Los transformadores de tipo seco ocupan un lugar singular en la distribución de energía. Rara vez son el elemento más llamativo de una subestación; sin embargo, a menudo constituyen la última barrera entre el suministro de la compañía eléctrica y un edificio lleno de personas, equipos electrónicos sensibles o una línea de producción que no puede permitirse una interrupción del servicio. A diferencia de las unidades bañadas en aceite, estas sustituyen el aceite mineral —el medio refrigerante y aislante habitual— por aire y aislamiento sólido, generalmente resina fundida o papel impregnado a presión de vacío. Esa única diferencia condiciona todo lo que sucede aguas abajo: el comportamiento ante incendios, el cumplimiento de normativas medioambientales y, sobre todo, la forma en que se somete a prueba el transformador a lo largo de su vida útil.

Las pruebas no constituyen un evento único. Se trata de un proceso escalonado que comienza antes de que la unidad salga de fábrica y continúa durante la puesta en servicio y el mantenimiento periódico. Las pruebas aplicables dependen del diseño, la clase de tensión y la norma vigente; las más habituales son la IEC 60076-11 o la IEEE C57.12.01. Independientemente de la norma, las pruebas se clasifican en tres grupos: pruebas de rutina que debe superar toda unidad, pruebas de tipo que validan un diseño y pruebas especiales destinadas a verificar requisitos o aspectos específicos.

1. Pruebas de rutina: los requisitos ineludibles

Las pruebas de rutina se realizan en todos los transformadores antes de su expedición. Constituyen la evidencia fundamental de que la unidad se ha fabricado correctamente y funciona según lo previsto. La lista que figura a continuación se basa en la norma IEC 60076-11 y tiene su equivalente en las normas IEEE.

Ensayo	Qué comprueba	Criterio de aceptación típico
Resistencia de los devanados	Continuidad de los conductores, calidad de las uniones, conexión correcta de las tomas	Se mide en cada toma; desviación entre fases dentro de unos pocos puntos porcentuales
Relación de transformación y desplazamiento de fase	Que el equipo entrega la tensión solicitada y que el grupo vectorial (p. ej. Dyn11) es correcto para el funcionamiento en paralelo	Se mide en cada toma; relación dentro de la tolerancia de la norma IEC 60076-1 (normalmente ±0,5 %)
Impedancia de cortocircuito y pérdidas de carga	Limitación de la corriente de defecto, reparto de carga y pérdidas I²R más pérdidas adicionales	Impedancia dentro de ±10 % del valor garantizado; pérdidas de carga dentro de lo garantizado
Pérdidas en vacío y corriente de vacío	Calidad de la chapa magnética, apriete del núcleo y corriente magnetizante	Dentro de la garantía; normalmente tolerancia de +15 % en pérdidas en vacío
Tensión aplicada de fuente separada (AV)	Integridad del aislamiento principal respecto a tierra y entre devanados	Un minuto al nivel de ensayo especificado sin perforación
Tensión inducida (IV / ACSD)	Aislamiento entre espiras y entre capas, que el ensayo de fuente separada no somete plenamente a esfuerzo	Sin perforación al nivel de tensión inducida
Descargas parciales (DP)	Huecos, delaminación o puntos débiles en el aislamiento de resina moldeada	Normalmente ≤ 10 pC para diseños de resina moldeada
Resistencia de aislamiento e índice de polarización	Contenido de humedad y estado general del sistema de aislamiento	Relación y valores absolutos según IEEE 43 o el límite del fabricante

Dos de estos aspectos merecen una mención especial. La impedancia y las pérdidas por carga se miden cortocircuitando un devanado y aplicando una tensión reducida al otro; posteriormente, se calcula la impedancia a partir de la tensión, la corriente y la potencia. El resultado determina el comportamiento del transformador en condiciones de falla y su capacidad para compartir la carga con otras unidades cercanas. Las pérdidas y la corriente en vacío se miden energizando un devanado a la tensión nominal y dejando el otro en circuito abierto; la potencia consumida corresponde esencialmente a las pérdidas en el núcleo, constituyendo el indicador más claro de la calidad del acero del mismo. Una unidad con pérdidas en vacío anormalmente altas opera a mayor temperatura y genera mayores costos operativos a lo largo de su vida útil.

Las descargas parciales (DP) requieren especial atención en las unidades de tipo seco. Las DP consisten en descargas microscópicas que ocurren en el interior de cavidades o en los bordes del aislamiento; actúan tanto como síntoma como causa de degradación. Un transformador puede superar una prueba de soportabilidad y, aun así, presentar un defecto de DP que derive en una falla durante su operación posterior. En los diseños de resina fundida, el límite aceptado es bajo —alrededor de 10 pC o menos—, razón por la cual la medición de DP se ha convertido en un procedimiento estándar en lugar de opcional.

