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¿Qué es un transformador de distribución?

Un transformador de distribución o transformador de servicio es un transformador que realiza la última etapa de transformación de tensión en el sistema de distribución de energía eléctrica, reduciendo la tensión utilizada en las líneas de distribución hasta el nivel empleado por el cliente. La invención de un transformador práctico y eficiente hizo viable la distribución de energía en corriente alterna; un sistema que empleaba transformadores de distribución fue demostrado ya en 1882.

Beneficios del transformador de distribución

• Reducción y regulación de la tensión  
  Las sociedades residenciales y las viviendas requieren una fuente de alimentación de bajo voltaje. Aunque el voltaje de entrada que se suministra a los transformadores suele ser elevado, los transformadores de distribución garantizan que proporcionen una salida de bajo voltaje al transmitir energía a las zonas residenciales. Son capaces de regular el voltaje reduciéndolo hasta el nivel requerido. Los transformadores de distribución pueden reducir un voltaje elevado de varios miles de kV a un voltaje más bajo de cientos de kV.
   
• Aislamiento eléctrico  
  Además de reducir el voltaje, el transformador de distribución también contribuye a proporcionar aislamiento entre los circuitos de distribución y los circuitos de usuario. Funciona como una barrera entre ambos, protegiendo los aparatos eléctricos y la maquinaria de posibles daños causados por un suministro eléctrico defectuoso. Esto suele ocurrir cuando se produce una sobretensión repentina o un cortocircuito en el extremo de los circuitos de distribución.  
   
• Seguridad en los aparatos eléctricos  
  La fuente de alimentación de alto voltaje y las fluctuaciones en el voltaje son las principales causas de las descargas eléctricas y los riesgos eléctricos. Pueden provocar cortocircuitos, daños a los aparatos eléctricos, perjuicios a la propiedad y a la vida, así como incendios. Los transformadores de distribución contribuyen a suministrar un voltaje constante y seguro para el funcionamiento de los equipos eléctricos, reduciendo así el riesgo de peligros eléctricos y garantizando la seguridad tanto de los aparatos como de las personas.
   
• Reduce la pérdida de potencia o energía  
  Durante la transmisión de energía a grandes distancias, las líneas de distribución transportan electricidad a alta tensión. Esto contribuye a reducir las pérdidas de energía durante el transporte. Sin embargo, la energía a alta tensión no es adecuada para los aparatos eléctricos ni para la maquinaria. Es entonces cuando los transformadores de distribución entran en acción, minimizando las pérdidas y reduciendo la tensión. De este modo, no solo se evitan las pérdidas de energía, sino que también se garantiza un suministro de voltaje estable y confiable para los dispositivos eléctricos.
   

Tipos de transformador de distribución

• Monofásico  
  Un transformador monofásico funciona con una fuente de alimentación monofásica y cuenta con un único devanado en el lado primario y en el secundario. Se utilizan principalmente en redes de suministro eléctrico monofásicas.
   
• Tres fases  
  Un transformador trifásico funciona con una fuente de alimentación trifásica, y tanto el devanado primario como el secundario cuentan con tres conjuntos de bobinas. Este es un método más costoso y se emplea en la red eléctrica de alta tensión.
   
• Montado en almohadilla  
  El término «transformador de montaje en pedestal» se ha convertido en una expresión genérica para designar un transformador de baja potencia aparente, instalado sobre el suelo, con sus sistemas de protección e incluso opciones de maniobra. Estos transformadores se conectan a líneas subterráneas de distribución de servicios públicos.
   
• Montado en poste  
  Los transformadores montados en poste se instalan sobre un poste de distribución a la altura de los cables aéreos. Estos transformadores se utilizan ampliamente en zonas rurales y tienen una potencia que oscila entre 16 kVA y 100 kVA. Son de tamaño reducido y resultan fáciles de montar en estructuras monoposte.
   

Aplicación del transformador de distribución

• Aplicaciones en centrales eléctricas  
  Dado que el voltaje en las centrales de generación eléctrica debe mantenerse para diversas aplicaciones, se utilizan transformadores de distribución. Estos son útiles en la generación de energía industrial, en soluciones de accionamiento mecánico, en aplicaciones del sector del petróleo y el gas, así como en la generación de energía por parte de los servicios públicos. Asimismo, varias soluciones de energía distribuida resultan viables mediante transformadores de distribución eficientes y adaptados a las necesidades específicas.
   
• Complejos comerciales  
  Los complejos comerciales, incluidos los centros comerciales, los cines, los clubes, los restaurantes, los hoteles, los multicines, entre otros, requieren transformadores de distribución de distintas potencias para suministrar adecuadamente la tensión eléctrica a ascensores, equipos de video y audio, maquinaria eléctrica y electrónica, y otros aparatos.
   

• Aplicaciones solares y eólicas  
  Las fuentes de energía renovable revisten gran importancia en la actualidad. La generación de electricidad a partir de plantas solares y eólicas requiere equipos de gran tamaño para reducir el voltaje y permitir su distribución. En particular, las aplicaciones solares y eólicas son hoy predominantes y exigen transformadores de distribución de distintas capacidades. Los secadores solares, los termostatos, la iluminación, el aire acondicionado solar y otras aplicaciones basadas en la energía solar demandan tensiones de potencia significativas, lo cual puede lograrse mediante unidades de transformadores de distribución sencillas y compactas.
   
