Calculadora de conversión impedancia fuente: ohm a MVA

Esta guía explica la conversión precisa de impedancia de ohmios a MVA en redes eléctricas.

Incluye fórmulas, ejemplos, tablas y normativa para ingenieros de potencia y estudios de cortocircuito profundo.

Conversión de impedancia de fuente en ohmios a potencia de cortocircuito en MVA

Datos de entrada básicos

Tensión nominal de línea (kV) Seleccione un nivel típico0,4 kV (baja tensión)6,6 kV11 kV13,8 kV23 kV34,5 kV69 kV115 kVPersonalizado

Tensión nominal personalizada (kV)

Impedancia equivalente de fuente Z (Ω)

Opciones avanzadas

Parámetros de corrección

Factor de corrección de tensión c (p.u.)

Incremento por motores / GD (%)

Puede cargar una foto de la placa de datos o de un diagrama unifilar para sugerir valores de tensión e impedancia de fuente.

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Introduzca la tensión y la impedancia de fuente para obtener la potencia de cortocircuito equivalente en MVA.

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Fórmulas utilizadas

1. Potencia de cortocircuito trifásica a partir de la impedancia en ohmios

Se considera un sistema trifásico y la impedancia Thevenin equivalente Z en ohmios, vista desde el punto de cortocircuito.

Tensión efectiva considerada: V_ef(kV) = V_n(kV) · c

Potencia de cortocircuito base: S_cc,base(MVA) = [V_ef(kV)]² / Z(Ω)

2. Corrección por contribución de motores / generación distribuida

S_cc,total(MVA) = S_cc,base(MVA) · [1 + k_motores(%) / 100]

3. Corriente de cortocircuito trifásica correspondiente

I_cc(kA) = S_cc,total(MVA) / [√3 · V_ef(kV)]

Donde: V_n es la tensión nominal entre líneas, c es el factor de corrección de tensión (p.u.), k_motores es el incremento porcentual por contribución adicional, Z es la impedancia equivalente de fuente en ohmios.

Valores de referencia rápidos

Tensión nominal (kV)	Impedancia Z (Ω)	Potencia de cortocircuito aproximada (MVA)	Corriente de cortocircuito (kA)
0,4	0,01	16	23,1
6,6	0,2	217,8	19,1
13,8	0,25	761,8	31,9
34,5	1,0	1 190,3	19,9

Preguntas frecuentes

¿Qué representa la potencia de cortocircuito en MVA obtenida con esta calculadora?

Representa la potencia aparente trifásica equivalente de la fuente en el punto de cortocircuito, basada en la impedancia Thevenin de la red. Es un indicador directo de la rigidez del sistema y se utiliza para el dimensionamiento de equipos y la verificación de la capacidad de interrupción de protecciones.

¿Qué tipo de sistema se asume en el cálculo (monofásico o trifásico)?

El cálculo está formulado para un sistema trifásico equilibrado, usando la tensión entre líneas y la impedancia equivalente positiva vista desde el punto de falla. Para sistemas monofásicos, se deben adaptar las fórmulas y normalmente trabajar con tensión fase-tierra o fase-fase y la impedancia correspondiente.

¿Cómo debo obtener la impedancia de fuente en ohmios para usarla en la calculadora?

La impedancia de fuente en ohmios puede derivarse a partir de datos de cortocircuito proporcionados por el operador de red (por ejemplo, MVA de cortocircuito en el punto de conexión) o a partir de parámetros de transformadores, generadores y la red aguas arriba, convirtiendo impedancias en porcentaje o en p.u. a ohmios en la tensión de estudio.

¿Cuándo es útil aplicar el incremento por motores o generación distribuida?

Es útil en sistemas industriales o redes con generación distribuida significativa, donde los motores de inducción y generadores conectados pueden aportar corriente adicional al cortocircuito. En estos casos, se suele aumentar la potencia de cortocircuito base un 10–30 % según estudios detallados o recomendaciones de normas y guías de diseño.

Fundamentos del sistema por unidad y relación entre ohmios y MVA

El proceso de conversión entre impedancia expresada en ohmios y la capacidad de cortocircuito en MVA se apoya en el sistema por unidad (pu). El concepto central es Z_base, la impedancia base, que relaciona la tensión de base V_base y la potencia base S_base mediante una expresión simple. A partir de Z_base se define Z_pu, la impedancia en pu, que facilita la comparación entre equipos con diferentes tensiones y potencias nominales.Tener claro el tratamiento de fases (trifásico vs monofásico) y la referencia de tensión (tensión de fase o tensión línea-línea) es crítico. En sistemas trifásicos habitualmente se usa V_base como tensión línea-línea, y S_base como potencia aparente trifásica (en VA o MVA). A partir de estas bases se derivan las conversiones necesarias para calcular niveles de cortocircuito, adaptación de impedancias entre bases y dimensionamiento de protecciones.

