{"id":363,"date":"2026-08-22T02:34:07","date_gmt":"2026-08-21T18:34:07","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=363"},"modified":"2026-08-29T23:43:42","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:42","slug":"classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/es\/news\/classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid\/","title":{"rendered":"Clasificaci\u00f3n de Transformadores de Potencia y Sus Roles \u00danicos en la Red El\u00e9ctrica"},"content":{"rendered":"

Cuando el ingeniero de subestaciones revisa el documento para una licitaci\u00f3n relacionada con la actualizaci\u00f3n de transmisi\u00f3n de 132 kV, una de las primeras hojas de especificaciones que se revisan normalmente es la tabla de clasificaci\u00f3n de transformadores de potencia, ya que una elecci\u00f3n incorrecta puede costar hasta cientos de miles, as\u00ed como causar meses de retraso en el proceso de puesta en marcha. Cada uno de los tipos de clasificaci\u00f3n de transformadores de potencia est\u00e1 creado para abordar un problema particular en t\u00e9rminos de voltaje, carga y fiabilidad, sin importar si se trata de una unidad de distribuci\u00f3n de 10 MVA que opera en un bloque de f\u00e1bricas o un transformador elevador de generador de 400 MVA instalado en una planta de energ\u00eda de carb\u00f3n.<\/p>\n

El art\u00edculo proporcionado describe todos los posibles m\u00e9todos para clasificar transformadores de potencia, que podr\u00edan ser por funci\u00f3n de potencia, por nivel de voltaje, por configuraci\u00f3n de bobinado, por tipo de refrigeraci\u00f3n y por tipo de material aislante, etc.<\/p>\n

En resumen, los transformadores de potencia pueden categorizarse seg\u00fan su funci\u00f3n, como transformador elevador, transformador reductor, transformador de distribuci\u00f3n, transformador de aislamiento y autotransformador; seg\u00fan su clase de voltaje, como transformador de generador, transformador de transmisi\u00f3n y transformador de distribuci\u00f3n; seg\u00fan su configuraci\u00f3n de bobinado, como transformador monof\u00e1sico vs transformador trif\u00e1sico, transformador de dos bobinados vs transformador de tres bobinados; seg\u00fan su enfoque de refrigeraci\u00f3n, como transformador ONAN, transformador ONAF, transformador OFAF y transformador ODAF; y seg\u00fan su m\u00e9todo de aislamiento, como transformador sumergido en aceite y transformador de tipo seco.<\/p><\/blockquote>\n

\"Clasificaci\u00f3n<\/p>\n

\n

\u00bfQu\u00e9 es un transformador de potencia? (Definici\u00f3n y funci\u00f3n principal)<\/h2>\n

Un transformador de potencia es un instrumento electromagn\u00e9tico est\u00e1tico que transmite energ\u00eda el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de dos o m\u00e1s circuitos mediante el proceso de inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica con una modificaci\u00f3n de los niveles de voltaje mientras mantiene la frecuencia y la potencia aparente constantes (con cualquier p\u00e9rdida). Mientras que los transformadores de distribuci\u00f3n realizan principalmente la ca\u00edda de voltaje final para el consumo, los transformadores de potencia se encuentran en subestaciones, plantas generadoras y grandes industrias con calificaciones superiores a 200 kVA y son capaces de procesar voltajes que van desde 3.3 kV hasta 1,150 kV de clase.<\/p>\n

Un transformador de potencia puede caracterizarse por tres valores: la potencia aparente nominal en kVA o MVA, la relaci\u00f3n de voltaje nominal y la impedancia en caso de cortocircuito (que suele estar entre 5% y 15% seg\u00fan la norma internacional IEC 60076-5). La eficiencia de un transformador a m\u00e1xima capacidad de operaci\u00f3n suele estar entre 98% y 99.7%. Por eso, las empresas de servicios p\u00fablicos est\u00e1n dispuestas a gastar grandes sumas de dinero en dise\u00f1os de n\u00facleo amorfo de baja p\u00e9rdida, as\u00ed como en acero silicio orientado a grano de alta calidad para minimizar las p\u00e9rdidas en vac\u00edo.<\/p>\n

C\u00f3mo funciona un transformador de potencia: El principio electromagn\u00e9tico<\/h2>\n

El principio operativo fundamental se basa en la ley de inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica de Faraday. La corriente alterna en el devanado primario produce un flujo magn\u00e9tico fluctuante en el n\u00facleo de acero silicio, vinculando el devanado secundario e induciendo una fuerza electromotriz (fem) proporcional al n\u00famero de vueltas seg\u00fan la f\u00f3rmula cl\u00e1sica:<\/p>\n

