En toda red eléctrica de corriente alterna (CA), los transformadores juegan un rol fundamental, transfiriendo la energía eléctrica desde un circuito a otro por inducción electromagnética, permitiendo variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia. Sin ellos, el transporte de energía eléctrica a grandes distancias, sería económicamente inviable, y forman parte esencial de los sistemas eléctricos modernos desde 1886, cuando William Stanley -trabajando para la compañía Westinghouse- desarrolló el primer transformador comercial, barato de producir y fácil de ajustar a su uso final. Desde entonces, estos equipos son un elemento insustituible dentro del mundo de la Generación, Transmisión y Distribución eléctrica.

Al hablar de transformadores, debemos reconocer que la gama de tipos y tamaños es bastante amplia, desde los usados en los cargadores de los equipos electrónicos de consumo, hasta los grandes transformadores de potencia, encontrados principalmente en procesos de generación y transmisión, pasando por los transformadores de distribución, los industriales, y los de tracción (que se emplean en sistemas de metro y similares).

Al respecto, Ana María Restrepo, Market Manager para transformadores de la división Power Products de ABB en Chile, explica que entre los modelos más solicitados en el país se encuentran los transformadores de distribución tipo poste hasta 500 KVA, mientras que en los tipos subestación hasta 36 kV, las potencias como 1600 KVA y 2000 KVA son tal vez las más comunes. Usualmente, para aplicaciones de Generación, la capacidad de los transformadores requeridos no es mayor a 100 MVA; en Transmisión, 500 kV, 750 MVA, mientras que en Subtransmisión y Distribución, 30 MVA es la capacidad promedio más requerida. “En transformadores de Poder, no podemos hablar de un estándar, pues cada transformador está hecho a la medida del cliente, bajo una especificación que indica condiciones específicas de potencia, impedancia, pérdidas, altura sobre el nivel del mar, temperatura ambiente, componentes especiales, entre otras”, comenta.

Foto: RHONA.

En este sentido, Julio Quezada Torres, Subgerente de Ingeniería de RHONA, afirma que la demanda por este equipamiento guarda relación directa con los ciclos económicos del país, inclinándose a los distintos tipos de transformadores, dependiendo del sector que esté presentando mayor dinamismo en un período dado. “Por ejemplo, cuando aumenta la actividad minera, la demanda de subestaciones unitarias o transformadores de Media Tensión es alta. Cuando hay un desarrollo importante en el parque de Generación, se incrementa fuertemente el mercado de los transformadores de poder, trayendo como consecuencia un posterior aumento en la demanda de equipamiento para la distribución”, señala. “En el caso de sectores industriales, la mediana industria y la construcción solicitan de manera frecuente transformadores tipo Pad Mounted y secos. No obstante, existe una demanda base permanente y voluminosa en transformadores de distribución”.

Julio Alfaro, Product Manager de RHONA, señala que el equipo más utilizado es el tipo distribución para montaje a uno o dos postes, cuya principal función es reducir voltajes de las redes de media tensión a niveles de uso industrial y/o domiciliario.

Foto: RHONA.

Como mencionamos, el principio de funcionamiento de los transformadores no ha cambiado mucho desde el siglo XIX, pero como señala Daniel Sánchez, South America Sales - Power Transformers de Siemens, sí han existido algunos avances tecnológicos se han enfocado en mejorar el desempeño de los materiales, para soportar mayor temperatura, mayor humedad o ser más amigables con el medioambiente. “Entre estos, se destaca el desarrollo de aceites de origen vegetal, que una vez terminado su período de uso, tiene un proceso de degradación mucho más rápido que el de los aceites tradicionales”, añade. “Además, con toda la evolución de la electrónica y las comunicaciones, los transformadores han incorporado parte de esta tecnología, desarrollando equipos de monitoreo online, que le permite al usuario conocer información instantánea sobre el estado de su transformador”.

En la misma línea, Ana María Restrepo añade que muchos avances tecnológicos en este ámbito están relacionados principalmente con la mejora de los componentes del equipo, como los bushings, conmutadores, líquidos aislantes, sistemas de monitoreo, entre otros. “También hay desarrollo de tecnología para transformadores sumergibles, transformadores secos en altas potencias y voltajes, transformadores más eficientes y más amigables con el ambiente”, acota.

En este sentido, Quezada declara que esta industria siempre se encuentra en la búsqueda de una mayor eficiencia, tanto en la producción como en la operación de los equipos. “En el ámbito de la fabricación, la incorporación de maquinaria con control numérico computacional a los procesos, como la elaboración de estanques, núcleos, bobinas y aislación, ha mejorado enormemente los tiempos y reducido la merma de material, pudiendo mejorar el costo de los equipos. A esto, también se suma el mayor desarrollo de herramientas computacionales para el apoyo en el diseño”, acota.

Foto: RHONA.

En la misma línea, Gonzalo Mercado, Senior Sales Engineer Electrical Group de Eaton Chile, señala que la utilización de las nuevas tecnologías permite fabricar componentes que resultarán en transformadores con mejor rendimiento en el terreno. “Por ejemplo, maquinaria de precisión se utiliza para cortar el núcleo de acuerdo a exigentes mediciones, sin rebabas. En este sentido, los equipos están diseñados y fabricados para proporcionar un rendimiento óptimo. El cliente debe experimentar un sistema completo que es fácil de instalar y está diseñado para mantener y efectuar una entrega eficaz de la energía durante décadas”, agrega.

