Los cálculos de transformadores, explicados
De la placa a los amperios, las relaciones y el dimensionado, con las distinciones que mantienen honestos los números
1. Leer primero la placa
La potencia de un transformador se expresa en kVA (potencia aparente), no en kW, porque los límites propios del transformador son la tensión (aislamiento, flujo del núcleo) y la corriente (calentamiento de los devanados), sea cual sea el factor de potencia de la carga. La placa también indica las tensiones asignadas de cada devanado, la frecuencia y, normalmente, la impedancia porcentual.
Dos hábitos evitan la mayoría de los errores. Mantener separadas las tensiones asignadas de las tensiones de servicio medidas: la placa dice para qué se diseñó el transformador; un instrumento dice qué hace la red hoy. Y fijarse en la base de la tensión en las unidades trifásicas: las tensiones de placa son entre fases salvo indicación contraria.
2. De kVA a amperios
La corriente asignada se obtiene de la potencia y la tensión. Monofásico: I = S / V. Trifásico: I = S / (√3 × V), con S la potencia trifásica total y V la tensión entre fases.
Un ejemplo resuelto: un transformador trifásico de 75 kVA con secundario de 208 V conduce 75.000 / (√3 × 208) = 208,2 A por línea a plena carga. La misma aritmética funciona a la inversa: con dos de los tres valores (potencia, tensión, corriente), el tercero se deduce.
3. Las magnitudes de línea no son las del devanado
En un transformador trifásico la conexión importa. Un devanado en estrella ve la tensión entre fases dividida por √3; uno en triángulo la ve directamente. Dos relaciones distintas describen por tanto el mismo transformador: la relación de tensiones de línea y la relación de transformación de los devanados.
El caso clásico es 480 V en triángulo a 208 V en estrella. La relación de tensiones de línea es 480 / 208 = 2,31 : 1, pero la relación de transformación de los devanados es 480 / (208 / √3) = 4,00 : 1. Informar solo «relación = 2,31» para esa unidad describe las tensiones del sistema, no los devanados que mediría un ensayo de relación de transformación.
4. La corriente asignada no es el consumo real
La corriente asignada a plena carga es el techo que el transformador está diseñado para soportar de forma continua, no la corriente que circula. Las cargas conectadas deciden la corriente real, y la mayoría de los transformadores funcionan muy por debajo de ella.
La misma distinción protege también en sentido contrario: una corriente asignada no es el calibre de un interruptor, ni un juicio de seguridad, ni la prueba de que una carga concreta funcionará. Comprobar una carga real significa comparar su demanda de potencia aparente con la potencia asignada; la tarea de carga de la calculadora hace exactamente esa comparación, con la demanda introducida, nunca supuesta.
5. Dimensionar con márgenes explícitos
Elegir una potencia implica tres decisiones separadas que no deben confundirse: la carga calculada, una previsión de crecimiento futuro (un porcentaje de la carga) y un objetivo de utilización (qué parte de la capacidad del transformador se prevé usar).
La aritmética de márgenes con una carga de 60 kVA: solo un 20% de crecimiento exige 72 kVA; solo un objetivo de utilización del 80% exige 75 kVA; aplicar ambos exige 90 kVA. Tres respuestas distintas para la misma carga; por eso la calculadora mantiene las tres entradas separadas y pone todos los márgenes a cero por defecto, para que el resultado base siga visible.
6. Qué dicen las comprobaciones avanzadas y qué no pueden decir
Cada comprobación avanzada ejecuta un modelo pequeño y publicado, y lo dice junto al resultado. La caída de tensión convierte la propia cifra del fabricante entre la tensión en vacío y la tensión a plena carga, y pregunta por cuál de las dos tensiones se divide el porcentaje, porque las fuentes publicadas usan ambas convenciones y las mismas tensiones dan porcentajes distintos.
La comprobación de cortocircuito divide la corriente asignada por la impedancia por unidad: un límite orientativo con fuente infinita, no un estudio de la instalación (sin impedancia de la red ni de los cables, sin aportación de motores). El modelo de pérdidas (pérdidas fijas más pérdidas de carga escaladas con el cuadrado de la fracción de carga) reproduce los resultados clásicos, incluido el rendimiento máximo donde las pérdidas en el cobre igualan a las del núcleo. El indicador V/Hz señala riesgo de sobreexcitación cuando baja la frecuencia; no aprueba nada.
Calcular con datos propios
La calculadora ejecuta todas las tareas de esta guía (corriente asignada, relaciones, comprobación de cargas, dimensionado con márgenes explícitos y las comprobaciones avanzadas) con los supuestos indicados junto a cada resultado.