica del incendio.

Zona de Exposición Térmica: CIGRE 537 introduce el concepto de «zona de exposición a favor del viento», que considera la dirección predominante del viento en el sitio. La distancia «c» de la zona de exposición a favor del viento depende del volumen del aceite: 4.6 m aplica para volúmenes menores de 19,000 L y 7.6 m aplica para volúmenes superiores. Esta zona debe estar libre de materiales combustibles y equipos sensibles al calor. En instalaciones con múltiples transformadores, los muros deben posicionarse considerando los vientos dominantes para evitar la propagación del fuego por convección forzada.

Protección de Edificios Adyacentes: IEEE 979-2012 (Sección 6.2.3) y CIGRE 537 enfatizan la protección de techos y fachadas de edificios cercanos. Si la separación es menor a 15 m, se debe: (a) Extender el muro cortafuegos para crear una barrera vertical que proteja ventanas y aberturas, o (b) Construir aleros o parapetos con materiales de Clase A (no combustibles) que se proyecten al menos 0.9 m desde la línea de la pared. (c) Instalar puertas y ventanas con clasificación de resistencia al fuego de al menos 90 minutos (EI-90) si están a menos de 10 m del transformador.

FM Global DS 5-4 — Dimensión X (concepto y uso): La Tabla 2.3.1.1.1‑1 define la distancia horizontal mínima entre la contención (bund) y la pared expuesta del edificio. Esta distancia depende del tipo de fluido/equipo y del volumen de aceite, y sirve como referencia base para ubicar transformadores cercanos a edificaciones.

• Identifique el tipo de transformador/fluido (aprobado FM, less‑flammable, mineral no aprobado) y el volumen de aceite.
• Clasifique la pared expuesta del edificio (2 h resistente al fuego, no combustible o combustible).
• Obtenga la distancia mínima X desde la contención (bund) hasta la pared expuesta según la tabla de FM DS 5‑4.
• Si no se cumple X, compense con barreras EI‑120/180, cambio a fluido less‑flammable o sistemas de supresión.

Diseño Integral de la Poza Colectora: El diseño del muro cortafuegos debe integrarse con el sistema de contención de aceite. IEEE 980-2020 (Guía para la contención de derrames) establece que: (a) La poza debe tener capacidad para el 110% del volumen total de aceite del transformador más el volumen de agua de extinción estimado (típicamente 30 minutos de operación del sistema deluge). (b) Se recomienda incorporar una capa de grava o piedra triturada de 300 mm de espesor sobre el fondo de la poza para: (i) facilitar la extinción de incendios de aceite al permitir la infiltración del agua, (ii) evitar que el aceite forme charcos compactos que alimenten el fuego, (iii) proteger la impermeabilización del fondo contra daños térmicos. (c) La pendiente del fondo debe ser mínimo 2% hacia las canaletas de drenaje, con un sistema de válvulas para aislar la poza en caso de derrame y evitar la contaminación de redes pluviales. (d) El perímetro de la poza debe estar al mismo nivel o ligeramente elevado respecto al terreno circundante para evitar el ingreso de agua de lluvia o escorrentía.

4.2. Retrofilling con Fluidos de Alto Punto de Inflamación

Esta estrategia ataca la raíz del problema reemplazando el combustible (aceite mineral) por un fluido menos inflamable (éster natural o sintético).

Necesidades Técnicas y de Implementación:

• Análisis Previo (Línea Base): Es crítico realizar pruebas DGA, Furanos, Fisicoquímicos y Eléctricas (SFRA) antes del cambio.
• Procedimiento de Cambio: Debe ser realizado por especialistas, incluyendo drenado, limpieza (flushing), reemplazo de juntas y llenado al vacío.
• Pruebas Posteriores: Repetir análisis a las 24h, al mes y a los 6 meses para asegurar la estabilidad.

IEEE Std 979-2012: Recomienda usar fluidos con alto punto de inflamación o gases no inflamables, como el SF6, en transformadores para reducir el riesgo de incendios graves. Para ser considerados «menos inflamables», su punto de inflamación debe ser al menos de 300 °C.

FM Global (DS 5-4 y Standard 3990) incentiva fuertemente el uso de fluidos aprobados (FM Approved), permitiendo distancias de separación menores, requisitos de contención menos estrictos y, en algunos casos, la omisión de sistemas de rociadores automáticos.

