Un transformador de distribución trabaja las 8.760 horas del año durante 30 o 40 años. Sus pérdidas parecen pequeñas en porcentaje (el rendimiento suele estar por encima del 99 %), pero se pagan cada hora de su vida útil, y al cabo de los años su coste supera con facilidad el precio del propio transformador. En este artículo vemos cómo es la curva de rendimiento, cuánto cuestan las pérdidas en un año y en 30 años, y cómo usar esa cifra para comparar ofertas.
Dos tipos de pérdidas que se comportan distinto
- Pérdidas en vacío (P0): se producen en el núcleo magnético por el simple hecho de estar energizado. No dependen de la carga: un transformador conectado y sin consumo las tiene igual que a plena carga.
- Pérdidas en carga (Pk): se producen en los devanados por la corriente que circula. Son proporcionales al cuadrado de la carga: a media carga, son la cuarta parte de las nominales.
El rendimiento a una carga β (fracción de la potencia nominal S) es:
η = β·S / (β·S + P0 + β²·Pk)
La curva de rendimiento
Comparamos dos transformadores en aceite de 1.000 kVA: uno con niveles de pérdidas de una clase antigua muy extendida (1,7 kW en vacío y 13 kW en carga) y otro con los máximos que exige hoy el Reglamento europeo de Ecodiseño (UE) 548/2014 en su nivel 2, obligatorio para los transformadores nuevos desde julio de 2021 (0,693 kW y 7,6 kW).
El rendimiento es máximo cuando las pérdidas en vacío igualan a las de carga, es decir, a una carga de √(P0/Pk): un 36 % en el transformador antiguo y un 30 % en el de Ecodiseño. Por debajo de esa carga dominan las pérdidas en vacío, y por eso un transformador muy sobredimensionado rinde mal aunque sea moderno. Al 50 % de carga, el antiguo rinde un 99,02 % y el de Ecodiseño, un 99,48 %.
Cuánto cuestan las pérdidas en un año
Con una carga media equivalente del 45 % y la energía a 0,12 €/kWh:
| Pérdidas | Clase antigua (E0/Dk) | Ecodiseño nivel 2 |
|---|---|---|
| En vacío (todo el año) | 14.892 kWh · 1787 € | 6071 kWh · 728 € |
| En carga (al 45 %) | 2767 € | 1618 € |
| Total el primer año | 4554 € | 2346 € |
La diferencia es de 2208 € el primer año, y no es una cifra que se pague una vez: se repite todos los años mientras el transformador esté en servicio.
El coste de las pérdidas con los años
Las pérdidas de un transformador bien mantenido apenas cambian con la edad: el núcleo y los devanados son los mismos el primer año y el trigésimo. Lo que sí cambia con los años es la carga. Las plantas crecen, se añaden equipos y la carga media sube, y las pérdidas en carga lo hacen con el cuadrado. En el gráfico suponemos que la carga media crece un 1,5 % al año, del 45 % al 69 % al cabo de 30 años.
En diez años la diferencia acumulada ya es de 23.777 €. En 30 años, las pérdidas del transformador antiguo cuestan 185.747 € y las del de Ecodiseño, 99.103 €: 86.644 € de diferencia, sin contar que el precio de la energía tiende a subir.
La edad sí afecta al aislamiento (aceite y papel), que envejece más deprisa cuanto más caliente trabaja el transformador. Por eso conviene vigilarlo con análisis periódicos del aceite y no sobrecargarlo. Pero eso afecta a su vida útil, no a sus pérdidas.
Cómo comparar ofertas: la capitalización de pérdidas
Las compañías eléctricas y los grandes consumidores no comparan transformadores por su precio, sino por su coste total: el precio más el valor actual de las pérdidas que va a tener durante su vida útil.
Coste total = precio + A·P0 + B·Pk
- A es lo que cuesta cada kW de pérdidas en vacío durante toda la vida útil: horas al año × precio de la energía × factor de valor actual. Con un 5 % de tasa y 30 años, el factor es 15,37 y A sale en 16.160 € por kW.
- B es lo mismo para las pérdidas en carga, multiplicado por el cuadrado de la carga media: con un 45 % de carga, 3272 € por kW.
Con estos valores, las pérdidas del transformador antiguo equivalen a 70.011 € de hoy y las del de Ecodiseño, a 36.068 €. Es decir, estaría justificado pagar hasta 33.943 € más por el transformador de pérdidas bajas, y aun así saldría a cuenta. Cuando reciba ofertas, pida siempre las pérdidas en vacío y en carga garantizadas y haga esta cuenta.
¿Compensa sustituir un transformador antiguo solo por sus pérdidas?
Pocas veces. Unos 2208 € al año de ahorro no suelen pagar por sí solos un transformador nuevo con su montaje. Pero hay situaciones en las que la sustitución sí tiene sentido y las pérdidas inclinan la balanza:
- el transformador está al final de su vida útil o el análisis del aceite muestra un deterioro avanzado;
- la planta necesita más potencia y el transformador va a trabajar más cargado;
- está muy sobredimensionado y sus pérdidas en vacío pesan más que la propia carga;
- contiene aceite con PCB o no cumple la normativa actual.
Y cuando hay que renovarlo de todos modos, elegir pérdidas bajas compensa siempre. También compensa dimensionarlo bien: las pérdidas en vacío se pagan todas las horas, se use o no la potencia instalada.
Hipótesis del cálculo. Transformador en aceite de 1.000 kVA conectado todo el año; pérdidas de 1,7 kW en vacío y 13 kW en carga (clase antigua E0/Dk) y de 0,693 kW y 7,6 kW (máximos del nivel 2 del Reglamento (UE) 548/2014); energía a 0,12 €/kWh constante; carga media equivalente del 45 % el primer año, con un crecimiento del 1,5 % anual; capitalización con un 5 % de tasa a 30 años y la carga del primer año. Son cifras de ejemplo.
Fabricamos transformadores de media tensión a medida en aceite y secos, con sus pérdidas garantizadas en la oferta para que pueda hacer esta comparación. Más información en nuestra guía de transformadores de media tensión y en transformador seco o en aceite: cuál elegir.
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