Esta guía técnica expone criterios para seleccionar ATS según potencia, corriente, y condiciones de carga.
Se muestran cálculos, tablas, fórmulas y ejemplos prácticos para dimensionar equipos fiables optimizados según normativa.
Calculadora de selección de ATS: capacidad (kW/kVA/A) y tipo de transición recomendado
Fundamentos técnicos del ATS y parámetros clave
Un ATS (Automatic Transfer Switch) conmuta la alimentación entre fuentes primarias y secundarias (por ejemplo, red y generador). La selección correcta exige evaluar capacidad en kW y kVA, corriente nominal, factor de potencia, corrientes de arranque, tipo de transición y requisitos normativos.
Definición de términos esenciales
- kW (kilovatios): potencia activa consumida por la carga.
- kVA (kilovoltamperios): potencia aparente; refleja corriente y tensión sin considerar factor de potencia.
- Factor de potencia (pf): relación entre kW y kVA; pf = kW / kVA.
- Corriente nominal (I): corriente máxima continua que debe soportar el ATS.
- Tipo de transición: abierta (break-before-make), cerrada (make-before-break), o estática (electrónica, conmutación en menos de ciclo).
- Capacidad de ruptura y de hacer (making/breaking capacity): capacidad para interrumpir o establecer corrientes, incluido el arranque.
- SCCR (Short-Circuit Current Rating): corriente de cortocircuito máxima que el equipo puede soportar sin daño.
Cálculo entre kW, kVA y corriente
La calculadora de selección de ATS debe convertir entre kW, kVA y corriente según la configuración (monofásica o trifásica) y factor de potencia.
Fórmulas básicas (solo en HTML)
Monofásico:
Trifásico (sistema equilibrado):
Conversión entre potencias:
Explicación de variables y valores típicos
- V: tensión entre fases (V_L-L) o fase a neutro según sistema. Valores típicos: 230 V monofásico, 400 V trifásico (Europa), 480 V trifásico (EE. UU./industrial).
- I: corriente en amperios (A). Se calcula a partir de la potencia.
- pf: factor de potencia. Valores típicos: cargas resistivas pf ≈ 1.0, cargas industriales pf ≈ 0.8–0.95, cargas con variadores o no lineales pf ≈ 0.7–0.9.
- √3: raíz de tres ≈ 1.732.
Derating, picos de arranque y consideraciones prácticas
El dimensionamiento del ATS no solo considera la potencia nominal sino picos transitorios y condiciones de servicio:
- Factor de servicio continuo: seleccionar una corriente nominal del ATS con margen de seguridad (ej. 1.25 × I_carga para condiciones continuas críticas).
- Corriente de arranque de motores: motores pueden tener corrientes de arranque entre 3× y 8× la corriente nominal; el ATS debe ser compatible con estas corrientes o instalar bypass de arranque.
- Cargas no lineales (UPS, variadores): generan armónicos; la corriente RMS aumenta afectando la capacidad térmica del ATS.
- SCCR y coordinación: ver valores de falla disponibles en sitio y seleccionar ATS con capacidad de ruptura adecuada.
- Tipo de transición: seleccionar según sensibilidad de carga a interrupciones y sincronismo entre fuentes.
Reglas prácticas de dimensionamiento
- Para cargas resistivas y equilibradas: utilizar fórmula trifásica y seleccionar ATS con margen 1.25×. Ejemplo: I_seleccionado = 1.25 × I_calculado.
- Para cargas con motores: verificar capacidades de hacer; si arranques frecuentes, preferir ATS con mayor capacidad de hacer o usar bypass.
- Para cargas críticas (centros de datos, hospitales): preferir closed transition o static transfer switches para evitar flicker o transferencia abierta.
Tablas de referencia para cálculo rápido
| kW (pf 1.0) | kVA | Corriente Monofásica 230 V (A) | Corriente Trifásica 400 V (A) | Corriente Trifásica 480 V (A) |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 5 | 21.7 | 7.2 | 6.0 |
| 10 | 10 | 43.5 | 14.4 | 12.0 |
| 20 | 20 | 87.0 | 28.9 | 24.1 |
| 50 | 50 | 217.4 | 72.2 | 60.2 |
| 100 | 100 | 434.8 | 144.3 | 120.5 |
| 200 | 200 | 869.6 | 288.7 | 241.0 |
| 500 | 500 | 2173.9 | 721.7 | 602.1 |
Notas: Valores calculados con fórmulas básicas y pf = 1. Para pf ≠ 1, ajustar kVA = kW / pf.
| Tipo de ATS | Descripción | Ventajas | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| Open transition | Break-before-make; separación entre fuentes. | Sencillo, económico, evita cortocircuitos entre fuentes. | Edificios generales, cargas tolerantes a breve interrupción. |
| Closed transition | Make-before-break; breve solapamiento de fuentes sincronizadas. | Sin interrupción perceptible, adecuado para cargas sensibles. | Centros de datos, procesos industriales continuos. |
| Static transfer switch (STS) | Conmutación electrónica con tiristores o IGBTs; tiempo microsegundos. | Casi cero tiempo de transferencia, alta fiabilidad. | UPS, telecomunicaciones, aplicaciones críticas. |
| Manual transfer | Conmutación por operador. | Simple, económico pero requiere intervención. | Sistemas no críticos o como respaldo. |
Consideraciones de seguridad, coordinación y normativa
La selección del ATS debe cumplir normas de seguridad y desempeño para garantizar operación segura y coordinación con protecciones.
