El cálculo de cortocircuito en transformador responde a una pregunta concreta: cuántos kiloamperes puede entregar el secundario ante una falla en el tablero y, por lo tanto, qué capacidad interruptiva deben tener el interruptor general y el tablero. La primera respuesta, la del bus infinito, cabe en una línea: Icc ≈ In ÷ Z. Un transformador de 1,000 kVA con 5.75 % de impedancia entrega 1,202.8 A nominales en 480 V, que se convierten en 20.9 kA de cortocircuito; en 220 V, sus 2,624.3 A nominales dan 45.6 kA. Esta guía tabula ese valor para 220Y/127 y 480Y/277 V de 150 a 2,000 kVA, añade las dos correcciones que lo acercan al valor real (la red de CFE y el aporte de motores) y termina con la selección del tablero y la coordinación de protecciones.
Cálculo de cortocircuito trifásico con bus infinito: fórmula y ejemplo
El método que publica Schneider Electric México en su FAQ000263511 (12/11/2025) toma la corriente nominal del secundario y la divide entre la impedancia del transformador en por unidad; es el punto de partida de todo cálculo de cortocircuito en baja tensión. Su ejemplo: un transformador trifásico de 75 kVA, 208Y/120 V y 5 % tiene unos 208 A nominales, y la falla máxima con bus infinito es 208 ÷ 0.05 = 4,160 A, el “peor escenario”. La misma FAQ indica que el cálculo no es necesario por debajo de 15 kVA, porque UL no exige la impedancia en la placa de esos equipos.
I = kVA × 1000 ÷ (√3 × V)
Icc = I ÷ (Z % ÷ 100)
El resultado es la corriente trifásica simétrica (valor eficaz) en las terminales del secundario, con la red aguas arriba supuesta sin impedancia. Es el mismo tipo de valor con el que se expresa la capacidad interruptiva de un interruptor de baja tensión.
¿Por qué en 220 V la corriente de cortocircuito es más del doble?
Para la misma potencia, la corriente es inversamente proporcional a la tensión: 480 ÷ 220 = 2.18. Con la misma impedancia, la corriente de cortocircuito crece en la misma proporción. Un transformador que en 480 V requiere un tablero de 22 o 25 kA, en 220 V requiere uno de 50 kA o más.
Cortocircuito con bus infinito — 1,000 kVA en 480 V
Icc = kVA * 1000 / (sqrt(3) * V) / (Z / 100)
Icc = A
Tabla de corriente de cortocircuito por kVA: 220Y/127 y 480Y/277 V
Cómo leer la tabla. Corriente nominal del secundario y corriente de cortocircuito con bus infinito para dos impedancias de ejemplo, 4.5 % y 5.75 %. Los valores son ilustrativos: la impedancia real es la de la placa del transformador que se compra.
| kVA | In 220 V | Icc 220 V, Z 4.5 % | Icc 220 V, Z 5.75 % | In 480 V | Icc 480 V, Z 4.5 % | Icc 480 V, Z 5.75 % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 150 | 393.6 A | 8.7 kA | 6.8 kA | 180.4 A | 4.0 kA | 3.1 kA |
| 225 | 590.5 A | 13.1 kA | 10.3 kA | 270.6 A | 6.0 kA | 4.7 kA |
| 300 | 787.3 A | 17.5 kA | 13.7 kA | 360.8 A | 8.0 kA | 6.3 kA |
| 500 | 1,312.2 A | 29.2 kA | 22.8 kA | 601.4 A | 13.4 kA | 10.5 kA |
| 750 | 1,968.2 A | 43.7 kA | 34.2 kA | 902.1 A | 20.0 kA | 15.7 kA |
| 1,000 | 2,624.3 A | 58.3 kA | 45.6 kA | 1,202.8 A | 26.7 kA | 20.9 kA |
| 1,500 | 3,936.5 A | 87.5 kA | 68.5 kA | 1,804.2 A | 40.1 kA | 31.4 kA |
| 2,000 | 5,248.6 A | 116.6 kA | 91.3 kA | 2,405.6 A | 53.5 kA | 41.8 kA |
Respuesta rápida: 500 kVA en 220 V y 1,000 kVA en 480 V
- Un transformador de 500 kVA en 220 V con 5.75 % de impedancia da 22.8 kA con bus infinito; con 4.5 %, 29.2 kA.
- Un transformador de 1,000 kVA en 480 V con 5.75 % da 20.9 kA con bus infinito y 25.0 kA con tolerancia y motores, lo que lleva a un tablero de 35 kA (cálculo completo más abajo).
¿Qué impedancia usar? 4.5 y 5.75 % según IEEE C57.12.34
En especificaciones de transformadores trifásicos tipo pedestal basadas en IEEE C57.12.34, como la Tabla 2 de la guía de diseño de la Southern Methodist University (2021), las unidades de 750 kVA en adelante con baja tensión menor de 700 V llevan 5.75 % nominal, mientras que de 112.5 a 300 kVA se admite de 1.40 a 5.75 % y en 500 kVA, de 1.70 a 5.75 %. Por eso la columna de 5.75 % es representativa en los tamaños grandes y optimista en los pequeños, donde la corriente real puede ser mucho mayor. La misma guía fija una tolerancia de ±7.5 % sobre la impedancia de diseño cuando esta supera 2.5 %.
