Elegir un método de refrigeración inadecuado para un transformador puede provocar temperaturas operativas excesivas, un envejecimiento acelerado del aislamiento, una menor eficiencia y paradas imprevistas. Para seleccionar el método correcto, evalúe la capacidad nominal del transformador, el perfil de carga previsto, la temperatura ambiente, el entorno de instalación, los requisitos de seguridad contra incendios y los recursos de mantenimiento disponibles; a continuación, ajuste el método de refrigeración a las condiciones operativas reales, en lugar de basarse únicamente en el precio de compra inicial.

1. Factores clave para la selección de un método de refrigeración

Las pérdidas en un transformador generan calor durante su funcionamiento. A medida que aumenta la capacidad nominal, la generación de calor crece más rápidamente que la superficie disponible para su disipación natural; por este motivo, los transformadores de pequeña y mediana potencia suelen utilizar convección natural, mientras que las unidades de mayor tamaño requieren refrigeración forzada. No obstante, la capacidad por sí sola no determina el método: dos transformadores con la misma potencia nominal (kVA) pueden presentar niveles de pérdidas y diseños térmicos muy diferentes.

El perfil de carga es igualmente importante. Un transformador que opera con una carga continua y estable tiene exigencias térmicas distintas a las de uno sometido a cargas cíclicas o a requisitos de sobrecarga de emergencia. Muchos transformadores sumergidos en aceite cuentan con una doble capacidad nominal: por ejemplo, una capacidad base mediante refrigeración natural (ONAN) y una capacidad superior cuando se activan los ventiladores (ONAF), lo que permite gestionar sobrecargas temporales sin necesidad de adquirir una unidad de mayor tamaño.

• La carga continua determina la exigencia térmica sostenida y el aumento de temperatura garantizado.
• La carga cíclica puede permitir potencias de salida superiores durante periodos breves, conforme a las guías de carga estándar.
• La sobrecarga de emergencia requiere límites y duraciones aprobados por el fabricante.

La temperatura ambiente, la altitud y el lugar de instalación (interior o exterior) influyen en el rendimiento térmico. Asimismo, las normativas de seguridad contra incendios y medioambientales pueden restringir el uso de aceite aislante o exigir sistemas de contención y distancias de separación específicas. Por último, sea realista respecto a los recursos de mantenimiento: la refrigeración forzada incorpora ventiladores, bombas, motores, sensores y sistemas de control que requieren mantenimiento a lo largo de décadas de vida útil.

Al comparar diseños, solicite a cada fabricante que especifique la potencia nominal bajo el modo de refrigeración indicado, las pérdidas garantizadas en el núcleo y los devanados, la capacidad de carga continua a la temperatura ambiente real, el ciclo de carga permitido, así como los límites y duraciones de sobrecarga autorizados. Estos datos vinculan el método de refrigeración con las necesidades operativas reales, más allá de la capacidad nominal indicada en la placa de características.

2. Tecnologías de refrigeración disponibles

Los transformadores sumergidos en aceite utilizan un líquido aislante tanto para el aislamiento como para la transferencia de calor, transportando el calor desde el núcleo y los devanados hacia radiadores o intercambiadores de calor. Las designaciones habituales son ONAN (aceite con circulación natural, aire con circulación natural), ONAF (aceite con circulación natural, aire con circulación forzada), OFAF (aceite con circulación forzada, aire con circulación forzada) y OFWF (aceite con circulación forzada, agua con circulación forzada). Los transformadores de tipo seco utilizan aire como medio de refrigeración: AN para refrigeración por aire con circulación natural y AF para refrigeración asistida por ventiladores. Es fundamental verificar siempre la terminología exacta y los valores nominales admisibles consultando la documentación del fabricante, ya que una designación describe la configuración, pero no establece por sí misma la potencia nominal.

Método	Construcción	Ventaja principal	Consideración clave
ONAN	De inmersión en aceite	Sencillo, baja demanda de energía auxiliar	Depende de la circulación natural y del rendimiento del radiador
ONAF	De inmersión en aceite	Mayor potencia nominal con ventiladores	Se requieren controles de ventilador, suministro eléctrico y mantenimiento
OFAF	De inmersión en aceite	Transferencia de calor fuerte y controlada	Más equipos auxiliares y puntos de fallo
OFWF	De inmersión en aceite	Eficaz donde existe suministro de agua	Sistema de agua, intercambiadores de calor y gestión de fugas
AN	Tipo seco	Refrigeración sencilla, pocas piezas móviles	Requiere flujo de aire natural adecuado
AF	Tipo seco	Mayor flujo de aire para diseños con ventilador	Deben considerarse los fallos del ventilador y los pasos de aire obstruidos

La refrigeración por vía seca resulta atractiva para instalaciones en interiores donde no es deseable contener líquidos, o bien cuando los requisitos de seguridad contra incendios y de protección medioambiental aconsejan un diseño sin aceite, siempre que la ventilación de la sala sea adecuada.

