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Calculadora: Conversores y física

Calculadora de kVA a kW con factor de potencia, kVAr y corriente

Convierte entre potencia aparente (kVA), potencia activa (kW), potencia reactiva (kVAr) y corriente en sistemas monofásicos y trifásicos. También obtienes el triángulo de potencias y la batería de condensadores necesaria para corregir el factor de potencia.

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Resultados

100 kVA con factor de potencia 0,8 = 80 kW. Una batería de condensadores de 33,7 kVAr subiría el factor de potencia a 0,95, con lo que la corriente bajaría de 144 A a 122 A (−29 % de pérdidas en cables) y quedarían libres 15,8 kVA de capacidad.
Potencia activa
80kW
factor de potencia 0,8
Potencia aparente
100kVA
Potencia reactiva
60kVAr
Corriente de línea (por fase)
144,3A
I = S ÷ (√3 × 400 V)
Ángulo de fase φ
36,9°
Potencia en caballos
107,3hp
Batería de condensadores para FP 0,95
33,7kVAr
Corriente tras la compensación
121,5A
−16 % de corriente
kVA tras la compensación
84,21kVA
Triángulo de potencias (antes → después de compensar)
Corriente según el factor de potencia (mismos kW)

Misma potencia aparente con otros factores de potencia

Factor de potenciakWkVArCorriente (A)
11000144,3
0,959531,22144,3
0,99043,59144,3
0,858552,68144,3
0,88060144,3
0,757566,14144,3
0,77071,41144,3

Tamaños estándar de grupos / transformadores con FP 0,8

kVAkWAmperios a 400 V trifásica
10814
201629
302443
504072
635091
10080144
160128231
250200361
400320577
630504909
10008001443
160012802309
250020003608
  • Los kVA son lo que deben soportar cables, transformadores y grupos electrógenos; los kW son la potencia que hace trabajo útil. La relación entre ambos es el factor de potencia.
  • Los grupos electrógenos suelen especificarse en kVA con FP 0,8, así que un grupo de 100 kVA entrega como máximo 80 kW de potencia activa.
  • El cálculo de condensadores supone una alimentación sinusoidal. Con muchos variadores o inversores (armónicos), usa baterías de condensadores con filtro de rechazo o filtros activos y haz que un ingeniero compruebe el riesgo de resonancia.

Cómo funciona esta calculadora de kVA a kW

Por los circuitos de corriente alterna circulan dos tipos de potencia. La potencia activa (real), en kW, hace trabajo útil: calor, luz, movimiento. La potencia reactiva, en kVAr, va y viene para crear los campos magnéticos de motores y transformadores y no produce trabajo neto. Su suma vectorial es la potencia aparente, en kVA, que determina la corriente que deben soportar cables, aparamenta, transformadores y generadores. El cociente kW ÷ kVA es el factor de potencia (cos φ, FP; PF en las fórmulas).

Introduce la magnitud que conozcas (kVA, kW o corriente) junto con el factor de potencia, el tipo de sistema (monofásico, trifásico o CC) y la tensión. La calculadora devuelve todas las demás, dibuja el triángulo de potencias, muestra cómo sube la corriente al bajar el factor de potencia y dimensiona la batería de condensadores necesaria para corregir el factor de potencia hasta un valor objetivo.

Las fórmulas

kW = kVA × PF kVA = kW ÷ PF kVAr = kVA × sin φ = √(kVA² − kW²) Trifásica: I = kVA × 1,000 ÷ (√3 × V_LL) Monofásica: I = kVA × 1,000 ÷ V Compensación: Qc = kW × (tan φ₁ − tan φ₂), φ = arccos(PF)

Ejemplo resuelto: un grupo electrógeno de 100 kVA

El valor por defecto es un grupo trifásico de 100 kVA a 400 V con el factor de potencia nominal estándar del sector, 0,8:

  • Potencia activa: 100 × 0,8 = 80 kW
  • Potencia reactiva: 100 × sen(36,9°) = 60 kVAr
  • Corriente: 100.000 ÷ (1,732 × 400) = 144 A por fase

Si la carga de la instalación funcionara de verdad con FP 0,8, una batería de condensadores de 33,7 kVAr lo subiría a 0,95. Esos mismos 80 kW necesitarían entonces solo 84,2 kVA y 122 A. Es un 16 % menos de corriente y unas pérdidas en los cables alrededor de un 29 % menores (las pérdidas crecen con el cuadrado de la corriente), con lo que quedan libres 16 kVA de capacidad del generador o del transformador.

Cómo leer los resultados

  • El triángulo de potencias: el cateto horizontal son los kW, el vertical los kVAr y la hipotenusa los kVA. La línea discontinua muestra los kVA tras la compensación: mismos kW, hipotenusa más corta.
  • Corriente frente a factor de potencia: para la misma potencia útil, la corriente se dispara por debajo de FP 0,8; eso es lo que penalizan las distribuidoras.
  • Tabla de tamaños estándar: kW y amperios de las potencias habituales de generadores y transformadores con FP 0,8 y a tu tensión.

