El zumbido normal de un transformador viene de la magnetostricción del núcleo y de las fuerzas en los devanados, al doble de la frecuencia de la red. Si se vuelve más fuerte, las causas habituales son sobreexcitación por tensión alta, corriente continua en los devanados, carga con armónicos o un núcleo que perdió su prensado. Si el ruido es distinto, puede venir de ventiladores, bombas o piezas flojas, o de descargas internas, que se confirman con el análisis de gases.
Síntoma
El personal de la subestación nota que un transformador suena más fuerte que antes, o distinto: un zumbido más agudo, un traqueteo, golpes, un chisporroteo. A veces se acompaña de vibración en el tanque, en las tuberías o en la estructura. Puede aparecer de forma gradual, después de un cortocircuito cercano, al cambiar la tensión de la red o al conectar una carga nueva.
El ruido normal de un transformador en servicio tiene dos fuentes. La primera es la magnetostricción del núcleo: las láminas de acero cambian de longitud con el flujo magnético, dos veces por ciclo. La segunda son las fuerzas electromagnéticas que la corriente de carga produce en los devanados, también al doble de la frecuencia. A eso se suma el ruido de los ventiladores y bombas. IEC 60076-10 define cómo se mide el nivel de ruido del transformador.
Causas posibles, de la más a la menos probable
| Causa | Por qué ocurre | Qué la delata |
|---|---|---|
| Sobreexcitación | Tensión por encima de la nominal o toma inadecuada; el núcleo trabaja cerca de la saturación | El ruido aumenta con la tensión y cambia al mover la toma |
| Ventiladores, bombas o accesorios | Rodamientos desgastados, aspas desbalanceadas, piezas externas flojas | Ruido que cambia al detener la refrigeración; frecuencia distinta del zumbido |
| Carga con armónicos | Corrientes no sinusoidales que agregan componentes al ruido de carga | Ruido mayor con carga, contenido armónico alto en la corriente |
| Corriente continua en los devanados | Corrientes inducidas geomagnéticamente o componente continua de convertidores | Saturación de medio ciclo; armónicos pares en la corriente de excitación |
| Núcleo o estructuras flojas | Pérdida de prensado por envejecimiento, transporte o un cortocircuito pasante | Aumento gradual o después de un evento; vibración mayor en el tanque |
| Resonancia de piezas | Paneles del tanque, tuberías o radiadores con frecuencia propia cercana | Vibración localizada en una pieza |
| Descargas internas | Aislamiento dañado, partes metálicas sin conexión a potencial | Chisporroteo o golpes intermitentes; gases disueltos en aumento |
Qué revisar primero
- Qué cambió: tensión de la red, posición del cambiador, carga nueva, un cortocircuito reciente o un transporte.
- Tensión y frecuencia en el registro de la subestación. Una tensión sostenida alta apunta a sobreexcitación; ver la protección de sobreexcitación 24.
- Detenga la refrigeración un momento, si la carga lo permite: si el ruido cambia mucho, la fuente es mecánica externa. Ver sistema de refrigeración del transformador.
- Ubique el ruido: tanque, tapa, radiadores, gabinete del cambiador de tomas o bujes.
- Gases disueltos: una muestra de aceite descarta o confirma una falla interna.
- Comparación con un gemelo: si hay otro transformador igual con la misma carga y tensión, compare su ruido y su vibración. Una diferencia clara entre los dos apunta a un problema propio del equipo y no a la red.
- ¿Es el zumbido normal, pero más fuerte?
- Sí¿Aumenta con la tensión o al cambiar de toma?
- SíSobreexcitación: revise tensión, frecuencia y posición de la toma
- No¿Hay armónicos o componente continua en la corriente?
- SíCarga armónica o saturación por corriente continua
- NoPrensado del núcleo o resonancia de piezas: mida vibración
- No¿Viene de ventiladores, bombas o accesorios externos?
- SíRodamientos, aspas o piezas flojas: mantenimiento mecánico
- NoChisporroteo o golpes internos: posibles descargas, analice los gases disueltos
Cómo se confirma
- Medición de nivel de ruido y comparación con el valor de fábrica medido según IEC 60076-10.
- Medición de vibración en varios puntos del tanque y análisis de frecuencias: el zumbido magnético aparece al doble de la frecuencia de la red y sus armónicos; las fuentes mecánicas, a sus propias frecuencias.
- Corriente de excitación comparada con pruebas anteriores. Ver prueba de corriente de excitación.
- Análisis de respuesta en frecuencia (FRA) si hubo un cortocircuito pasante o un transporte, para detectar desplazamientos del núcleo o de los devanados. Ver prueba de análisis de respuesta en frecuencia.
- Descargas parciales por métodos eléctricos o acústicos cuando hay chisporroteo y gases. Ver prueba de descargas parciales.
Cómo evitar que se repita
- Opere dentro de la tensión nominal y revise la toma cuando cambia la tensión de la red.
- Revise la capacidad del transformador antes de conectar cargas con muchos armónicos.
- Mantenga los ventiladores y bombas según el fabricante.
- Haga FRA de referencia en la puesta en servicio para tener con qué comparar después de un evento.
- Registre el nivel de ruido y vibración como referencia al energizar.
Qué no hacer
- No ignore un cambio de ruido después de un cortocircuito pasante: puede haber desplazamiento de devanados.
- No ajuste piezas del tanque o de los accesorios con el transformador energizado sin el procedimiento y las distancias de seguridad.
- No atribuya todo a la refrigeración sin comprobarlo deteniéndola.
- No suba la tensión con la toma para compensar caídas sin revisar la sobreexcitación.
Cuándo llamarnos
Si su transformador suena distinto y no está claro por qué, hacemos las pruebas al transformador de potencia que ubican la causa: corriente de excitación, FRA, gases disueltos, relación y descargas parciales. Trabajamos con transformadores de media, alta y extra alta tensión, en subestaciones e industria. Escríbanos.
Guías relacionadas
- Núcleo y devanados del transformador
- Protección de sobreexcitación 24
- Prueba de análisis de respuesta en frecuencia
- Prueba de corriente de excitación
- Gases disueltos elevados en el transformador
- Temperatura alta en el transformador
- Transformador de potencia
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 ruido audible).
- IEC 60076-18, Power transformers – Part 18: Measurement of frequency response.
- IEEE C57.152, Guide for Diagnostic Field Testing of Fluid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors.
Preguntas frecuentes
¿Por qué zumba un transformador?
Porque las láminas del núcleo cambian ligeramente de longitud con el campo magnético (magnetostricción) y las corrientes de carga producen fuerzas en los devanados. Ambos efectos ocurren dos veces por ciclo, así que el zumbido tiene su componente principal al doble de la frecuencia de la red: 120 Hz en una red de 60 Hz, con armónicos.
¿Por qué el transformador hace más ruido cuando sube la tensión?
Porque con más tensión por espira aumenta la densidad de flujo en el núcleo. Cerca de la saturación, la magnetostricción y la corriente de excitación crecen mucho, y el ruido con ellas. Es una señal de sobreexcitación, que además calienta el núcleo.
¿Un ruido de chisporroteo dentro del transformador es grave?
Puede serlo. Un chisporroteo o golpes intermitentes dentro del tanque pueden indicar descargas internas. Se investiga con análisis de gases disueltos, medición de descargas parciales y, si es posible, detección acústica, antes de que la descarga dañe el aislamiento.