El zumbido normal de un transformador viene de la magnetostricción: la chapa del núcleo se estira y se contrae con el flujo magnético dos veces por ciclo, así que suena al doble de la frecuencia de la red (120 Hz en redes de 60 Hz, 100 Hz en redes de 50 Hz). Se suman el ruido de los devanados con la carga y el de ventiladores y bombas. Preocupa un cambio: un zumbido más fuerte que antes, chasquidos, crepitaciones o golpes, que pueden indicar sobretensión, piezas flojas o descargas internas.
De dónde sale el zumbido
El núcleo de un transformador está hecho de chapa de acero al silicio. Cuando el flujo magnético la recorre, la chapa cambia ligeramente de dimensiones: se alarga y se acorta. Ese fenómeno se llama magnetostricción y no depende del sentido del flujo, solo de su magnitud. Por eso el núcleo vibra dos veces por ciclo: en una red de 60 Hz (Colombia, México, Ecuador, Perú) el tono fundamental es de 120 Hz; en una red de 50 Hz (España, Chile, Argentina) es de 100 Hz. Aparecen también armónicos de ese tono.
La vibración pasa del núcleo a la estructura, al aceite y a la cuba, que la radia como sonido. Ese ruido del núcleo existe aunque el transformador no tenga carga y depende sobre todo de la inducción con que trabaja: a más tensión aplicada, más inducción y más ruido.
Hay otras fuentes que se suman:
- Ruido de carga. La corriente en los devanados produce fuerzas electromagnéticas que también vibran al doble de la frecuencia de red; crecen con la carga.
- Refrigeración. Ventiladores y bombas en los transformadores ONAF y OFAF, a menudo más ruidosos que el propio núcleo.
- Energización. Al conectar el transformador, la corriente de inrush satura el núcleo durante unos ciclos y el sonido es más fuerte y distinto; es normal y desaparece en segundos.
El núcleo y sus pérdidas se explican en núcleo y devanados del transformador.
Ruidos normales y ruidos de alarma
| Sonido | Causa probable | Qué hacer |
|---|---|---|
| Zumbido grave y constante | Magnetostricción del núcleo | Normal; registrar como referencia |
| Zumbido que sube en ciertas horas | Tensión de servicio más alta en esas horas, o más carga | Medir tensión y carga; revisar la toma del cambiador |
| Zumbido más fuerte que hace meses | Sobretensión sostenida, corriente continua en la carga, armónicos o sujeciones flojas | Medir tensión y armónicos; inspeccionar fijaciones y cuba |
| Vibración de paneles, tapas o tuberías | Resonancia mecánica de piezas sueltas con el tono del núcleo | Ajustar y amortiguar; no es una falla eléctrica |
| Crepitación, chisporroteo | Descargas parciales o efecto corona en bujes o conexiones | Revisar pronto: termografía, inspección de bujes, análisis de gases |
| Chasquidos o golpes internos | Descargas internas, arco intermitente o pieza suelta dentro de la cuba | Análisis de gases y pruebas eléctricas antes de seguir operando |
| Ruido de rodamientos | Ventiladores o bombas gastados | Mantenimiento de la refrigeración |
Las causas que más se ven en planta
Tensión por encima de la nominal. Si la red entrega una tensión alta y la toma del cambiador sin carga está en una posición que la sube aún más, el núcleo trabaja con más inducción. Suena más, se calienta más y consume más corriente de magnetización. En casos extremos se habla de sobreexcitación, que los transformadores grandes vigilan con la función 24 V/Hz.
Corriente continua en el núcleo. Algunas cargas, como rectificadores de media onda o ciertos equipos defectuosos, introducen una componente continua que desplaza el núcleo hacia la saturación en medio ciclo. El sonido se vuelve más áspero y aparecen armónicos pares.
Armónicos de la carga. Los variadores y rectificadores agregan frecuencias que excitan otras resonancias de la estructura y cambian el timbre del zumbido. Vea armónicos de variadores de frecuencia.
Sujeciones flojas. Con los años y con los esfuerzos de cortocircuitos, se aflojan los tornillos de sujeción del núcleo, los calzos de los devanados o las piezas de la cuba. El ruido aumenta y, en el caso de los devanados, también el riesgo ante el siguiente cortocircuito.
