La capacidad del transformador de una planta no sale de sumar la placa de todos los equipos, sino de la demanda máxima real en kVA: la potencia activa que la planta usa al mismo tiempo, dividida por el factor de potencia. A esa cifra se suman el efecto de los armónicos, el arranque de los motores grandes, las condiciones del sitio (altitud, temperatura, ventilación) y el crecimiento previsto, y se elige la potencia normalizada siguiente.
La pregunta correcta: cuánta potencia usa la planta al mismo tiempo
Quien busca cuántos kVA necesita suele sumar la placa de todos los motores, hornos y equipos. Esa suma es la carga instalada, y casi nunca es lo que la planta usa: no todos los equipos funcionan a la vez ni a plena carga. Lo que define el transformador es la demanda máxima, la mayor potencia que la planta toma de forma sostenida en un intervalo de medición.
La relación entre las dos se expresa con factores:
- Factor de demanda: demanda máxima de un grupo de cargas dividida por su carga instalada.
- Factor de simultaneidad o de diversidad: cuánto coinciden en el tiempo las demandas máximas de distintos grupos.
- Factor de carga: demanda promedio sobre demanda máxima; indica qué tan plana es la curva.
En Colombia, el Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050), que el RETIE adapta en las instalaciones de uso final, trae en su sección 220 los métodos de cálculo de cargas y factores de demanda para acometidas y alimentadores. El RETIE pide además que el diseño incluya el análisis de cargas iniciales y futuras con factor de potencia y armónicos, y el cálculo del transformador considerando esos efectos (art. 3.3.1.1).
De kW a kVA: el factor de potencia
El transformador se dimensiona en kVA, potencia aparente, porque su calentamiento depende de la corriente total y no solo de la parte que hace trabajo útil. La relación es:
- S = P / FP, con P en kW y FP el factor de potencia.
- En trifásico, S = √3 × V × I, con V la tensión entre fases e I la corriente de línea.
Una planta con factor de potencia bajo necesita más kVA para la misma producción. Si el diseño incluye compensación con un banco de condensadores, el transformador puede quedar más ajustado, pero solo si la compensación está bien dimensionada y funciona. Vea factor de potencia en la industria.
Lo que la suma de cargas no muestra
| Factor | Por qué afecta la capacidad | Qué se hace |
|---|---|---|
| Armónicos | Variadores, rectificadores y fuentes conmutadas aumentan las pérdidas en los devanados y el calentamiento | Se evalúa la reducción de capacidad (IEEE C57.110) o se especifica un transformador para carga no lineal |
| Arranque de motores grandes | La corriente de arranque provoca caída de tensión que puede detener otros equipos o hacer disparar protecciones | Se revisa la caída de tensión con la impedancia del transformador y el método de arranque |
| Altitud | Por encima de 1000 m el aire enfría y aísla menos | Se declara la altitud del sitio en la especificación para que el fabricante la considere |
| Temperatura ambiente y ventilación | Un cuarto caliente o mal ventilado reduce la capacidad real | Se calcula la ventilación del cuarto o se elige refrigeración forzada |
| Crecimiento | Las plantas suelen crecer; cambiar el transformador después es caro | Se incluye la carga futura que tenga sustento en el plan de la planta |
| Desequilibrio | Cargas monofásicas mal repartidas cargan más una fase | Se reparte la carga y se verifica la fase más cargada |
Los armónicos de los variadores se explican en armónicos de variadores de frecuencia. Los disparos al arrancar un motor grande, en disparo por sobrecorriente en el arranque o la energización.
Cómo se ordena el cálculo
- 01Cargas actualesMedición de la demanda o inventario con factores de demanda
- 02Potencia aparentekW divididos por el factor de potencia esperado
- 03Efectos especialesArmónicos, arranques, desequilibrio
- 04Condiciones del sitioAltitud, temperatura y ventilación
- 05CrecimientoCarga futura con sustento en el plan de la planta
- 06Potencia normalizadaLa siguiente capacidad comercial y su impedancia
Cuando la planta ya existe, lo mejor es medir. Un analizador de red durante un periodo representativo de producción da la demanda máxima real, el factor de potencia y los armónicos. Las facturas también ayudan: en tarifas con medida de demanda muestran la máxima de cada mes. Una planta nueva, en cambio, se estima con el inventario de cargas y factores de demanda, y conviene revisar el cálculo cuando la planta ya opera.
