Guía técnica
Transformadores: kVA, %Z, pérdidas, Icc y AIC del tablero
Cómo dimensionar transformadores eléctricos: kVA, factor de potencia, pérdidas, impedancia %Z, corriente de cortocircuito e impacto en kAIC.
Respuesta rápida
Para seleccionar o revisar un transformador, no basta con el kVA. Debes cerrar esta secuencia: demanda kW/kVA → tamaño estándar → factor de carga → pérdidas → impedancia %Z → Icc → AIC del tablero.
| Si necesitas… | Usa | Resultado |
|---|---|---|
| Elegir kVA del transformador | Dimensionamiento de transformador | kVA estándar y margen |
| Calcular pérdidas | Pérdidas de transformador | W/kWh perdidos y costo |
| Calcular Icc en bornes o tablero | Corriente de cortocircuito | kA disponibles para AIC |
| Convertir kW/kVA/FP | Potencia trifásica | Corriente y potencia aparente |
| Seleccionar breaker/AIC | Art. 240 protección | Capacidad interruptiva mínima |
Orden recomendado de cálculo
| Paso | Dato | Por qué importa |
|---|---|---|
| 1 | Demanda kW y factor de potencia | Convierte carga real a kVA |
| 2 | kVA estándar | Evita subdimensionar o sobredimensionar |
| 3 | %Z de placa | Controla la corriente de cortocircuito |
| 4 | Icc en bornes | Peor caso junto al transformador |
| 5 | Icc en tablero | La distancia/conductor puede reducir la falla |
| 6 | AIC/kAIC | Define interruptores y tablero seguros |
Transformador: kVA, %Z e impacto en el tablero
Un transformador cambia el nivel de voltaje de la energía eléctrica. En México, la red de distribución opera a 13.2 kV o 23 kV (media tensión) y los transformadores la reducen a 220/127V (baja tensión) para uso final.
| Dato del transformador | Impacta en | Siguiente paso |
|---|---|---|
| kVA | Capacidad de carga y corriente nominal | Dimensionamiento de transformador |
| %Z | Corriente de cortocircuito en bornes | Corriente de cortocircuito |
| Voltaje secundario | Corriente y tablero | Potencia trifásica |
| Icc disponible | kAIC de interruptores | Art. 240 protección |
Ruta rápida: de kVA a Icc y protecciones
| Si necesitas… | Dato clave | Herramienta |
|---|---|---|
| dimensionar el transformador | demanda kW/kVA y factor de potencia | Dimensionamiento de transformador |
| estimar pérdidas | kVA, carga actual, pérdidas en vacío y carga | Pérdidas de transformador |
| calcular corriente de cortocircuito | kVA, voltaje secundario, impedancia %Z y red CFE | Calculadora de cortocircuito |
| seleccionar AIC del interruptor | Icc disponible en tablero principal o derivado | Art. 240 protección |
| convertir kW/kVA | factor de potencia real o estimado | Conversiones eléctricas |
El tamaño del transformador no solo define capacidad de carga. También afecta la corriente de falla: a mayor kVA y menor %Z, mayor Icc disponible y mayor kAIC requerido en el tablero principal.
Tipos de Transformadores
| Tipo | Refrigeración | Potencia típica | Uso |
|---|---|---|---|
| Poste (aéreo) | Aceite | 15-167 kVA | Residencial, comercial menor |
| Pedestal (pad-mounted) | Aceite | 75-2,500 kVA | Comercial, industrial |
| Seco (dry type) | Aire | 15-2,500 kVA | Interior, hospitales |
| Encapsulado (cast resin) | Resina | 100-3,000 kVA | Ambientes exigentes |
Dimensionamiento
Fórmula
kVA = kW_total / FP
| Variable | Significado |
|---|---|
| kVA | Potencia aparente del transformador |
| kW_total | Carga total con factores de demanda |
| FP | Factor de potencia (0.85-0.95 típico) |
Tamaños estándar disponibles en México
| Monofásico (kVA) | Trifásico (kVA) |
|---|---|
| 5, 10, 15, 25 | 15, 30, 45, 75 |
| 37.5, 50, 75 | 112.5, 150, 225 |
| 100, 167 | 300, 500, 750 |
| — | 1,000, 1,500, 2,000 |
Impedancia %Z e Icc de referencia
La impedancia del transformador aparece en placa como %Z. Para una memoria rápida, usa el dato real de placa; si no existe, documenta que estás usando un valor típico preliminar.
| Transformador | %Z típico | Icc aprox. a 220V | Uso del dato |
|---|---|---|---|
| 75 kVA | 4.0% | 4.9 kA | Tableros pequeños y comercios |
| 150 kVA | 4.5% | 8.7 kA | Servicios comerciales |
| 225 kVA | 4.5% | 13.1 kA | Tablero principal con AIC >10 kA |
| 500 kVA | 5.0% | 26.2 kA | Requiere revisión seria de kAIC |
| 1,000 kVA | 5.5% | 47.7 kA | Estudio de cortocircuito y coordinación |
Estos valores son en bornes del transformador y no sustituyen el cálculo en el punto real. La distancia, calibre y material del alimentador reducen la Icc en tableros derivados; por eso conviene calcular bornes y tablero en la guía de corriente de cortocircuito.
