Calculadora de Dimensionamiento de Transformadores: kVA, Carga y Selección de Voltaje
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📋 Puntos Clave
- kVA requeridos = kW de carga ÷ factor de potencia, por (1 + margen de crecimiento). Los motores agregan HP × 0.746 ÷ eficiencia ÷ FP del motor antes del factor de demanda.
- Los tamaños trifásicos estándar son 15, 30, 45, 75, 112.5, 150, 225, 300, 500 kVA; los monofásicos 3, 5, 7.5, 10, 15, 25, 37.5, 50, 75, 100, 167 kVA.
- Amperios a plena carga: trifásico I = kVA × 1000 ÷ (1.732 × V); monofásico I = kVA × 1000 ÷ V. Un 45 kVA a 480→208Y/120 consume 54 A en primario, 125 A en secundario.
- Dimensione para la carga y proteja según NEC 450.3: la protección solo en primario es típicamente 125% del FLA primario para corrientes de 9 A o más.
- La corriente de inrush al energizar es de 8–12× el FLA por unos ciclos — los breakers necesitan retardo o el siguiente tamaño permitido del 450.3 para evitar disparos falsos.
Un transformador tipo seco subdimensionado trabaja caliente, zumba y muere joven. Sobredimensionado, paga pérdidas de núcleo las 24 horas por capacidad que nadie usa. El tamaño correcto es una línea de matemática — kW dividido entre factor de potencia — más una mirada honesta a la tabla de cargas. La calculadora de abajo lo resuelve: ingrese su carga en kW con un factor de potencia (agregue caballos de fuerza si la carga es de motores), elija monofásico o trifásico y un par de voltajes, y le devuelve los kVA requeridos, el siguiente tamaño estándar y los amperios a plena carga en primario y secundario. Debajo de la calculadora encontrará las fórmulas, la guía de pares de voltaje y las notas de protección e inrush del NEC 450.
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Calculadora de Dimensionamiento de Transformadores
kVA requeridos: — · Tamaño seleccionado: —
FLA primario: — · FLA secundario: —
La conversión de motores usa 0.746 kW/HP con 85% de eficiencia y FP de motor 0.85. La guía de protección sigue la Tabla 450.3(B) del NEC para transformadores de 1000 V o menos con protección solo en primario. Verifique contra el NEC vigente y la placa del transformador.
La Fórmula de Dimensionamiento
El dimensionamiento de transformadores es aritmética de potencia aparente:
kVA = kW ÷ FP · FLA (3Φ) = kVA × 1000 ÷ (1.732 × V) · FLA (1Φ) = kVA × 1000 ÷ V
El factor de potencia es donde las estimaciones fallan. Las cargas de alumbrado y contactos en edificios comerciales modernos andan en 0.9–0.95 con drivers LED y balastros electrónicos; pisos viejos con balastros magnéticos y muchos motores pueden quedarse en 0.8. Si no tiene un FP medido, 0.9 es un valor defendible — y es con el que arranca la calculadora. Los motores convierten a 0.746 kW por caballo, dividiendo luego entre eficiencia (~0.85 para un motor NEMA chico) y FP del motor (~0.85 a plena carga). Un motor de 10 HP no son 7.46 kVA en el transformador — son cerca de 10.3 kVA antes del factor de demanda.
El factor de demanda es su chequeo de honestidad: no todo trabaja al mismo tiempo. Los pisos de oficinas demandan 70–85% de la carga conectada; un taller con ciclos de trabajo puede estar en 50–70%. Aplique la demanda a la suma, luego aplique el margen de crecimiento — 20–25% es estándar para espacios comerciales de inquilinos. El resultado se redondea hacia arriba al siguiente tamaño estándar, nunca hacia abajo.
Tamaños Estándar y Dónde Vive Cada Uno
| Tamaño (3Φ) | Trabajo típico | FLA secundario @ 208Y/120 |
|---|---|---|
| 15 kVA | Tablero chico de inquilino, grupo de circuitos de alumbrado | 41.6 A |
| 30 kVA | Oficina pequeña, local comercial | 83.3 A |
| 45 kVA | Espacio mediano de inquilino, cocina chica | 124.9 A |
| 75 kVA | Piso de oficinas, restaurante, taller ligero | 208.2 A |
| 112.5 kVA | Piso multi-inquilino, nave industrial chica | 312.3 A |
| 150 kVA | Piso comercial grande, manufactura ligera | 416.4 A |
| 225 kVA | Nave industrial, bodega con equipo | 624.6 A |
| 300 kVA | Piso de manufactura, soporte de cuarto de datos | 832.7 A |
Los tamaños monofásicos estándar (3–167 kVA) cubren acometidas residenciales, tableros de riego y comercio chico: 15–25 kVA alimenta una casa o taller pequeño, 37.5–50 kVA maneja una casa grande o dúplex, y 75–167 kVA sirve acometidas comerciales chicas y cargas de rancho.
