Calculadora de dimensionamiento de banco de carga online

Calculadora de dimensionamiento precisa para bancos de carga facilita decisiones técnicas y de operación segura.

Herramienta online integra parámetros eléctricos, térmicos y normativos para garantizar pruebas reproducibles, seguras y fiables.

Calculadora de dimensionamiento de banco de carga para ensayo de generadores (kW y kVA)

Potencia nominal del generador (kW)

% de carga objetivo sobre la potencia nominal (%)

Opciones avanzadas

Potencia aparente nominal del generador (kVA) [opcional]

Factor de potencia de placa del generador (cos φ)

% de margen de sobredimensionamiento del banco de carga (%)

Tipo de banco de carga Resistivo (cos φ = 1)Resistivo + inductivo (cos φ ≈ 0,8)Personalizado (factor de potencia definido)

Factor de potencia del banco de carga (cos φ) [solo si personalizado]

Tensión de ensayo (V)

Tipo de sistema TrifásicoMonofásico

Número de pasos de carga deseados

Puede subir una foto de la placa de datos o diagrama del generador para sugerir valores de cálculo.

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Introduzca los datos del generador y del ensayo para dimensionar el banco de carga recomendado.

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Fórmulas utilizadas para el dimensionamiento del banco de carga

• Cálculo de la potencia activa nominal del generador cuando solo se conoce la potencia aparente: P_gen_kW = S_gen_kVA × cos φ_gen
• Potencia de ensayo deseada: P_ensayo_kW = P_gen_kW × (% de carga objetivo / 100)
• Aplicación del margen de sobredimensionamiento del banco de carga: P_banco_kW = P_ensayo_kW × (1 + margen_sobredimensionamiento / 100)
• Factor de potencia del banco de carga: - Banco resistivo: cos φ_banco = 1,0 - Banco resistivo + inductivo típico: cos φ_banco ≈ 0,8 - Banco personalizado: cos φ_banco definido por el usuario
• Potencia aparente del banco de carga: S_banco_kVA = P_banco_kW / cos φ_banco
• Corriente de línea aproximada en trifásico: I_línea_A = (P_banco_kW × 1000) / (√3 × U_línea_V × cos φ_banco)
• Corriente aproximada en monofásico: I_A = (P_banco_kW × 1000) / (U_V × cos φ_banco)
• Tamaño de cada paso de carga: Paso_kW = P_banco_kW / número_de_pasos

Potencia generador (kW)	Carga de ensayo típica (% P_n)	Banco de carga recomendado (kW)	Banco de carga recomendado (kVA, cos φ=0,8)
100	100 %	110 kW (margen 10 %)	138 kVA
250	80 %	220 kW (sin margen)	275 kVA
500	100 %	550 kW (margen 10 %)	688 kVA
1000	80 %	880 kW (margen 10 %)	1100 kVA

Preguntas frecuentes sobre el uso de la calculadora

¿Es obligatorio conocer la potencia en kW del generador?

No. Si solo dispone de la potencia en kVA y del factor de potencia de placa, puede introducir esos valores en las opciones avanzadas y la calculadora convertirá automáticamente a kW.

¿Qué margen de sobredimensionamiento del banco de carga es recomendable?

En bancos de carga para ensayo de generadores se recomienda habitualmente un margen entre 10 % y 20 % sobre la potencia de ensayo para evitar trabajar al 100 % de la capacidad nominal del banco.

¿Para qué sirve indicar el número de pasos de carga?

El número de pasos determina la granularidad con la que puede escalonarse la carga durante el ensayo. La calculadora estima la potencia de cada paso para ayudar a definir la configuración del banco de carga.

Definición y ámbitos de aplicación de un banco de carga

Un banco de carga es un conjunto de elementos diseñados para aplicar una carga eléctrica controlada a una fuente de energía: generadores, UPS, inversores, baterías y alternadores. Su propósito principal es validar rendimiento, capacidad de disipación térmica, estabilidad de frecuencia y regulación de tensión bajo condiciones operativas reales o de certificación. Los bancos pueden ser resistivos, reactivos, capacitivos o combinados, y se utilizan en pruebas de aceptación, mantenimiento preventivo y ensayos de capacidad.Las aplicaciones típicas incluyen:

• Pruebas de aceptación en fábrica y sitio para grupos electrógenos y plantas de generación.
• Test de carga en plantas solares e inversores para verificar comportamiento bajo cargas no lineales.
• Verificación de baterías y UPS mediante descarga controlada con perfiles temporales.
• Ensayos de protección y coordinación de interruptores y relés en redes eléctricas.