Nivel de cortocircuito de CFE en el punto de conexión: cómo corrige el cálculo
La red de media tensión tiene impedancia propia. Se expresa como potencia de cortocircuito en el punto de conexión, en MVA, y se suma en serie con la del transformador, ambas en por unidad sobre la base del transformador:
Z red (pu) = kVA del transformador ÷ (MVA de cortocircuito × 1000)
Icc = In ÷ (Z red + Z transformador)
Ejemplo. Transformador de 1,000 kVA, 23 kV a 480Y/277 V, Z = 5.75 %. Se supone un nivel de 250 MVA en el punto de conexión (unos 6.28 kA en 23 kV). Es un supuesto para el ejemplo: el valor real lo da el suministrador.
- Z red = 1,000 ÷ 250,000 = 0.004 pu (0.4 %).
- Z total = 0.004 + 0.0575 = 0.0615 pu.
- Icc = 1,202.8 ÷ 0.0615 = 19,558 A, es decir 19.6 kA, contra 20.9 kA con bus infinito.
Cortocircuito en 480 V con la red de CFE (250 MVA supuestos)
Icc = kVA * 1000 / (sqrt(3) * V) / (kVA / (Scc * 1000) + Z / 100)
Icc = A
El resultado es poco sensible a la red: con 100 MVA sería 17.8 kA y con 500 MVA, 20.2 kA. En baja tensión domina el transformador; la red pesa más cuanto mayor es el transformador en relación con ella.
¿Dónde se consigue el nivel de cortocircuito de CFE?
El taller de la CRE sobre el Código de Red para Centros de Carga lista el cortocircuito entre los requerimientos técnicos (la capacidad interruptiva de las protecciones) y remite a los valores que publica el Distribuidor para sus nodos y, en alta tensión, a los niveles de la Red Nacional de Transmisión que publica el CENACE. En la práctica, se solicita a CFE Distribución para el punto de conexión del proyecto. Para el trámite de conexión en media tensión, véase requisitos para una subestación eléctrica CFE; para dimensionar las celdas con ese mismo dato, celdas de media tensión SF6, vacío o aire.
Aporte de motores a la corriente de cortocircuito
En el instante de la falla, los motores de inducción en marcha se comportan como generadores y alimentan el cortocircuito durante algunos ciclos. La guía de cálculo punto a punto de Cooper Bussmann (Eaton) da una estimación práctica: multiplicar la corriente total de los motores por 4, con valores de 4 a 6 comúnmente aceptados, y sumar ese aporte en el secundario del transformador.
Con el mismo ejemplo: si la mitad de la carga del transformador de 1,000 kVA son motores, 0.5 × 1,202.8 A = 601.4 A de motores, y su aporte es 4 × 601.4 = 2,405.6 A. Con la red de 250 MVA, el total es 19,558 + 2,406 = 21,964 A (22.0 kA). Si la carga de motores no se conoce, suponer que toda la carga es de motores es la opción conservadora: el aporte sube a 4.8 kA.
Capacidad interruptiva del tablero: qué kA pedir al interruptor general
La NOM-001-SEDE-2012, sección 110-9, dice que “los equipos destinados a interrumpir corrientes de falla deben tener un rango nominal de interrupción no menor que la tensión nominal del circuito y la corriente existente en los terminales de línea del equipo”. La 110-10 añade que las protecciones, la impedancia total y las capacidades de cortocircuito de los equipos “se deben elegir y coordinar” para que la falla se libere sin dañar el resto del circuito. Para el panorama completo de la normativa mexicana aplicable al transformador, véase normas de transformadores en México: NOM y CFE.
Para no subdimensionar el equipo, el valor de diseño suele combinar el peor caso de tres factores: bus infinito, impedancia en el límite inferior de tolerancia y aporte de motores.
- Z mínima con −7.5 %: 5.75 × 0.925 = 5.32 %.
- Transformador con bus infinito: 1,202.8 ÷ 0.0531875 = 22,615 A.
- Más motores (50 % de la carga): 22,615 + 2,406 = 25,020 A.
- Selección: 25.0 kA rebasa por poco un escalón de 25 kA, así que el interruptor general y el tablero se piden de 35 kA. Los escalones habituales de catálogo son 25, 35, 42, 50, 65, 85 y 100 kA, y varían por fabricante y tipo de interruptor.
El mismo transformador en 220 V llega a 45.6 kA con bus infinito y a cerca de 54.6 kA con tolerancia y motores: el tablero pasa a 65 kA. Cuando un interruptor de la serie no alcanza la falla disponible, la sección 240-86 permite combinaciones en serie probadas o, en instalaciones existentes, calculadas bajo supervisión de ingeniería, con su marcado en campo. Para dimensionar la protección contra sobrecorriente con el NEC (Estados Unidos) y el CEC (Canadá), véase protección contra sobrecorriente del transformador.