Pares de Voltaje Que Realmente Va a Especificar
| Par | Caso de uso |
|---|---|
| 480 Δ → 208Y/120 | El caballo de batalla: baja la distribución de 480 V a 208 V trifásico con 120 V línea-neutro para tableros, contactos y alumbrado. |
| 480 Δ → 240 Δ | Talleres de máquinas y equipo industrial que necesita 240 V trifásico; agregue pata alta o una unidad 1Φ aparte para 120 V. |
| 480 → 120/240 (1Φ) | Tableros monofásicos en edificios de 480 V: oficinas, comedores, acometidas chicas. |
| 600 Δ → 208Y/120 | Distribución de 600 V canadiense e industrial pesada bajando a voltaje de utilización. |
| 480 Δ → 480Y/277 | Crear neutro para alumbrado de 277 V donde la acometida es delta — o aislar un grupo de carga de alumbrado. |
Una trampa que vale nombrar: un transformador 480→208Y/120 alimentado de un sistema 480Y/277 está bien, pero confirme siempre si el primario es delta o estrella en la placa y si el neutro del secundario debe aterrizarse sólidamente según NEC 250.30 — los sistemas derivados por separado tienen sus propios requisitos de electrodo de tierra.
Inrush, Impedancia y Protección (NEC 450.3)
Energizar un transformador se ve como un corto franco durante los primeros ciclos: el inrush de magnetización es de 8–12× la corriente a plena carga según en qué punto de la onda cierren los contactos. Por eso la Tabla 450.3(B) del NEC permite protección solo en primario al 125% del FLA primario (para corrientes de 9 A o más), con el siguiente tamaño estándar de protección permitido cuando el 125% cae entre valores — y por eso la protección en secundario al 125% abre la puerta a protección de primario hasta 250%. Si un breaker correctamente dimensionado sigue disparando al energizar, la solución es una clase de fusible con retardo o un breaker con disparo instantáneo ajustable, no un transformador más grande.
La impedancia (%Z) fija la corriente de falla en el secundario. Las unidades tipo seco típicas andan en 2–5% de Z. La corriente de falla disponible en el secundario es aproximadamente FLA ÷ %Z — una unidad de 75 kVA, 208 V, 3% Z puede entregar cerca de 208 A ÷ 0.03 ≈ 6,940 A antes de sumar la contribución de motores y la rigidez de la red. Cada tablero y breaker aguas abajo debe tener una capacidad interruptiva por encima de ese número; verifíquelo contra el equipo que está comprando, no contra el que quisiera tener.
El factor K es la última verificación de especificación: las cargas no lineales (VFDs, drivers LED, fuentes de servidores) empujan corrientes armónicas que sobrecalientan transformadores estándar. K-4 es estándar; K-13 para oficinas densas en electrónica; K-20 para datos y broadcast. Si la tabla de cargas dice "computadoras y variadores", cotice la unidad K-rated desde la primera vez.
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Preguntas Frecuentes
¿Cómo se calculan los kVA de un transformador?
Divida la carga de potencia real (kW) entre el factor de potencia para obtener la potencia aparente: kVA = kW ÷ FP. Para cargas de motores, convierta primero los caballos (HP × 0.746 ÷ eficiencia ÷ FP del motor), luego aplique su factor de demanda y margen de crecimiento, y redondee hacia arriba al siguiente tamaño estándar — 15, 30, 45, 75, 112.5, 150 kVA en adelante para trifásico.
¿Qué tamaño de transformador necesito para un tablero de 100 amperes, 208 V trifásico?
Trabaje al revés desde los amperes: kVA = 1.732 × V × I ÷ 1000 = 1.732 × 208 × 100 ÷ 1000 = 36 kVA. El siguiente tamaño estándar es 45 kVA, que entrega 125 A a 208Y/120 — suficiente para el tablero más margen. Nunca dimensione un transformador exactamente al valor del tablero sin holgura.
¿Cuál es la diferencia entre kW y kVA para transformadores?
Los kW son potencia real que hace trabajo; los kVA son potencia aparente que el transformador debe cargar, incluida la corriente reactiva que no hace trabajo pero igual calienta los devanados. La relación es el factor de potencia: kW = kVA × FP. Los transformadores se clasifican en kVA porque sus pérdidas dependen de la corriente total, no de qué tan útil sea esa corriente.
¿Cuánto inrush tiene un transformador tipo seco?
El inrush de magnetización al energizar es típicamente de 8–12 veces la corriente a plena carga por unos ciclos, peor cuando se conmuta en el punto equivocado de la onda de voltaje. Dimensione y coordine la protección de primario según NEC 450.3 — 125% solo en primario, con el siguiente tamaño estándar permitido — y use fusibles con retardo o breakers con instantáneo ajustable para tolerarlo.
¿Puedo cargar un transformador al 100% de su clasificación en kVA?
De forma continua, no — los transformadores tipo seco pueden llevar los kVA de placa, pero las pérdidas y el calentamiento suben fuerte cerca de plena carga, y la vida del aislamiento se reduce aproximadamente a la mitad por cada 10 °C sobre la temperatura de punto caliente nominal. La mejor práctica diseña a 60–85% de carga en el pico, dejando espacio para crecimiento y manteniendo la unidad en su banda eficiente y fría.
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