Un transformador de media tensión puede emitir un suave zumbido durante su funcionamiento normal. El sonido característico se genera principalmente por las vibraciones del núcleo magnético, a través del cual fluye un flujo magnético variable. El zumbido constante y uniforme no suele indicar una avería. Deberían ser motivo de preocupación un cambio brusco en el nivel de ruido, un zumbido metálico, chasquidos, golpes, vibraciones excesivas o un aumento simultáneo de la temperatura del equipo. En tales casos, es necesario verificar la tensión, la carga, la calidad de la energía, el estado de las fijaciones, la ventilación y la forma de asentamiento del transformador.

El transformador de media tensión rara vez trabaja en silencio absoluto. Incluso un equipo moderno, fabricado con materiales de alta calidad y correctamente instalado, puede emitir un característico sonido grave. Para unos será un ligero murmullo apenas perceptible. En otra sala, con paredes duras, una gran superficie metálica en la carcasa y una ventilación inadecuada, el mismo sonido puede convertirse en el elemento dominante de la acústica de toda la subestación.

Aquí es donde comienza el problema. El zumbido en sí mismo no indica un fallo, pero su carácter puede revelar mucho sobre las condiciones de trabajo del transformador. A veces el sonido es una consecuencia natural del funcionamiento del núcleo. Otras veces señala una sobrecarga, una tensión incorrecta, un elemento estructural flojo, una resonancia de la carcasa o una sala mal diseñada.

¿Por qué zumba un transformador de media tensión?

¿Cómo reconocer el sonido típico de un funcionamiento correcto?

¿Cuándo es necesaria una reacción inmediata?

¿Y se puede reducir el ruido sin riesgo de sobrecalentar el equipo?

En este artículo analizamos el problema desde una perspectiva técnica y práctica.

Empezaremos por la fuente del sonido, luego pasaremos a las causas más comunes del ruido excesivo, los métodos de diagnóstico y las soluciones que conviene considerar ya en la fase de diseño de la subestación transformadora.

¿Por qué zumba un transformador de MT?

El zumbido más típico de un transformador proviene de su núcleo magnético. El núcleo realiza un trabajo fundamental: conduce el flujo magnético y permite la correcta transformación de la tensión entre el lado de media y baja tensión.

Está fabricado con chapas delgadas de material ferromagnético, aisladas entre sí. Su función es limitar las pérdidas causadas por las corrientes parásitas (de Foucault). Cuando la corriente alterna circula por los devanados del transformador, se genera un flujo magnético variable en el núcleo. El material del núcleo, bajo la influencia de este flujo, cambia ligeramente sus dimensiones.

Este fenómeno se denomina magnetostricción.

Las deformaciones son muy pequeñas, a menudo invisibles a simple vista, pero se repiten muchas veces por segundo. A la frecuencia de red de 50 Hz, se generan vibraciones que pueden percibirse como un sonido grave y uniforme. En la práctica, la frecuencia audible suele estar relacionada con la componente de 100 Hz, ya que el núcleo responde al cambio del campo magnético en cada semiciclo de la tensión alterna.

Se podría decir que el transformador "canta" bajo la influencia del campo magnético. Pero no es un canto aleatorio. Su volumen y carácter dependen de muchos factores: el tipo de chapas utilizadas, la precisión de fabricación del núcleo, su método de ensamblaje, las tensiones mecánicas, el nivel de tensión y el diseño del tanque o la carcasa.

Si el núcleo se ha diseñado correctamente y el transformador funciona en condiciones acordes con la documentación, el sonido debe ser estable y predecible. Puede ser audible, pero normalmente no presenta cambios bruscos ni ruidos adicionales preocupantes.

¿Es normal el zumbido del transformador?

Sí: un zumbido suave y uniforme del transformador es un fenómeno normal.

Sin embargo, conviene precisar qué significa "normal". No se trata de un nivel de sonido concreto que sea idéntico para todas las unidades. Un transformador de aceite de gran potencia, un transformador de resina encerrado en una carcasa y una pequeña unidad instalada en una sala bien insonorizada pueden sonar de manera completamente diferente.

