La selección de transformadores en kVA es esencial para instalaciones eléctricas industriales, comerciales y residenciales seguras.
Se basa en normativas como NTC 2050 y NEC, considerando carga, tipo de sistema y demanda.
Calculadora capacidad del transformador (kVA)
Tabla de capacidades de transformadores comunes en sistemas eléctricos
A continuación, se presenta una tabla con los valores de capacidad de transformadores más utilizados en la industria, alineados con los criterios de la NTC 2050 y NEC. Estos valores corresponden a aplicaciones típicas en sistemas monofásicos y trifásicos, e incluyen potencia estimada, corriente nominal y usos recomendados.
Tabla 1. Capacidades típicas de transformadores monofásicos (120/240 V)
| Capacidad (kVA) | Corriente 120 V (A) | Corriente 240 V (A) | Uso típico |
|---|---|---|---|
| 1 | 8.33 | 4.17 | Iluminación de oficina pequeña |
| 3 | 25.0 | 12.5 | Oficina con equipos básicos |
| 5 | 41.7 | 20.8 | Local comercial pequeño |
| 7.5 | 62.5 | 31.3 | Vivienda multifamiliar |
| 10 | 83.3 | 41.7 | Tiendas medianas |
| 15 | 125.0 | 62.5 | Restaurante |
| 25 | 208.3 | 104.2 | Pequeño taller |
| 37.5 | 312.5 | 156.3 | Mediana empresa manufacturera |
| 50 | 416.7 | 208.3 | Edificios de oficinas |
| 75 | 625.0 | 312.5 | Instalación industrial media |
| 100 | 833.3 | 416.7 | Planta industrial mediana |
Tabla 2. Capacidades típicas de transformadores trifásicos (208 V / 480 V)
| Capacidad (kVA) | Corriente a 208 V (A) | Corriente a 480 V (A) | Uso típico |
|---|---|---|---|
| 15 | 41.6 | 18.0 | Tiendas o restaurantes |
| 30 | 83.3 | 36.1 | Talleres |
| 45 | 125.0 | 54.2 | Oficinas medianas |
| 75 | 208.3 | 90.2 | Medianas industrias |
| 112.5 | 312.5 | 135.4 | Fábricas medianas |
| 150 | 416.6 | 180.4 | Planta de producción |
| 225 | 625.0 | 270.7 | Instalación industrial pesada |
| 300 | 833.3 | 361.0 | Hospitales grandes |
| 500 | 1388.9 | 601.8 | Subestaciones en zonas industriales |
| 750 | 2083.3 | 902.8 | Centros comerciales grandes |
| 1000 | 2777.8 | 1203.6 | Edificaciones industriales complejas |
Fórmulas clave para calcular la capacidad del transformador en kVA
1. Transformadores monofásicos
Fórmula:
Variables:
- V: Voltaje del sistema en voltios (V)
- I: Corriente de carga en amperios (A)
- 1000: Factor de conversión para pasar de VA a kVA
Valores típicos:
- Voltajes: 120 V, 240 V
- Corrientes: Dependen de la carga. Entre 5 A y 800 A
2. Transformadores trifásicos
Fórmula:
Variables:
- V: Voltaje entre líneas (V)
- I: Corriente de línea (A)
- √3: Factor de conversión para trifásico equilibrado (≈ 1.732)
- 1000: Factor de conversión a kVA
Valores típicos:
- Voltajes: 208 V, 480 V, 600 V
- Corrientes: 20 A a 2000 A, dependiendo de la carga industrial
3. Selección del transformador con factor de seguridad
Fórmula extendida:
Variables:
- kW: Potencia activa total de la carga
- FP: Factor de potencia (0.8 típico en industrias)
- Factor de carga: Proporción de uso simultáneo (0.7 a 1)
- Factor de demanda: Variación estacional o simultaneidad (0.6 a 1)
4. Verificación por corriente:
A partir del kVA estimado, se debe verificar si la corriente total no supera el 125% de la capacidad nominal del transformador según la NTC 2050 – Artículo 450.3 y el NEC Art. 450.
Casos de aplicación reales
Caso 1: Transformador para planta industrial trifásica 480 V
Datos:
- Potencia activa total: 180 kW
- FP: 0.9
- Factor de carga: 0.85
- Factor de demanda: 0.75
Paso 1: Calcular potencia aparente total:
Paso 2: Ajuste por factores:
Paso 3: Redondeo y selección estándar:
Transformador de kVA = 350 kVA, trifásico 480 V.
Paso 4: Verificación de corriente:
Resultado:
Se requiere un transformador trifásico de 350 kVA, con protecciones para 425 A, considerando el 125% según NTC 2050 y NEC.
Caso 2: Transformador monofásico para edificio de oficinas (240 V)
Datos:
- Carga total: 60 kW
- Factor de potencia: 0.95
- Factor de carga: 0.9
- Factor de demanda: 0.85
Paso 1: Calcular potencia aparente:
Paso 2: Ajuste por factores:
Paso 3: Redondeo:
Se selecciona transformador de 100 kVA para tener margen de crecimiento.
Paso 4: Corriente nominal:
Resultado:
Se instala un transformador monofásico de 100 kVA, 240 V, para alimentar de forma segura y futura expansión.