Ejemplo: Edificio de oficinas
Datos: Carga total 180 kW, FP = 0.90
- kVA = 180 / 0.90 = 200 kVA
- Tamaño estándar: 225 kVA (siguiente superior)
- Factor de carga: 200/225 = 89% (óptimo)
Pérdidas en Transformadores
Tipos de pérdidas
| Tipo | Causa | Depende de | Porcentaje típico |
|---|---|---|---|
| Pérdidas en vacío (P₀) | Histéresis y corrientes parásitas en el núcleo | Voltaje (constantes) | 0.2-0.5% de kVA |
| Pérdidas en carga (Pcc) | Resistencia de los devanados (I²R) | Corriente (variables) | 1.0-2.5% de kVA |
Tabla de pérdidas típicas
| kVA | P₀ vacío (W) | Pcc carga (W) | Eficiencia al 100% |
|---|---|---|---|
| 15 | 55 | 250 | 98.0% |
| 45 | 130 | 600 | 98.4% |
| 75 | 190 | 900 | 98.5% |
| 150 | 340 | 1,600 | 98.7% |
| 225 | 460 | 2,200 | 98.8% |
| 500 | 850 | 4,400 | 98.9% |
| 1,000 | 1,400 | 7,500 | 99.1% |
Eficiencia vs factor de carga
| Factor de carga | Eficiencia (trafo 225 kVA) |
|---|---|
| 25% | 98.4% |
| 50% | 98.8% |
| 75% | 98.8% |
| 100% | 98.7% |
La eficiencia máxima ocurre cuando P₀ = Pcc × (FC)², típicamente entre 50-75% de carga.
Costo de pérdidas anuales
Ejemplo: Transformador 225 kVA, 70% de carga, 8,760 h/año, $3.50/kWh
- Pérdidas en vacío: 460W × 8,760h = 4,030 kWh → $14,104/año
- Pérdidas en carga: 2,200W × 0.70² × 8,760h = 9,441 kWh → $33,044/año
- Total pérdidas: $47,148 MXN/año
Referencia Normativa
- NOM-002-SEDE/ENER-2014: Requisitos de seguridad y eficiencia energética para transformadores de distribución
- NOM-001-SEDE-2012 Art. 450: Transformadores y bóvedas
- IEEE C57.12.00: Requisitos generales de transformadores
- CFE: Especificaciones para transformadores de distribución
Preguntas Frecuentes
¿Cuánto cuesta un transformador en México?
Un transformador de poste de 75 kVA cuesta $40,000-60,000 MXN. Uno de pedestal de 225 kVA cuesta $120,000-180,000 MXN. Los transformadores secos son 2-3 veces más caros que los de aceite de misma potencia.
¿Puedo instalar mi propio transformador?
Sí, pero solo cuando el esquema de suministro, la factibilidad CFE y el proyecto lo requieren. La necesidad de transformador propio no se define con un único umbral de kW: depende de tensión disponible, demanda, tipo de servicio, punto de conexión, red existente y condiciones del contrato. Si aplica, normalmente requerirá proyecto eléctrico, permisos y la verificación que corresponda al caso.
¿Qué pasa si el transformador se sobrecarga?
El transformador se sobrecalienta, reduciendo drásticamente su vida útil. Una sobrecarga del 20% sostenida reduce la vida del transformador a la mitad. Las protecciones deben actuar antes de que el transformador sufra daño.
¿Cuánto dura un transformador?
Un transformador de distribución bien mantenido dura 25-40 años. Los factores que reducen la vida son: sobrecargas frecuentes, alta temperatura ambiente, humedad y cortocircuitos.
¿Transformador seco o de aceite?
Aceite es más económico y tiene mejor capacidad de sobrecarga temporal. Seco es más seguro para interiores (sin riesgo de derrame o incendio del aceite), ideal para hospitales, centros comerciales y edificios de oficinas.
Recursos Relacionados
- Calculadora de Dimensionamiento de Transformador — kVA estándar desde demanda y factor de potencia
- Calculadora de Pérdidas de Transformador — Pérdidas en vacío, con carga y costo anual
- Calculadora de Corriente de Cortocircuito — Icc por kVA, %Z, red, distancia y conductor
- Corriente de Cortocircuito — Fórmula, Excel e Icc en bornes/tablero
- Art. 240: Protección — kAIC mínimo del interruptor según Icc
- Coordinación de Protecciones — Selectividad después de conocer Icc
- Potencia Trifásica — Cálculos de potencia
- Carga Comercial — Inventario de cargas
- Factor de Potencia — kVA vs kW