Descargas y arcos. Un buje contaminado, una conexión floja o un defecto en el aislamiento producen chasquidos o crepitaciones. Este es el ruido que más importa, porque puede preceder a una falla.
- ¿Hay chasquidos, crepitaciones o golpes?
- SíPosibles descargas o arco; análisis de gases, termografía y pruebas eléctricas pronto
- No¿La tensión de servicio está por encima de la nominal?
- SíRevisar la toma del cambiador y la tensión de la red
- No¿Vibran tapas, paneles o tuberías?
- SíResonancia mecánica; ajustar fijaciones
- NoMedir armónicos y componente continua; revisar sujeciones internas
Cómo se diagnostica
- Medición de tensión y armónicos en bornes durante varios días.
- Termografía de bujes y conexiones, y una inspección visual y auditiva cercana con el equipo en servicio, con las distancias de seguridad.
- Análisis de gases disueltos en los transformadores en aceite: distingue una falla térmica, descargas parciales y arco. Vea análisis de aceite dieléctrico.
- Pruebas fuera de servicio cuando hay indicios de daño: corriente de excitación (cambios en el núcleo), resistencia de devanados, factor de potencia del aislamiento y, si se sospecha que los devanados se movieron, respuesta en frecuencia.
- Medición de nivel sonoro, cuando el ruido es un problema ambiental o hay que compararlo con lo garantizado. La norma de medición es IEC 60076-10, pensada sobre todo para la fábrica; en sitio el ruido de fondo y las reflexiones exigen interpretar con cuidado.
Cuando el problema es el vecindario
A veces el transformador está sano y el problema es que molesta: un cuarto de transformación junto a oficinas o una subestación cerca de viviendas. Las soluciones son mecánicas: apoyos antivibratorios, desacople de la estructura y de las tuberías, barreras o cerramientos acústicos y, en un equipo nuevo, especificar un nivel de ruido máximo en la compra.
Cómo le ayudamos
Si el sonido de su transformador cambió, nuestro equipo hace el diagnóstico en sitio en Colombia: termografía, análisis de aceite, pruebas eléctricas y medición de tensión y armónicos, con un informe que dice si hay que intervenir y con qué urgencia. Conozca las pruebas a transformadores de potencia y nuestro servicio de pruebas y puesta en servicio. Escríbanos con la placa del equipo y una descripción del ruido.
Guías relacionadas
- Fallas del transformador de una planta
- Núcleo y devanados del transformador
- Corriente de excitación en transformadores
- Sobreexcitación 24 V/Hz
- Por qué se calienta un transformador
- Por qué se quema un transformador
- Análisis de aceite dieléctrico
- Mantenimiento de transformadores
Referencias
- IEC 60076-10, Power transformers – Part 10: Determination of sound levels.
- IEEE C57.12.90, Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers (medición de sonido).
- IEEE C57.104 e IEC 60599, interpretación de gases disueltos.
Preguntas frecuentes
¿Es normal que un transformador haga ruido?
Sí. Todo transformador energizado zumba por la magnetostricción del núcleo, aunque no tenga carga. El nivel depende del diseño, del tamaño y de la inducción con que trabaja el núcleo. Lo que no es normal es un cambio en ese sonido o la aparición de chasquidos y crepitaciones.
¿Por qué mi transformador zumba más fuerte que antes?
Las causas habituales son una tensión de servicio más alta que antes (más inducción en el núcleo), una componente de corriente continua o armónicos en la carga, piezas de sujeción del núcleo o de la cuba que se aflojaron, o ventiladores con rodamientos gastados. Si además hay chasquidos, puede haber descargas internas y conviene revisarlo pronto.
¿El zumbido de un transformador indica que se va a quemar?
El zumbido normal no. Un ruido nuevo de crepitación, chisporroteo o golpes sí puede preceder a una falla, porque puede venir de descargas parciales, de un arco en una conexión o de una pieza suelta. Se confirma con análisis de gases del aceite, termografía y pruebas eléctricas.