Sobrecarga: lo que permite el transformador y lo que no
Un transformador puede trabajar por encima de su placa por periodos cortos, a costa de consumir vida del aislamiento más rápido. Las guías de carga, IEC 60076-7 e IEEE C57.91 para transformadores en aceite e IEC 60076-12 para secos, permiten estimar ese consumo a partir de la temperatura del punto caliente. Planear que el transformador trabaje sobrecargado de forma habitual no es un buen diseño: envejece rápido y queda sin margen para una emergencia. Los síntomas de una unidad al límite se describen en por qué se calienta un transformador.
Ni muy pequeño ni muy grande
Un transformador pequeño se calienta, envejece rápido y limita el crecimiento. Uno muy grande también tiene costos:
- Pérdidas en vacío que se pagan todo el año, aunque la planta trabaje poco.
- Mayor corriente de cortocircuito en baja tensión, que puede obligar a interruptores con mayor capacidad de interrupción y aumentar la energía incidente de un arco eléctrico.
- Protecciones más difíciles de ajustar con cargas muy por debajo de la nominal.
Por eso el dimensionamiento va de la mano con el estudio de flujo de carga y el de cortocircuito: la capacidad y la impedancia del transformador cambian las tensiones, las corrientes de falla y la coordinación de protecciones de toda la planta.
Cuando la planta crece
Si la planta ya tiene transformador y la demanda aumenta, la pregunta cambia: ¿alcanza el que hay, se agrega un segundo transformador o se reemplaza? Además del transformador, se revisan la acometida, las protecciones y lo que permite el operador de red. Vea aumento de carga en una planta.
Cómo le ayudamos
En Tiza Group nuestro equipo dimensiona el transformador como parte de la ingeniería de la subestación: análisis de cargas con factor de potencia y armónicos, flujo de carga, cortocircuito y coordinación de protecciones. Si su planta ya opera, partimos de mediciones reales. Hacemos el diseño de forma remota y en sitio cuando el proyecto lo requiere.
Conozca nuestro servicio de diseño de ingeniería y estudios y escríbanos con la lista de cargas o las facturas de su planta para revisar el alcance.
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Referencias
- RETIE, Resolución 40117 de 2024, modificada por la Resolución 40284 de 2026, artículo 3.3.1.1 (diseño detallado) y Título 24 (aplicación de NTC 2050).
- NTC 2050, Código Eléctrico Colombiano, segunda actualización, sección 220.
- IEC 60076-7, Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers; IEEE C57.91, Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators.
- IEC 60076-12:2008, Loading guide for dry-type power transformers.
- IEEE C57.110, Recommended Practice for Establishing Liquid-Immersed and Dry-Type Power and Distribution Transformer Capability When Supplying Nonsinusoidal Load Currents.
Preguntas frecuentes
¿Cómo saber cuántos kVA necesito para un transformador?
Se parte de la demanda máxima simultánea de la planta en kW, medida o estimada con factores de demanda, y se divide por el factor de potencia para obtener kVA. Luego se revisa el efecto de los armónicos, el arranque de los motores grandes, la altitud y temperatura del sitio y el crecimiento previsto, y se elige la potencia normalizada que cubre todo eso.
¿Cómo se calcula la capacidad de un transformador trifásico en kVA?
La potencia aparente trifásica es S = √3 × V × I, con V la tensión entre fases e I la corriente de línea; dividida por 1000 queda en kVA. Si se conoce la potencia activa, S = P / FP. Ese valor es la carga; la capacidad del transformador se elige por encima, considerando armónicos, arranques, condiciones del sitio y crecimiento.
¿Es malo sobredimensionar el transformador?
Un margen razonable es sano, pero un transformador muy grande para la carga real tiene pérdidas en vacío que se pagan todo el año, aumenta la corriente de cortocircuito en baja tensión y puede obligar a equipos con mayor capacidad de interrupción. También cuesta más en compra y en obra. El tamaño correcto sale de la demanda real y de un crecimiento justificado.