La prueba de transformadores es la evidencia de que la unidad que llega a obra es la que usted cotizó. Cada equipo debe salir de fábrica con sus pruebas de rutina, y cada una comprueba algo concreto:
- Prueba de vacío: pérdidas del núcleo y corriente de excitación.
- Prueba de cortocircuito: impedancia (%Z) y pérdidas con carga.
- Relación de transformación (TTR) y polaridad: tensiones, derivaciones y grupo de conexión de placa.
- Resistencia de devanados: uniones sanas y base para corregir las pérdidas a la temperatura de referencia.
- Pruebas dieléctricas: el aislamiento soporta las tensiones de prueba.
- Prueba de hermeticidad (en aceite): el tanque no fuga.
- Resistencia de aislamiento (megger), cuando se pide: humedad o contaminación del aislamiento.
En México hay un detalle que cambia la lectura del protocolo: la NOM-002-SEDE/ENER-2014 fija pérdidas máximas sin tolerancia, mientras que IEC 60076-1 e IEEE C57.12.00 sí admiten tolerancias sobre el valor garantizado. Esta guía explica qué mide cada prueba, qué norma la clasifica y cómo revisar un protocolo de 500 kVA con números reales.
¿Qué pruebas se le hacen a un transformador? Rutina, tipo y especiales
Las normas separan tres grupos. Rutina: a cada unidad. Tipo: a una unidad representativa de un diseño. Especiales: solo si el comprador las pide en la especificación. La clasificación de la tabla es la de IEC 60076-1:2011 (edición 3.0, vigente; la edición 4 está en desarrollo), la norma general de referencia internacional y contra la que el Catálogo Mexicano de Normas compara las NMX-J.
| Prueba | Grupo en IEC 60076-1 | Qué le dice al comprador |
|---|---|---|
| Resistencia de devanados (cc) | Rutina | Uniones y conexiones sanas; base para corregir pérdidas |
| Relación de transformación y desplazamiento de fase | Rutina | Tensiones, derivaciones, polaridad y grupo de conexión |
| Impedancia de cortocircuito y pérdidas con carga | Rutina | %Z para coordinar protecciones; costo de pérdidas con carga |
| Pérdidas en vacío y corriente de excitación | Rutina | Costo fijo de energía; calidad del núcleo |
| Dieléctricas de rutina (IEC 60076-3) | Rutina | El aislamiento soporta las tensiones de prueba |
| Hermeticidad con presión | Rutina (en líquido) | El tanque no fuga aceite |
| Aislamiento de núcleo y estructura | Rutina (en líquido, si el núcleo es aislado) | Sin conexión accidental del núcleo a tierra |
| Resistencia de aislamiento en cc (megger) | Especial; rutina si Um > 72.5 kV | Humedad o contaminación del aislamiento |
| Elevación de temperatura (IEC 60076-2) | Tipo | El diseño no rebasa su elevación nominal |
| Nivel de ruido (IEC 60076-10) | Tipo, si se garantiza | Cumplimiento del valor de ruido ofertado |
| Soportabilidad al cortocircuito (IEC 60076-5) | Especial | Resistencia mecánica ante una falla |
| Factor de disipación (tan δ) y capacitancias | Especial; rutina si Um > 72.5 kV | Referencia para el mantenimiento |
En México, el documento de métodos es la NMX-J-169-ANCE-2015, Transformadores y autotransformadores de distribución y potencia — Métodos de prueba, publicada en el DOF el 2 de noviembre de 2015 y vigente desde el 25 de abril de 2017; cancela la edición 2004 y el catálogo la declara no equivalente a IEC 60076-1. Para transformadores secos rige la NMX-J-351-2-ANCE-2016. En el lado norteamericano, los códigos de prueba son IEEE C57.12.90-2026 (sumergidos en líquido) e IEEE C57.12.91-2026 (secos); ambos describen métodos, mientras que los requisitos y criterios de aceptación están en IEEE C57.12.00 y C57.12.01 o en la especificación del comprador. Para saber qué norma aplica a cada equipo, consulte nuestra guía de normas NOM, NMX y CFE para transformadores.
Un matiz de nombres que confunde en las licitaciones: lo que en obra se llama «prueba de cortocircuito» es la medición de impedancia y pérdidas con carga. La prueba de soportabilidad al cortocircuito es otra cosa: un ensayo de diseño que somete la unidad a corrientes de falla y que la NOM-002-SEDE/ENER-2014 exige como requisito de seguridad para transformadores tipo poste, pedestal y sumergible.