Vprimario \/ Vsecundario = Nprimario \/ Nsecundario (esto se conoce como la relaci\u00f3n de vueltas), de modo que Iprimario \u00d7 Vprimario \u2248 Isecundario \u00d7 Vsecundario si otras condiciones son ideales.<\/p>\n

Un transformador que opera en modo elevador tiene m\u00e1s vueltas en el devanado secundario que en el primario. Un transformador que opera en modo reductor tiene m\u00e1s vueltas en la bobina primaria. Sin embargo, los transformadores de potencia reales operan con p\u00e9rdidas de alrededor de 0.3% a 2%, que se deben a las p\u00e9rdidas de cobre (p\u00e9rdidas I\u00b2R en los cables de cobre) y p\u00e9rdidas de hierro (debido a la hist\u00e9resis y corrientes de Foucault). En consecuencia, las caracter\u00edsticas t\u00e9cnicas de cualquier transformador mencionan el nivel de eficiencia, ya sea 50%, 75% o 100%.<\/p>\n

Clasificaci\u00f3n por Funci\u00f3n: Elevador, Reductor, Distribuci\u00f3n, Auto<\/h2>\n

La funci\u00f3n es el medio m\u00e1s pragm\u00e1tico de clasificar los transformadores de potencia, ya que indica la ubicaci\u00f3n de la unidad en la transferencia de energ\u00eda. La tabla que sigue resume cuatro familias funcionales diferentes de transformadores com\u00fanmente utilizados por ingenieros en la red.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Clasificaci\u00f3n Funcional de Transformadores de Potencia<\/caption>\n
Funci\u00f3n<\/th>\nCambio T\u00edpico de Voltaje<\/th>\nClasificaci\u00f3n t\u00edpica<\/th>\nDonde se Encuentra<\/th>\n<\/tr>\n
Elevador de generador (GSU)<\/td>\n11\u201327 kV \u2192 110\u2013765 kV<\/td>\n100\u20131,200 MVA<\/td>\nPlantas de energ\u00eda, parques e\u00f3licos y solares<\/td>\n<\/tr>\n
Reducci\u00f3n de transmisi\u00f3n<\/td>\n220\u2013765 kV \u2192 66\u2013132 kV<\/td>\n50\u2013400 MVA<\/td>\nSubestaciones de alta tensi\u00f3n<\/td>\n<\/tr>\n
Sub-transmisi\u00f3n \/ distribuci\u00f3n<\/td>\n33\u2013132 kV \u2192 6.6\u201335 kV<\/td>\n1\u201320 MVA<\/td>\nSubestaciones primarias, alimentadores industriales<\/td>\n<\/tr>\n
Autotransformador<\/td>\np. ej. 220 kV \u2192 110 kV<\/td>\n100\u20131,000 MVA<\/td>\nInterconexi\u00f3n entre niveles de red<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

El transformador GSU (Generador Elevador) se encuentra en el extremo del generador del espectro, lo que lo convierte en la pieza de equipo m\u00e1s valiosa dentro de una planta de energ\u00eda. De hecho, un transformador GSU de 600 MVA en una planta t\u00e9rmica puede tener un precio entre $800,000 y $2.5 millones. Mientras que los autotransformadores tienden a ser m\u00e1s peque\u00f1os y menos costosos que el transformador tradicional de dos devanados, es posible ya que parte de su devanado es compartido. En consecuencia, las empresas de servicios p\u00fablicos de interconexi\u00f3n optar\u00edan por utilizar autotransformadores, especialmente para aplicaciones de voltaje de baja relaci\u00f3n como 220\/110 kV o 400\/220 kV.<\/p>\n

\"Clasificaci\u00f3n<\/p>\n

Clasificaci\u00f3n por Nivel de Voltaje en la Red<\/h2>\n

La clase de voltaje influye en el dise\u00f1o del aislamiento y en el dise\u00f1o de equipos de energ\u00eda, incluyendo t\u00e9cnicas de aislamiento. El precio de los equipos de energ\u00eda se ve afectado por la clase de voltaje. Ambos est\u00e1ndares IEC 60076-1 e IEEE C57.12.00 determinan las t\u00e9cnicas de aislamiento.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Clases de Voltaje de Transformadores de Potencia<\/caption>\n
Nivel de Red<\/th>\nVoltaje Nominal<\/th>\nBIL (Resistencia a Impulsos de Rayos)<\/th>\nRol T\u00edpico<\/th>\n<\/tr>\n
Voltaje del generador<\/td>\n3\u201333 kV<\/td>\n40\u2013200 kV<\/td>\nLado de entrada GSU, suministros auxiliares<\/td>\n<\/tr>\n
Alta tensi\u00f3n (AT)<\/td>\n6\u201335 kV<\/td>\n75\u2013250 kV<\/td>\nSubestaciones de distribuci\u00f3n, industriales<\/td>\n<\/tr>\n
Muy alta tensi\u00f3n (MAT)<\/td>\n66\u2013220 kV<\/td>\n325\u2013950 kV<\/td>\nTransmisi\u00f3n regional<\/td>\n<\/tr>\n
Extra alta tensi\u00f3n (EAT)<\/td>\n330\u2013765 kV<\/td>\n1,175\u20131,950 kV<\/td>\nEjes de transmisi\u00f3n nacional<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Aproximadamente 70% de todos los transformadores en funcionamiento a nivel mundial se encuentran en la etapa de distribuci\u00f3n, sin embargo, representan solo aproximadamente 30% del costo. Una unidad de alta tensi\u00f3n con un sistema el\u00e9ctrico de 500 kV y un valor de BIL de 1,550 cumple con los requisitos de un aislamiento grueso, amplias zonas neutras y procedimientos de prueba especiales (pruebas de descarga parcial y pruebas de impulso seg\u00fan IEC 60076-3), por lo que la instalaci\u00f3n de un transformador potente puede requerir un gasto de $1.5\u2013$3 millones.<\/p>\n

