Los transformadores de potencia convencionales no fueron diseñados para el sistema eléctrico que hoy estamos construyendo

Por: Dr. Manuel Madrigal

Durante décadas operaron bajo condiciones relativamente predecibles:

•Cargas con variaciones lentas a lo largo del día
•Niveles de operación típicos entre el 50% y 80% de su capacidad
•Armónicas conocidas (3, 5, 7, 11, 13…)
•Una mezcla de cargas eléctricas (principalmente motores) y electrónicas

Bajo este escenario, estándares (como p.ej. el IEEE C57.110) permiten estimar adecuadamente el calentamiento y pérdidas adicionales del transformador considerando distorsión armónica. Pero en la transición energética, el transformador deja de alimentar solamente cargas convencionales y pasa a formar parte de un sistema transformador–convertidor.

Ahora interconecta:

•Sistemas fotovoltaicos (SFV)
•Sistemas de baterías (BESS)
•Cargadores de baterías de autos eléctricos (V2G)

Y esto cambia completamente su realidad:

•Operación frecuente al 100% de su capacidad
•Variaciones de carga desde milisegundos hasta minutos
•Interacción prácticamente 100% con electrónica de potencia
•Convertidores operando a frecuencias de conmutación mayores a 2 kHz
•Presencia de armónicas y supra-armónicas (hasta 150 kHz)

El resultado no es trivial:

•Pérdidas que crecen rápidamente con la frecuencia
•Calentamientos localizados
•Esfuerzos dieléctricos no considerados en el diseño tradicional
•Nuevos modos de estrés térmico y mecánico

Y aquí viene el punto crítico:

Ya hay evidencia de que múltiples cargadores de vehículos eléctricos pueden reducir la vida de un transformador de 30–40 años… a apenas 3 años (IEEE Spectrum, 2025).

Entonces la pregunta ya no solamente es académica, ahora es:

•¿Qué están observando en campo los operadores de los SFV, BESS, V2G?
•¿Y los fabricantes ya están diseñando transformadores para este nuevo escenario?
•¿Qué estándares consideran estas condiciones nuevas de operación de los transformadores?

Porque el transformador no puede definirse únicamente por sus niveles de tensión, su potencia nominal, su impedancia o un factor K determinado a partir de un contenido armónico estático de la carga.

Debe considerar, además, la dinámica de operación de la carga, el espectro armónico y supra-armónico variable en el tiempo, así como las características de operación del convertidor con el que estará interconectado.

¿ Qué están observando en la práctica?

Artículo realizado por el Dr. Manuel Madrigal a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.