Prueba de vacío: pérdidas del núcleo y corriente de excitación
Se energiza un devanado, normalmente el de baja tensión, a tensión y frecuencia nominales, con el otro abierto. Se miden potencia, corriente y tensión. Lo que entrega el protocolo:
- Pérdidas en vacío (W): la NOM las define como las pérdidas con el transformador energizado a tensión y frecuencia nominales y sin carga. Se pagan las 8,760 horas del año.
- Corriente de excitación: en amperes o en por ciento de la nominal. IEC 60076-1 la tolera hasta +30 % del valor de diseño.
Dos controles de calidad del ensayo. La tensión se ajusta con un voltímetro de valor medio y se registra también el valor eficaz; si difieren más de 3 %, IEC 60076-1 deja la validez de la prueba sujeta a acuerdo entre fabricante y comprador; con una diferencia menor se aplica la corrección P₀ = Pm × (1 + d), con d = (U′ − U) ÷ U′. Además, IEC indica que las pérdidas en vacío no se corrigen por temperatura, y la NOM las toma a temperatura ambiente.
Prueba de cortocircuito: impedancia y pérdidas con carga
Se cortocircuita la baja tensión y se aplica a la alta la tensión necesaria para que circule la corriente nominal. Para 500 kVA a 23 kV:
I = 500,000 ÷ (√3 × 23,000) = 12.55 A · con 4.5 % de impedancia, la tensión de impedancia es 0.045 × 23,000 = 1,035 V
El protocolo debe reportar las pérdidas con carga corregidas a la temperatura de referencia: 85 °C según la NOM-002-SEDE/ENER-2014 e IEEE, y 75 °C en IEC 60076-1 para transformadores en líquido de 65 K de elevación. Como la prueba se hace con el devanado frío, la corrección separa dos partes: la pérdida I²R, que sube con la temperatura, y las pérdidas adicionales (corrientes parásitas y dispersas), que bajan. Para cobre se usa 234.5 °C en IEEE y 235 °C en IEC; para aluminio, 225 °C. Por eso la resistencia de devanados forma parte del mismo paquete: sin ella no se puede corregir.
La impedancia se corrige igual: la reactancia se considera constante y solo la parte resistiva cambia con la temperatura. Para usar la %Z en el cálculo de fallas del secundario, vea cómo calcular la corriente de cortocircuito en baja tensión.
Prueba de aislamiento con megger: resistencia e índice de polarización
La prueba de aislamiento con megger aplica tensión continua y mide la resistencia en megaohms entre alta tensión–tierra, baja tensión–tierra y alta–baja, con los demás devanados conectados a tierra. Se registran lecturas en el tiempo:
- Índice de polarización (IP) = R a 10 min ÷ R a 1 min.
- Índice de absorción = R a 60 s ÷ R a 30 s, una lectura más corta.
Un aislamiento seco y limpio sigue polarizándose y la lectura sube; si la resistencia se queda plana (IP cercano a 1), domina la corriente de fuga por humedad o contaminación. La lectura cambia mucho con la temperatura, así que el protocolo debe anotarla y la comparación útil es contra el valor de fábrica de la misma unidad.
En IEC 60076-1 esta medición es especial para Um ≤ 72.5 kV: si la necesita en el protocolo de fábrica de un transformador de distribución, pídala en la especificación. No sustituye a las pruebas dieléctricas de rutina de tensión aplicada e inducida.
Prueba de relación de transformación (TTR), polaridad y grupo de conexión
El probador TTR mide la relación en cada derivación del cambiador y verifica la polaridad en monofásicos y el grupo de conexión en trifásicos. La tolerancia de IEC 60076-1 en la derivación principal es el menor de:
- ±0.5 % de la relación especificada, o
- ±1/10 de la impedancia en por ciento.
Un error de relación fuera de tolerancia suele indicar espiras mal contadas o una derivación mal conectada. Un grupo de conexión distinto del de placa impide operar en paralelo con otro transformador.
Prueba de hermeticidad y rigidez dieléctrica del aceite
La NOM-002-SEDE/ENER-2014 exige un tanque hermético y remite al método de prueba de hermeticidad de la NMX-J-169-ANCE. IEC 60076-1 la clasifica como prueba de rutina con presión en transformadores sumergidos en líquido; la presión, la duración y el criterio de aceptación deben quedar fijados en la norma citada o en la especificación.