Formulas clave (expresadas en HTML) y explicación de variables

• Z_base: impedancia base en ohmios (Ω).
• V_base: tensión base en voltios (V). En sistemas trifásicos suele ser la tensión línea-línea.
• S_base: potencia base en voltamperios (VA). Para trabajar en MVA, S_base = MVA_base × 10^6.

• Z_pu: impedancia en per-unit (adimensional).
• Z_ohm: impedancia real medida en ohmios (Ω).

• Permite convertir impedancia desde per-unit a ohmios.

• S_fault: nivel de cortocircuito aparente (VA). En MVA: S_fault_MVA = S_fault / 10^6.
• Z_th: impedancia de fuente o Thevenin vista desde el punto de falla (Ω).

• Fórmula alternativa muy útil cuando la impedancia se expresa en pu.

Explicación de variables con valores típicos:

• V_base típico: 11 kV, 33 kV, 66 kV, 110 kV, 132 kV, 220 kV. En voltios: 11,000; 33,000; etc.
• S_base típico: 10 MVA, 20 MVA, 50 MVA, 100 MVA.
• Z_pu típico de transformadores: 0.05 pu a 0.20 pu (5% a 20%).

Procedimiento paso a paso para una calculadora de conversión impedancia (Ohm ⇄ MVA)

1. Determinar V_base (en V) y S_base (en VA). Convertir MVA a VA multiplicando por 10^6.
2. Calcular Z_base con Z_base = V_base^2 / S_base.
3. Si se dispone de Z_ohm, obtener Z_pu = Z_ohm / Z_base.
4. Calcular el nivel de cortocircuito en VA con S_fault = V_base^2 / Z_ohm o, si se dispone de Z_pu, S_fault = S_base / Z_pu.
5. Expresar el resultado en MVA dividiendo por 10^6: S_fault_MVA = S_fault / 10^6.
6. Si necesita convertir impedancias entre diferentes bases: usar Z_pu invariable y aplicar Z_new = Z_pu × Z_base_new.

Cálculos habituales y consideraciones prácticas

• Consistencia de unidades: siempre usar V en voltios y S en VA al aplicar las fórmulas para evitar errores escalares.
• Line-to-line vs line-to-neutral: para sistemas trifásicos se toma V_base como tensión línea-línea, salvo que se trabajen por fase.
• Factores de corrección: impedancias de transformador especificadas en porcentaje se usan directamente como Z_pu (por ejemplo 10 % → 0.10 pu).
• Elementos en serie y paralelo: para obtener Z_th combinado, sumar impedancias series; para paralelos convertir a admitancias si procede.
• Reactancia vs impedancia: en cortocircuito muchas tablas usan X (reactancia) dominante; en general use impedancia compleja Z = R + jX si se requiere ángulo de fallo o corriente efectiva.

Conversión entre bases diferentes

Si Z_pu está conocida en una base (V1, S1), para cambiar a una nueva base (V2, S2):

Esto permite que una calculadora convierta impedancias medidas o nominales a un MVA de referencia diferente sin perder consistencia.

Tablas de valores base y conversiones comunes

Explicación: los valores de Z_base están redondeados a dos decimales. Se muestran combinaciones típicas para subestaciones y transformadores.Nota: Z_ohm y Z_pu en la tabla pueden variar según la configuración exacta y accesorios; sirven como referencia práctica para diseñadores e ingenieros.

Ejemplos reales con desarrollo completo

Ejemplo 1: Transformador 100 MVA conectado a 132 kV con Z = 0.15 pu

Planteamiento:

• V_base = 132 kV → 132 000 V.
• S_base = 100 MVA → 100 × 10^6 VA.
• Z_pu = 0.15 pu según placa del transformador.

Cálculo paso a paso:Ahora el nivel de cortocircuito (S_fault):Comprobación mediante fórmula directa:

S_fault (VA) = V_base^2 / Z_ohm = 17 424 000 000 / 26.136 ≈ 6.66667 × 10^8 VA = 666.67 MVA

Interpretación:

• La impedancia del transformador en ohmios es 26.136 Ω.
• El cortocircuito máximo teórico visto desde el lado de 132 kV es ≈ 666.7 MVA.
• Este valor se usa para seleccionar interruptores, seccionadores y verificar selectividad.

Ejemplo 2: Línea o impedancia de red de 0.5 Ω en 13.8 kV, calcular MVA de cortocircuito

Planteamiento:

• V_base = 13.8 kV → 13 800 V.
• Z_th (impedancia de fuente vista desde punto de falla) = 0.5 Ω.
• Se desea S_fault en MVA.

Cálculo directo:Cálculo por sistema por unidad (si se define S_base = 10 MVA):Interpretación:

• Con una impedancia de 0.5 Ω y 13.8 kV la capacidad de cortocircuito es elevada: ≈ 380.9 MVA.
• Valores semejantes determinan la energía disponible en fallas y condicionan coordinación de protecciones.