Lo más importante es si el sonido corresponde a los parámetros previstos para ese equipo y si se mantiene estable en el tiempo.

Un transformador que desde el día de su puesta en marcha emite un tono grave y uniforme, y cuya temperatura, carga y parámetros eléctricos se mantienen correctos, no suele ser motivo de preocupación. El sonido puede ser más perceptible durante un aumento de la carga, especialmente si cambia la corriente de carga o las condiciones de refrigeración.

Hay que considerar de forma diferente un transformador que ha estado funcionando tranquilamente durante muchos meses y de repente empieza a zumbar con más intensidad. Aún más atención requieren los sonidos que antes no existían: zumbidos metálicos, chasquidos irregulares, golpes rítmicos, ruidos de rozamiento o vibraciones de los elementos de la carcasa.

En estas situaciones, vale la pena hacerse una pregunta sencilla: ¿el transformador suena igual que antes?

Esta es una de las preguntas más importantes en el diagnóstico práctico. Un cambio en el sonido no indica aún la causa concreta, pero es una señal de que el equipo o su entorno deben ser revisados.

¿Cuándo debe preocupar el ruido del transformador?

Lo más importante no es la mera existencia del sonido, sino su cambio. Un transformador puede funcionar durante años emitiendo un zumbido suave que se mantiene en un nivel similar. Si de repente empieza a resonar, vibrar o emitir sonidos metálicos, debe tratarse como una información diagnóstica.

Puede ser preocupante un sonido que aparece solo con una carga determinada. Por ejemplo, un transformador que funciona silenciosamente durante la noche empieza a zumbar intensamente después de arrancar grandes motores, convertidores de frecuencia u otros receptores de potencia variable. Este síntoma puede indicar un problema con la calidad de la energía, los armónicos o las condiciones de carga.

También debe generar inquietud un ruido acompañado de otros síntomas. Si al aumentar el volumen también sube la temperatura de los devanados o del aceite, aparece olor a aislamiento sobrecalentado, se activan ventiladores de alarma o el sistema de monitorización registra anomalías, continuar la operación sin investigar la causa puede ser arriesgado.

También hay que prestar atención al lugar de donde proviene el sonido. Si el transformador funciona de forma estable pero una de las tapas, la puerta de la carcasa o las rejillas de ventilación resuenan con fuerza, la fuente del problema puede ser mecánica. Un pequeño juego puede convertir un zumbido tranquilo en un molesto sonido metálico.

En el entorno de media tensión, no se debe subestimar ningún sonido que haya aparecido de repente. La evaluación final corresponde siempre al personal cualificado, pero una notificación rápida del cambio puede ayudar a detectar un problema antes de que provoque una avería más grave.

¿Qué causa un zumbido más fuerte en el transformador?

Una de las causas más frecuentes de un funcionamiento más ruidoso es una tensión de alimentación demasiado alta. Cada transformador está diseñado para funcionar con unos parámetros determinados. Si la tensión en el lado de media tensión supera el valor nominal, el núcleo puede trabajar con un flujo magnético mayor.

En estas condiciones, aumenta la corriente de magnetización, crecen las pérdidas en vacío y las vibraciones del núcleo pueden hacerse más pronunciadas. El transformador empieza a zumbar con más intensidad y, al mismo tiempo, puede trabajar a una temperatura más elevada.

Un efecto similar puede aparecer con un ajuste incorrecto del cambiador de tomas. Las tomas permiten ajustar la relación de transformación a las condiciones de la red, pero su posición debe corresponder a los parámetros reales de la tensión y a la documentación del equipo. Cambiar la posición de las tomas no es una tarea que deba hacerse por intuición. Requiere la desconexión del equipo, el aseguramiento de la zona de trabajo y la aplicación del procedimiento adecuado.

Otra causa puede ser la distorsión de la forma de onda de la tensión. Las plantas industriales modernas utilizan muchos equipos de electrónica de potencia. Los convertidores de frecuencia, rectificadores, fuentes de alimentación conmutadas, sistemas SAI e instalaciones fotovoltaicas pueden influir en la calidad de la energía en la red.