Normativa técnica aplicable: NTC 2050 y NEC
El cálculo, selección e instalación de transformadores están regidos por normativas técnicas que buscan garantizar la seguridad, eficiencia y compatibilidad eléctrica en las instalaciones. Las dos más relevantes en América son:
NTC 2050 (Colombia)
Basada principalmente en el NEC, la NTC 2050 regula la instalación eléctrica en Colombia. Las secciones clave relacionadas con transformadores son:
- Artículo 450.3(B): Protección contra sobrecorriente. Establece que los transformadores deben protegerse con un dispositivo cuya corriente no exceda el 125% de la corriente primaria (salvo excepciones).
- Artículo 450.11: Requiere que todo transformador esté protegido por dispositivos de desconexión accesibles.
- Artículo 220: Determina la carga total conectada para calcular transformadores y alimentadores.
- Artículo 310: Sección relacionada con los conductores que alimentan al transformador, que deben ser dimensionados según la corriente máxima de carga.
NEC – National Electrical Code (EE. UU.)
El NEC 2023 (NFPA 70) es ampliamente utilizado como base técnica incluso fuera de EE.UU. Las secciones más relevantes incluyen:
- 450.3(A): Tablas para protección de sobrecorriente.
- 450.5: Requerimientos de disipación térmica, ventilación y ubicación.
- 450.9: Determina los requisitos de enfriamiento por aire natural o forzado.
- Table 450.3(B): Límites de protección primaria/secundaria según clase de transformador.
Nota: Es fundamental tener en cuenta que el transformador no se dimensiona por la potencia instalada, sino por la potencia demandada real, considerando simultaneidad, expansión futura y eficiencia energética.
Factores técnicos clave al seleccionar un transformador
Una calculadora de transformadores debe tener en cuenta múltiples factores técnicos para ofrecer una estimación adecuada y alineada con la normativa:
Lista de variables críticas:
- Tipo de sistema (monofásico/trifásico): Define la fórmula a usar.
- Voltaje primario y secundario: Afecta la corriente nominal y el dimensionamiento de protecciones.
- Potencia activa (kW): Base de cálculo para potencia aparente.
- Factor de potencia (FP): Valor típico entre 0.8 – 0.95.
- Factor de carga: Simultaneidad de operación; usualmente 0.7 a 0.95.
- Factor de demanda: Uso previsto del equipo (variación de carga).
- Crecimiento futuro: Siempre se recomienda un 20–25% de reserva.
- Condiciones ambientales: Altitud, ventilación, carga continua o intermitente.
- Clase de aislamiento térmico: Determina los límites térmicos admisibles.
Errores comunes al calcular la capacidad del transformador
Elegir la capacidad incorrecta de un transformador puede causar fallas operativas, desperdicio energético o incluso riesgos eléctricos graves. A continuación, se listan los errores más frecuentes:
| Error común | Consecuencia técnica | Recomendación |
|---|---|---|
| No aplicar el factor de potencia | Subdimensionamiento del transformador | Usar FP mínimo de 0.85 |
| Ignorar crecimiento futuro | Rápida obsolescencia de la instalación | Añadir 20% adicional |
| Usar kW en lugar de kVA | Subestimación de corriente real | Convertir correctamente |
| No aplicar factor de simultaneidad | Transformador sobredimensionado innecesariamente | Evaluar cargas críticas simultáneas |
| No considerar la tensión de línea correcta | Errores de cálculo trifásico | Usar voltaje entre líneas |
| No verificar la corriente secundaria | Riesgos de sobrecarga en conductores o protecciones | Revisar protecciones y conductores |
| Redondear a valores no estándar | Problemas en disponibilidad y costos | Usar valores comerciales de kVA |
Recursos de autoridad y referencias técnicas
Para asegurar la precisión y la conformidad con la normativa vigente, se recomienda consultar las siguientes fuentes técnicas:
- NEC – NFPA 70 (National Electrical Code):
Sitio oficial: https://www.nfpa.org/NEC - NTC 2050 – ICONTEC:
Versión actualizada y oficial: https://www.icontec.org - IEEE Std C57.12.00: Estándares de diseño y pruebas para transformadores de potencia y distribución.
- ABB Transformadores – Catálogos técnicos:
https://new.abb.com/medium-voltage/transformers - Siemens – Selector de transformadores online:
https://www.siemens.com/global/en/products/energy.html
Recomendaciones finales para usar una calculadora de capacidad de transformador
Una calculadora interactiva para transformadores en kVA, basada en la NTC 2050 y NEC, debe incluir:
- Selección de sistema: monofásico / trifásico
- Voltaje nominal (personalizable)
- Potencia activa estimada (en kW)
- Factor de potencia (editable, con valores por defecto típicos)
- Factores de carga y demanda
- Opción de crecimiento futuro (+20%)
- Resultado detallado: kVA, corriente estimada, transformador recomendado
Consejo profesional: Además del cálculo técnico, asegúrese de que el transformador esté certificado, bien ubicado y correctamente ventilado, y que sus protecciones (fusibles, interruptores, térmicos) estén calculadas conforme a la corriente real y los límites normativos.