«Puedes cruzar los mares, recorrer los caminos, y hacer funcionar maquinaria mediante el galvanismo, o mejor dicho, el electromagnetismo, serán sin duda, si se lleva a cabo, el logro más noble jamás realizado por el hombre». - Alfred Smee

Hoy en día, prácticamente todo depende de la electricidad, desde las herramientas con las que trabajamos hasta los lugares donde nos entretenemos. Todo parece estar encendido y cargado, enchufado o conectado a la red.

Usamos la electricidad literalmente todo el tiempo. De hecho, damos por sentado el hecho de que la electricidad entra directamente en nuestra casa y la recorre de abajo arriba.

Aunque no nos demos cuenta de lo asombroso que puede llegar a ser como infraestructura, muchos de nosotros probablemente no sepamos mucho sobre la tecnología de la que depende todo esto. En este caso concreto, todo se basa en los transformadores, una pieza de equipo electromagnético que facilita el traslado de la electricidad desde la central eléctrica hasta el enchufe donde ponemos a cargar el móvil.

Sin ellos, no tendríamos ninguna de las cosas que tan normales nos parecen en nuestra vida diaria. De hecho, no tendríamos nada eléctrico en nuestros hogares.

Por esta razón, debemos tomarnos el tiempo que necesitemos para aprender sobre estas pequeñas cosas tan simples, estos pequeños artilugios omnipresentes. Sin ellos, todavía estaríamos viviendo en las condiciones de la década de 1820, más o menos.

En este artículo, nos centramos en los transformadores, dentro de nuestra temática sobre magnetismo y electromagnetismo. Porque este es el fenómeno fundamental en el que se basan los transformadores de energía. ¿Te acuerdas de a qué hacía referencia el electromagnetismo? Si no lo recuerdas, te recomendamos que antes de seguir leyendo consultes nuestro artículo sobre la ciencia del electromagnetismo.

Si lo tienes fresco, sigue leyendo sobre los transformadores de energía, uno de los objetos más subestimados e imprescindibles que tenemos.

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¿Qué es un transformador?

Transformador energía
No podríamos transferir electricidad sin electromagnetismo.

La primera pregunta que nos debemos plantear aquí es qué es realmente un transformador.

En pocas palabras, un transformador eléctrico es un dispositivo que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro. Lo bueno, y lo crucial para la industria y demás, es que hace esto sin la necesidad de ningún tipo de conexión metálica entre los dos circuitos.

A modo de resumen, es básicamente lo que hacen.

Sin embargo, las oportunidades que brindan estos pequeños dispositivos son absolutamente enormes, como veremos con más detalle a continuación. Como se encuentran en la naturaleza de las redes eléctricas y los circuitos eléctricos, las conexiones entre diferentes circuitos se vuelven fundamentales.

Esto es particularmente cierto cuando hablamos de circuitos que requieren diferentes voltajes.

Aquí es donde entra la segunda gran cosa que hacen los transformadores: permiten la transferencia de energía de un circuito de alta tensión a uno de baja o media tensión.

Aunque no lo creas, este hecho en particular es realmente importante, como veremos en breves.

Distribución y transferencia de energía

En primer lugar, veamos el papel que desempeñan los transformadores en la distribución de energía.

Casi toda la energía eléctrica del mundo pasa por un transformador al menos en un punto de su ciclo de vida. Es increíblemente probable, de hecho, que pase por varios. Solo la fracción más pequeña de energía eléctrica es producida por generadores in situ, por lo que no es necesario transferirla.

De este modo, los transformadores desempeñan un papel fundamental en la energía que nos llega a casa.

La distribución de electricidad ocurre a una escala absolutamente masiva, cruzando países y continentes. Teniendo en cuenta que la corriente eléctrica tiene un largo camino que recorrer desde el productor hasta el consumidor, a menudo se utilizan transformadores para dividir el circuito en partes más pequeñas. Así, se obtiene una mayor estabilidad en la línea y se facilita el aislamiento de problemas.

Transformadores elevadores y reductores

El uso más común de los transformadores es en sus funciones de reductores o elevadores, apoyando el funcionamiento de toda la red eléctrica y permitiendo la llegada de cualquier energía eléctrica a casa.

Voltaje y corriente

La red eléctrica funciona transmitiendo corrientes eléctricas de voltajes extremadamente altos.

En términos generales, cuanto mayor es la corriente, menos eficiente es la transmisión. Con corrientes más altas, se produce más calor y se pierde más energía a medida que se libera a través del cable.

La corriente es la tasa de flujo de la carga eléctrica. Por lo tanto, cuanto mayor es la corriente, más rápido pasa la electricidad a través del cable. Y aunque todo esto está muy bien en teoría, gran parte de la energía eléctrica se desperdicia si se transfiere a largas distancias.

