07/06/2025 por Daniel Tait
En los sistemas de distribución eléctrica, los transformadores de potencia son fundamentales.
Están diseñados para funcionar dentro de rangos de temperatura específicos, y cuando operan a temperaturas elevadas, su eficiencia disminuye. El aislamiento se degrada más rápidamente y aumenta el riesgo de falla del sistema.
Este artículo expondrá las principales causas de las altas temperaturas en los transformadores. Esto es importante para mantener la fiabilidad de los sistemas eléctricos y prevenir las interrupciones del servicio y los costes adicionales derivados de fallos en los equipos.
Refrigeración inadecuada
El sistema de refrigeración es la principal defensa de un transformador contra la acumulación excesiva de calor. Cuando los mecanismos de refrigeración fallan o funcionan por debajo de su capacidad, las temperaturas pueden aumentar rápidamente hasta alcanzar niveles peligrosos.
Los conductos de refrigeración obstruidos, los ventiladores de refrigeración que no funcionan correctamente o una capacidad insuficiente del radiador pueden comprometer gravemente el proceso de refrigeración.
La circulación natural del aire alrededor del transformador puede verse restringida por estructuras cercanas, vegetación o acumulación de escombros. Esto reduce la eficiencia de la transferencia de calor y provoca un aumento de la temperatura interna. En los sistemas de refrigeración por aire forzado, las fallas en los ventiladores o la reducción del flujo de aire debido a filtros obstruidos generan problemas similares.
Sobrecarga
Una de las causas más comunes de aumento de temperatura es el funcionamiento de transformadores por encima de su capacidad nominal.
Los transformadores eléctricos generan calor debido a la conversión de energía. Esta producción de calor aumenta con la carga. Cuando los transformadores soportan cargas que superan sus especificaciones nominales, la corriente adicional genera pérdidas excesivas en los devanados y produce más calor del que el sistema de refrigeración puede disipar adecuadamente.
Si bien la sobrecarga temporal durante los períodos de máxima demanda puede ser aceptable durante cortos períodos de tiempo, la sobrecarga constante acelera el envejecimiento del aislamiento y reduce la vida útil de los equipos.
fugas de aceite
Aceite para transformadores – fabricado por fabricantes como Shell y Mobil Cumple una doble función como aislante y refrigerante. Cuando se producen fugas de aceite, el transformador pierde su principal medio de refrigeración, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura. Las fugas de aceite pueden deberse a fallos en las juntas, corrosión del tanque, deterioro de los sellos de los bujes o daños físicos en el tanque del transformador. Incluso las pequeñas fugas pueden tener consecuencias importantes a largo plazo.
La disminución del nivel de aceite compromete el proceso de enfriamiento por convección natural. Esto expone los componentes internos al aire, que tiene propiedades de transferencia de calor inferiores a las del aceite.
Los niveles bajos de aceite también conllevan el riesgo de arcos eléctricos y fallos eléctricos, que a su vez generan calor adicional. El control regular del nivel de aceite y la reparación rápida de fugas son cruciales para mantener una gestión térmica adecuada.
Fallo de un componente del transformador
Las fallas en los componentes internos crean puntos calientes y un aumento general de la temperatura en todo el transformador. Las averías en el cambiador de tomas, las conexiones sueltas y los fallos en el bobinado generan calor adicional. Estas fallas suelen provocar efectos en cascada, donde el aumento de temperatura acelera la degradación de otros componentes.
Las fallas en la laminación del núcleo pueden aumentar significativamente las pérdidas, mientras que las fallas en los bujes pueden generar arcos eléctricos y un calentamiento excesivo. La rotura del aislamiento del devanado produce fallas entre espiras, generando un calor considerable en áreas confinadas. Estas fallas de componentes no solo elevan las temperaturas de operación, sino que también reducen la capacidad del transformador para soportar el estrés térmico.
Aislamiento deficiente
El deterioro de los sistemas de aislamiento contribuye a las altas temperaturas de los transformadores.
El aislamiento envejecido o dañado presenta una rigidez dieléctrica reducida, lo que puede provocar descargas parciales y calentamiento localizado. Estas descargas generan calor y degradan aún más el aislamiento, creando así un modo de fallo progresivo.
La penetración de humedad es muy perjudicial para los sistemas de aislamiento, ya que el agua reduce significativamente su eficacia y supone el riesgo de descargas eléctricas. El aislamiento contaminado también presenta propiedades térmicas diferentes a las de los materiales limpios, lo que puede provocar desequilibrios térmicos dentro del transformador. Un diseño o instalación deficientes del aislamiento pueden generar zonas de concentración de tensiones eléctricas, lo que puede dar lugar a puntos calientes que, con el tiempo, se extienden por todo el sistema.
Contaminación del medio de refrigeración
El aceite refrigerante contaminado pierde su eficacia como aislante y refrigerante.
La contaminación por agua reduce la rigidez dieléctrica del aceite y altera sus propiedades térmicas. La contaminación por partículas puede obstruir los conductos de refrigeración y generar puntos calientes. La contaminación química procedente de fuentes externas modifica la forma en que el aceite transfiere el calor.
La formación de lodos a partir de aceite oxidado puede crear depósitos que aíslan los componentes generadores de calor del medio de refrigeración, lo que genera barreras térmicas. Los gases disueltos por arcos eléctricos internos o sobrecalentamiento también pueden contaminar el sistema, reduciendo la eficacia de la refrigeración.
Por las razones expuestas anteriormente, las pruebas periódicas de aceite forman parte de la gestión térmica y constituyen una buena práctica que previene fallos relacionados con la temperatura.
Mantener la temperatura adecuada en los transformadores requiere una supervisión constante, mantenimiento preventivo y atención al rendimiento del sistema de refrigeración. Al comprender estas causas comunes, los operadores de sistemas eléctricos pueden mejorar la gestión térmica y la protección de los equipos.
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