Respuesta rápida: Trifásico: kVA = (√3 × V × I) / 1.000. Ejemplo: 200 kW, FP 0,85 → 235 kVA → seleccionar 300 kVA (estándar). Corriente plena carga a 480V: I = 300.000 ÷ (1,732 × 480) = 360,8 A. Cortocircuito con %Z = 5%: I_cc = 360,8 ÷ 0,05 = 7.216 A. Use esta calculadora de dimensionamiento de transformador con la Calculadora Transformador para dimensionamiento instantaneo.
Respuesta Rápida
¿Cómo dimensiono un transformador?
| Sistema | Fórmula |
|---|---|
| Monofásico | kVA = (V × I) / 1000 |
| Trifásico | kVA = (√3 × V × I) / 1000 |
| Desde Carga | kVA = kW / Factor de Potencia |
→ Use la Calculadora Transformador para dimensionamiento instantáneo.
Tamaños Estándar de Transformadores
Transformadores Monofásicos
| kVA | 120V FLA | 240V FLA | 480V FLA |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 4.2 | 2.1 | 1.0 |
| 1 | 8.3 | 4.2 | 2.1 |
| 2 | 16.7 | 8.3 | 4.2 |
| 3 | 25.0 | 12.5 | 6.3 |
| 5 | 41.7 | 20.8 | 10.4 |
| 7.5 | 62.5 | 31.3 | 15.6 |
| 10 | 83.3 | 41.7 | 20.8 |
| 15 | 125 | 62.5 | 31.3 |
| 25 | 208 | 104 | 52 |
| 37.5 | 313 | 156 | 78 |
| 50 | 417 | 208 | 104 |
| 75 | 625 | 313 | 156 |
| 100 | 833 | 417 | 208 |
Transformadores Trifásicos
| kVA | 208V FLA | 480V FLA | 600V FLA |
|---|---|---|---|
| 15 | 41.7 | 18.0 | 14.4 |
| 30 | 83.3 | 36.1 | 28.9 |
| 45 | 125 | 54.1 | 43.3 |
| 75 | 208 | 90.2 | 72.2 |
| 112.5 | 312 | 135 | 108 |
| 150 | 416 | 180 | 144 |
| 225 | 625 | 271 | 217 |
| 300 | 833 | 361 | 289 |
| 500 | 1,388 | 601 | 481 |
| 750 | 2,082 | 902 | 722 |
| 1000 | 2,776 | 1,203 | 962 |
| 1500 | 4,164 | 1,804 | 1,443 |
| 2000 | 5,552 | 2,406 | 1,925 |
| 2500 | 6,940 | 3,007 | 2,406 |
Fórmulas Dimensionamiento Transformador
Desde Corriente (Amperios)
Monofásico:
kVA = (V × I) / 1000
Trifásico:
kVA = (√3 × V × I) / 1000
kVA = (1.732 × V × I) / 1000
Desde Potencia (kW)
kVA = kW / Factor de Potencia
Ejemplo: Carga 100 kW, FP = 0.85
kVA = 100 / 0.85 = 117.6 kVA
Seleccionar: transformador 150 kVA
Corriente desde kVA
Monofásico:
I = (kVA × 1000) / V
Trifásico:
I = (kVA × 1000) / (√3 × V)
I = (kVA × 1000) / (1.732 × V)
Guías de Dimensionamiento
Consideraciones Factor de Carga
| Aplicación | Factor Carga Típico | Factor Dimensionamiento |
|---|---|---|
| Continua (100%) | 1.0 | 1.0-1.25 |
| Intermitente (80%) | 0.8 | 0.9-1.0 |
| Cíclica (60%) | 0.6 | 0.7-0.8 |
Margen para Crecimiento Futuro
| Situación | Margen Recomendado |
|---|---|
| Crecimiento mínimo | 10-15% |
| Crecimiento moderado | 20-25% |
| Alto potencial crecimiento | 30-50% |
Fórmula con Margen
kVA (seleccionado) = kVA (calculado) × (1 + Factor Crecimiento)
Ejemplo: 180 kVA calculado, 25% crecimiento
kVA = 180 × 1.25 = 225 kVA
Configuraciones de Voltaje Comunes
Transformadores de Distribución
| Primario | Secundario | Configuración |
|---|---|---|