Por su parte, el voltaje, también conocido como fuerza electromotriz, es la diferencia de potencial entre dos puntos diferentes en un cable. Esta es la presión eléctrica que permite que fluya la corriente. En otras palabras, es la cantidad de energía que se requiere para transferir corriente a lo largo de un cable.

Campos magnéticos
Los transformadores se basan en campos magnéticos.

Transformación de voltajes

Por lo tanto, las redes eléctricas usan voltajes increíblemente altos, en lugar de corrientes altas. No obstante, con esto aparece un problema: aunque la electricidad de alto voltaje es mucho más fácil y eficiente de transferir, su uso real es mucho más peligroso. Tener voltajes increíblemente altos en todos nuestros enchufes no sería muy inteligente.

De este modo, la red utiliza transformadores para «aumentar» el voltaje de la electricidad antes de que se transmita y «reducirlo» nuevamente después. Antes de que pueda distribuirse a nivel local, y antes de que llegue a la casa de alguien, los voltajes deben reducirse enormemente, ya que los voltajes en los cables nacionales son miles de veces más altos que los que un portátil o una cafetera podrían soportar.

Así funciona la energía eléctrica y de ahí la importancia de los transformadores en nuestras vidas.

¿Quieres saber más? Aprende con nuestros profesores fisica.

¿Cómo funciona un transformador?

Ya sabes lo que hacen los transformadores, pero, ¿cómo lo hacen? De nuevo, para poder responder a esta pregunta, necesitaremos recurrir a al electromagnetismo.

El electromagnetismo es la interfaz o combinación de corriente eléctrica y magnetismo; estas dos cosas son dos caras de la misma moneda y los transformadores funcionan explotando esta relación.

Los transformadores son dispositivos bastante simples. En sus formas más simples, son dos bobinas de alambre alrededor de un núcleo ferromagnético. Imagina que fueran un anillo de hierro, en cuyos lados opuestos hay dos devanados de alambre de cobre.

Magnetismo
Comprender el funcionamiento de un transformador es fundamental para saber cómo funcionan los campos electromagnéticos.

Una corriente pasa a través de uno y entra en lo que llamaremos el devanado primario. Como resultado del campo magnético de la carga eléctrica, los cambios en el flujo magnético del núcleo de hierro electrificarán el devanado secundario del otro lado. Esta es la base de cómo funcionaría el transformador ideal, a través de un proceso denominado inducción electromagnética.

La ley de Faraday, que lleva el nombre del hombre que descubrió la inducción electromagnética, establece que solo es necesario cambiar el número de bobinas en la bobina secundaria y cambiar el voltaje que aparece en el segundo circuito.

Faraday y el flujo magnético

Michael Faraday fue quien descubrió estos principios de inducción electromagnética que se han convertido en la base de la tecnología del transformador.

Él mismo construyó un pequeño transformador tal y como el que hemos comentado. Al conectar un lado a una batería y el otro a un galvanómetro, notó que la carga eléctrica solo estaba presente en el cable secundario cuando, y solo cuando, conectó y luego desconectó la batería.

Esta fue la parte esencial de su descubrimiento. Cuando la corriente eléctrica se mantuvo estable en el primer cable, no se observó electricidad en el segundo. Lo que se requería era el cambio de carga eléctrica. Fue este cambio el que afectó al cambio en el flujo magnético en el núcleo de hierro, lo que permitió la transmisión de electricidad.

La importancia de la corriente alterna

Este descubrimiento sirve para poner de relieve la forma en la que funcionan los transformadores en la actualidad, con corriente alterna, a diferencia de la corriente continua.

Mientras que la corriente continua es una corriente estable que solo se traslada en una dirección; la corriente alterna cambia continuamente de dirección. De este modo, se produce un cambio en el flujo magnético que permite la transferencia de corriente eléctrica a través del transformador o, en otras palabras, que permite la inducción de electricidad en el cable secundario.

Sin esta variabilidad del campo magnético en el transformador, no podría haber ninguna transferencia de electricidad.

Transformadores: funcionamiento
Las brújulas utilizan el mismo principio físico que los transformadores.

La importancia del electromagnetismo

Michael Faraday hizo este descubrimiento en la década de 1830. Aunque ha habido diversos intentos de hacer que el proceso sea más eficiente, los principios fundamentales del transformador no han cambiado ni un ápice, ni tiene pinta de que lo harán nunca.

Por esta razón, el transformador da testimonio de que el electromagnetismo es uno de los descubrimientos más importantes de la historia de nuestro mundo.

Debido a esta importancia, será mejor que te familiarices con él, ¿no?

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Valeria Superprof

Superprofe, comunicóloga y apasionada del estilo de vida.