3. Consumo energético y coste del ciclo de vida

La refrigeración natural apenas requiere energía auxiliar, mientras que los ventiladores y las bombas consumen electricidad siempre que están en funcionamiento. Para realizar una comparación, basta con un cálculo rápido: multiplique la demanda de energía auxiliar por el número previsto de horas de funcionamiento anuales. Por ejemplo, un sistema de refrigeración que consume 2 kW durante 3.000 horas al año registrará un consumo de 6.000 kWh; a un precio de 0,15 $ por kWh, esto supone un coste de 900 $ anuales. Solicite a cada fabricante las especificaciones de los ventiladores y bombas, así como la lógica de control, para garantizar que la comparación se base en los mismos supuestos.

El coste del ciclo de vida abarca mucho más que la factura eléctrica. La inversión inicial, el consumo de energía auxiliar, el mantenimiento mecánico, la sustitución de componentes y el riesgo de fallo del sistema de refrigeración son factores que varían entre la refrigeración natural y la forzada. Asimismo, los sistemas de refrigeración forzada pueden ofrecer una mayor flexibilidad en cuanto a capacidad, ya que, si fuera necesario, es posible añadir etapas de refrigeración adicionales para alcanzar una mayor potencia nominal, siempre dentro de los límites autorizados por el fabricante.

Categoría de coste del ciclo de vida	Enfriamiento natural	Enfriamiento forzado
Coste inicial del equipo	Normalmente menor	Normalmente mayor debido al equipo adicional
Electricidad auxiliar	Generalmente menor	Mayor mientras funcionan ventiladores o bombas
Mantenimiento mecánico	Generalmente más sencillo	Más componentes que inspeccionar y mantener
Piezas de repuesto	Menos componentes de refrigeración	Puede ser necesario sustituir ventiladores, bombas, motores y controles
Exposición a fallos	Menos modos de fallo	Más puntos de fallo potenciales
Flexibilidad de capacidad	Limitada a la potencia nominal natural	Puede ofrecer etapas de refrigeración nominales adicionales

Compare las opciones bajo las mismas condiciones de servicio, condiciones ambientales y requisitos de disponibilidad. Comparar un transformador con refrigeración natural frente a una alternativa con refrigeración por ventiladores y una capacidad nominal distinta no arrojará un resultado significativo. Asimismo, la refrigeración natural no es, por defecto, la opción más eficiente en términos generales, ya que la eficiencia total depende de las pérdidas en el núcleo y en los devanados, del nivel de carga y de cómo se controlen realmente las etapas de refrigeración.

4. Verifique el cumplimiento de las normas y los requisitos del proyecto

Un método de refrigeración que parezca adecuado sobre el papel debe verificarse conforme a las normas vigentes y a las especificaciones del proyecto. Entre las referencias habituales se incluyen la serie IEC 60076 para transformadores de potencia, la serie IEEE C57 (utilizada en muchas aplicaciones en Norteamérica), la normativa eléctrica y de protección contra incendios local, así como cualquier especificación establecida por la empresa suministradora o el propietario. Confirme las ediciones y cláusulas exactas con el ingeniero del proyecto o la autoridad competente.

Comience por la designación del sistema de refrigeración y la capacidad nominal. Verifique la designación requerida, si el transformador cuenta con una o varias etapas de refrigeración, la capacidad nominal (kVA o MVA) disponible en cada etapa y las condiciones ambientales consideradas para cada valor nominal. Una designación ONAF, por ejemplo, solo es válida cuando los ventiladores están instalados, alimentados y controlados según el diseño; consulte qué carga está permitida en caso de fallo de un ventilador, una bomba o el suministro auxiliar.

El comportamiento ante el aumento de temperatura constituye la verificación térmica decisiva. Solicite al fabricante los valores garantizados de aumento de temperatura, el método de ensayo y las condiciones de referencia, la etapa de refrigeración utilizada durante la prueba, así como cualquier reducción de la capacidad nominal (derating) necesaria debido a la altitud del emplazamiento o a condiciones ambientales inusuales. En los diseños con refrigeración forzada, revise las especificaciones de los ventiladores y bombas, los puntos de monitorización, los ajustes de arranque y parada automáticos, la lógica de alarmas y desconexiones, y las medidas de redundancia.

