¿Qué pasaría si estuviésemos en un mundo sin transformadores eléctricos?

No habría sistemas de transmisión de alto voltaje y por consiguiente, no habría forma, desde el punto de vista económico, de transportar la electricidad a largas distancias. La infraestructura del suministro de energía no tendría ni las economías de escala ni la acumulación de recursos que disfrutamos hoy en día.

Otros avances más recientes que no habrían sucedido son el comercio energético internacional, con sus beneficios para el cliente, o el aprovechamiento a gran escala de la energía eólica en regiones lejanas, con sus beneficios medioambientales. Hoy en día no se podría confiar tanto en la energía eléctrica, sería más cara, y las industrias y los hogares tendrían un aspecto muy diferente.

Prácticamente a lo largo de toda la historia de los transformadores comerciales, ABB y sus compañías predecesoras han estado a la vanguardia de su fabricación y desarrollo.

ABB ha estado siempre en una buena posición para satisfacer las demandas del mercado de los transformadores eléctricos, desde las piezas simples de equipamiento en transmisiones punto a punto hasta los ingredientes vitales de las redes eléctricas interconectadas que se extienden por vastas áreas.

Desarrollo de potencia y de tensión
A finales del siglo XIX, el transformador demostró ser un componente indispensable para la transmisión competitiva de la energía eléctrica. Durante la exposición de Frankfurt am Main en la Alemania del año 1891 se hizo una demostración de una instalación de 20 kV donde se probó la viabilidad de los transformadores eléctricos.

Dos años más tarde, ASEA, una de las empresas matrices de ABB, suministró una de las primeras transmisiones comerciales trifásicas en Suecia, desde una central hidroeléctrica a una mina de mineral de hierro a 10 km de distancia.

Los transformadores hicieron posible generar energía eléctrica a baja tensión y después transformarla a niveles más altos a los que la transmisión sufre bastantes menos pérdidas, transformando después la tensión a un nivel más seguro en el lugar de consumo.

La fabricación de transformadores comenzó en la mayoría de los países de Europa y EEUU. ASEA, BBC, General Electric, Westinghouse y otras compañías adquirieron rápidamente experiencia en la fabricación e instalación de transformadores. En aquel momento, todas eran compañías nacionales con tecnologías patentadas que abastecían a empresas de servicios públicos locales en estrechas asociaciones.

Países como Suecia, que no posee prácticamente ninguna reserva nacional de combustibles fósiles pero tiene un gran potencial para la energía hidroeléctrica, aunque lejos del usuario, se mostraron especialmente entusiasmados en hacer uso de la transmisión de la energía eléctrica.

A medida que las distancias de transmisión aumentaban, la tensión de transmisión también tenía que elevarse para que las pérdidas continuasen siendo bajas y reducir el número de líneas necesarias en paralelo.

A principios de los años cincuenta, Suecia puso en marcha la primera transmisión de 400 kV del mundo con una longitud de 1.000 km y una capacidad de 500 MW. Este gran avance en la tensión y en la capacidad marca un nuevo nivel en Europa.

Esta tensión extra alta (EHV) puso a prueba no sólo la capacidad de diseño y fabricación, también supuso un desafío para las pruebas. Las líneas de transmisión de gran longitud presentaban un riesgo de tensiones transitorias. Tuvieron que establecerse procedimientos de pruebas nuevos y más estrictos para el dieléctrico.

Estas nuevas pruebas se incorporaron a los ensayos de aceptación de los transformadores. Pronto, la mayor parte de Europa seguía el ejemplo de Suecia y adoptaba la tensión extra alta (EHV) de 400 kV.

La provincia canadiense de Quebec tenía una situación similar a Suecia, con limitados combustibles fósiles y abundante energía hidroeléctrica, además de grandes distancias geográficas entre éstas y las áreas industrializadas.
Se necesitaban tensiones aún mayores para hacer un uso eficiente de estas fuentes energéticas. En la segunda mitad de los años sesenta, la compañía eléctrica Hydro Quebec introdujo una transmisión de 735 kV (nivel que se llamó posteriormente de 800 kV).

En EEUU, la construcción de grandes centrales térmicas cobró pulso, con plantas del tamaño de edificios, de 1.000 MW y más. Para que esas plantas tan grandes fuesen viables, la energía eléctrica tenía que distribuirse a largas distancias cubriendo vastas áreas. Por lo tanto, se introdujo un sistema de 765 kV además del de 345 kV ya existente.

Al tiempo que se estaban construyendo sistemas de 765 kV, se extendían los de 500 kV. Un ejemplo de trabajo de desarrollo en los grandes transformadores de interconexión son las primeras unidades monofásicas de 400 MVA con una potencia nominal de 500/161 kV, que se entregaron a las autoridades del valle de Tennessee (TVA).

Las primeras entregas de ASEA en Ludvika con este objetivo usaban un núcleo de cinco columnas con tres devanados en paralelo. Posteriormente, el número de devanados se redujo de tres a dos para la misma potencia nominal.

Finalmente, la última entrega con las mismas especificaciones se construyó con un devanado principal y la parte de regulación de la tensión en una de las columnas laterales. En todos estos transformadores los devanados de alta y baja tensión estaban separados, es decir, no existía conexión entre ellos.

Además de ahorrar horas de mano de obra en fabricación debido al menor número de devanados, la transición del primer diseño al último redujo la masa seca total en una cuarta parte. Las pérdidas totales (pérdidas sin carga y pérdidas de carga) también se redujeron en un 20 %. Tras finalizar estas entregas, el cliente empezó a adquirir e instalar transformadores de transmisión auto conectados con las mismas especificaciones.

A principios de los años setenta, la TVA puso en marcha la primera central eléctrica de 1.200 MVA en Cumberland, Tennessee. ABB Ludvika fabricó los transformadores elevadores para generadores (420 MVA nominal) con un diseño monofásico. Estos transformadores representaban un gran avance técnico en términos de capacidad de potencia en un devanado.

Al mismo tiempo, ABB Ludvika lanzó un programa de desarrollo junto con American Electric Power (AEP), la compañía eléctrica privada más grande de Norteamérica.

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