Bienvenidos a una publicación nueva de Asesores en Alta Tecnología. Esta vez les hablaremos, tal y como el título se indica, sobre el transformador eléctrico, con más precisión sobre su manejo y su funcionamiento.  No olviden contactarnos si desean adquirir los mejores transformadores, de la más alta calidad y a un precio justo. Sin más dilaciones, ¡comencemos!

Las poderosas líneas eléctricas que cruzan nuestros campos o se mueven sin ser vistas bajo las calles de la ciudad conducen electricidad a tensiones enormemente altas desde las centrales eléctricas hasta nuestros hogares y establecimientos. ¡No es inusual que una sola de estas líneas eléctricas transporte entre 400.000 a 750.000 voltios! Sin embargo, los electrodomésticos en nuestros hogares utilizan voltajes miles de veces más pequeños (comúnmente entre 110 y 250 voltios). Es por ello que si intentaran accionar una tostadora o un aparato de TV desde un poste de electricidad, explotaría inmediatamente (además no se recomienda tal imprudencia, ya que la electricidad en las líneas es mortal). Con ello se intuye que de alguna manera, hay una forma de reducir la electricidad de alto voltaje de las plantas de energía a la menor tensión eléctrica para ser utilizada en las fábricas, oficinas y hogares. Tal forma consiste en el uso de una pieza de suma utilidad: el transformador. Veamos más de cerca cómo es que funciona.

La primera pregunta que llegará a muchos de nuestros lectores, probablemente sea la siguiente: si nuestras casas y oficinas usan fotocopiadoras, computadoras, lavadoras y máquinas de afeitar eléctricas con una potencia nominal de 110 a 250 voltios, ¿por qué las centrales no transmiten la electricidad a ese voltaje? Y, ¿por qué hacen uso de tensiones tan altas? Para responder, necesitamos antes saber un poco sobre la manera en que viaja la electricidad. A medida que la electricidad fluye por un alambre de metal, los electrones que transportan su energía se mueven a través de la estructura metálica, golpeando, estrellándose, y generalmente desperdiciando energía como si fuesen estudiantes indisciplinados corriendo a través de un pasillo. Es por eso que los cables se calientan cuando la electricidad fluye a través de ellos (algo que es bastante útil en tostadoras eléctricas y otros aparatos que utilizan sistemas de calefacción). Ahora bien, cuanto mayor sea el voltaje de electricidad que se utiliza, y cuanto menor sea la corriente, se desperdiciará menos energía de esta manera. A ello se debe que la electricidad que proviene de las plantas de energía se envía por los cables a voltajes extremadamente altos con el fin de ahorrar energía.

También hay otra razón de lo señalado en el párrafo anterior. Las plantas industriales tienen enormes máquinas, las cuales son mucho más grandes y más voraces de energía que cualquier cosa que se tenga en casa. La energía que utiliza un aparato está directamente relacionada (proporcionalmente) con el voltaje que emplea. Por lo tanto, en lugar de correr en 110 a 250 voltios, las máquinas con mucha energía podrían llegar a  utilizar de 10.000 a 30.000 voltios. Asimismo, las pequeñas fábricas y talleres de máquinas pueden necesitar suministros de hasta 400 voltios o menos. En otras palabras: diferentes usuarios de electricidad necesitan de voltajes diferentes según sus objetivos y tareas. Con ello cobra sentido el envío de la electricidad de alto voltaje desde la central para luego ser transformada a voltajes más bajos y variados cuando ésta alcanza sus diversos destinos.

Respondamos ahora a la siguiente cuestión: ¿cómo funciona un transformador? Éste dispositivo se basa en un hecho bastante simple en torno a la electricidad: a saber, cuando una corriente eléctrica fluye a través de un alambre, genera un campo magnético (un patrón invisible de magnetismo) o «flujo magnético» a su alrededor. La fuerza del magnetismo está directamente relacionada con el tamaño de la corriente eléctrica; así que cuanto mayor es la corriente, más fuerte es el campo magnético. También hay otro hecho relacionado e interesante sobre la electricidad. Cuando un campo magnético fluctúa alrededor de un pedazo de alambre, genera una corriente eléctrica en el alambre; así que si ponemos una segunda bobina de alambre junto a la primera y enviamos una corriente eléctrica fluctuante a la primera bobina, crearemos una corriente eléctrica en el segundo cable. La corriente en la primera bobina se denomina generalmente corriente primaria y la corriente en el segundo cable es la secundaria. Lo que hace es pasar una corriente eléctrica a través del espacio vacío de una bobina de alambre a otra. Esto se denomina inducción electromagnética debido a que la corriente en la primera bobina induce una corriente en la segunda.

