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).
• Cimentaciones: Requiere zapatas y fundaciones profundas, lo cual puede ser inviable en sitios con interferencias subterráneas.
• Instalación: Implica obra civil significativa, con tiempos de ejecución prolongados.
• Pruebas: Requiere inspecciones visuales de su integridad estructural.

NFPA 850: establece criterios para la separación entre equipos y el diseño de barreras cortafuegos.

CIGRE 537: indica que cuando no hay una separación adecuada, se pueden utilizar barreras contra incendios. FM Global recomienda que el muro cortafuegos se extienda al menos 600 mm en horizontal y 300 mm en vertical más allá de cualquier componente presurizado.

La distancia «c» de la zona de exposición a favor del viento depende del volumen del aceite. Una distancia de 4.6 m aplica para volúmenes menores de 19,000 L y una distancia de 7.6 m aplica para volúmenes superiores.

Adicionalmente, se debe considerar la protección de techos y edificios adyacentes, extendiendo las barreras o utilizando materiales de Clase A.

Las normas NFPA 850, IEC 61936-1, FM Global y IEEE 979 proveen tablas y figuras detalladas para calcular las distancias de separación necesarias.

En complemento al diseño de los muros cortafuego, es indispensable considerar el diseño de la poza del transformador. Se recomienda incorporar una capa de 300 mm de piedra sobre el fondo de la poza para facilitar la extinción de incendios de aceite.

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.

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

En un proyecto se debe diseñar la protección contra incendios de transformadores priorizando soluciones RAGAGEP (NFPA, IEEE, FM, CIGRE) en este orden: (1) separación / muros (pasiva), (2) reducción del riesgo en la fuente (fluidos menos inflamables), (3) medidas activas (deluge / water-mist), y (4) mitigadores dinámicos (PRD/TP, DGA online).

5.1. Criterio de Decisión (Jerarquía Práctica)

• Primera opción: Transformador con fluido «less-flammable» (éster natural/sintético) + separación mínima acorde a volumen o muro cortafuego según sea requerido. Justificar reducción de separación con evidencia técnica (hoja técnica del fluido y FM DS 5-4).
• Si se mantiene aceite mineral: Diseñar separación conforme NFPA 850 o muro cortafuego (EI-120 mínimo) más sistema activo (deluge) para proteger equipos adyacentes.
• Medida complementaria obligatoria: Instalar PRD/TP en todos los transformadores de potencia y DGA online en activos críticos.

5.2. Parámetros de Diseño (Valores por Defecto Recomendados)

A continuación se listan criterios mínimos. Si el análisis de riesgo, aseguradora u OEM exige otros, prevalecerá lo más estricto.

• Separación (NFPA 850): 1.5 m (< 1,900 L), 7.6 m (hasta 19,000 L), 15.2 m (hasta 38,000 L).
• Muros Cortafuego: Resistencia EI-120 (2h) mínimo, altura ≥ 0.31 m sobre el punto más alto, extensión lateral ≥ 0.61 m.
• Contención (Bund): Capacidad mínima del 110% del volumen total de aceite.
• Sistemas Deluge: Densidad de 0.25 gpm/ft² (≈10.2 L/min·m²), duración de 30-60 min.
• PRD / TP: Calibrar por debajo de la presión de ruptura del tanque, con apertura en milisegundos.

5.3. Selección de Fluido

Se recomienda evaluar con prioridad el uso de fluidos «less-flammable» (éster natural o sintético). Los criterios de decisión son:

• Seguridad: Punto de inflamación ≥ 300 °C (clase less-flammable).
• Impacto en separación: Fluidos aprobados por FM u otro RAGAGEP permiten reducir distancias.
• Sostenibilidad / medio ambiente: Los ésteres naturales son biodegradables.
• Coste total: Considerar CAPEX del fluido + ahorros en obra civil y sistemas auxiliares.
• Obligatorio: La especificación final del fluido debe ser aprobada por el OEM del transformador.

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.