Ejemplo 3: Cambio de base — convertir Z_ohm de una base a otra

Planteamiento:

• Se tiene una impedancia Z_ohm = 0.6 Ω medida con V_base1 = 11 kV y S_base1 = 10 MVA.
• Se desea conocer Z_pu en una nueva base S_base2 = 100 MVA y V_base2 = 11 kV (misma tensión, diferente potencia base).

Cálculo:Observación:

• La misma impedancia física (0.6 Ω) expresa diferente Z_pu cuando cambia la potencia base; para comparar entre sistemas hay que mantener o convertir la referencia de base.

Implementación práctica en una calculadora

Pautas para una calculadora fiable:

• Entrada de datos: V_base (kV), S_base (MVA), Z_ohm (Ω) o Z_pu, indicar tramo trifásico/monofásico.
• Conversión de unidades automáticas: kV→V, MVA→VA.
• Mostrar resultados: Z_base, Z_pu, Z_ohm, S_fault en VA y MVA, corrientes de cortocircuito (I_fault = S_fault × 10^6 / (√3 × V_base) si se requiere).
• Soportar cambio de bases y cascada de impedancias para cálculo de Z_th total.
• Validaciones: evitar divisiones por cero, controlar rangos (Z_pu típicos), indicar errores cuando los resultados superen límites físicos.

Fórmula adicional para corriente de cortocircuito trifásica: Ejemplo rápido con valores del Ejemplo 1:

• S_fault = 666.67 × 10^6 VA, V_base = 132 000 V
• I_fault = 666.67×10^6 / (1.732 × 132 000) ≈ 2 915 A

Limitaciones, factores de corrección y consideraciones normativas

Consideraciones prácticas:

• Los valores calculados asumen condiciones instantáneas y no incluyen efectos dinámicos (inercia, reactancias transitorias, saturación de transformadores, contribución del generador en régimen transitorio, etc.).
• Para estudios detallados de cortocircuito se debe utilizar modelo complejo (impedancias complejas, modelos transitorios, coeficientes de X/R) y software especializado.
• Las protecciones y equipos deben seleccionarse con factores de seguridad y teniendo en cuenta corrientes de arranque y corrientes asimétricas iniciales.

Referencias normativas relevantes y enlaces:

• IEC 60909 — "Short-circuit currents in three-phase AC systems" (norma internacional para cálculo de cortocircuitos). https://www.iec.ch
• IEC 60076 — "Power transformers" (normativa sobre transformadores, especificaciones de impedancia y ensayo). https://www.iec.ch
• IEEE Std 141 (The Red Book) — "Electrical Power Distribution for Industrial Plants" (guía práctica y normativa de referencia). https://standards.ieee.org/
• IEEE Std 399 (Brown Book) — "Power Systems Analysis" (modelos y recomendaciones). https://standards.ieee.org/
• CIGRÉ Technical Brochures — documentos técnicos y guías prácticas en sistemas de potencia. https://www.cigre.org

Buenas prácticas para verificación y validación

• Corroborar resultados con varias metodologías: cálculo directo (V^2/Z), sistema pu y simulación por software (PSS®E, ETAP, DIgSILENT PowerFactory).
• Comparar con datos de placa del fabricante (Z% de transformadores) y con medidas in situ cuando estén disponibles.
• Considerar escenarios: falla trifásica simétrica, falla monofásica a tierra, contribución de generadores con reactancias subtransitoria.
• Documentar todas las bases usadas (V_base, S_base) en cada resultado para trazabilidad y auditoría técnica.

Resumen técnico para integración en proyectos

La "Calculadora De Conversion Impedancia Fuente Ohm A Mva" es una herramienta esencial para ingenieros de potencia, estudios de coordinación y diseño de subestaciones. Debe incorporar:

• Conversión robusta entre ohmios, per-unit y MVA siguiendo las fórmulas expuestas.
• Soporte para distintos escenarios de base y la posibilidad de añadir modelos complejos de equipos.
• Salidas que incluyan la corriente de cortocircuito, el nivel de arco y valores para selección de equipos.

En proyectos internacionales, usar las normativas IEC/IEEE pertinentes y documentar supuestos y factores de corrección garantiza resultados reproducibles y conformes a prácticas aceptadas.

Referencias y lecturas recomendadas

• IEC 60909: Short-circuit currents in three-phase AC systems. IEC Webstore. https://webstore.iec.ch
• IEC 60076: Power transformers. IEC Webstore. https://webstore.iec.ch
• IEEE Std 141-1993 (Red Book). IEEE Power Engineering Society. https://standards.ieee.org/standard/141-1993.html
• IEEE Std 399 (Brown Book): Power Systems Analysis. https://standards.ieee.org/
• CIGRÉ Technical Brochures sobre cortocircuitos y estabilidad de transformadores. https://www.cigre.org
• Documentación de software de simulación (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS®E) para modelos y verificación práctica.

Con este material técnico y las fórmulas propuestas puede implementarse o verificar una calculadora fiable para convertir impedancias de ohmios a valores de MVA y viceversa, con trazabilidad normativa y aplicabilidad en proyectos reales.