Los armónicos aumentan las pérdidas en el transformador y pueden provocar vibraciones adicionales. El equipo empieza a reaccionar a una forma de onda que se desvía de la sinusoide ideal. Por eso, en caso de ruido atípico, conviene realizar un análisis de la calidad de la energía, y no limitarse a una simple medición de la tensión nominal.

¿Puede un núcleo flojo causar ruido?

Sí. Un paquete de chapas del núcleo flojo es una de las posibles causas de un característico zumbido metálico.

El núcleo del transformador debe mantener la rigidez adecuada. Las distintas piezas se ensamblan y fijan con precisión para limitar su movimiento mutuo y la transmisión de vibraciones. Si con el tiempo cambia la presión, se aflojan los elementos de fijación o aparece desgaste mecánico, las vibraciones pueden intensificarse.

Entonces, el sonido a menudo deja de ser un zumbido suave y uniforme. Aparece un tono más duro, metálico, a veces parecido al traqueteo de una chapa fina. Las vibraciones pueden ser perceptibles en la carcasa o en los elementos estructurales, aunque no siempre es una regla.

El diagnóstico del núcleo requiere especial precaución. Un transformador de MT no debe abrirse ni inspeccionarse internamente en funcionamiento. Es necesario desconectar, asegurar y poner a tierra el equipo según los procedimientos vigentes. La inspección visual y las posibles tareas de ajuste deben ser realizadas por personal con la cualificación y experiencia adecuadas.

Es importante recordar que no todo sonido metálico proviene del núcleo. Una tapa suelta, una rejilla, un soporte, una cubierta o un elemento de la estructura de soporte pueden comportarse de manera muy similar. Por eso, el diagnóstico debe realizarse de forma metódica, empezando por las causas más simples posibles.

¿Puede la carcasa amplificar el sonido del transformador?

La carcasa puede actuar como una caja de resonancia. El transformador emite un cierto nivel de vibraciones, pero la forma en que el sonido se propaga por la sala depende de la construcción de toda la subestación.

Una gran superficie metálica, una tapa delgada o una pared insuficientemente rígida pueden empezar a vibrar bajo la influencia del funcionamiento del equipo. Como resultado, pequeñas vibraciones se amplifican y se vuelven mucho más audibles.

A veces, un pequeño juego en una bisagra, un tornillo mal apretado o un elemento que roza la carcasa es suficiente para que aparezca una resonancia molesta. El sonido puede ser entonces audible principalmente en un lugar específico de la sala, por ejemplo, junto a una de las paredes o cerca de un canal de cables.

Un efecto similar ocurre en salas vacías y con superficies duras. Las paredes de hormigón, el techo y el suelo reflejan las ondas sonoras en lugar de absorberlas. El transformador no necesariamente trabaja más ruidosamente, pero el oído humano percibe su sonido como más intenso.

Por esta razón, el nivel de ruido debe evaluarse junto con las condiciones de medición. El mismo transformador sonará de forma diferente en una subestación contenerizada abierta, en una nave industrial grande y en una pequeña sala técnica situada junto a oficinas.

¿Influye el lugar de montaje en el ruido del transformador?

El lugar de montaje tiene una importancia muy grande. El transformador genera vibraciones que pueden propagarse tanto por el aire como a través de la estructura del edificio.

Si el equipo se coloca sobre una cimentación mal preparada, las vibraciones pueden transmitirse a las paredes, el techo, los canales de cables y los elementos estructurales vecinos. Entonces, las personas que se encuentran en las salas contiguas pueden oír un sonido grave o notar vibraciones sutiles, incluso si en la propia sala del transformador el nivel de ruido no parece especialmente alto.

También es importante el nivelado. Una superficie irregular puede provocar una distribución desigual de la carga y tensiones adicionales en la estructura del equipo. En los transformadores de aceite, hay que prestar atención al apoyo correcto del tanque. En los transformadores de resina, son importantes la estabilidad de la estructura, el tendido de los cables y la fijación adecuada de la carcasa.