Clasificaci\u00f3n por Fase y Configuraci\u00f3n de Bobinado<\/h2>\n

Los transformadores de potencia se pueden clasificar seg\u00fan su construcci\u00f3n en transformadores monof\u00e1sicos o trif\u00e1sicos. Esto se basa no solo en sus tipos, sino tambi\u00e9n en el n\u00famero de sus devanados, es decir, como transformadores de dos devanados, transformadores de tres devanados o transformadores auto-configurados. Los transformadores monof\u00e1sicos son ampliamente aceptados ya que son m\u00e1s baratos y f\u00e1ciles de transportar, lo que es particularmente \u00fatil cuando se trata de las calificaciones m\u00e1s altas de EHV (por ejemplo, la formaci\u00f3n de un banco de 3\u00d7333 MVA compuesto por tres transformadores monof\u00e1sicos que operan a 500 kV), mientras que para variaciones de 300 MVA o menores, los transformadores trif\u00e1sicos ser\u00edan m\u00e1s adecuados debido a su ventaja sobre las variantes monof\u00e1sicas en t\u00e9rminos de p\u00e9rdidas, soluciones rentables y eficiencia.<\/p>\n

Los transformadores de tres devanados vienen con un devanado terciario y, por lo tanto, se pueden utilizar no solo para cargas el\u00e9ctricas est\u00e1ndar, sino tambi\u00e9n para filtros arm\u00f3nicos y para derivar la tercera tensi\u00f3n (por ejemplo, 220\/110\/35 kV). El grupo vectorial se puede definir con la ayuda de designaciones especiales, como Dyn11, YNyn0, YNd11, etc., que muestran la configuraci\u00f3n del transformador y el punto de la tensi\u00f3n.<\/p>\n

Clasificaci\u00f3n por M\u00e9todo de Enfriamiento (IEC 60076-2)<\/h2>\n

El sistema de enfriamiento es lo que dicta la cantidad m\u00e1xima de energ\u00eda el\u00e9ctrica que un transformador puede manejar de manera segura. El acr\u00f3nimo utilizado en l\u00ednea con IEC 60076-2 se refiere al tipo de medio de enfriamiento y al m\u00e9todo de su circulaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Clasificaciones de M\u00e9todo de Enfriamiento (IEC 60076-2)<\/caption>\n
C\u00f3digo de Enfriamiento<\/th>\nSignificado<\/th>\nClasificaci\u00f3n t\u00edpica<\/th>\nCapacidad de Carga vs. ONAN<\/th>\n<\/tr>\n
ONAN<\/td>\nAceite natural, aire natural<\/td>\n50 kVA\u201360 MVA<\/td>\nL\u00ednea base (100%)<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF<\/td>\nAceite natural, aire forzado (ventiladores)<\/td>\n1\u2013150 MVA<\/td>\n\u2248120\u2013135%<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF<\/td>\nAceite forzado, aire forzado<\/td>\n10\u2013300 MVA<\/td>\n\u2248140\u2013160%<\/td>\n<\/tr>\n
ODAF<\/td>\nAceite dirigido, aire forzado<\/td>\n100\u20131,200 MVA<\/td>\n\u2248150\u2013170%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un transformador dise\u00f1ado para operar en dos modos de enfriamiento, ONAN y ONAF, significa que una empresa de servicios p\u00fablicos puede hacerlo funcionar bajo circunstancias normales en modo de enfriamiento natural mientras utiliza ventiladores en caso de sobrecargas repentinas. Un transformador con una capacidad de 40 MVA, que indica su relaci\u00f3n como \u201c40\/56 MVA ONAN\/ONAF\u201d es un ejemplo viable. Los componentes necesarios del dispositivo, como ventiladores o bombas de aceite, no son simples de mantener, por lo que las subestaciones m\u00e1s peque\u00f1as prefieren dise\u00f1os ONAN \u00fanicamente.<\/p>\n

