Guía técnica
Cómo calcular la capacidad de un transformador industrial
Cómo calcular los kVA de un transformador industrial con carga instalada, factor de demanda, factor de potencia y crecimiento previsto.
Respuesta corta
La capacidad de un transformador se calcula con la carga instalada multiplicada por el factor de demanda real de la planta, convertida a kVA con el factor de potencia y ampliada por el crecimiento previsto. El resultado se lleva al tamaño comercial inmediato superior y se revisa por armónicos, temperatura del sitio y arranque de motores.
Paso a paso
Liste la carga instalada
Sume la potencia de los equipos que alimentará el transformador, agrupados por tipo: motores, hornos, iluminación, aire acondicionado y cargas electrónicas.
Aplique el factor de demanda
Multiplique la carga instalada por la fracción que realmente opera al mismo tiempo. Si hay historial de demanda, úselo en lugar de un factor supuesto.
Convierta a kVA
Divida la demanda en kW entre el factor de potencia de la carga. El transformador se especifica en kVA.
Agregue el crecimiento
Sume la carga de las ampliaciones previstas con fecha. Un transformador cambia con mucha más dificultad que un tablero.
Elija el tamaño comercial y revise condiciones
Seleccione el tamaño inmediato superior y revise armónicos, temperatura y ventilación del sitio y la caída de voltaje al arrancar el motor más grande.
En detalle
El transformador se especifica en kVA, y su tamaño condiciona todo lo que está aguas abajo: la capacidad de crecer, la corriente de cortocircuito de los tableros y las pérdidas que se pagan las 24 horas. Un transformador demasiado grande opera con pérdidas en vacío innecesarias durante toda su vida; uno chico se sobrecalienta y su aislamiento envejece antes.
El concepto clave es el factor de demanda: la relación entre la demanda máxima real y la carga instalada. En una planta industrial, no todos los equipos operan a la vez ni a plena carga. Usar la suma de placas como capacidad lleva casi siempre a un equipo sobrado. El mejor dato es el historial: si la planta ya opera, la demanda máxima de los recibos de CFE o una medición con analizador da el valor real. Para una planta nueva, se usa la experiencia de procesos similares y se valida con el perfil de carga esperado.
Hay condiciones que reducen la capacidad útil. Las cargas con armónicos, como variadores, rectificadores y UPS, calientan más el transformador que una carga lineal de la misma potencia; en esos casos se especifica un equipo diseñado para esas corrientes o se reduce su carga admisible. La temperatura y la ventilación del cuarto afectan sobre todo al tipo seco. Y la impedancia define la caída de voltaje al arrancar motores grandes y la corriente de cortocircuito en el secundario.
Ejemplo ilustrativo. Una planta tiene 1,100 kW de carga instalada y un historial que indica un factor de demanda de 0.6: la demanda real es de 660 kW. Con un factor de potencia de 0.9, eso equivale a unos 733 kVA. La planta prevé agregar una línea que aumentará la carga en 25 %, lo que lleva la necesidad a unos 917 kVA. El tamaño comercial inmediato superior es de 1,000 kVA. Si una parte importante de la carga son variadores, se revisa si ese equipo debe diseñarse para cargas con armónicos o si conviene el tamaño siguiente. Con la suma de placas, el cálculo habría llevado a más de 1,200 kVA, con pérdidas en vacío mayores durante toda la vida del equipo.
En México, los transformadores de distribución deben cumplir la NOM-002-SEDE/ENER, de seguridad y eficiencia energética. Las opciones se revisan en transformadores eléctricos.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el factor de demanda en un transformador?
Es la relación entre la demanda máxima real de una instalación y la suma de la potencia de todos sus equipos. Indica qué fracción de la carga instalada opera al mismo tiempo. Se usa para dimensionar el transformador con la carga que realmente tendrá y no con la suma de placas.
¿Se puede operar un transformador a plena carga todo el tiempo?
Un transformador está diseñado para operar a su capacidad nominal en las condiciones de temperatura para las que fue especificado. Operar siempre al límite, con temperatura ambiente alta o con armónicos, acelera el envejecimiento de su aislamiento. Por eso se dimensiona con margen para el crecimiento real y se revisan las condiciones del sitio.
Equipo relacionado con esta guía
Si esto aplica a su instalación, estas son las líneas que lo cubren: