Apología del transformador eléctrico

En las clases de ingeniería eléctrica, cuando se enseña la teoría del transformador y el principio de inducción electromagnética que lo gobierna, frecuentemente se le denomina como el dispositivo eléctrico más noble que existe. En este breve texto trataremos de demostrar por qué el calificativo es justo.

Cuando se genera energía eléctrica (mediante cualquier método), es preferible, en términos de eficiencia, hacerlo a niveles bajos de voltaje. Otro tanto ocurre cuando llega hasta nosotros, los usuarios finales: es más conveniente que la usemos también en niveles bajos de voltaje. Sin embargo, desde que se genera en una lejana central y hasta que llega a los contactos de nuestros hogares, la electricidad viaja grandes distancias a través de líneas de transmisión (cables), y para reducir las pérdidas de energía durante ese trayecto, es necesario que la electricidad viaje a niveles altos de voltaje. ¿Por qué?

Porque cuando la corriente eléctrica (electrones en movimiento) circula por una línea de transmisión, los viajeros electrones chocan con los átomos de que se compone el cable por el que circulan, provocando que parte de su energía cinética se transforme en energía térmica; es decir, que parte de electricidad se transforme en calor; lo cual se traduce en un desperdicio de energía útil. De esta forma, entre mayor cantidad de corriente circule por el conductor, mayores serán las pérdidas de electricidad.

Recordemos que la potencia de la energía eléctrica transmitida es el producto del voltaje y de la corriente (P = V x I). Esto significa que es posible transmitir la misma cantidad de potencia eléctrica con una corriente grande y un voltaje pequeño, que con un voltaje grande y una corriente pequeña. La ventaja en el segundo escenario es que, al circular menos corriente por los cables, las pérdidas son significativamente menores. ¿Cómo, entonces, resolver esto: generar la energía con voltajes bajos, transmitirla a voltajes altos y, finalmente, volver a disminuir su voltaje para poder usarla?

Este importante problema fue resuelto hace más de 100 años con la fabricación de un dispositivo capaz de elevar o disminuir la corriente eléctrica mediante la variación del voltaje y manteniendo constante la potencia: el transformador. Además de la reducción de pérdidas, su invención propició una inusitada disminución en los costos de la transmisión de electricidad y por ello, y desde los primeros instantes de su implementación, se convirtió en la piedra angular de los sistemas eléctricos tal como hoy los conocemos.

Pero no solo eso. Desde que en 1885 el ingeniero William Stanley desarrolló el prototipo del transformador que, al día de hoy, seguimos usando, su diseño apenas ha requerido modificaciones debido a su muy eficiente operación y a su no muy cara manufactura. Como apunta el doctor Vaclav Smil en [1], el transformador es, probablemente, el dispositivo más ignorado entre los más indispensables para el mundo actual y la vida moderna. Silencioso, estacionario, económico, eficiente y confiable, el transformador eléctrico opera para hacer posible la vida como la conocemos, aunque casi nunca lo tengamos en mente.

[1] Smil, Vaclav. Energy and Civilization: A History. REV - Revised, 2 ed., The MIT Press, 2017. JSTOR, www.jstor.org/stable/j.ctt1pwt6jj. Accessed 4 July 2020.