Calculadora de kVA de transformador: capacidad, corrientes y protecciones
Calcula de cuántos kVA necesitas el transformador monofásico o trifásico según la carga en kW, amperes o kVA, el factor de demanda, el crecimiento y la altitud, con la capacidad estándar IEC o ANSI, sus corrientes, las protecciones según NEC 450.3, la corriente de falla y la caída al arrancar motores.
Cómo funciona
kVA = kW ÷ factor de potencia, o (√3 ×) V × I ÷ 1000 · requerido = kVA × demanda × (1 + crecimiento) ÷ (1 − reducción por altitud) · tamaño = siguiente capacidad estándar ≥ requerido · I nominal = kVA × 1000 ÷ ((√3 ×) V) · I de falla ≈ I nominal ÷ Z · protección máxima NEC 450.3 = % × I nominal
Los transformadores se especifican en kVA y no en kW porque lo que los calienta es la corriente, sin importar el factor de potencia de la carga: una carga de motores con FP 0.85 toma 18% más corriente de lo que sugieren sus kilowatts. Suma la carga en kVA (o conviértela desde kW o amperes), aplica un factor de demanda si no todo funciona a la vez, agrega margen para el crecimiento y redondea a la siguiente capacidad estándar: en Norteamérica y México los trifásicos vienen en 75, 112.5, 150, 225, 300 o 500 kVA, y en los países que siguen IEC en 100, 160, 200, 250, 315, 400 o 630 kVA. Trabajar entre 50% y 80% de la placa da un buen equilibrio entre eficiencia y reserva. Por encima de 1,000 m de altitud el aire enfría menos y la capacidad útil baja alrededor de 0.3–0.4% por cada 100 m. Los kVA de placa fijan las corrientes a plena carga de ambos devanados, que sirven para dimensionar conductores y las protecciones máximas de la Tabla 450.3 del NEC: la 450.3(A) cuando el primario pasa de 1,000 V y la 450.3(B) hasta 1,000 V (revisa también tu norma local). La impedancia de placa limita la corriente de falla del secundario y define cuánto baja el voltaje al arrancar un motor grande.
Ejemplo resuelto
Una nave industrial tiene 120 kW de carga con factor de potencia 0.85: 120 ÷ 0.85 ≈ 141.2 kVA. Con 25% de crecimiento son ≈ 176.5 kVA, así que con la serie IEC el transformador trifásico es de 200 kVA, cargado hoy al 71% (con la serie ANSI que se usa en México sería de 225 kVA). Con una red de 13,200 V y un secundario de 220 V, las corrientes a plena carga son 200,000 ÷ (√3 × 220) ≈ 525 A en el secundario y 200,000 ÷ (√3 × 13,200) ≈ 8.7 A en el primario. Como el primario pasa de 1,000 V, la Tabla 450.3(A) permite en el primario un interruptor de hasta 600% (52.5 A → 60 A) o fusibles de hasta 300% (26.2 A → 30 A) con 5% de impedancia, y en el secundario hasta 125% de 525 A ≈ 656 A → 700 A. La corriente de falla disponible en el secundario es de unos 10.5 kA.
Fuentes: NFPA 70 (NEC) — Article 450.3, overcurrent protection of transformers
Preguntas frecuentes
¿Qué pasa con el arranque de motores?
Un motor con arranque directo toma unas 6 veces su corriente nominal, más o menos 6 kVA por cada hp, durante varios segundos. Escribe el motor más grande en Más opciones y la calculadora estima la caída de voltaje: menos de 10% suele estar bien; más puede soltar contactores y hacer parpadear las luces. Un arrancador suave o un variador reduce la corriente de arranque a 2 o 3 veces la nominal.
¿Puedo operar un transformador por encima de su capacidad?
Por poco tiempo, dentro de su constante térmica, y de forma continua solo unos cuantos por ciento si el ambiente es fresco (los transformadores en aceite tienen curvas de sobrecarga en IEEE C57.91). La sobrecarga sostenida acorta rápido la vida del aislamiento: más o menos cada 6–8 °C de más en el punto caliente la reduce a la mitad.
¿De qué tamaño puede ser el fusible o interruptor del transformador?
Según el NEC, hasta 1,000 V (Tabla 450.3(B)) se permite 125% de la corriente nominal del primario si esa es la única protección, o hasta 250% en el primario cuando el secundario también está protegido al 125%. Por encima de 1,000 V (Tabla 450.3(A)) se permiten dispositivos mayores en el primario: hasta 600% con interruptor o 300% con fusibles en un transformador de 6% de impedancia o menos. La calculadora hace ambos cálculos y elige tamaños estándar; en tu país revisa la norma local (por ejemplo, la NOM-001-SEDE en México).
¿Por qué el transformador se especifica en kVA y no en kW?
Porque lo que lo calienta es la corriente, y la corriente depende de la potencia aparente (kVA), no solo de la potencia real (kW). Con un factor de potencia bajo, la misma carga en kW necesita más kVA.
¿Elijo una capacidad IEC o ANSI?
La que se venda donde estás. En Norteamérica, incluido México, se fabrican con las capacidades ANSI/NEMA (45, 75, 112.5, 150, 225, 300, 500 kVA…), y en la mayoría de los demás países con las IEC (100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 kVA…). La diferencia importa cerca del límite: 176 kVA de carga piden un transformador de 200 kVA IEC, pero de 225 kVA ANSI.
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Estimación con fines educativos. Los trabajos eléctricos, de plomería y de climatización deben cumplir la normativa local (NEC, IEC o la norma de tu país) y revisarlos un profesional certificado; los límites de seguridad (NIOSH, ACGIH, OSHA) son una guía y no sustituyen una evaluación del lugar de trabajo.