Parámetros fundamentales para el dimensionamiento

El dimensionamiento correcto requiere conocer parámetros eléctricos, térmicos y ambientales:

• Tensión nominal de prueba (V): tensión entre fases o fase-neutro según sistema.
• Potencia requerida (P): potencia activa que debe absorber el banco, expresada en kW o kVA.
• Factor de potencia (PF): relación entre potencia activa y aparente (0,0–1,0).
• Tipo de carga: resistiva pura, inductiva (desfase inductivo), capacitiva o mixta.
• Duración y ciclo de servicio: tiempo continuo, intermitente (duty cycle) o por ráfagas.
• Condiciones ambientales: temperatura ambiente, altitud, ventilación.
• Topología: banco monofásico o trifásico, conexión de elementos en serie/paralelo.
• Seguridad y protecciones: límites de corriente, fusibles, termostatos, desconexión automática.

Fórmulas básicas para dimensionamiento

A continuación las fórmulas esenciales expresadas en notación simple y clara. Después de cada fórmula se explica cada variable y se dan valores típicos.

Potencia monofásica

Explicación:

• P: Potencia activa (W o kW). Valores típicos: 1 kW – 1000 kW para bancos industriales.
• V: Tensión en voltios (V). Valores típicos: 120 V, 230 V, 400 V.
• I: Corriente en amperios (A).
• PF: Factor de potencia (adimensional). Valores típicos: 0,8 – 1,0.

Resistencia necesaria para una carga resistiva monofásica

Explicación:

• R: Resistencia en ohmios (Ω).
• V: Tensión (V).
• P: Potencia disipada en la resistencia (W).

Valores típicos: para V = 230 V y P = 10 kW → R = 230×230/10000 = 5,29 Ω.

Corriente para una potencia dada

Explicación:

• I: Corriente en amperios (A).
• P: Potencia activa (W).
• V: Tensión (V).
• PF: Factor de potencia.

Potencia trifásica

Explicación:

• P: Potencia activa total en sistema trifásico (W o kW).
• √3: Constante ≈ 1,732.
• V_LL: Tensión entre líneas (V). Valores típicos: 400 V, 480 V.
• I_L: Corriente de línea (A).
• PF: Factor de potencia.

Resistencia por fase en carga trifásica equilibrada (resistiva)

Donde:

• V_F = V_LL / √3 (tensión fase-neutro).
• P_fase = P_total / 3.

Configuraciones prácticas de resistencias y bancos modulares

Los bancos se construyen con elementos resistivos modulares que se disponen en serie y paralelo para alcanzar tensión, corriente y potencia. Reglas prácticas:

1. Dimensionar cada elemento para trabajar por debajo de su temperatura máxima y con margen de seguridad del 15–30%.
2. Preferir configuraciones que permitan el aislamiento por elemento para mantenimiento.
3. Si se requiere PF distinto de 1, añadir bobinas inductivas o cargas capacitivas según necesidad.
4. Control de ventilación proporcional a la densidad de potencia por módulo.

Consideraciones térmicas y mecánicas

El diseño térmico es crítico: la potencia eléctrica convertida en calor debe ser evacuada mediante convección forzada (ventiladores), refrigeración por líquido en casos extremos o intersticios con disipadores. Criterios:

• Potencia específica por m2 o por volumen de gabinete.
• Caudal de aire recomendado en m3/h por kW para enfriamiento por aire.
• Protecciones térmicas: termostatos, sondas PT100, protección contra sobretemperatura.
• Considerar coeficiente de corrección por altitud (reducción de capacidad de ventiladores y disipación).

Seguridad eléctrica, protecciones y normas aplicables

El diseño debe cumplir normativas locales e internacionales. Requisitos básicos:

• Proteger contra sobrecorriente y cortocircuito mediante interruptores y fusibles adecuados.
• Garantizar puesta a tierra equipotencial y protección diferencial si aplica.
• Indicadores visuales y alarmas para sobretemperatura y sobrecorriente.
• Procedimientos de bloqueo y etiquetado para mantenimiento (LOTO).