Coordinación de protecciones en subestaciones: fusible de MT e interruptor de BT
En una subestación de cliente, la protección típica es un fusible de media tensión en el primario y un interruptor general en baja tensión. La coordinación de protecciones se revisa en un mismo gráfico tiempo-corriente, con todas las curvas referidas a la misma tensión:
- El interruptor general abre primero. Para cualquier falla en el tablero, su curva (con disparo instantáneo o de corto retardo) debe quedar por debajo y a la izquierda de la del fusible referida a 480 V.
- El fusible no se funde al energizar. Debe soportar la corriente de energización (inrush) que indique el fabricante del transformador.
- El fusible protege al transformador. Su curva debe quedar por debajo de la curva de daño por fallas pasantes (IEEE C57.109).
- El fusible respeta el tope de la norma. Con primario de más de 600 V e impedancia de hasta 6 %, la Tabla 450-3(a) de la NOM-001-SEDE-2012 limita el fusible al 300 % de la corriente primaria: en 1,000 kVA y 23 kV, 300 % × 25.1 A = 75.3 A.
Con los números del ejemplo, una falla trifásica de 19,558 A en el tablero de 480 V circula por el primario de 23 kV como 19,558 × 480 ÷ 23,000 = 408.2 A. Ese es el punto donde el fusible y el interruptor general deben separarse en tiempo. En una falla a tierra en el secundario de un transformador delta-estrella, el fusible ve solo 58 % de esa corriente (1 ÷ √3 en por unidad), así que su reacción es más lenta.
El taller de la CRE es claro en el reparto de responsabilidades: los Centros de Carga responden de sus sistemas de protección y deben ser capaces de liberar las fallas de sus instalaciones. Es decir, la coordinación de protecciones aguas abajo del punto de conexión con CFE corresponde al usuario. El cálculo de un paso para una subestación de 1,500 kVA está en subestación compacta: tipos, partes y cómo elegirla; el equipo ensamblado en fábrica es la subestación compacta tipo pedestal hasta 2500 kVA.
Errores comunes en el cálculo de cortocircuito de transformadores
- Usar la impedancia de una tabla y no la de la placa. La empresa eléctrica pública Snohomish County PUD (estado de Washington, EE. UU.) publica, para sus transformadores tipo pedestal, una impedancia de 1.24 % en un 500 kVA de 480 V y unos 48.5 kA de falla. Con 1.70 %, el mínimo de la guía de la SMU, serían 601.4 ÷ 0.017 = 35.4 kA. La tabla de 5.75 % daría 10.5 kA: un tablero de 14 o 18 kA quedaría muy por debajo. Pida la impedancia de placa con la cotización; véase transformador tipo pedestal de 500 kVA.
- Olvidar la tolerancia. Con −7.5 %, la Z de 5.75 % baja a 5.32 % y el cortocircuito sube 8 %. En transformadores secos listados UL 1561 de 25 kVA o más, Bussmann indica una tolerancia de ±10 %.
- Confundir 208 con 220 V. Las tablas de Estados Unidos usan 208Y/120 V; en México la tensión es 220Y/127 V. En 1,000 kVA y 5.75 %, 208 V dan 48.3 kA y 220 V, 45.6 kA. Use la tensión real del secundario.
- Omitir los transformadores en paralelo. Dos transformadores de 1,000 kVA y 5.75 % en el mismo bus de 480 V suman 2 × 20.9 = 41.8 kA. Lo mismo ocurre durante una transferencia con cierre en transición si el generador queda en paralelo con la red.
- Calcular una vez y no volver a revisar. Un transformador más grande, una ampliación con nuevos motores o un cambio en la red de CFE modifican el valor; la capacidad interruptiva del tablero debe seguir por encima.
El papel de Entogo
Entogo es una empresa canadiense con fábrica propia en China que fabrica transformadores, tableros y celdas. El tablero autosoportado de baja tensión llega a 6000 A y 200 kA (3 ciclos), diseñado según UL 891. El tablero con interruptores extraíbles llega a 5000 A con resistencia al cortocircuito de 65, 85 o 100 kAIC, y el centro de control de motores (CCM), a 3150 A. El transformador trifásico tipo pedestal va de 75 a 2500 kVA; su ficha lista secundarios de 208Y/120, 480Y/277, 240/120 y 600 V, y otra tensión, como 220Y/127 V, se confirma en la cotización junto con la impedancia de placa. La certificación UL (cULus) / CSA está disponible bajo solicitud.
Las fabricaciones con especificación norteamericana se entregan en 16 a 24 semanas. Para proyectos de planta completos, vea EPC industrial; para tableros con su propia marca, la manufactura por contrato de tableros o de transformadores. Si nos envía los kVA, la impedancia, la tensión y el nivel de cortocircuito de CFE a través de contacto, el equipo le responde en un día hábil.
En resumen: calcule la corriente nominal, divídala entre la impedancia de placa, corrija con la red y con los motores, aplique la tolerancia y elija la capacidad interruptiva inmediata superior para el interruptor general y el tablero.