La rigidez dieléctrica del aceite se mide sobre una muestra con el método y el valor mínimo de la especificación del líquido; en México, la NMX-J-123-ANCE-2019 cubre especificaciones, muestreo y métodos de prueba de aceites minerales aislantes. Si el equipo usa éster natural, aplica la especificación de ese fluido (vea las diferencias entre transformador seco y en aceite).
Tolerancias en pérdidas e impedancia: IEC, IEEE y la NOM no dicen lo mismo
| Magnitud | IEC 60076-1 (Tabla 1) | IEEE C57.12.00-2010 | NOM-002-SEDE/ENER-2014 |
|---|---|---|---|
| Pérdidas en vacío | +15 %, sin exceder la tolerancia total | +10 % | Sin tolerancia (vía el total) |
| Pérdidas con carga | +15 %, sin exceder la tolerancia total | Sin límite propio | Sin tolerancia (vía el total) |
| Pérdidas totales | +10 % | +6 % | Máximo de la Tabla 2, sin tolerancia |
| Impedancia, dos devanados | ±10 % si Z < 10 %; ±7.5 % si Z ≥ 10 % | Ver C57.12.00 | — |
| Corriente de excitación | +30 % del valor de diseño | No especificada | — |
| Relación | Menor de ±0.5 % o 1/10 de %Z | Ver C57.12.00 | — |
IEC aclara que su tolerancia sirve para aceptar o rechazar y no reemplaza las garantías del comprador, como las penalizaciones por pérdidas. La NOM, en cambio, es la regla de comercialización en México: las pérdidas totales al 80 % de carga no pueden pasar el máximo de su Tabla 2. Las cifras de la NOM para 500 kVA y su costo de operación están en la guía de precio y pérdidas del transformador tipo pedestal de 500 kVA; aquí solo interesa cómo se miden.
Ejemplo: cómo revisar un protocolo de pruebas de 500 kVA
Un transformador trifásico tipo pedestal de 500 kVA, 23 kV (clase 25 kV) a 220Y/127 V, devanados de cobre. Valores garantizados en la cotización: pérdidas en vacío 750 W, pérdidas con carga a 85 °C 4,500 W, impedancia 4.50 %. Con la fórmula de la NOM, la garantía da 3,493 W al 80 % y 99.13 % de eficiencia: cumple con 99 W de margen.
El protocolo reporta: vacío 790 W; cortocircuito a 25 °C de devanado, 3,970 W medidos, de los cuales 3,470 W son I²R calculados con la resistencia de devanados; impedancia medida 4.47 %; relación en la fase A 181.30.
Paso 1 — corregir las pérdidas con carga a 85 °C. La parte I²R se multiplica por (234.5 + 85) ÷ (234.5 + 25) = 1.2312 y los 500 W adicionales se dividen entre ese factor.
Paso 1 — pérdidas con carga corregidas a 85 °C (cobre)
LL = I2R * (Tk + Ts) / (Tk + Tm) + (P2 - I2R) * (Tk + Tm) / (Tk + Ts)
LL = W
Paso 2 — impedancia a 85 °C. La resistencia en por ciento es pérdidas ÷ (10 × kVA): 0.794 % a 25 °C y 0.936 % a 85 °C. La reactancia no cambia.
Paso 2 — impedancia corregida a 85 °C
Z = sqrt(Zm^2 - (P2 / (10 * kVA))^2 + (LL / (10 * kVA))^2)
Z = %
Paso 3 — pérdidas totales al 80 % con la fórmula de la NOM. La NOM calcula la eficiencia como 100 × (P × kVA × 1000) ÷ [(P × kVA × 1000) + NL + (LL × P² × T)], con P = 0.8 y T = 0.952332.
