¿Qué fórmula utiliza la calculadora para obtener la corriente de cortocircuito en el secundario?

La calculadora determina primero la corriente nominal del secundario a partir de la potencia aparente S y la tensión V2 (I_n = S / (√3 × V2) para trifásico o I_n = S / V2 para monofásico). Luego calcula la impedancia total en tanto por uno Z_total,pu = (u_k + Z_adic) / 100 y el factor global k_total = C × k_red. Finalmente obtiene la corriente de cortocircuito como I_cc = I_n × k_total / Z_total,pu.

¿Qué valor de impedancia de cortocircuito u_k debo introducir en la calculadora?

Debe introducir el valor de tensión de cortocircuito porcentual especificado en la placa de datos o en la ficha técnica del transformador. Si coincide con un valor típico (por ejemplo 4 %, 6 % u 8 %), puede seleccionarlo directamente en el desplegable de presets. En caso contrario, seleccione la opción 'Personalizado' e introduzca el valor exacto de u_k en el campo correspondiente.

¿Cómo influyen el factor de tensión C y el factor de red k_red en el resultado?

El factor de tensión C ajusta la tensión de servicio respecto a la tensión nominal del transformador y se utiliza para calcular corrientes de cortocircuito máximas o mínimas según la norma aplicable. El factor de red k_red permite modelar la rigidez de la red aguas arriba. Ambos factores se agrupan en un factor global k_total = C × k_red que multiplica la corriente nominal antes de dividir por la impedancia total, por lo que valores mayores de C o k_red incrementan directamente la corriente de cortocircuito calculada.

¿La calculadora es adecuada para evaluar soportabilidad de interruptores y barras en baja tensión?

Sí, la calculadora proporciona una estimación técnica de la corriente simétrica de cortocircuito en bornes de secundario, que sirve como referencia para verificar la capacidad de corte de interruptores, la soportabilidad térmica y dinámica de barras y cables, y la selección de protecciones. No obstante, para proyectos críticos se recomienda complementar este resultado con un estudio de cortocircuito detallado que incluya todos los elementos de la red y los requisitos normativos específicos.

Calculadora de corriente de cortocircuito en secundario

Esta guía técnica explica cálculo de corriente de cortocircuito en secundarios de transformadores eléctricos industriales.

Se incluyen fórmulas, tablas, ejemplos resueltos y referencias normativas para aplicación práctica segura sectorial nacional.

Calculadora de corriente de cortocircuito en secundario de transformador

Tipo de sistema

Potencia aparente nominal S (kVA)

Tensión nominal del secundario V2 (V)

Impedancia de cortocircuito del transformador uk (%)

uk personalizada (%)

Opciones avanzadas

Factor de tensión C (adimensional)

Impedancia adicional en serie referida a secundario Z_adic (%)

Factor de contribución de la red aguas arriba k_red (adimensional)

Puede subir una foto de la placa de datos del transformador o un diagrama unifilar para sugerir valores aproximados.

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Introduzca los datos del transformador para obtener la corriente de cortocircuito en el secundario.

Fórmulas empleadas

1) Conversión de potencia nominal del transformador:

S (VA) = S_n (kVA) × 1000

2) Corriente nominal en el secundario:

Sistema trifásico: I_n = S / (√3 × V_2)
Sistema monofásico: I_n = S / V_2
Donde V_2 es la tensión nominal de secundario en voltios.

3) Impedancia total referida al secundario en tanto por uno:

Z_total,% = u_k + Z_adic
Z_total,pu = Z_total,% / 100
u_k es la impedancia de cortocircuito del transformador en porcentaje.
Z_adic es la impedancia adicional en serie (cables, barras, etc.) en porcentaje.

4) Factor global de ajuste de la corriente de cortocircuito:

k_total = C × k_red
C es el factor de tensión.
k_red es el factor de contribución de la red aguas arriba.

5) Corriente de cortocircuito en bornes de secundario:

I_cc = I_n × k_total / Z_total,pu
Resultado I_cc en amperios (A), corriente simétrica de cortocircuito en el punto considerado.

6) Potencia de cortocircuito equivalente en el punto:

Sistema trifásico: S_cc = √3 × V_2 × I_cc
Sistema monofásico: S_cc = V_2 × I_cc
S_cc en voltamperios (VA).