La secuencia concluye con la medición de la resistencia de aislamiento —a menudo acompañada del cálculo del índice de polarización para detectar humedad—, además de verificaciones del aislamiento y pruebas funcionales de los accesorios: sensores de temperatura, ventiladores y cambiadores de tomas, cuando están instalados.

2. Ensayos de tipo: Validación del diseño

Los ensayos de tipo no se realizan en todas las unidades. Se llevan a cabo sobre una muestra representativa para demostrar que el diseño cumple con las especificaciones de rendimiento; por lo general, las unidades de producción basadas en un diseño ya cualificado no se someten nuevamente a estos ensayos.

El más exigente es la prueba de aumento de temperatura. Es más importante para los transformadores secos que para cualquier otro tipo, ya que la vida útil del aislamiento está directamente relacionada con la temperatura de operación. La unidad se opera a carga nominal —a veces con sobrecarga especificada— hasta alcanzar el equilibrio térmico, lo que puede llevar muchas horas. La temperatura del devanado se mide con sensores integrados o mediante el método de resistencia, en el que el aumento de la resistencia del devanado se convierte en una temperatura promedio del devanado. El aumento debe permanecer dentro del límite de la clase de aislamiento —por ejemplo, 100 K para la clase F en condiciones nominales. La prueba valida tanto el diseño térmico como la disposición de refrigeración.

La prueba de impulso de rayo es el segundo pilar, aunque para aplicaciones críticas a veces se aplica como prueba rutinaria. Se aplica una forma de onda estándar de 1,2/50 µs a cada terminal de alto voltaje y se registran las trazas de voltaje y corriente resultantes. Cualquier desviación de la forma de onda esperada —por ejemplo, un colapso repentino en el voltaje— indica una ruptura en alguna parte del devanado. La prueba de impulso es más exigente para los diseños de tipo seco, ya que el aislamiento sólido se comporta de manera diferente al aceite, pero sigue siendo la mejor evidencia de la capacidad de resistencia a sobretensiones.

La determinación del nivel sonoro ha cobrado importancia a medida que los transformadores de tipo seco se instalan más cerca de zonas ocupadas por personas. Una unidad que emite un zumbido de 65 dB en una sala eléctrica dedicada es una cosa; esa misma unidad situada junto a una sala de hospital o una oficina de planta abierta es otra muy distinta. Se mide la presión sonora en puntos específicos alrededor del transformador operando a tensión nominal, tanto para confirmar el nivel garantizado como para detectar fuentes de ruido anómalas.

3. Pruebas especiales: cuando la norma no es suficiente

Las pruebas especiales no son ni de rutina ni de exigencia universal. Se llevan a cabo cuando el comprador las especifica, cuando la aplicación lo requiere o cuando las pruebas de rutina y de tipo dejan alguna duda sin resolver.

La prueba de resistencia a cortocircuitos es la más rigurosa. Se cortocircuita un devanado mientras se aplica la tensión nominal al otro; las corrientes resultantes multiplican varias veces la corriente nominal y las fuerzas electromagnéticas en el interior de los devanados son enormes. La prueba demuestra que los devanados y su estructura de soporte resisten sin sufrir deformaciones ni daños en el aislamiento. Es especialmente relevante para las unidades de tipo seco, ya que el aislamiento sólido carece de la capacidad de autorregeneración propia del aceite. Un devanado que se desplaza ligeramente debido a las fuerzas de cortocircuito puede no fallar de inmediato, pero la tensión mecánica residual en el aislamiento conduce a un fallo prematuro.

El análisis de respuesta en frecuencia (FRA) se ha convertido en una técnica de diagnóstico estándar para evaluar la integridad mecánica. Se inyecta un rango de frecuencias en un devanado y se mide la respuesta en otro, generando una «huella» o firma que refleja la geometría física de los devanados y del núcleo. Al compararla con una referencia inicial de fábrica o una medición anterior, dicha firma revela deformaciones en los devanados, desplazamientos del núcleo u otros cambios mecánicos invisibles para las pruebas eléctricas convencionales. El FRA resulta especialmente valioso tras una falta pasante o después de una manipulación brusca durante el transporte.

Cuando una unidad está destinada a un entorno hostil o inusual, pueden especificarse ensayos climáticos, ambientales y de comportamiento ante el fuego. La norma IEC 60076-11 define las clasificaciones que figuran a continuación.