Además, destaca el hecho de que estas mejoras en las técnicas de diseño y fabricación, en conjunto con el uso de materiales y accesorios de última generación, permiten entregar equipos con mayores prestaciones, entre las que sobresalen, por ejemplo, el uso de acero silicoso o magnético de menores pérdidas (que mejora la eficiencia del transformador, disminuyendo los costos de energía); la incorporación de accesorios de monitoreo o control de variables críticas con comunicación (que permite el acceso remoto a los equipos), y de la tecnología de vacío en los cambiadores de derivaciones Bajo Carga (que reduce las mantenciones requeridas por este componente), entre otras.

Foto: RHONA.

Alfaro coincide con lo anterior, agregando que dentro de los avances más significativos derivados de las mejoras en diseño y materias primas, se encuentra la reducción considerable de pesos de los transformadores de hasta 500 kVA. “Ahora hay disponibles transformadores de 150 kVA, que pesan aproximadamente 10% menos que sus antecesores, lo que permite su montaje en un solo poste, lo que implica un importante ahorro en ferretería y postación”, afirma.

De acuerdo a Hugo Cuitiño, Gerente de Servicios en Transformadores de ABB en Chile, la vida útil promedio de un transformador de poder es de 30 años, pero advierte que esta cifra depende en gran medida de su mantenimiento. Por esto, recomienda realizar “un mantenimiento predictivo en lugar de preventivo, es decir, no solo hacer ciertos cambios en los equipos en forma periódica, sino que anticiparse a las fallas, permitiendo efectuar un trabajo correctivo programado. Esto resulta en una mejor distribución de los recursos, pues posibilita la reasignación de los recursos de mantenimiento a los puntos críticos”.

En este aspecto, Sánchez indica que, al ser máquinas estáticas, los transformadores necesitan un mantenimiento mínimo, pero aconseja que “al momento de compra, adquirir un juego de bushings y empaques, dado que son piezas críticas y particulares de cada equipo. No es necesario adquirir repuestos adicionales o consumibles”.

Foto: Transformadores Pailamilla.

El ing. Juan Carlos Cervera, de Transformadores Pailamilla, enumera una serie de recomendaciones para obtener un desempeño óptimo de estos equipos:

• No tener el transformador expuesto excesivamente a gases y polvo.

• No tener el transformador expuesto a humedad excesiva, atmósfera salobre o humos perjudiciales para el equipo.

• Exigencia de aislamiento diferente al especificado por el equipo.

• Limitación del espacio de adecuación.

• Ventilación natural apropiada.

• Si la ventilación es suministrada por un equipo, revisar que el flujo de aire no se haga encima del transformador, ya que puede resultar quemado.

Asimismo, en el caso de las mantenciones, el profesional ofrece los siguientes consejos: “Además de hacer una inspección visual del local, se debe revisar que no haya sobrecalentamiento en las terminales de ligación e inspeccionar la presión en los contactos de los terminales y en el panel de conmutación. De igual modo, se debe hacer una limpieza con aspiradora de polvo (aspirar de arriba hacia abajo del transformador), y el núcleo se debe frotar con un paño húmedo en una solución para remover impurezas”.

Para Quezada, la criticidad de la carga y las alternativas de reemplazo son dos factores que definirán los planes de mantenimiento para cada equipo. “Es importante realizar inspecciones visuales para ver el estado del equipo, principalmente aisladores y estanque. Una vez en uso, registrar periódicamente la temperatura en equipos de mayor potencia, lo que es útil para verificar que el grado de carga es el adecuado. Una revisión periódica del líquido refrigerante es recomendable, sin embargo, la frecuencia y la profundidad del análisis debe variar dependiendo del tamaño del equipo. En equipos con sensores que emitan señales usadas para proteger o conocer el estado del transformador, es importante que se verifique el correcto funcionamiento de estos”, dice. Además, Alfaro recuerda que hay una variedad de pruebas para conocer la evolución del transformador, siendo una práctica recomendada la realización de un análisis del aceite dieléctrico. “Este permite conocer el estado real de la parte interna del equipo”, afirma.

Foto: ABB Chile.

“El transformador es el corazón de la subestación, por lo que al evaluar y elegir un fabricante de transformadores, se debe priorizar ante todo la confiabilidad”, observa Ana María Restrepo, y recomienda una serie de parámetros a solicitar a los proveedores de estos equipos, como la soportabilidad a esfuerzos de cortocircuito. “Es conveniente solicitar al fabricante protocolos de pruebas de cortocircuito realizadas a unidades similares, para conocer la confiabilidad de la tecnología de cada uno de ellos”, agrega.

Para la ejecutiva, es importante que el fabricante tenga la capacidad e instalaciones de fabricación, experiencia y servicio local postventa, y cuente con el software apropiado y los procesos de ingeniería que permitan realizar las simulaciones correspondientes “para detectar y corregir oportunamente cualquier deficiencia en el diseño antes de la fabricación y pruebas”.

Para Sánchez, siempre es recomendable que se compre a fabricantes reconocidos y que tengan experiencia en el mercado local. “Además, se debe preferir a aquellos que tienen certificados ISO 9001, ISO 14001 y OHSAS 18001. Fabricantes nuevos pueden desconocer la normativa local y, por ejemplo, no cumplir con los requerimientos sísmicos”, asevera.

Sobre la garantía, el ejecutivo señala que aunque el estándar en el período de garantía es de 18 meses desde la entrega, o 12 meses desde la energización (lo que ocurra primero), “se sugiere comprarlo con 30 meses desde la entrega o 36 meses desde la energización. Esto le generará más tranquilidad al inversionista en los primeros años del proyecto”.

En cualquier proyecto eléctrico de envergadura, los transformadores son unos de los elementos más costosos de la inversión, por lo que requieren ser mantenidos de manera adecuada para lograr obtener la vida útil proyectada del mismo.