4.3. Sistemas de Supresión Activa (Agua/Espuma)

Cuando los muros no son viables y el retrofilling no es una opción, se recurre a sistemas que extinguen o controlan el fuego activamente.

Necesidades Técnicas y de Implementación:

• Diseño Hidráulico (NFPA 15): Requiere un diseño de tuberías y boquillas de aspersión (sprinklers) que garantice una densidad de agua específica sobre la superficie del transformador.
• Suministro de Agua Confiable (NFPA 20): Necesita un tanque de reserva y un sistema de bombeo dedicado (listado UL/FM).
• Instalación: Incluye la red de tuberías, bombeo y sistema de detección (detectores de llama UV/IR o termovelocimétricos).
• Pruebas y Mantenimiento (NFPA 25): Requiere pruebas semanales/mensuales de las bombas y descargas anuales, lo que implica costos operativos recurrentes.

FM Global (DS 5-4) recomienda caudales típicos de 0.25 gpm/pie² (≈ 10.2 L/min·m²) sobre toda la superficie expuesta del tanque, radiadores y bushings principales. Esta medida es crucial para asegurar una adecuada protección contra incendios en transformadores.

Figura: Esquema de un sistema deluge según FM Global, mostrando la disposición de tuberías y boquillas.

4.4. Sistemas de Despresurización Rápida (TP)

Los dispositivos de despresurización rápida (TP / rapid pressure relief devices, PRD) están diseñados para aliviar la presión dinámica generada por un arco interno, evitando la ruptura catastrófica del tanque. Mitigan la severidad de la falla pero no la previenen.

Necesidades Técnicas y de Implementación:

• Funcionamiento: Al detectar una onda de presión dinámica por un arco, el sistema abre una válvula en milisegundos, evacuando la presión y el aceite hacia un tanque separador.
• Instalación: Se acopla al transformador y requiere un tanque de expansión y un sistema de control. La instalación es relativamente rápida.
• Complementariedad: Es una excelente medida complementaria al retrofilling, creando múltiples capas de protección, recomendada por NFPA 850, CIGRE y FM Global.

5. Diseño para Instalaciones de Transformadores Contra Fuego

5.1. Criterio de Decisión (Jerarquía Práctica)

La jerarquía de controles para la protección contra incendios en transformadores debe seguir un enfoque sistemático que priorice la eliminación o reducción del riesgo en su origen antes de recurrir a controles de ingeniería más complejos y costosos.

5.2. Parámetros de Diseño (Valores por Defecto Recomendados)

5.3. Selección de Fluido

Se recomienda evaluar con prioridad el uso de fluidos «less-flammable» (éster natural o sintético) como primera medida de protección. Esta decisión debe basarse en un análisis técnico-económico integral que considere no solo el costo de adquisición del fluido, sino también los ahorros en infraestructura de protección contra incendios y el valor del riesgo mitigado.

6. Conclusión

La protección contra incendios en transformadores de potencia ha evolucionado de un enfoque puramente pasivo (muros) a soluciones integrales basadas en:

• Enfoque por jerarquía de controles: La práctica internacional y la jurisprudencia técnica exigen priorizar la eliminación/sustitución del riesgo (fluidos menos inflamables) sobre los controles de ingeniería pasivos (separación/muros), los controles activos (deluge/water-mist) y los mitigadores dinámicos (PRD/TP, DGA).
• No existe una «única solución»: La elección debe basarse en una evaluación formal de riesgos que justifique técnicamente la combinación de medidas y cuantifique probabilidad/consecuencias.
• Nuevos vs. Existentes: En proyectos nuevos es preferible diseñar para separación o incorporar fluidos less-flammable desde el inicio; en instalaciones existentes las opciones económicas y operativos (retrofilling, PRD, deluge) compiten con posibles obras civiles.

7. Recomendación

Para que cualquier propuesta de protección contra incendios de transformadores sea aceptable técnica y regulatoriamente, no basta con elegir una tecnología: debe existir un Caso de Seguridad (Dossier RAGAGEP) que documente por qué la combinación de medidas seleccionadas (fluido, separación/muros, supresión, PRD, instrumentación) reduce el grado de riesgo hasta un nivel tolerable. Ese dossier, y no únicamente las especificaciones, es el elemento que garantiza conformidad con CNE, RAGAGEP internacionales y la aceptación de las instalaciones.