S (kVA)	Tipo de sistema	V_2 (V)	u_k (%)	I_n (A)	I_cc aprox. (kA)
250	Trifásico	400	4	≈ 360	≈ 9,0
400	Trifásico	400	6	≈ 577	≈ 9,6
630	Trifásico	400	6	≈ 909	≈ 15,1
100	Monofásico	230	4	≈ 435	≈ 10,9

Preguntas frecuentes

¿Qué significado físico tiene la impedancia de cortocircuito u_k del transformador?: La u_k es la tensión porcentual necesaria en el primario para que, con el secundario en cortocircuito, circule la corriente nominal. Representa la impedancia interna del transformador y determina la magnitud de la corriente de cortocircuito en el secundario.
¿Por qué la corriente de cortocircuito es mayor que la corriente nominal?: Porque durante el cortocircuito la caída de tensión en la impedancia del transformador es muy pequeña en relación con la tensión nominal. Al ser la impedancia equivalente baja (u_k de pocos puntos porcentuales), la corriente resultante es varias veces la corriente nominal.
¿Cuándo debo considerar la impedancia adicional Z_adic en serie?: Debe considerarse cuando el cortocircuito se produce alejado de los bornes del transformador, por ejemplo al final de un cable largo o de un embarrado, ya que la impedancia de estos elementos reduce la corriente de cortocircuito en el punto de fallo.
¿Esta calculadora incluye la contribución de generadores o motores en el lado de baja tensión?: No. La calculadora considera la contribución principal del transformador y un ajuste global de la red aguas arriba mediante k_red. La contribución específica de generadores o motores en baja tensión debe calcularse aparte y sumarse vectorialmente si se requiere un estudio detallado.

Principios eléctricos básicos para cálculo en secundario

La corriente de cortocircuito en el secundario de un transformador es la corriente máxima que puede circular cuando las impedancias de la red y del equipo permiten un fallo casi en cortocircuito. En instalaciones trifásicas y monofásicas se evalúa en régimen simétrico y asimétrico para diseñar protecciones, seleccionar interruptores y comprobar la resistencia mecánica de equipos.

El parámetro central es la impedancia porcentual del transformador (Z%), que limita la corriente de cortocircuito respecto a la corriente nominal. El cálculo se realiza normalmente referido al secundario en tensión nominal, con correcciones por transformadores en paralelo y reactancias de la red.

Calculadora de corriente de cortocircuito en secundario para dimensionamiento eléctrico

Fundamento físico y parámetros de entrada

Impedancia porcentual (Z%)

La impedancia porcentual Z% es la caída de tensión en porcentaje cuando el transformador entrega la corriente nominal en cortocircuito en el secundario. Se expresa como porcentaje del voltaje nominal y se proporciona en la placa del transformador.

Corriente nominal del transformador

La corriente nominal del secundario se obtiene a partir de la potencia aparente nominal y la tensión nominal.

Para sistemas trifásicos: I_n = S * 1000 / (sqrt(3) * V_ll)

Para sistemas monofásicos: I_n = S * 1000 / V

Formulación matemática para la calculadora

Presentamos las expresiones elementales que utiliza una calculadora de corriente de cortocircuito en secundario y las variantes según el tipo de sistema.

Cálculo de corriente de cortocircuito simétrica (trifásico)

Fórmula principal (trifásica):

I_sc = I_n * (100 / Z%)

donde

I_sc = corriente de cortocircuito simétrica en el secundario (A)
I_n = corriente nominal del transformador en secundario (A) = S * 1000 / (sqrt(3) * V_ll)
S = potencia aparente nominal (kVA)
V_ll = tensión lineal del secundario (V)
Z% = impedancia porcentual del transformador (%)

Cálculo de corriente de cortocircuito (monofásico)

Fórmula principal (monofásica):

I_sc = I_n * (100 / Z%)

donde

I_n = S * 1000 / V (A), con S en kVA y V en V

Expresiones equivalentes empleadas internamente

Se puede escribir la fórmula en una sola expresión sustituyendo I_n:

Trifásico: I_sc = (S * 1000 / (sqrt(3) * V_ll)) * (100 / Z%)

Monofásico: I_sc = (S * 1000 / V) * (100 / Z%)

Conversión y potencias asociadas

Potencia de cortocircuito aparente en el secundario:

S_sc (kVA) = sqrt(3) * V_ll * I_sc / 1000

Explicación de variables:

sqrt(3) = 1.7320508 (constante para sistemas trifásicos)
V_ll = tensión lineal en voltios en el secundario
I_sc = corriente de cortocircuito simétrica en amperios

Tablas de referencia: valores comunes y resultados típicos

Potencia S (kVA)	I_n (A) @ 400 V	I_sc @ Z=4% (A)	I_sc @ Z=6% (A)	I_sc @ Z=8% (A)
250	360.7	9,016.9	6,011.3	4,508.4
500	721.4	18,033.8	12,022.5	9,016.9
1,000	1,442.7	36,067.6	24,045.1	18,033.8
2,000	2,885.4	72,135.2	48,090.2	36,067.6

Notas: cálculo realizado para V_ll = 400 V y sqrt(3) = 1.73205. I_n = S*1000/(sqrt(3)*V_ll).

Tipo de transformador	Rango S (kVA)	Z% típico	Observaciones
Transformador de distribución (residencial)	15 - 100	2.5 - 5	Mayor rigidez mecánica requerida en corrientes elevadas
Transformador de media tensión (subestación)	250 - 2,500	4 - 8	Valores comunes industrial y comercial
Transformador de potencia (generador regulación)	≥ 5,000	8 - 12	Impedancias mayores para limitar corrientes y favorecer estabilidad

Factores adicionales y correcciones

En aplicaciones reales, la corriente de cortocircuito en el secundario de un transformador puede variar por múltiples razones:

Temperatura de referencia y magnitud de la corriente térmica admisible.
Presencia de transformadores en paralelo: reducción efectiva de Z% equivalente.
Impedancia de la red upstream: generadores, cableado y subtransmisión añaden reactancia.
Condición de operación (corto en barra secundaria, caída de tensión en conductores).

Cálculo de impedancia equivalente en transformadores en paralelo

Si dos transformadores iguales comparten carga y se consideran en cortocircuito, la impedancia equivalente Z_eq% se reduce en la proporción del número de transformadores en paralelo.

Para n transformadores idénticos: Z_eq% = Z% / n

Herramienta práctica: pasos para usar la calculadora

Obtener datos de placa: S (kVA), V secundario (V), Z%.
Determinar configuración: trifásico o monofásico.
Calcular I_n con la fórmula correspondiente.
Aplicar I_sc = I_n * (100 / Z%).
Revisar la potencia aparente de cortocircuito S_sc si es necesario.
Aplicar factores correctivos por impedancia externa y transformadores en paralelo.

Ejemplos reales resueltos

Ejemplo 1: Transformador trifásico en planta industrial

Datos:

S = 1,000 kVA (potencia nominal)
V secundario = 400 V (tensión lineal)
Z% = 6%

1) Calcular corriente nominal del secundario:

I_n = S * 1000 / (sqrt(3) * V_ll)

Sustituyendo: I_n = 1,000 * 1000 / (1.73205 * 400) = 1,000,000 / 692.82 = 1,442.7 A

2) Calcular corriente de cortocircuito simétrica:

I_sc = I_n * (100 / Z%) = 1,442.7 * (100 / 6) = 1,442.7 * 16.6667 = 24,045 A ≈ 24.05 kA

3) Potencia aparente de cortocircuito correspondiente:

S_sc (kVA) = sqrt(3) * V_ll * I_sc / 1000 = 1.73205 * 400 * 24,045 / 1000 = 16,665 kVA ≈ 16.665 MVA

Interpretación y consideraciones:

La corriente simétrica de cortocircuito en el secundario es aproximadamente 24 kA.
Los dispositivos de protección y los interruptores deben seleccionarse con poder de corte superior a este valor (factor de seguridad).
Si existen transformadores en paralelo, Z% equivalente disminuiría y I_sc aumentaría proporcionalmente.

Ejemplo 2: Transformador monofásico para banco crítico

Datos:

S = 50 kVA
V secundario = 230 V (monofásico)
Z% = 4%

1) Calcular corriente nominal:

I_n = S * 1000 / V = 50 * 1000 / 230 = 50,000 / 230 = 217.391 A

2) Calcular corriente de cortocircuito:

I_sc = I_n * (100 / Z%) = 217.391 * (100 / 4) = 217.391 * 25 = 5,434.78 A ≈ 5.435 kA

3) Potencia aparente de cortocircuito:

En monofásico: S_sc (kVA) = V * I_sc / 1000 = 230 * 5,434.78 / 1000 = 1,250 kVA ≈ 1.25 MVA

Consideraciones:

Para protecciones térmicas y restricciones de selectividad, conviene verificar energía I^2t que soportará el transformador.
La capacidad de ruptura de fusibles o interruptores debe exceder la corriente de cortocircuito prevista; los fusibles deben seleccionar curva y tiempo adecuados.