En la fase de proyecto, conviene prever cómo limitar la transmisión de vibraciones. Se pueden utilizar soluciones de aislamiento vibratorio adecuadas, pero deben estar dimensionadas para la masa del equipo y las condiciones de trabajo. Colocar cualquier material amortiguador bajo el transformador no es una solución técnica y puede empeorar la estabilidad del equipo.

¿Por qué los ventiladores pueden generar ruido?

En los transformadores secos y en las instalaciones equipadas con refrigeración forzada, parte del ruido puede provenir de los ventiladores.

La forma más fácil de identificar esta causa es observar el momento en que aparece el sonido. Si el transformador funciona en silencio hasta que se ponen en marcha los ventiladores, y entonces aparece un zumbido, una vibración o un traqueteo rítmico, hay que revisar el sistema de refrigeración.

Un ventilador puede hacer ruido por un rodamiento desgastado, un rotor desequilibrado, las palas sucias o una fijación incorrecta. El sonido también puede ser amplificado por las rejillas, los conductos de ventilación y los elementos de la carcasa.

En el caso de los conductos de aire, el problema pueden ser las turbulencias. Si el flujo de aire está mal dirigido, cambia de dirección bruscamente o encuentra un obstáculo, se genera ruido aerodinámico adicional. La sala puede ser ruidosa aunque el transformador en sí funcione correctamente.

No se deben tapar las rejillas ni limitar el flujo de aire para reducir el sonido. El transformador necesita una refrigeración adecuada, y cualquier interferencia en la ventilación puede provocar un aumento de la temperatura de los devanados y la activación de las protecciones.

Cómo comprobar de dónde viene exactamente el ruido

El primer paso es la observación. Conviene determinar si el sonido es continuo o varía con la carga. Hay que comprobar si su nivel aumenta al poner en marcha determinadas máquinas, ventiladores o sistemas de compensación de potencia reactiva.

También es útil la localización de la fuente. El sonido debe evaluarse junto al transformador, junto a la carcasa, junto a las puertas, junto a las rejillas de ventilación y en los puntos donde la estructura contacta con el edificio. En la práctica, a menudo resulta que el punto más ruidoso no está directamente junto al transformador.

Para una evaluación profesional, se pueden utilizar mediciones del nivel de sonido y un análisis de espectro. El espectro permite comprobar si predominan las componentes relacionadas con el funcionamiento del núcleo, los ventiladores, las vibraciones mecánicas o los equipos auxiliares.

Si se sospecha que las vibraciones se transmiten a través de la estructura, pueden ser útiles las mediciones de vibraciones. La termografía, por su parte, permite comprobar si el ruido va acompañado de un sobrecalentamiento en las conexiones, bornes, cables o elementos de la aparamenta.

La simple medición de decibelios no responderá a todas las preguntas. Dos equipos pueden tener un nivel de ruido similar, pero causas completamente diferentes y un riesgo operativo distinto. Por eso, el resultado debe interpretarse junto con la temperatura, la carga, la tensión, la calidad de la energía y el historial de funcionamiento del transformador.

Cómo medir correctamente el ruido del transformador

La medición debe realizarse en condiciones definidas y repetibles. Influyen la distancia del micrófono al equipo, la altura de la medición, el nivel de ruido de fondo, la temperatura ambiente y la carga del transformador.

Si una medición se realiza con carga mínima desde una distancia de dos metros, y otra con carga completa desde un metro, la comparación directa de los resultados puede ser engañosa.

En la recepción de una nueva unidad, conviene anotar las condiciones en las que se realizó la medición. Este resultado se convierte en un punto de referencia para futuras inspecciones. Si después de uno o dos años el nivel de ruido aumenta significativamente, será una información importante para el equipo de mantenimiento y el servicio técnico.

La medición debe incluir también el fondo acústico. En una sala pequeña, el sonido se refleja en las paredes, y cerca pueden estar funcionando otros equipos. Sin tener en cuenta estos factores, el resultado no siempre reflejará la emisión real del transformador.