• Casas residenciales y villas  
  Los aparatos domésticos que funcionan con energía eléctrica operan de manera adecuada gracias a la eficaz transferencia de voltaje proporcionada por los transformadores de distribución. Las comunidades cerradas, los apartamentos, las villas y otras similares colonias residenciales requieren este tipo de transformadores. En función de los equipos o de las capacidades de carga, se dimensiona la potencia de los transformadores de distribución y se ubican en posiciones idóneas para garantizar una mejor transmisión de la energía.
   

Componentes del transformador de distribución

• Devanados  
  Los devanados de un transformador de distribución suelen estar fabricados de cobre o de aluminio. El cobre suele preferirse por su mayor eficiencia y su superior conductividad, aunque resulta más costoso que el aluminio. Estas bobinas conductoras son esenciales para el funcionamiento del transformador, estando enrolladas estrechamente alrededor del núcleo para facilitar el proceso de inducción necesario para la transformación de voltaje.
  Los devanados primarios están conectados a las líneas de entrada de alta tensión y, por lo general, se fabrican con alambre o cinta más gruesos para soportar corrientes y esfuerzos eléctricos mayores. Los devanados secundarios, que se conectan a la salida que suministra electricidad a una tensión utilizable, pueden emplear alambre más delgado, ya que conducen la corriente eléctrica a tensiones reducidas. La relación entre el número de espiras de los devanados primario y secundario determina la relación de transformación de tensión del transformador, aspecto fundamental para asegurar que la tensión se ajuste adecuadamente a las exigencias del sistema de distribución de energía.
   
• Núcleo  
  El núcleo suele estar compuesto por capas de acero al silicio laminado, lo que ayuda a reducir las corrientes de Foucault —corrientes locales no deseadas que pueden provocar un calentamiento adicional—. Esta laminación, junto con la orientación específica del grano del acero, minimiza las pérdidas por histéresis (energía perdida debido a las propiedades magnéticas del material). La forma del núcleo (rectangular, tipo carcasa) también influye en la eficiencia y el rendimiento del transformador.
   
• Aislamiento  
  El aislamiento en los transformadores debe ser capaz de resistir esfuerzos térmicos, eléctricos y mecánicos. Materiales como el papel impregnado con aceite y la resina se utilizan comúnmente debido a sus buenas propiedades dieléctricas y su durabilidad. Un aislamiento adecuado es fundamental para prevenir cortocircuitos entre devanados o entre los devanados y el núcleo.
   
• Cambió de toma  
  El cambiador de tomas ajusta la relación de tensión entre los devanados primario y secundario para regular la tensión de salida, adaptándose a las variaciones de la carga o de la tensión de entrada. Esto resulta esencial para mantener niveles de tensión estables pese a las fluctuaciones en la demanda o en la alimentación. El desgaste mecánico y la erosión eléctrica pueden afectar el rendimiento del cambiador de tomas, por lo que es necesario realizar inspecciones y mantenimientos periódicos.
   
• Tanque  
  El tanque exterior proporciona protección física y confinamiento para los componentes internos del transformador. Está diseñado para ser completamente hermético o bien para contar con sistemas de respiración controlada que permitan gestionar las presiones internas. Además, el tanque está puesta a tierra para prevenir riesgos eléctricos y suele estar pintado para resistir los efectos ambientales, como la corrosión y la degradación por radiación ultravioleta.
   
• Bujes  
  Los pasacables deben soportar las altas tensiones y las condiciones ambientales a las que están expuestos. Están fabricados con materiales de porcelana o compuestos y se diseñan cuidadosamente para controlar la distribución del campo eléctrico. La falla de un pasacable puede ocasionar daños catastróficos, por lo que se construyen conforme a estrictas normas y se someten a pruebas periódicas.
   
• Respirador  
  El papel del desecante en el mantenimiento del equilibrio de humedad en el aceite es fundamental para preservar las propiedades aislantes del mismo. A medida que el transformador se calienta y se enfría, el desecante actúa para mantener la atmósfera interna seca. El gel de sílice contenido en el desecante cambia de color, pasando del azul al rosa, a medida que absorbe la humedad, lo que indica cuándo debe ser reemplazado.
   
• Conservador  
  El tanque de compensación ajusta su volumen en función de las variaciones de temperatura del aceite, permitiendo así la expansión o contracción y evitando la acumulación de presión. Esto contribuye a mantener un nivel de aceite estable en el tanque principal, lo cual resulta esencial para asegurar una aislación y una refrigeración óptimas. Algunos transformadores modernos emplean compensadores de tipo vejiga para aislar por completo el aceite del aire exterior.
   
• Aletas de enfriamiento o radiadores  
  Estas aletas metálicas o radiadores aumentan la superficie del tanque, lo que mejora el proceso de disipación del calor. Resultan especialmente cruciales en transformadores de mayor tamaño, donde la generación de calor es considerable. En algunos diseños, se incorporan ventiladores o bombas para forzar la circulación del aire o del aceite, respectivamente, con el fin de optimizar aún más la eficiencia de la refrigeración.