La seguridad contra incendios y el cumplimiento de la normativa medioambiental dependen del medio aislante y de la instalación. Los transformadores sumergidos en aceite pueden requerir sistemas de contención de líquidos, medidas de separación contra incendios y protocolos de gestión de derrames; por su parte, los transformadores de tipo seco no utilizan aceite aislante, pero no son inherentemente ignífugos, por lo que es necesario verificar la protección de la envolvente y la ventilación de la sala. Por último, asegúrese de contar con toda la documentación de respaldo: revisión del diseño, inspección en fábrica, ensayos rutinarios y de aumento de temperatura, comprobaciones funcionales de ventiladores, bombas, sensores y sistemas de control, además de la aceptación en el emplazamiento, lo que incluye la verificación de la ventilación, las distancias de seguridad, la puesta a tierra y los suministros auxiliares. Utilice una matriz de cumplimiento que vincule cada requisito con la evidencia proporcionada por el proveedor; nunca apruebe un transformador basándose únicamente en una declaración genérica, como el simple cumplimiento de la norma IEC.

Los sistemas de control de refrigeración requieren una revisión específica, ya que los ventiladores, las bombas y los intercambiadores de calor deben funcionar como un sistema integral. Verifique las cantidades y especificaciones nominales de los ventiladores y bombas, la tensión de alimentación de los motores, los sensores de temperatura y su precisión, los parámetros de arranque y parada automáticos, la lógica de alarmas y desconexión, los mecanismos de control manual y aislamiento para mantenimiento, los requisitos de redundancia, y la carga admisible tras el fallo de un ventilador, una bomba o un suministro auxiliar. Los diseños de varias etapas pueden seguir funcionando a una capacidad reducida si falla la refrigeración forzada; el fabricante debe especificar claramente el valor de carga reducida permitido, así como las instrucciones de operación correspondientes.

Sustente la selección mediante un proceso de verificación estructurado. La revisión del diseño permite confirmar la configuración de refrigeración, las capacidades nominales y las hipótesis térmicas antes de la fabricación; la inspección en fábrica verifica los radiadores, ventiladores, bombas, tuberías, válvulas, sensores, cableado y paneles de control conforme a los planos aprobados; las pruebas en fábrica incluyen los ensayos eléctricos rutinarios y la prueba de aumento de temperatura acordada; las pruebas funcionales comprueban el funcionamiento de los ventiladores y bombas, las secuencias de arranque y parada, las alarmas y la lógica de control; finalmente, la aceptación en el emplazamiento confirma la ventilación, las distancias de seguridad, la puesta a tierra, los suministros auxiliares y las medidas de protección contra incendios. Dado que no todos los proyectos requieren todas las pruebas, la especificación de compra, junto con el plan de inspección y ensayos, debe definir qué pruebas son obligatorias y cuáles opcionales.

5. Información necesaria antes de realizar el pedido

Proporcione la misma especificación técnica a todos los fabricantes para garantizar que las ofertas sean comparables: capacidad del transformador y niveles de tensión; cargas continuas y de pico; ciclo de carga y horas de funcionamiento anuales; temperatura ambiente y altitud; instalación en interiores o exteriores; configuración de refrigeración preferida; requisitos de alimentación auxiliar; recursos y acceso para el mantenimiento; necesidades de redundancia y disponibilidad; así como las normas aplicables y las especificaciones del proyecto. A cambio, solicite la capacidad nominal bajo cada modo de refrigeración, el consumo de energía auxiliar, los datos sobre el aumento de temperatura, la lógica de control de la refrigeración y las instrucciones de mantenimiento.

Conclusión

El método de refrigeración adecuado logra un equilibrio entre el rendimiento térmico, las exigencias de carga, las condiciones ambientales, la seguridad, la facilidad de mantenimiento y el costo durante todo el ciclo de vida. Es fundamental definir primero las condiciones operativas, verificar los valores nominales y los datos sobre el aumento de temperatura —en lugar de basarse únicamente en las designaciones—, y comparar cada opción bajo premisas idénticas. Un método adaptado a las condiciones operativas reales casi siempre ofrecerá un mejor desempeño, a lo largo de la vida útil del transformador, que la opción con el costo inicial más bajo.

Referencias

IEC 60076-1, Transformadores de potencia: Generalidades. https://webstore.iec.ch/en/publication/588

IEC 60076-2, Transformadores de potencia: Aumento de temperatura en transformadores sumergidos en líquido. https://webstore.iec.ch/en/publication/604

IEC 60076-7, Guía de carga para transformadores de potencia sumergidos en aceite mineral. https://webstore.iec.ch/en/publication/608

IEEE C57.12.00, Requisitos generales para transformadores sumergidos en líquido. https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.00/6962/

IEEE C57.91, Guía para la carga de transformadores sumergidos en aceite mineral. https://standards.ieee.org/ieee/C57.91/