Referencias normativas y recursos externos:

• NFPA 110 — Norma para sistemas de energía de emergencia: https://www.nfpa.org
• ISO 8528 — Conjunto de normas para grupos electrógenos: https://www.iso.org
• IEC 60034 — Máquinas eléctricas rotativas (aplicable a pruebas de generadores): https://www.iec.ch
• NEC / NFPA 70 — Código Eléctrico Nacional (instalaciones): https://www.nfpa.org
• IEEE — Estándares para ensayos eléctricos y prácticas recomendadas: https://www.ieee.org

Arquitectura de una calculadora online de dimensionamiento

Una calculadora online debe descomponer el problema en entradas claras, algoritmo de cálculo y salidas verificables.Entradas recomendadas:

• Tipo de prueba (aceptación, mantenimiento, descarga de batería).
• Tensión nominál (fase-fase y fase-neutro).
• Potencia requerida o corriente objetivo.
• Factor de potencia o ángulo de fase (si aplica).
• Duración y ciclo de servicio.
• Condiciones ambientales (temperatura, altitud).
• Limitaciones físicas (tamaño de gabinete, ventilación).

Salidas recomendadas:

• Corriente por fase.
• Resistencia por módulo y número de módulos en serie/paralelo.
• Recomendación de ventilación y disipación térmica.
• Listado de protecciones y ajustes de desconexión.
• Curvas de carga en tiempo para ensayos cíclicos.

Ejemplos prácticos resueltos

Ejemplo 1 — Banco de carga trifásico para grupo electrógeno de 500 kW

Planteamiento: Se debe dimensionar un banco de carga resistivo para someter a prueba un grupo electrógeno de 500 kW con tensión nominal 400 V trifásica y factor de potencia 0,8. La prueba será continua por 2 horas.Cálculo: 1) Determinar corriente por fase usando la fórmula trifásica: Sustituyendo valores:

• P = 500 kW = 500000 W
• V_LL = 400 V
• PF = 0,8

Cálculo numérico:2) Potencia por fase:3) Tensión fase-neutro:4) Resistencia por fase para carga resistiva equilibrada:5) Selección modular: si se dispone de módulos resistivos de 1 Ω con potencia nominal 15 kW cada uno, calcular cuántos en paralelo/serie se necesitan para obtener R_fase ≈ 0,32 Ω y P_fase ≈ 166,7 kW.

• P_módulo = 15 kW
• Número de módulos por fase necesario por potencia: N_p = P_fase / P_módulo ≈ 166,666 / 15 ≈ 11,11 → 12 módulos por fase (para cubrir potencia).
• Si conectamos 12 módulos iguales en paralelo: R_equivalente = R_módulo / 12 = 1 Ω / 12 = 0,0833 Ω (demasiado bajo).
• Si se requieren 0,32 Ω, se puede conectar 3 ramas en paralelo, cada rama con 4 módulos en serie: R_rama = 4 Ω, R_total = 4 / 3 ≈ 1,333 Ω (aún mayor que 0,32 Ω).

Es evidente que los módulos de 1 Ω no son adecuados sin rediseño; optar por módulos de menor resistencia, por ejemplo 0,1 Ω y 15 kW. Con R_módulo = 0,1 Ω:

• N_p = 12 módulos por fase por potencia.
• Si conectados en paralelo: R_total = 0,1 / 12 ≈ 0,0083 Ω, muy bajo; en series/paralelo se debe diseñar para alcanzar 0,32 Ω.
• Una posible disposición: 4 ramas en paralelo, cada rama con 3 módulos en serie -> R_rama = 0,1×3 = 0,3 Ω; R_total = 0,3 / 4 = 0,075 Ω (aún menor).

Conclusión práctica: seleccionar módulos con potencia y resistencia adecuados o diseñar módulos especiales; alternatively, utilizar módulos de 25 kW y 0,8 Ω, por ejemplo. El diseño final debe garantizar cada elemento opere debajo de su temperatura límite y que el gabinete y ventilación soporten la disipación total de 500 kW.Protecciones y refrigeración:

• Corriente por fase ≈ 902 A → seleccionar interruptores y barras conductoras con margen del 25%.
• Ventilación calculada según tabla térmica: para 500 kW, caudal de aire recomendado aproximado 125.000–250.000 m3/h dependiendo de diseño.

