¿Puede un transformador de distribución trifásico sumergido en aceite funcionar de forma segura a plena carga con un desequilibrio de tensión del 5 %?

¿Puede realmente funcionar de forma segura a plena carga un transformador de distribución trifásico sumergido en aceite con un desequilibrio de tensión del 5 %?

Respuesta breve: Técnicamente, sí, pero solo durante periodos limitados y siempre que se den varias condiciones reales. En la práctica, el funcionamiento sostenido a plena carga con un desequilibrio de tensión del 5 % reduce los márgenes térmicos, aumenta las pérdidas dispersas y acelera el deterioro de la vida útil del aislamiento, más de lo que muchos operadores imaginan.

No se trata de una situación teórica. En Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. hemos observado datos de campo de instalaciones industriales del Sudeste Asiático y Europa del Este en las que desequilibrios repetidos del 4,8–5,2 % coincidieron con temperaturas de punto caliente en los devanados que superaban entre 12 y 15 °C los límites de la placa de características, incluso cuando las lecturas de temperatura del aceite seguían dentro de las especificaciones. Esta diferencia importa. El aceite enfría la superficie, pero no iguala de inmediato los gradientes térmicos del núcleo y los conductores. Y cuando esos gradientes persisten hora tras hora, el esfuerzo acumulado sobre el aislamiento de papel y aceite empieza a reducir años de vida útil.

Por qué el 5 % parece engañosamente seguro

IEEE C57.12.00 e IEC 60076-1 indican ambos que «hasta un 2 %» es lo ideal para la fiabilidad a largo plazo. También señalan que «pueden tolerarse desequilibrios de hasta el 5 % en determinadas condiciones». Esa salvedad —*determinadas condiciones*— es donde muchos usuarios se equivocan. Se presupone que:

• La temperatura ambiente se mantiene por debajo de 35 °C (no en 45 °C durante el pico de carga del verano),
• El perfil de carga incluye una reducción periódica de la carga o ciclos de funcionamiento (no una demanda continua del 100 %),
• No hay distorsión armónica (especialmente de tercer y quinto orden),
• El transformador dispone de una reserva de refrigeración adecuada, no solo de una potencia nominal ONAN,
• Los relés de protección están ajustados específicamente para el comportamiento térmico en condiciones de desequilibrio, no solo para corrientes de falla simétricas.

La mayoría de los esquemas de protección estándar no lo están. Supervisan las corrientes de fase y la temperatura del aceite, pero no los puntos calientes individuales de los devanados ni los armónicos de corriente del neutro. Así que sí, la unidad puede seguir en servicio. Pero también puede pasar inadvertidamente a un régimen de envejecimiento acelerado sin activar ninguna alarma.

Qué ocurre realmente dentro del tanque

El desequilibrio de tensión no se limita a alterar la distribución de corriente. Provoca trayectorias asimétricas del flujo magnético en el núcleo, lo que aumenta las pérdidas por corrientes parásitas en las estructuras de sujeción y las paredes del tanque. En las unidades sumergidas en aceite, esas pérdidas dispersas calientan zonas localizadas, especialmente cerca del yugo superior y de los pasatapas de alta tensión, donde el flujo de aceite es naturalmente más lento. En estos casos, hemos medido temperaturas localizadas del aceite de hasta 18 °C por encima de la temperatura del aceite a granel, confirmadas mediante termografía infrarroja durante las inspecciones de puesta en servicio.

Por eso, nuestros transformadores de distribución trifásicos sumergidos en aceite utilizan uniones de núcleo escalonadas tipo step-lap y refuerzos de tanque no magnéticos: no solo para mejorar la eficiencia, sino también para reducir la concentración desigual del flujo. Es un detalle que rara vez se especifica en las hojas de datos, pero que cambia la respuesta de la unidad cuando la fase A cae un 5 % mientras las fases B y C se mantienen estables.