- IEC 60947-6-1: Requisitos para transfer switches de baja tensión. (Ver referencia IEC).
- UL 1008: Norma para transfer switches en Estados Unidos; calificaciones de interrupción y requisitos de prueba. (Ver UL).
- NFPA 110: Requisitos para sistemas de emergencia y de energía de reserva (arranque de generadores, ATS en aplicaciones críticas).
- NEC (NFPA 70): Aplica para instalaciones en EE. UU. con artículos relevantes (700, 701, 702).
En proyectos internacionales, cotejar requisitos locales y certificados exigidos (CE, IEC, UL) y verificar pruebas de fábrica y documentación técnica del fabricante.
Cómo funciona una calculadora de selección de ATS
Una calculadora robusta solicita entrada de datos y aplica reglas de ingeniería para proponer la corriente nominal, capacidad en kVA/kW y tipo de transición.
Inputs mínimos requeridos
- Potencia activa total de la carga (kW).
- Factor de potencia estimado (pf) o kVA directo.
- Tensión de línea (V) y configuración (monofásica/trifásica).
- Tipo de carga (resistiva, motorizada, UPS, mezcla).
- Presencia de arranques frecuentes o inrush elevado.
- Exigencia de continuidad (crítica, no crítica).
- SCCR disponible y corto circuito en sitio.
Algoritmo de cálculo (resumen)
- Convertir kW a kVA: kVA = kW / pf.
- Calcular corriente: usar fórmulas monofásica o trifásica para I.
- Aplicar factor de seguridad térmica: I_seleccionado = multiplicador × I (ej. 1.25 para cargas continuas).
- Verificar capacidad de hacer (arranque): comparar I_arranque con capacidad de hacer del ATS; si excede, considerar ATS diseñado para cargas motoras o soluciones auxiliares.
- Seleccionar tipo de transición según sensibilidad y sincronismo.
- Comprobar SCCR y coordinación con protecciones upstream/downstream.
Ejemplos reales con desarrollo completo
Ejemplo 1 — Planta industrial con motor y cargas generales
Datos de entrada:
- Potencia activa total estimada: 250 kW.
- Factor de potencia promedio: 0.85 (mezcla de cargas).
- Sistema trifásico 400 V.
- Cargas motoras significativas: un motor principal 150 kW con corriente de arranque 6×I_nom.
- Requisito: continuidad preferente, pero tolera breve interrupción si es necesario.
Paso 1 — Calcular kVA total
Paso 2 — Calcular corriente por fase (trifásico)
I = (kVA × 1000) / (√3 × V_L-L) = (294.12 × 1000) / (1.732 × 400) = 424.0 A (aprox.)
Detalle del cálculo:
Paso 3 — Aplicar factor de seguridad térmica
I_seleccionado = 1.25 × 425 A = 531.25 A → seleccionar ATS nominal de 560 A (tamaño comercial disponible).
Paso 4 — Verificar arranque del motor
Asumir pf_motor ≈ 0.85 → I_motor_nom ≈ 255.2 A
Corriente de arranque ≈ 6 × 255.2 ≈ 1531 A
Evaluación:
- ATS de 560 A soporta la corriente continua pero debe tener capacidad de "hacer" (making capacity) para picos de arranque; se requieren pruebas o especificación de fabricante con capacidad de hacer superior a 1531 A.
- Si el ATS estándar no soporta ese pulso de arranque, opciones: utilizar bypass con arrancador suave, soft starter, variador de frecuencia o seleccionar ATS con calificación para cargas motoras.
- Tipo de transición: como la planta puede tolerar breve interrupción, open transition es aceptable, pero si procesos deben permanecer ininterrumpidos durante transferencia (ej. sincronización generador-red), considerar closed transition con sincronizador.
Selección recomendada:
- ATS de 600 A nominal (estándar comercial), calificado para 400–500 kVA a 400 V.
- Verificar especificación de capacidad de hacer: mínimo 1600 A por pico de arranque o usar medidas de arranque progresivo.
- Protecciones: coordinación con relé térmico y protecciones de cortocircuito SCCR ≥ valor de falta en sitio.
Ejemplo 2 — Centro de datos con UPS y cargas críticas
Datos de entrada:
- Potencia crítica de racks: 120 kW.
- UPS monofásico/del sistema en 3-fases alimentando cargas sensibles; pf 0.95.
- Sistema trifásico 400 V.
- Requisito: cero interrupción perceptible; transferencias frecuentes en pruebas.