Transformadores de Potencia Sumergidos en Aceite vs. de Tipo Seco<\/h2>\n

El medio de aislamiento separa el mercado en dos categor\u00edas distintas, con diferencias en precios, seguridad y uso.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Transformadores Sumergidos en Aceite vs. Transformadores de Tipo Seco<\/caption>\n
Par\u00e1metro<\/th>\nSumergido en Aceite<\/th>\nTipo seco (Resina fundida \/ VPI)<\/th>\n<\/tr>\n
Medio de aislamiento<\/td>\nAceite mineral o \u00e9ster<\/td>\nResina ep\u00f3xica \/ aire<\/td>\n<\/tr>\n
Clasificaci\u00f3n t\u00edpica<\/td>\n50 kVA\u20131,200 MVA<\/td>\n100 VA\u201340 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Precio (clase de 1 MVA)<\/td>\n$18,000\u2013$45,000<\/td>\n$28,000\u2013$70,000<\/td>\n<\/tr>\n
Riesgo de incendio \/ ambiental<\/td>\nMayor (se necesita contenci\u00f3n de aceite)<\/td>\nBajo, retardante de llama<\/td>\n<\/tr>\n
Mejores ubicaciones<\/td>\nSubestaciones al aire libre<\/td>\nInteriores, de gran altura, en alta mar<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Existen transformadores sumergidos en aceite que dominan en el rango de cero a 2 MVA debido a las eficientes propiedades diel\u00e9ctricas del aceite. Los transformadores secos funcionan mejor en lugares como edificios de oficinas, hospitales y plataformas y equipos de perforaci\u00f3n en alta mar donde hay leyes, como la NFPA 70, que impiden el uso de transformadores llenos de aceite debido a peligros de incendio. Los transformadores de resina fundida suelen costar entre 40%-60% m\u00e1s que los modelos de aceite comparables, pero no requieren fosas de ahorro de aceite ni sistemas de extinci\u00f3n de incendios.<\/p>\n

Tabla de Especificaciones Clave para Clases Comunes de Transformadores<\/h2>\n

Para hacer una comparaci\u00f3n justa entre los modelos de transformadores, los ingenieros elegir\u00e1n los par\u00e1metros fundamentales necesarios para cada una de las opciones en cuesti\u00f3n. Uno de los gr\u00e1ficos a continuaci\u00f3n muestra los datos de la placa de identificaci\u00f3n de tres unidades t\u00edpicas.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Especificaciones de Muestra para Clases Comunes de Transformadores de Potencia<\/caption>\n
Par\u00e1metro<\/th>\nUnidad de Distribuci\u00f3n<\/th>\nUnidad de Potencia de Subestaci\u00f3n<\/th>\nUnidad GSU<\/th>\n<\/tr>\n
Potencia nominal<\/td>\n1,000 kVA<\/td>\n20 MVA<\/td>\n250 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Relaci\u00f3n de voltaje<\/td>\n11\/0.4 kV<\/td>\n110\/20 kV<\/td>\n18\/400 kV<\/td>\n<\/tr>\n
Grupo vectorial<\/td>\nDyn11<\/td>\nYNd11<\/td>\nYNd11<\/td>\n<\/tr>\n
Voltaje de impedancia<\/td>\n6%<\/td>\n10%<\/td>\n14%<\/td>\n<\/tr>\n
P\u00e9rdida en vac\u00edo<\/td>\n\u22481,150 W<\/td>\n\u224814 kW<\/td>\n\u224890 kW<\/td>\n<\/tr>\n
P\u00e9rdida de carga<\/td>\n\u224810,500 W<\/td>\n\u224898 kW<\/td>\n\u2248620 kW<\/td>\n<\/tr>\n
Refrigeraci\u00f3n<\/td>\nONAN<\/td>\nONAN\/ONAF<\/td>\nONAF\/ODAF<\/td>\n<\/tr>\n
Est\u00e1ndar de referencia<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

La garant\u00eda de p\u00e9rdidas es importante para las personas que se dedican a los negocios: el valor de la p\u00e9rdida puede mejorar o obstaculizar el precio de un transformador y puede representar una diferencia de 5%\u201310% en el precio de un transformador porque una diferencia de 1 kW en p\u00e9rdidas en vac\u00edo durante treinta a\u00f1os puede causar la p\u00e9rdida de decenas de miles de d\u00f3lares.<\/p>\n

El Papel \u00danico de Cada Clase de Transformador en la Red El\u00e9ctrica<\/h2>\n

Cada clase se coloca en su posici\u00f3n en la cadena de energ\u00eda, y ninguna puede ser reemplazada por otra:<\/p>\n