Los transformadores eléctricos son uno de los elementos más importantes en el desarrollo de la industria eléctrica moderna. Gracias a ellos, fue posible transportar electricidad a grandes distancias de forma práctica, segura y económica. Hoy en día, forman parte de la vida cotidiana sin que muchas veces nos demos cuenta de su presencia. Desde la alimentación de un electrodoméstico hasta la distribución de energía en una ciudad entera, los transformadores hacen posible que la electricidad llegue en las condiciones adecuadas a cada usuario.
¿Qué es un transformador eléctrico?
Un transformador es una máquina estática de corriente alterna que permite modificar el voltaje o la intensidad de una corriente eléctrica, manteniendo la potencia y la frecuencia constantes. Para lograrlo, transforma la electricidad que recibe en el devanado primario en un campo magnético, que a su vez induce electricidad en el devanado secundario, con los valores deseados.
Este principio se basa en la inducción electromagnética, descubierta por Michael Faraday en el siglo XIX, y es la base de la mayor parte del sistema eléctrico mundial.
Componentes principales de un transformador
Un transformador eléctrico está formado por dos elementos fundamentales:
- Núcleo: fabricado en chapas de acero al silicio, es el encargado de conducir el flujo magnético. Está compuesto por columnas, donde se instalan los devanados, y culatas, que unen las columnas.
- Devanados: bobinas de cobre aisladas y enrolladas alrededor del núcleo. El primario recibe la energía y el secundario la entrega transformada. La relación entre las vueltas de hilo en cada bobina define la relación de transformación.
Estos dos componentes, junto con elementos aislantes, sistemas de refrigeración y protecciones, garantizan la operación segura y eficiente del transformador.
Funcionamiento del transformador eléctrico
El principio básico de funcionamiento es la inducción electromagnética:
- Se aplica una tensión alterna en el devanado primario.
- Esto genera un flujo magnético en el núcleo.
- Ese flujo induce una tensión en el devanado secundario.
- La relación entre el número de vueltas de los devanados determina si el voltaje se eleva o se reduce.
Un transformador no funciona con corriente continua, ya que se necesita la variación constante de flujo que ofrece la corriente alterna.
Tipos de transformadores eléctricos
Aunque todos se basan en los mismos principios, existen diferentes tipos según su función:
1. Transformadores de potencia
Utilizados en la generación, transmisión y distribución de energía.
- Elevadores: aumentan la tensión de salida para transportar electricidad a grandes distancias con menores pérdidas.
- Reductores: disminuyen la tensión para que la electricidad sea segura al llegar al consumidor final.
- Autotransformadores: empleados cuando solo se necesita un pequeño ajuste de tensión.
2. Transformadores de medida
Permiten reducir tensiones o corrientes elevadas a valores seguros para ser medidos.
- De intensidad (TI): miden corrientes elevadas sin riesgo para los equipos de medición.
- De potencial (TP): adaptan altas tensiones a valores más bajos y seguros para instrumentos de control.
3. Transformadores trifásicos
Diseñados para el transporte y distribución de energía en sistemas trifásicos. Pueden formarse a partir de tres transformadores monofásicos o construirse como una única máquina con tres bobinas en un núcleo común. Son más eficientes y económicos en comparación con tres unidades separadas.
Pérdidas en los transformadores reales
En teoría, un transformador ideal no tendría pérdidas: toda la energía de entrada sería igual a la de salida. Sin embargo, en la práctica existen pequeñas pérdidas que se manifiestan en forma de calor:
- Pérdidas en el cobre por la resistencia de los devanados.
- Pérdidas por histéresis y corrientes parásitas en el núcleo.
- Pérdidas por dispersión de flujo magnético.
Por esta razón, los transformadores modernos incluyen materiales de alta calidad y sistemas de refrigeración que mejoran la eficiencia.
Aplicaciones de los transformadores eléctricos
Los transformadores están presentes en múltiples ámbitos:
- Transporte y distribución de energía: elevadores en centrales y reductores en subestaciones para garantizar un suministro estable.
- Industrias: adaptan la tensión a la requerida por procesos de producción o maquinaria especializada.
- Electrodomésticos y dispositivos electrónicos: convierten la tensión de la red en valores seguros para equipos sensibles.
- Seguridad eléctrica en hogares: forman parte de dispositivos diferenciales que protegen contra fugas de corriente y riesgos eléctricos.
Conclusión
Los transformadores eléctricos son piezas esenciales del sistema eléctrico moderno. Su capacidad de adaptar la tensión permite transportar energía a grandes distancias, integrarla en la red de distribución y utilizarla de forma segura en hogares e industrias.
Desde los grandes transformadores de potencia en subestaciones hasta los pequeños dispositivos en aparatos electrónicos, su papel resulta indispensable. A medida que avanza la transición energética y se suman nuevas tecnologías como el almacenamiento y la electromovilidad, los transformadores seguirán siendo el corazón de la red eléctrica.
