Entra a cualquier subestación eléctrica o instalación industrial y es muy probable que encuentres transformadores de corriente instalados prácticamente en todas partes: en barras colectoras, alimentadores de cable y paneles de conmutación. No son precisamente los equipos más llamativos, pero comprender su funcionamiento real explica en gran medida cómo los sistemas eléctricos modernos mantienen su fiabilidad y seguridad.
En esencia, la función principal de un transformador de corriente es reproducir una versión a escala reducida de la corriente primaria en su circuito secundario. Aunque esto suene sencillo, las implicaciones de esa función abarcan la medición, la protección, la supervisión y el control; prácticamente todos los aspectos de la gestión de los sistemas eléctricos.
Índice
Las funciones principales de un transformador de corriente
Reducción de la corriente para una medición segura
Los conductores de alta tensión y alta intensidad pueden transportar miles de amperios. Ningún instrumento de medición estándar está diseñado para manejar esa intensidad directamente. Un transformador de corriente reduce esa intensidad de manera proporcional —un TC con una relación de 2000:5, por ejemplo, convierte 2000 A en 5 A— para que los medidores, analizadores y registradores de datos comunes puedan conectarse de manera segura sin ningún contacto directo con el circuito de alta intensidad.
En realidad, este aislamiento ofrece un doble beneficio. Protege los instrumentos y protege a las personas que trabajan con ellos.
Habilitar la medición precisa del consumo energético
La medición de consumo es una de las aplicaciones más críticas. Las empresas de servicios públicos dependen de los transformadores de corriente para enviar señales de corriente precisas a los medidores de energía, que luego calculan el consumo en kilovatios-hora. Cualquier error en la salida del transformador de corriente se traduce directamente en imprecisiones en la facturación; por eso, los transformadores de corriente de clase de medición deben cumplir con estrictos estándares de precisión (Clase 0.2 o 0.5 en la mayoría de los casos).
Las grandes instalaciones comerciales e industriales aplican el mismo principio a nivel interno, realizando un seguimiento del consumo energético en las distintas líneas de producción o zonas del edificio. Se trata de una forma práctica de identificar el desperdicio y distribuir los costos.
Sistemas de relés de protección
Quizás sea la función más crítica para la seguridad. Los relés de protección —relés de sobrecorriente, relés diferenciales, relés de falla a tierra— reciben sus entradas de corriente de los transformadores de corriente (TC). Cuando se produce una falla, el TC debe reproducir con precisión la corriente de falla para que el relé pueda tomar la decisión correcta: disparar el interruptor o mantenerlo cerrado.
Los transformadores de corriente (TC) de protección tienen una construcción diferente a la de los TC de medición. Están diseñados para mantener su linealidad incluso cuando la corriente se dispara hasta alcanzar 10, 20 o más veces el valor nominal durante una falla. Un TC de medición se saturaría en esas condiciones y enviaría una señal distorsionada al relé, lo que podría provocar un disparo tardío o un fallo en el disparo.
Aislamiento entre circuitos de alta y baja tensión
Esta función a veces pasa desapercibida, pero es importante. El transformador de corriente proporciona aislamiento galvánico entre el circuito primario de alta tensión y el circuito secundario de instrumentación. Los equipos secundarios —medidores, relés, registradores— funcionan a baja tensión y están físicamente separados del peligroso lado primario. Esa separación es lo que hace que sea viable instalar componentes electrónicos sensibles en el mismo panel que los equipos de alta tensión.
Clases de precisión y sus funciones
Las distintas funciones exigen diferentes niveles de precisión, y el sistema de clases lo refleja con bastante claridad. En el extremo de alta precisión, las clases 0,1 y 0,2 están reservadas para la medición comercial y la medición de laboratorio; estas presentan los límites más estrictos en cuanto a error de relación y desplazamiento de fase. Las Clases 0.5 y 1 abarcan la medición industrial general, donde se acepta un pequeño grado de error con fines de monitoreo y asignación de costos. Las Clases 3 y 5 tienen una precisión aún menor y solo son adecuadas para indicaciones aproximadas, el tipo de lectura aproximada en la que las cifras exactas no importan realmente.
En lo que respecta a la protección, la clasificación funciona de manera diferente. Las clases 5P y 10P están diseñadas para esquemas de protección contra sobrecorriente, y están clasificadas para mantener una precisión aceptable hasta un múltiplo definido de la corriente nominal —siendo ese múltiplo el factor límite de precisión—. La clase X constituye una categoría aparte, que no se especifica en función de los límites de error, sino de la tensión de inflexión y la resistencia secundaria, lo que la convierte en la opción estándar para aplicaciones de protección diferencial en las que es necesario controlar estrictamente el comportamiento del transformador de corriente en condiciones de falla.
Confundir las clases de medición y de protección es un error habitual en las instalaciones, que puede comprometer la precisión de la facturación o la protección del sistema, dependiendo de cómo se manifieste el error.
Lugares donde se suelen instalar los transformadores de corriente
Los transformadores de corriente se encuentran en una amplia variedad de lugares dentro de los sistemas eléctricos:
Subestaciones de transmisión de alta tensión
Aparatos de conmutación de media tensión y unidades de red en anillo
Cuadros de distribución de baja tensión y centros de control de motores
Cuadros de medición de consumo en los puntos de conexión de los servicios públicos
Maquinaria industrial con accionamientos o motores de alta intensidad
La forma física también varía: transformadores de corriente toroidales (en forma de anillo) para su instalación en cables ya existentes, transformadores de corriente en barra para barras colectoras, transformadores de corriente bobinados para mediciones de precisión y transformadores de corriente de núcleo dividido cuando no es posible desconectar el conductor.
Cómo elegir el CT adecuado para cada trabajo
Para acertar con la elección hay que seguir unos pasos clave:
Determine la corriente primaria máxima (incluida cualquier sobrecarga prevista)
Seleccione la relación de transformación adecuada
Determina la clase de precisión necesaria en función de la aplicación
Calcular la carga (carga total de VA en el circuito secundario)
Compruebe que la carga nominal del transformador de corriente sea igual o superior a la carga conectada
Una de las equivocaciones más comunes es subestimar la capacidad de carga. Cuando la carga real supera el valor nominal, la precisión se ve afectada, a veces de manera significativa. Si desea obtener más información sobre los transformadores de corriente, lea ¿Qué es un transformador de corriente?.
Preguntas frecuentes
¿Puede un transformador de corriente cumplir funciones tanto de medición como de protección?
Algunos transformadores de corriente (TC) cuentan con doble clasificación y devanados secundarios independientes: uno para la medición y otro para la protección. Esto es habitual en las instalaciones de media tensión, donde el espacio es limitado. Cada devanado tiene su propia clase de precisión y su propia capacidad de carga.
¿Por qué es necesario mantener cerrado un secundario de CT?
Si el secundario está abierto mientras el primario está energizado, el flujo en el núcleo aumenta sin control, lo que genera tensiones peligrosamente altas en los terminales del secundario. Esto puede dañar el transformador de corriente y suponer un grave riesgo de descarga eléctrica. Los terminales del secundario siempre deben ponerse en cortocircuito antes de desconectar cualquier carga conectada.
¿Con qué frecuencia se deben someter a pruebas o calibrar los transformadores de corriente?
En el caso de las aplicaciones de medición de consumo, la normativa suele exigir una calibración periódica, normalmente cada pocos años, dependiendo de la jurisdicción. Los transformadores de corriente (TC) de protección suelen someterse a pruebas durante la puesta en servicio y como parte del mantenimiento programado del esquema de protección correspondiente.