Cómo reducir el ruido del transformador

El mejor método para reducir el ruido es eliminar su causa. Si la fuente del problema es una tensión demasiado alta, hay que analizar los parámetros de la red. Si la culpa es de una tapa suelta, hay que eliminar el juego. Si el ruido lo causa un ventilador, hay que revisar su estado técnico y su fijación.

El aislamiento vibratorio puede limitar la transmisión de vibraciones a la cimentación y a la estructura del edificio. Pero debe estar dimensionado para el peso del transformador y para las cargas que se producen durante el transporte, el montaje y el funcionamiento. Unos elementos mal elegidos pueden empeorar la estabilidad del equipo.

En las salas técnicas, se pueden utilizar soluciones acústicas en las paredes y en los conductos de ventilación. Su función es absorber o limitar las reflexiones del sonido. Sin embargo, los materiales deben cumplir los requisitos contra incendios, medioambientales y operativos.

En los transformadores que trabajan en el interior de edificios, ya en la fase de compra conviene definir el nivel de ruido requerido. Intentar "insonorizar" una instalación ya terminada puede ser mucho más caro y complicado que elegir un equipo con parámetros adaptados a la instalación.

También hay que recordar que el material fonoabsorbente no resolverá el problema de un transformador que se sobrecalienta, un núcleo flojo o una tensión incorrecta. La insonorización puede reducir el nivel de sonido percibido en la sala, pero no debe utilizarse para ocultar síntomas técnicos.

¿Es un transformador de aceite más silencioso que uno de resina?

No hay una respuesta única que sea válida para todos los modelos.

El transformador de aceite y el de resina tienen una construcción diferente, un sistema de refrigeración distinto y diferentes condiciones de montaje. En el transformador de aceite, el sonido puede ser amplificado por el tanque. En el equipo de resina, la carcasa, la fijación de los devanados y el funcionamiento de los ventiladores pueden tener un papel más importante.

El nivel de ruido lo determinan las soluciones constructivas específicas, la calidad de fabricación y las condiciones de instalación. Por eso, al elegir un transformador, hay que analizar los datos de cada modelo, y no basarse en la creencia general de que un tipo siempre será más silencioso que el otro.

En instalaciones interiores, también pueden ser relevantes otras características. El transformador de resina puede ser preferible por su menor riesgo de incendio y la posibilidad de instalación cerca de los receptores, mientras que el transformador de aceite puede adaptarse mejor a los requisitos de grandes subestaciones exteriores e instalaciones industriales. Cada caso requiere una selección individual.

Cómo prevenir problemas de ruido

Lo más que se puede hacer es antes de la entrega del transformador. El proyectista y el inversor deben definir dónde va a trabajar el equipo, quién va a estar cerca y qué requisitos acústicos son aplicables en esa instalación.

Una subestación para una planta de producción se diseña de forma diferente que para un edificio de oficinas, un hospital, un centro comercial, un hotel o un centro de datos. En cada uno de estos lugares, el transformador tiene la misma función básica, pero las consecuencias del ruido son diferentes.

Conviene verificar el nivel de potencia acústica declarado, las condiciones de medición, el sistema de refrigeración y los requisitos de la cimentación. También hay que analizar la ubicación de los conductos de ventilación y los recorridos de cables, ya que el sonido puede transmitirse lejos del propio equipo.

Un proyecto bien ejecutado también tiene en cuenta el acceso de mantenimiento. Si el transformador queda instalado de forma que dificulte la inspección, cualquier diagnóstico posterior será más lento y costoso, y será más fácil pasar por alto un elemento suelto, el deterioro de un ventilador o un cambio de temperatura.

Qué hacer cuando el transformador empieza a hacer ruido de repente

Si el transformador empieza a zumbar con fuerza de repente, lo primero que hay que hacer es anotar las circunstancias. Conviene comprobar cuándo apareció el sonido, con qué carga se produce y si va acompañado de otros síntomas.

No se debe abrir el equipo ni tocar sus elementos sin la debida formación y autorización. Los equipos de media tensión requieren procedimientos de seguridad específicos. La inspección, las mediciones y cualquier tarea de mantenimiento deben ser realizadas por personal cualificado.