| 4160V | 480/277V | Delta-Estrella |
| 13.8kV | 480/277V | Delta-Estrella |
| 480V | 208/120V | Delta-Estrella |
| 480V | 240/120V | Delta-Delta |
| 240V | 208/120V | Delta-Estrella |
Sistemas de Voltaje Secundario
| Sistema | Línea-Línea | Línea-Neutro | Uso |
|---|---|---|---|
| 208/120V | 208V | 120V | Comercial |
| 480/277V | 480V | 277V | Industrial |
| 600/347V | 600V | 347V | Industrial (Canadá) |
| 240/120V | 240V | 120V | Residencial |
Impedancia y Cortocircuito
Impedancia de Transformador (%Z)
Valores típicos de impedancia:
| Rango kVA | %Z Típico |
|---|---|
| 0-15 | 2-3% |
| 15-75 | 3-4% |
| 75-300 | 4-5% |
| 300-1000 | 5-6% |
| 1000-2500 | 5.75-6.5% |
Cálculo Corriente Cortocircuito
I_cc = I_PC / (Z % / 100)
O:
I_cc = I_PC × (100 / Z%)
Ejemplo: Transformador 500 kVA, 480V, Z = 5.75%
I_PC = 500,000 / (1.732 × 480) = 601A
I_cc = 601 / 0.0575 = 10,452A
Nota: Corriente real de falla depende de impedancia fuente.
Regulación de Voltaje
Cálculo Caída de Voltaje
V_caída (%) ≈ %Z × (I_carga / I_nominal) × cos(θ)
Para factor de potencia en atraso:
V_caída = %R × cos(θ) + %X × sen(θ)
Configuración de Taps
Mayoría de transformadores tienen taps ±2.5% o ±5%:
| Posición Tap | Ajuste Voltaje Primario |
|---|---|
| +5% | Primario reducido 5% (sube secundario) |
| +2.5% | Primario reducido 2.5% |
| Nominal | Relación estándar |
| -2.5% | Primario aumentado 2.5% |
| -5% | Primario aumentado 5% (baja secundario) |
Uso: Ajustar taps para mantener voltaje secundario bajo carga.
Requisitos NEC Transformadores
Protección Sobrecorriente (NEC 450.3)
Protección Solo Primario:
| Voltaje Primario | Máx OCP Primario |
|---|---|
| ≤ 1000V | 125% (o 250% si primario > 9A) |
| > 1000V | 150% (o 300% si varias condiciones) |
Protección Primario y Secundario:
| Condición | Máx Primario | Máx Secundario |
|---|---|---|
| Estándar | 250% | 125% |
| Más de 9A | 125% | 125% |
Dimensionamiento Conductores (NEC 450.3)
- Conductores primarios: Basados en corriente primaria
- Conductores secundarios: Basados en corriente secundaria
- Puede usar factores demanda según NEC 220
Ejemplos Resueltos
Ejemplo 1: Dimensionamiento Monofásico
Dado: Carga 50A a 240V, FP = 0.9
Solución:
kVA = (V × I) / 1000
kVA = (240 × 50) / 1000
kVA = 12 kVA
Agregar 25% margen: 12 × 1.25 = 15 kVA
Seleccionar: Transformador monofásico 15 kVA
Ejemplo 2: Dimensionamiento Trifásico desde kW
Dado: Carga 200 kW, 480V, FP = 0.85
Solución:
kVA = kW / FP
kVA = 200 / 0.85
kVA = 235.3 kVA
Agregar 15% margen: 235.3 × 1.15 = 270.6 kVA
Seleccionar: Transformador trifásico 300 kVA
Ejemplo 3: Corriente Plena Carga
Dado: 150 kVA, 480V trifásico
Solución:
I = (kVA × 1000) / (√3 × V)
I = (150 × 1000) / (1.732 × 480)
I = 150,000 / 831.4
I = 180.4 A
Ejemplo 4: Cálculo Cortocircuito
Dado: 1000 kVA, 480V, Z = 5.75%
Solución:
I_PC = 1,000,000 / (1.732 × 480) = 1,203A
I_cc = 1,203 / 0.0575 = 20,922A
Cortocircuito disponible: ~21,000A
Seleccionar equipo con AIC ≥ 22,000A
Pérdidas de Transformador
Pérdidas Sin Carga (Núcleo)
Constantes sin importar carga:
- Típicamente 0.5-2% de kVA nominal
- Presentes 24/7 cuando energizado
Pérdidas con Carga (Cobre)
Proporcionales al cuadrado de la carga:
P_pérdida = P_nominal × (I/I_nominal)²
Cálculo de Eficiencia
Eficiencia = Salida / (Salida + Pérdidas)
Eficiencia = kVA × FP / (kVA × FP + Núcleo + Cobre)
Eficiencia típica: 97-99%
Errores Comunes a Evitar
| Error | Por Qué Está Mal | Enfoque Correcto |
|---|---|---|
| Usar kW en vez de kVA | kW ignora reactiva | Dimensionar por kVA |
| Sin margen crecimiento | Sobrecarga futura | Agregar 15-25% |
| Voltaje incorrecto | Sistema desajustado | Verificar primario/secundario |
| Ignorar impedancia | Problemas cortocircuito | Verificar AIC |
Calculadoras Relacionadas
| Calculadora | Usar Cuando... |
|---|---|
| Calculadora Transformador | Dimensionamiento kVA |
| Calculadora Potencia Trifásica | Cálculos de carga |
| Calculadora Cortocircuito | Corriente falla |
| Calculadora Calibre Cable | Dimensionamiento alimentador |
Resumen
Fórmulas Dimensionamiento:
- Monofásico: kVA = V × I / 1000
- Trifásico: kVA = √3 × V × I / 1000
- Desde kW: kVA = kW / FP
Tamaños Estándar (kVA):
- Monofásico: 0.5, 1, 2, 3, 5, 7.5, 10, 15, 25, 37.5, 50, 75, 100
- Trifásico: 15, 30, 45, 75, 112.5, 150, 225, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 2500
Siempre:
- Dimensionar por kVA, no kW
- Agregar margen crecimiento (15-25%)
- Verificar corriente falla vs clasificación equipo
- Verificar protección primaria y secundaria según NEC
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre kVA y kW para transformadores?
Los transformadores se clasifican en kVA (potencia aparente) porque manejan potencia real (kW) y reactiva (kVAR). kVA = kW / Factor Potencia. Siempre dimensione por kVA.
¿Cuánto debo sobredimensionar un transformador?
Para comercial general: 15-25% margen. Para industrial con potencial crecimiento: 25-50%. Considere factor carga, diversidad y expansión futura.
¿Qué es la impedancia del transformador?
La impedancia (%Z) representa caída de voltaje y limita corriente de cortocircuito. Mayor Z = más caída pero menor corriente falla. Valores típicos: 3-6%.
¿Cómo protejo un transformador según NEC?
NEC 450.3 requiere protección sobrecorriente primaria. Para transformadores >9A secundario, use 125% de corriente nominal. Puede usar hasta 250% si condiciones se cumplen.
¿Para qué son los taps de voltaje?
Los taps ajustan la relación de vueltas para compensar voltaje alto o bajo en suministro. Típicamente ±2.5% o ±5%. Ajuste desenergizado para mantener voltaje secundario correcto bajo carga.