Cómo mantener el transformador de distribución

• Verifique la temperatura del transformador: Verifique si la temperatura superior del aceite del transformador se encuentra dentro de los límites normales o cerca o por encima del límite máximo permitido según el termómetro. Cuando exista una anomalía significativa entre la temperatura indicada por el termómetro de vidrio y la indicada por el termómetro de presión, es necesario determinar si el medidor está defectuoso o si la temperatura del aceite es anormal.
• La revisión del nivel de aceite: Verifique si la temperatura del armario de almacenamiento del aceite del transformador se encuentra dentro de los valores normales y si existen indicaciones erróneas del nivel de aceite o fugas de aceite; asimismo, compruebe si el nivel de aceite del bushing de alta tensión y el color del aceite son adecuados, y si el bushing presenta alguna fuga de aceite. Es necesario determinar la causa cuando la indicación del nivel de aceite no es normal. Además, conviene prestar atención al recorrido del indicador del nivel de aceite y asegurarse de que no haya acumulaciones en la entrada.
• Comprueba el sonido: Verifique si existe una comparación anormal entre el ruido electromagnético del transformador y el ruido anterior. El personal suele estar acostumbrado al ruido normal del transformador y, en caso de que se produzca un sonido anómalo, lo detectará con facilidad.
• Verifique el aislamiento de la tapa superior del transformador: Verifique si la superficie del aislador de soporte de la carcasa del contorno y la conducción eléctrica de extracción se encuentra limpia; asimismo, compruebe si presenta roturas, descargas eléctricas u otros defectos.
• Verifique la unión de pernos que conduce el conductor para determinar si presenta fenómeno de sobrecalentamiento: Verifique el cambio de color de la lámina de cera de temperatura visual y de la pintura decolorada, o mídalo directamente con un termómetro infrarrojo de manera flexible. Cuando exista una caja de terminales de cable, también debe comprobarse la fuga de aceite en la cabeza del cable.

Cómo elegir un transformador de distribución

• Verifique las características de carga  
  Para conocer la potencia nominal del transformador, es siempre fundamental verificar las características de la carga al adquirir transformadores de distribución. Las características de la carga de un transformador de distribución incluyen el tipo de carga y las variaciones de tensión. En cuanto al tipo de carga, puede tratarse de una carga intermitente o de una carga continua.
   
• Verifique la relación de voltaje  
  La relación de tensión de un transformador de distribución depende de las características de la carga y de las aplicaciones. La relación de tensión de un transformador de distribución se calcula tomando la razón entre la tensión primaria y la tensión secundaria, o entre la tensión alta y la tensión baja. El tamaño del transformador de distribución también está determinado por la relación de tensión: cuanto mayor sea esta relación, mayor será el tamaño del transformador, debido al aumento del número de espiras en el devanado primario.
   
• Considere la configuración de fase  
  Algunas aplicaciones requieren una configuración monofásica, mientras que otras exigen una configuración trifásica, especialmente en el ámbito industrial. La configuración de fases permite determinar las fases del devanado primario y las fases del devanado secundario. Los transformadores de distribución de configuración monofásica se utilizan principalmente para usos residenciales. Se recomienda seleccionar la configuración de fases del transformador de distribución en función de las necesidades de cada aplicación.
   
• Verifique la eficiencia  
  Al seleccionar transformadores de distribución, es fundamental priorizar la eficiencia. Un transformador eficiente contribuye a reducir las pérdidas de energía al convertir el voltaje de manera adecuada. Esto no solo permite ahorrar energía, sino también disminuir los costos. El transformador funcionará de manera eficiente únicamente si las piezas y los componentes empleados son de calidad óptima. Por ello, también resulta recomendable adquirirlos de los fabricantes líderes en transformadores de distribución.
   

Cómo funciona el transformador de distribución

• En el interior de un transformador de distribución, hay dos conjuntos de bobinas: la bobina primaria y la bobina secundaria. La bobina primaria está conectada a la corriente eléctrica de alta tensión que proviene de la red de suministro, mientras que la bobina secundaria está conectada a la corriente de menor tensión que se distribuye a los hogares y las empresas.
• Cuando la corriente eléctrica fluye a través de la bobina primaria, genera un campo magnético que induce una corriente en la bobina secundaria. Este proceso, conocido como inducción electromagnética, permite que el transformador reduzca el voltaje de la corriente sin perder su potencia.
• Además de las bobinas, el transformador de distribución también cuenta con un núcleo fabricado en acero magnético. Este núcleo contribuye a concentrar el campo magnético y a aumentar la eficiencia del transformador.

Certificaciones

Nuestra fábrica

Yawei cuenta con una base de fabricación de 240.000 m² y más de 1.200 empleados, entre los cuales se incluyen más de 180 ingenieros y especialistas técnicos. Nuestras capacidades de producción y pruebas respaldan proyectos personalizados de transformadores, conforme a las especificaciones técnicas aprobadas.