Hasta que se aclare la causa, hay que prestar atención a la temperatura, las indicaciones de las protecciones, la carga y el funcionamiento de los ventiladores. Si aparece olor a quemado, fugas de aceite, signos de sobrecalentamiento, vibraciones fuertes, chasquidos o alarmas, la situación debe tratarse como urgente.

En algunos casos, la causa resultará ser una pequeña resonancia de una tapa. En otros, un problema de tensión, calidad de la energía o estado mecánico del núcleo. Sin mediciones, no merece la pena hacer suposiciones.

Ruido del transformador y acústica de toda la subestación de MT

El transformador no trabaja aislado del resto de la infraestructura. En la sala de la subestación también hay cuadros de distribución, aparamenta de protección, ventilación, cables, barras y elementos estructurales.

Cada uno de estos componentes puede emitir vibraciones o amplificar el sonido. En el cuadro de distribución, la fuente de ruido pueden ser, entre otras, las vibraciones electromagnéticas, elementos sueltos, accionamientos, ventilación y paneles resonantes.

Por eso, la acústica de la subestación debe tratarse de forma integral. Una estructura bien diseñada, bastidores rígidos, fijaciones correctas, tabiques adecuados y un control de la transmisión de vibraciones pueden mejorar tanto el confort de trabajo como la durabilidad de los equipos.

Un transformador silencioso comienza con la selección adecuada

El nivel de ruido debe ser uno de los parámetros analizados antes de la compra del transformador. No conviene dejar este tema para el final, cuando el equipo ya está pedido y la sala está lista.

Al elegir, hay que tener en cuenta la tensión, la potencia, el grupo de conexión, la impedancia de cortocircuito, el sistema de refrigeración, las dimensiones, el peso, las condiciones de montaje y el nivel de ruido declarado. También son importantes las condiciones reales de trabajo: el número de horas en carga, el tipo de receptores, la presencia de armónicos y la posibilidad de futuras ampliaciones.

En la oferta de Energeks se encuentran transformadores de aceite y de resina de media tensión, destinados al sector eléctrico, la industria, la infraestructura y las instalaciones que requieren un suministro fiable.

Si la realización del proyecto requiere una entrega rápida, también conviene consultar los transformadores disponibles en stock. Antes de elegir un modelo concreto, es necesario confirmar que todos los parámetros coinciden con la documentación del proyecto y las condiciones de trabajo de la subestación.

Un sonido que no debe ignorarse

El zumbido de un transformador de MT es una consecuencia natural del funcionamiento del núcleo magnético. El sonido en sí mismo no indica una avería. Mucho más importante es su estabilidad, su carácter y su relación con el resto de parámetros del equipo.

Un tono uniforme que ha acompañado al transformador desde el principio suele estar dentro de las condiciones normales de operación. Un zumbido metálico repentino, un aumento del nivel de ruido, golpes, chasquidos, vibraciones o un ruido que aparece junto con una temperatura elevada requieren una verificación.

A veces el problema está en el núcleo. Otras veces en la tensión, la calidad de la energía, el ventilador, la cimentación o una cubierta suelta. Por eso, el diagnóstico correcto comienza con la observación y termina con mediciones realizadas por personal debidamente preparado.

Un transformador bien seleccionado, una subestación correctamente diseñada y un control regular de los parámetros permiten mantener el ruido en un nivel predecible. Y la previsibilidad en el sector energético tiene un gran valor: significa mayor seguridad, un mantenimiento más sencillo y un menor riesgo de paradas no planificadas.

Gracias por la lectura. Si estás planeando una inversión, la modernización de una subestación o la sustitución de un transformador, te invitamos a contactar con nosotros para hablar de una solución adaptada a las condiciones reales de trabajo. También estaremos encantados de conversar sobre las posibilidades de colaboración y asociación en proyectos energéticos, industriales e infraestructurales.

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Fuentes:

• IEC 60076-10:2016 – Power transformers: determination of sound levels

• IEC 60076-1:2011 – Power transformers: general

• Why Transformers Hum: Magnetostriction, Electromagnetic Forces and Cooling Sources