Paso 1 — Calcular kVA
Paso 2 — Calcular corriente trifásica
Paso 3 — Aplicar margen para continuidad y armónicos
Considerando armónicos y continuidad, usar factor 1.25 a 1.4. Seleccionar 1.4 para seguridad:
I_seleccionado = 1.4 × 182.5 = 255.5 A → seleccionar ATS nominal 300 A.
Paso 4 — Tipo de transición
Debido a la necesidad de continuidad y la presencia de UPS, la mejor opción es un Static Transfer Switch (STS) o un ATS en closed transition con sincronización y bypass de UPS según arquitectura.
Evaluación y recomendaciones:
- Seleccionar STS con capacidad nominal 300 A y tiempos de transferencia < 4 ms (según requerimiento de la UPS).
- Verificar compatibilidad con la UPS y pruebas de conmutación bajo carga real y modo paralelo.
- Requisitos normativos: UL 1008 para transfer switches y NFPA 110 si el sitio exige sistemas de emergencia.
Selección del tipo de transición y criterios de decisión
Resumen de criterios para decidir entre open, closed o static:
- Si la carga tolera breve pérdida: open transition es económico y seguro (evita conexión simultánea de fuentes).
- Si se requiere continuidad perceptible y las fuentes pueden sincronizarse: closed transition evita interrupciones pero implica riesgos de backfeed si sincronización falla; requiere controles avanzados.
- Para cargas extremadamente sensibles (UPS, telecomunicaciones): STS con semiconductores proporciona transferencia en microsegundos sin arcos mecánicos.
- Considerar costos, mantenimiento y complejidad: closed y static son más costosos y requieren pruebas periódicas.
Verificación de protecciones y coordinación
Checklist mínimo antes de la instalación:
- Confirmar SCCR en sitio y seleccionar ATS con calificación igual o superior.
- Coordinar protecciones upstream (interruptor principal) y downstream (breakers de circuito) para evitar disparos inoportunos.
- Verificar capacidad térmica y de hacer/breaking según curvas del fabricante.
- Plan de pruebas en fábrica (FAT) y pruebas en sitio (SAT) con mediciones de transición y tiempos de transferencia.
Recomendaciones prácticas para la implementación
- Especificar claramente cargas críticas y no críticas para definir zona de transferencia.
- Incluir margen de selección (1.25–1.4×) según tipo de carga y normativa aplicable.
- Para motores, priorizar soluciones de control de arranque para reducir requerimiento de making capacity del ATS.
- Documentar pruebas y resultados de conmutación, tiempos de transferencia y comportamiento dinámico.
- Solicitar certificaciones (UL, CE, IEC) y hoja de datos del fabricante donde consten SCCR, capacidad de hacer y breaking.
Referencias normativas y recursos externos
Fuentes y estándares de autoridad que deben consultarse durante el proyecto:
- IEC 60947-6-1 — Low-voltage switchgear and controlgear — Part 6-1: Multiple, transfer switching devices. Más información: https://www.iec.ch/standards
- UL 1008 — Standard for Transfer Switch Equipment. Información: https://standardscatalog.ul.com/standards/en/standard_1008
- NFPA 110 — Standard for Emergency and Standby Power Systems. Detalles: https://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=110
- NEC (NFPA 70) — Artículos relevantes: 700, 701, 702 para sistemas de emergencia y standby. Información general: https://www.nfpa.org/NEC
- IEEE — Documentos y guías sobre transferencias y calidad de potencia: https://www.ieee.org/
Resumen operativo para la calculadora de selección
- Entrada: kW, pf, V, tipo de carga, prioridad, SCCR.
- Conversión automática: kVA = kW / pf; I mediante fórmulas mostradas.
- Aplicación de margen térmico y evaluación de arranques/inrush.
- Determinación de corriente nominal ATS y recomendación de tipo (open/closed/static).
- Comprobación de SCCR y coordinación con protecciones.
- Salida: especificación ATS (A nominal, kVA, breaking/making capacity, tipo de transición, referencias normativas).
Una calculadora implementada con estos pasos permite emitir especificaciones reproducibles y alineadas con prácticas de ingeniería.
Notas finales para proyectos internacionales
En proyectos internacionales, confirmar requisitos locales y homologaciones. Las recomendaciones en este artículo proporcionan base técnica sólida para una calculadora de selección de ATS que convierta kW a kVA y corriente y sugiera tipo de transición adecuada.
Para implementaciones en software, registre versiones de normativa y parámetros por país, y adjunte hojas de cálculo con trazabilidad de cálculos.
Lecturas complementarias
- Guías de fabricantes de ATS (ejemplos: ABB, Schneider Electric, Eaton) con hojas técnicas y curvas de corriente.
- Documentos técnicos sobre calidad de energía y arranques de motor (IEEE, CIGRÉ).
Si desea, puedo generar una hoja de cálculo (paso a paso) o una herramienta interactiva que implemente la calculadora de selección de ATS con validaciones normativas y opciones de tipos de transición.