Cuando el respaldo importa más que las especificaciones

En instalaciones críticas —líneas de fabricación, centros de datos y hospitales— una interrupción del servicio no es solo un inconveniente: es costosa y, a veces, peligrosa. Por eso, algunos clientes combinan el transformador principal de su subestación con ungrupo electrógeno diésel de tipo abierto como respaldo de respuesta rápida. No para el suministro principal, sino para alimentar las cargas esenciales *mientras* se aíslan y diagnostican las fuentes del desequilibrio, como bancos de condensadores defectuosos, cargadores monofásicos para vehículos eléctricos conectados a alimentadores compartidos o terminales de cable deteriorados.

Un grupo electrógeno con una potencia nominal de servicio principal de 50–500 kVA puede mantener los sistemas de control clave, la iluminación y la refrigeración el tiempo suficiente para restablecer el equilibrio, sin someter el transformador a una sobrecarga de emergencia. No es redundancia por sí misma, sino un seguro operativo calibrado para los puntos de tensión reales de la red.

Tres aspectos que los operadores deberían comprobar antes de dar por bueno el 5 %

1.Magnitud de la corriente del neutro: Si la corriente del neutro supera el 25 % de la corriente de fase media, es probable que el desequilibrio esté interactuando con armónicos triplen; esto es una señal de alarma de sobrecalentamiento del neutro y del tanque.

2.Diferencia entre el aceite superior y el punto caliente del devanado: Analice las tendencias de DGA (análisis de gases disueltos) junto con las termografías infrarrojas. Un aumento de la relación CO/CO₂ combinado con puntos calientes localizados sugiere degradación de la celulosa, no solo una sobrecarga térmica.

3.Ajustes de los relés: ¿Incluye su relé de sobrecorriente elementos de secuencia negativa (I₂)? La protección estándar basada únicamente en I₁ no detectará el efecto de calentamiento 1,5 veces mayor de la corriente desequilibrada en los devanados de fase.

Decisiones de diseño que modifican la tolerancia, no solo las potencias nominales

No todos los transformadores de distribución trifásicos sumergidos en aceite responden igual ante un desequilibrio. La geometría del núcleo, el trenzado de los conductores e incluso el diseño de los conductos de aceite afectan a las constantes de tiempo térmicas. Por ejemplo, las unidades con conductos de refrigeración axiales soportan mejor las cargas asimétricas que los diseños exclusivamente radiales, porque el calor se disipa de forma más uniforme a lo largo de la altura del devanado.

En Jinshida incorporamos un margen adicional para estas condiciones: canales de aceite más anchos, papel aislante de mayor calidad y monitorización opcional de puntos calientes mediante fibra óptica. No como opciones prémium, sino como opciones de base para aplicaciones industriales y de nuevas energías en las que la calidad de la red varía a diario.

Entonces, ¿puede funcionar? Sí. ¿Debería funcionar así con regularidad? No.

Hay una diferencia entre resistir y funcionar de manera óptima. Un transformador que funciona continuamente a plena carga con un desequilibrio del 5 % puede cumplir los requisitos mínimos de conformidad, pero no alcanzará su vida útil nominal de 30 años. La experiencia de campo muestra que, en esas condiciones, la vida útil típica del aislamiento se reduce entre un 15 y un 25 %, según la temperatura ambiente y los ciclos de carga.

La opción más inteligente no es aceptar el desequilibrio, sino localizarlo y corregirlo. Empiece midiendo la tensión en los terminales del transformador *bajo carga real*, no solo en la barra del cuadro de distribución. Después, siga el recorrido hacia atrás: ¿el problema está aguas arriba (desequilibrio en el alimentador de la compañía eléctrica) o aguas abajo (cargas monofásicas elevadas concentradas en una fase)? A menudo, redistribuir unas cuantas cargas de motores grandes o ajustar la lógica de conmutación de los bancos de condensadores ofrece un alivio más duradero que sustituir el transformador.

Si gestiona infraestructuras en las que la estabilidad de tensión es impredecible —ya sea por las limitaciones de las redes rurales, las energías renovables intermitentes o el envejecimiento de la infraestructura—, no considere el 5 % un umbral. Considérelo una señal para iniciar un diagnóstico. Porque la verdadera pregunta no es si el transformador *puede* funcionar, sino si debería hacerlo y qué otros elementos de su sistema requieren atención cuando esto ocurre.