Ahora bien, para hacer una bobina de alambre, simplemente se enrolla el alambre redondo en bucles o  “giros «. Si la segunda bobina tiene el mismo número de vueltas que la primera, la corriente eléctrica en la segunda será virtualmente del mismo tamaño que la de la primera bobina. Pero (y aquí está la parte interesante) si tenemos más o menos giros en la segunda bobina, podemos hacer que la corriente secundaria y su voltaje sean mayores o menores que la corriente primaria. Una cosa importante a notar es que esto funciona sólo si la corriente eléctrica está de alguna manera fluctuando, es decir, que se trate de corriente alterna con un transformador ya que este último no opera con corriente continua la cual fluye constantemente en una misma dirección. Se puede hablar de dos tipos de  transformadores:

1) Transformador reductor, Si la primera bobina tiene más vueltas que la segunda, la tensión secundaria será menor que la tensión primaria. Con ello se logra un transformador reductor. Si la segunda bobina tiene la mitad de vueltas que la primera, la tensión secundaria será la mitad del tamaño de la tensión primaria. Así, un transformador reductor con 100 bobinas en el primario y 10 bobinas en el secundario reducirá el voltaje en un factor de 10, pero multiplicará la corriente por un factor de 10 al mismo tiempo. Cabe señalar que, en realidad, hay cierta pérdida de poder entre lo primario y lo secundario debido a que parte del «flujo magnético» se escapa del núcleo, se pierde algo de energía al calentarse el núcleo, etcétera.

2) Transformadores elevadores. Invirtiendo la situación, tenemos un transformador “step-up” o elevador el cual aumenta un bajo voltaje en uno alto. En éste se usan más vueltas en el secundario que en el primario para obtener un voltaje secundario más grande y una corriente secundaria más pequeña. Teniendo en cuenta tanto al modelo reductor y el elevador, se puede ver que es una regla general que la bobina con más vueltas tenga el voltaje más alto, mientras que la bobina con el menor número de vueltas tenga la corriente más alta.

Hablemos ahora sobre el transformador en la práctica.  Si cuentan con cargadores de transformador en casa (normales o cargadores de inducción) como los usados para el celular, seguro habrán notado que se calientan después de que han funcionado un rato. Debido a que todos los transformadores producen algo de calor residual, ninguno de ellos es perfectamente eficiente: la bobina secundaria produce menos energía eléctrica que la que alimentamos en el primario, y el calor residual es responsable de la mayor parte de la diferencia. En un pequeño cargador de teléfono móvil, la pérdida de calor es bastante mínima (menos que la de una antigua bombilla incandescente) y no suele ser algo para  preocuparse. Pero cuanto más grande es el transformador, más grande será la corriente a llevar y más el calor que se producirá. Para un transformador de subestación, que es aproximadamente tan ancho como un automóvil pequeño, el calor residual puede ser realmente significativo, por ejemplo, es capaz de dañar el aislamiento del transformador, acortar seriamente su vida y hacerlo menos confiable. Además no debemos olvidar que cientos o incluso miles de personas pueden depender de la energía de un solo transformador, por lo que éste necesita operar correctamente durante mucho tiempo. A ello se debe que el probable aumento de temperatura de un transformador durante su funcionamiento resulta un factor muy importante en su diseño.

En la práctica, la mayoría de los transformadores grandes tienen sistemas integrados de refrigeración los cuales utilizan aire, líquido (aceite o agua) o ambos para eliminar el calor residual. Comúnmente, la parte principal del transformador (el núcleo y los devanados primarios y secundarios) se sumergen en un tanque de aceite con un intercambiador de calor, una bomba y unas aletas de refrigeración unidas. El aceite caliente se bombea desde la parte superior del transformador a través del intercambiador de calor (que lo enfría) y de nuevo al fondo, listo para repetir el ciclo. A veces el aceite se mueve alrededor de un circuito de enfriamiento por convección sin el uso de una bomba separada. Algunos modelos tienen ventiladores eléctricos que soplan el aire más allá de las aletas de refrigeración del intercambiador para disipar el calor más eficazmente.

Con lo dicho se entenderá de manera íntegra el funcionamiento del transformador así como datos relacionados con su uso. Esperamos que esta publicación les haya parecido amena y de utilidad. No olviden contactarnos si necesitan los mejores transformadores a un precio justo. En Asesores en Alta Tecnología les garantizamos la funcionalidad y durabilidad de todos nuestros productos. Años en el negocio nos respaldan. ¡Gracias por su visita!