Ejemplo 2 — Prueba de descarga de banco de baterías 480 V DC para 200 kW

Planteamiento: Banco de baterías nominal 480 V DC debe ser descargado mediante banco electrónico (DC) para una prueba de capacidad a potencia constante 200 kW durante 30 minutos.Cálculo: 1) Corriente DC requerida:

• P = 200 kW = 200000 W
• V = 480 V

2) Resistencia equivalente:

R = V × V / P = 480 × 480 / 200000 = 230400 / 200000 = 1,152 Ω

3) Selección de elementos: si se utilizan resistencias modulares de 0,2 Ω con potencia 25 kW cada una:

• Número de módulos por potencia: 200 kW / 25 kW = 8 módulos totales.
• Si montados en serie para alcanzar resistencia: 0,2 × 8 = 1,6 Ω (mayor que 1,152 Ω → menor corriente).
• Si 6 módulos en serie y 2 ramas en paralelo: R_rama = 0,2×6 = 1,2 Ω; R_total = 1,2 / 2 = 0,6 Ω (menor que 1,152 Ω). Ajustar a 3 ramas etc.

Diseño óptimo: 4 ramas en paralelo con 2 módulos en serie por rama → R_rama = 0,4 Ω; R_total = 0,4 / 4 = 0,1 Ω (demasiado bajo). Por tanto, hay que seleccionar módulos con resistencia y potencia compatibles o un banco electrónico regulado que controle corriente.4) Consideraciones térmicas: disipación 200 kW por 30 minutos requiere ventilación temporal intensa o refrigeración líquida si el banco es compacto.Protecciones:

• Protector contra sobrecorriente y desconexión automática si la tensión cae por debajo de umbral seguro para baterías.
• Monitorización de temperatura de celdas y resistencia.

Verificación, validación y reporte

La calculadora debe proporcionar:

• Informe con todos los pasos de cálculo, supuestos y márgenes de seguridad.
• Lista de componentes recomendados y ajustes de protección.
• Curvas de corriente, tensión y temperatura durante ensayo previsto.

Buenas prácticas de validación:

1. Comprobar cálculos manualmente para casos de referencia.
2. Ensayar con cargas parciales antes de aplicar carga nominal completa.
3. Monitorizar variables críticas en tiempo real: corriente, tensión, temperatura, factor de potencia.
4. Registrar datos y comparar con especificaciones del fabricante.

Checklist de diseño para implementación in situ

• Confirmar tensión nominal y compatibilidad de neutro y fase.
• Verificar capacidad de interruptores y protecciones existentes.
• Planificar recorridos de cableado y sección para la corriente máxima.
• Diseñar ventilación y extracción para el calor generado.
• Eliminar riesgos de arco eléctrico mediante compartimentación y distancias de seguridad.
• Procedimientos escritos para pruebas y autorización de personal.

Recomendaciones finales y criterios de selección

Para escoger o diseñar una calculadora online robusta:

• Validar la librería de componentes con datos de fabricantes y certificados.
• Incluir correcciones por temperatura y altitud en los cálculos eléctricos y térmicos.
• Permitir configuraciones mixtas (resistivo + reactivo) y perfiles dinámicos de carga.
• Generar reportes descargables con evidencia de cálculo y normativa aplicable.
• Incluir comprobaciones de seguridad que bloqueen diseños no viables térmicamente.

Fuentes, normas y recursos técnicos

Fuentes recomendadas para profundizar y validar diseños:

• NFPA 110 — Norma para sistemas de energía de emergencia: https://www.nfpa.org/
• ISO 8528 — Normas para conjuntos generadores: https://www.iso.org/standard/38566.html
• IEC 60034 — Máquinas eléctricas rotativas (generadores y motores): https://www.iec.ch/
• IEEE Standards — Biblioteca de normas técnicas para ensayos y prácticas eléctricas: https://standards.ieee.org/
• NEC / NFPA 70 — Código eléctrico (instalaciones seguras): https://www.nfpa.org/

Considerar siempre la normativa local vigente para instalaciones eléctricas y procedimientos de prueba, y trabajar con un equipo eléctrico certificado para la ejecución de ensayos in situ.