Factores de potencia típicos

Carga Factor de potencia
Resistencias de calefacción, hervidores, lámparas incandescentes 1,00
Cargadores de coche eléctrico, fuentes de alimentación modernas con PFC, inversores fotovoltaicos 0,95–1,00
Iluminación LED (drivers de calidad) 0,90–0,98
Motor de inducción, plena carga 0,80–0,90
Motor de inducción, media carga 0,65–0,80
Motor de inducción, en vacío 0,20–0,40
Transformadores de soldadura, hornos de arco 0,50–0,70
Instalación industrial típica, sin compensar 0,70–0,85

Amperios de las potencias habituales en kVA (trifásica)

kVA kW con FP 0,8 Amperios a 400 V Amperios a 480 V Amperios a 208 V
20 16 29 24 56
50 40 72 60 139
100 80 144 120 278
250 200 361 301 694
500 400 722 601 1.388
1.000 800 1.443 1.203 2.776

Consejos

  1. Dimensiona los generadores según los kVA y la corriente de arranque. El arranque de un motor puede pedir entre 3 y 7 veces la corriente nominal; los arrancadores suaves y los variadores de frecuencia la reducen.
  2. Compensa el factor de potencia en origen. Los condensadores individuales en los motores grandes reducen la corriente en toda la red de distribución interior, no solo en el cuadro general.
  3. No compenses de más. Un factor de potencia capacitivo con poca carga puede provocar sobretensiones; las baterías automáticas por escalones lo evitan.
  4. Revisa los armónicos. Los variadores de velocidad distorsionan la corriente y los condensadores normales pueden entrar en resonancia con la red, así que usa reactancias de rechazo.
  5. Para cargas trifásicas equilibradas con detalles de conexión en estrella o triángulo, usa la calculadora de potencia trifásica.

Limitaciones

Los cálculos suponen tensión y corriente sinusoidales y una carga trifásica equilibrada. Con cargas no lineales, el «factor de potencia real» incluye también la distorsión armónica, que los condensadores no corrigen. El dimensionado de interruptores, cables y condensadores debe seguir el reglamento de instalaciones eléctricas de tu país y los datos del fabricante.

Método e hipótesis

Triángulo de potencias: S² = P² + Q², P = S · cos φ, Q = S · sen φ. Corriente: monofásica I = S ÷ V; trifásica I = S ÷ (√3 · VLL). Condensador de compensación: Qc = P · (tan φ1 − tan φ2). Las pérdidas en los cables crecen con I², así que subir el factor de potencia de 0,8 a 0,95 las reduce en torno a un 29 %.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se pasan los kVA a kW?
Multiplica los kVA por el factor de potencia: kW = kVA × FP. Con el FP nominal de 0,8 habitual en los grupos electrógenos, 100 kVA = 80 kW; con FP 0,95, 100 kVA = 95 kW. Solo con un factor de potencia de 1 (carga puramente resistiva) coinciden kVA y kW.
¿Cómo se pasan los kW a kVA?
Divide entre el factor de potencia: kVA = kW ÷ FP. Un motor de 7,5 kW con un factor de potencia de 0,82 demanda 9,15 kVA, y sus cables y su alimentación deben dimensionarse para esa potencia aparente.
¿Cuántos amperios son 100 kVA?
En trifásica: I = 100.000 ÷ (√3 × V). A 400 V son 144 A por fase; a 415 V, 139 A; a 480 V, 120 A, y a 208 V, 278 A. En monofásica a 230 V: 435 A.
¿Por qué los grupos electrógenos se especifican en kVA y no en kW?
Los devanados del alternador se calientan según la corriente, que depende de la potencia aparente, sea cual sea el factor de potencia de la carga. Por eso los fabricantes dan la potencia de los generadores en kVA e indican los kW con un FP supuesto de 0,8; el motor se dimensiona para los kW.
¿Qué factor de potencia se considera bueno?
Por encima de 0,95 se considera bueno. Muchas distribuidoras penalizan la energía reactiva cuando el factor de potencia de los clientes comerciales o industriales baja de 0,9–0,95, y por eso se instalan baterías de condensadores en las instalaciones con muchos motores.
¿Qué batería de condensadores necesito?
Qc = kW × (tan φ1 − tan φ2). Para subir una carga de 80 kW de FP 0,80 a 0,95 necesitas 80 × (0,750 − 0,329) ≈ 33,7 kVAr. Usa baterías con filtro de rechazo donde haya muchos variadores o inversores.

Fuentes y referencias

  1. IEC 60050-131 / IEV: International Electrotechnical Vocabulary: potencia aparente, activa y reactiva
  2. Schneider Electric: Electrical Installation Guide, chapter L: Power factor correction
  3. US DOE: Reducing power factor cost (Motor Systems Tip Sheet)

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