Ejemplo 3: Dos transformadores en paralelo (combinación práctica)

Datos:

Dos transformadores idénticos de 1,000 kVA cada uno
V secundario = 400 V
Z% individual = 6%

1) Impedancia equivalente:

Z_eq% = Z% / n = 6 / 2 = 3%

2) Corriente nominal por actor si uno solo entregara toda la corriente: I_n = 1,442.7 A (como ejemplo 1)

3) Corriente de cortocircuito total (referida a la barra secundaria):

I_sc_total = I_n (por transformador) * (100 / Z_eq%) = 1,442.7 * (100 / 3) = 1,442.7 * 33.3333 = 48,090 A ≈ 48.09 kA

4) Alternativamente, cada transformador aportaría la mitad teórica de la corriente de cortocircuito (si reparto simétrico), pero la corriente total disponible sobre la barra es la calculada con Z_eq%.

Observación: la presencia de dos transformadores reduce la impedancia total y aumenta la corriente disponible en un punto de falla, con implicaciones directas en la selección de interruptores y barras.

Selección de protecciones y verificaciones

Con la corriente de cortocircuito estimada conviene verificar:

Poder de corte (kA) de interruptores automáticos (MCCB, ACB o interruptores de potencia).
Corriente máxima de servicio y curvas I2t de fusibles para coordinación selectiva.
I^2t soportable por el transformador y disipación térmica.
Limitación de tensión de contacto y efectos mecánicos sobre conductores y bornes.

Reglas prácticas para selección

Seleccionar interruptores con poder de corte ≥ 1.25 * I_sc estimada (factor de seguridad típico).
Verificar selectividad en tiempos de actuación entre niveles de protección.
Considerar protección diferencial en transformadores para detectar faltas internas.

Errores comunes y recomendaciones para la calculadora

No confundir tensiones: usar siempre la tensión lineal para cálculos trifásicos.
Usar Z% a la temperatura de referencia indicada por el fabricante; temperaturas distintas afectan resistencia y, por ende, resultados.
Incluir la reactancia de la red si la impedancia upstream no es despreciable.
Comprobar ICP y normas locales de seguridad antes de definir equipos con poder de corte justo en el límite.

Referencias normativas y lecturas recomendadas

Normas internacionales y guías técnicas que definen métodos y criterios para cálculos de cortocircuito:

IEC 60909: "Short-circuit currents in three-phase AC systems". Procedimientos de cálculo precisos para cortocircuitos en redes. Más información: https://webstore.iec.ch/publication/2821
IEC 60076: "Power transformers" (especificaciones y ensayo de transformadores, incluido Z%): https://webstore.iec.ch/publication/5971
IEEE C37.010: "IEEE Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis". https://standards.ieee.org/standard/C37_010-2020.html
IEEE Std 141 (Red Book) y IEEE Std 399 (Brown Book) para prácticas de diseño y análisis de redes industriales.
Publicaciones técnicas de fabricantes sobre impedancia de transformadores (ej.: ABB, Siemens, Schneider Electric) con datos prácticos de Z% y curvas; ejemplo ABB: https://new.abb.com/transformers

Conclusiones técnicas y recomendaciones operativas

La calculadora de corriente de cortocircuito en secundario basada en Z% y potencia nominal es una herramienta esencial para diseño y selección de equipos. Su correcto uso requiere datos de placa precisos y consideración de la red completa.

Para resultados de ingeniería, completar cálculos con análisis de flujo de cortocircuito en software especializado siguiendo IEC 60909 y verificar condiciones transitorias y asimetrías con herramientas avanzadas.

Glosario rápido

Z%: impedancia porcentual del transformador.
I_n: corriente nominal del secundario.
I_sc: corriente de cortocircuito simétrica.
S_sc: potencia aparente de cortocircuito.
V_ll: tensión lineal o entre fases.

Si necesita una hoja de cálculo o integración en su sistema SCADA/EMC con verificación automática de poder de corte, puedo ofrecer plantillas y scripts adaptados a normativas locales.