Paso 3 — pérdidas totales al 80 % de carga según la NOM-002
Pt = NL + LL * P^2 * T
Pt = W
Paso 4 — dictamen.
| Revisión | Medido / corregido | Límite | Resultado |
|---|---|---|---|
| Vacío vs. garantía (IEEE) | 790 W = +5.3 % | +10 % | Cumple |
| Totales a plena carga (IEEE) | 5,468 W vs. 5,250 = +4.2 % | +6 % | Cumple |
| Totales (IEC) | +4.2 % | +10 % | Cumple |
| Impedancia (IEC, Z < 10 %) | 4.50 % vs. 4.50 % | ±10 % | Cumple |
| Relación (TTR) | 181.30 vs. 181.08 = +0.12 % | menor de 0.5 % y 0.45 % | Cumple |
| NOM, pérdidas al 80 % | 3,641 W | 3,592 W, sin tolerancia | No cumple |
| NOM, eficiencia al 80 % | 400,000 ÷ 403,641 = 99.10 % | 99.11 % | No cumple |
La relación nominal es 23,000 ÷ 127.02 = 181.08, porque el TTR compara el devanado en delta con la fase de la estrella. La unidad pasa todas las tolerancias internacionales y aun así no puede venderse en México. La causa está en la cotización: con 750 W en vacío, la NOM deja como máximo 4,663 W con carga, y una garantía de 4,500 W deja solo 3.6 % de margen. La lección para compras: exija garantías con margen bajo el límite de la NOM, o pacte tolerancia positiva cero en el contrato.
Pruebas en sitio antes de energizar el transformador
El protocolo de fábrica no cubre el transporte ni el montaje. Antes de energizar, la práctica es repetir un subconjunto y compararlo con la fábrica:
- inspección visual, nivel de aceite, fugas y puesta a tierra del tanque;
- resistencia de aislamiento con megger e índice de polarización, anotando la temperatura;
- relación con TTR en la derivación de operación y posición del cambiador;
- resistencia de devanados, si hubo golpes en el transporte;
- rigidez dieléctrica de una muestra de aceite;
- verificación de protecciones y del grupo de conexión con el sistema.
Conviene integrar estos registros al expediente de la instalación; para el trámite completo, vea los requisitos de una subestación ante CFE y la UVIE.
¿Qué debe incluir el protocolo de pruebas? FAT y licitación
Las pruebas FAT (de aceptación en fábrica) son las de rutina, más las de tipo o especiales que usted pida, y pueden atestiguarlas su inspector o un tercero. Para que sirvan, la especificación debe fijar:
- la lista de pruebas y la norma con edición (NMX-J-169-ANCE-2015, IEEE C57.12.90 o IEC 60076-1);
- los valores garantizados de pérdidas e impedancia y la tolerancia aceptada;
- la temperatura de referencia de las pérdidas (85 °C para la NOM);
- si se requiere megger, tan δ o elevación de temperatura;
- los puntos de inspección atestiguada y el aviso previo;
- instrumentos con calibración trazable, que IEC 60076-1 exige.
El protocolo que entrega la fábrica debe traer, a su vez: datos de placa y número de serie, norma y edición aplicada, temperatura de devanados y ambiente, instrumentos con su calibración, cada resultado junto al valor garantizado y su tolerancia, pérdidas corregidas a la temperatura de referencia, la eficiencia calculada con la fórmula de la NOM si aplica, fecha y firmas.
El papel de Entogo
Entogo es una empresa canadiense con fábrica propia en China que fabrica transformadores, celdas y tableros. Opera con sistemas de gestión ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 e IATF 16949, y entrega documentación de pruebas de aceptación en fábrica, reportes de inspección de calidad y registro de números de serie; la inspección por terceros o la FAT atestiguada pueden acordarse en proyectos elegibles.
El transformador trifásico tipo pedestal (75 a 2500 kVA) se diseña según IEEE C57.12.00, C57.12.34 y C57.12.90; el transformador seco trifásico, según UL 1561 / 1562, y el transformador de núcleo enrollado de bajas pérdidas reduce las pérdidas en vacío frente a un núcleo apilado equivalente, útil en licitaciones evaluadas por pérdidas. La certificación que exija su mercado, incluida NOM / ANCE, se gestiona bajo solicitud. Las fabricaciones con especificación norteamericana se entregan en 16 a 24 semanas. Para empresas eléctricas y licitaciones, vea soluciones para empresas eléctricas; para marca propia, la manufactura por contrato de transformadores. Si envía su lista de pruebas y los valores garantizados por medio de nuestra página de contacto, el equipo le responde en un plazo de un día hábil.
En resumen: lea el protocolo contra la cotización, compruebe que las pérdidas con carga estén corregidas a 85 °C, aplique la tolerancia de la norma citada y, en México, haga además la cuenta de la NOM, que no tolera ningún watt de más.
