Antes de llegar a esta cuenta, conviene tener claro qué tan preparada está tu planta en general: el diagnóstico ECRA es el punto de partida habitual para mapear ese panorama antes de entrar al detalle de kVA.
El proyecto de la nueva nave ya tiene layout, y el integrador mecánico te pasó una lista de equipos con sus placas. Alguien en la junta suma todos los kW de esas placas, lo divide por el factor de potencia para sacar kVA y anuncia: «necesitamos un transformador de 2,500 kVA y contratar esa demanda con CFE». El número suena contundente y nadie lo cuestiona. El problema es que casi siempre está inflado entre un 40 y un 60 por ciento respecto a lo que la planta realmente jalará. Esa sobreestimación se convierte en un transformador más caro de lo necesario y, sobre todo, en una demanda contratada que pagarás mes a mes durante toda la vida del contrato, opere o no la planta a ese nivel.
El error opuesto es igual de caro pero más doloroso: dimensionar de menos. Cuando el transformador o la acometida se quedan cortos, los equipos no arrancan, las protecciones disparan al primer pico, y terminas pagando penalizaciones por exceder la demanda contratada o, peor, replanteando la infraestructura con la planta ya construida. Entre esos dos extremos hay un número correcto, y se llega a él con una secuencia de cálculo que no es complicada, pero que tiene que respetar el orden y entender qué representa cada factor. Esta es esa receta, paso a paso, pensada para un director de operaciones, de proyecto o un CFO que necesita validar el número antes de firmar.
Carga conectada: el punto de partida (y por qué no es la respuesta)
La carga conectada es la suma de la potencia nominal de todos los equipos eléctricos que existirán en la planta, tal como aparece en sus placas de datos. Es el inventario crudo: motores, compresores, hornos, iluminación, aire acondicionado, equipo de oficina, cargadores, todo. Es el cimiento del cálculo, pero por sí sola no dice cuánta potencia necesitas, porque ningún equipo opera de forma aislada y casi nada opera al 100 % de su placa todo el tiempo. Hay además cargas nuevas que conviene dimensionar aparte por su magnitud y simultaneidad —la carga de flotas eléctricas es el caso típico, con sus propios requisitos de infraestructura para estaciones de carga.
Primero: lleva todo a la misma unidad (kW)
Las placas vienen en unidades distintas y hay que homologarlas antes de sumar. Los motores suelen rotularse en HP (caballos de fuerza), mientras que el resto del equipo viene en kW o en kVA. La conversión básica:
- De HP a kW: 1 HP equivale aproximadamente a 0.746 kW. Un motor de 100 HP es del orden de 74.6 kW de potencia mecánica en la flecha.
- Ojo con el rendimiento del motor: la placa de HP es potencia mecánica de salida. La potencia eléctrica que el motor toma de la red es mayor, porque ningún motor es 100 % eficiente. Para estimar la potencia eléctrica de entrada se divide entre la eficiencia del motor (típicamente del orden de 0.90 a 0.95 en motores industriales modernos).
Sumando todo en kW obtienes la carga conectada total. En una planta mediana este número fácilmente llega a cifras que asustan — y ahí está justo la trampa de dimensionar con él directamente.
La carga conectada no es la demanda. Es la suma de placas suponiendo que todo opera simultáneamente y a plena carga, un escenario que no ocurre en la práctica. Dimensionar con la carga conectada cruda es la causa número uno de transformadores sobredimensionados y de demanda contratada pagada de más. El trabajo de cálculo consiste precisamente en aterrizar ese número a la realidad operativa.
Factor de demanda: no todo opera a plena carga
El factor de demanda reconoce que un grupo de cargas rara vez opera, todo a la vez, al 100 % de su capacidad. Es la relación entre la demanda máxima real de un conjunto de cargas y su carga conectada total:
Factor de demanda = demanda máxima ÷ carga conectada. Siempre es un número entre 0 y 1 (o expresado como porcentaje).
El factor depende del tipo de carga y de cómo se use. Algunos comportamientos típicos, a modo de orientación:
- Iluminación: suele tener factor de demanda alto, cercano a la unidad, porque cuando se enciende un turno se enciende casi toda.
- Motores de proceso: el factor depende del ciclo de trabajo. Un motor que arranca y para según la producción tiene un factor menor que uno que gira continuo.
- Cargas intermitentes (montacargas eléctricos, equipo de soldadura, ciertas prensas): factores bajos, porque su operación es por ráfagas.
- Tomacorrientes y cargas misceláneas: factores bajos; nunca están todos en uso a la vez.
Aplicando un factor de demanda razonable a cada grupo de cargas y sumando, obtienes una primera estimación de la demanda de cada área. Estos factores no se inventan: salen de tablas normativas de referencia (por ejemplo las que recoge la NOM-001-SEDE para ciertos tipos de carga), de la experiencia del proyectista con plantas similares y, cuando existe, de la medición real de una operación equivalente.
Factor de coincidencia: las áreas no llegan a su pico al mismo tiempo
Aquí entra el segundo gran ajuste, y el que más se olvida. Aun cuando cada área de la planta tenga su propia demanda máxima, esos picos no ocurren todos en el mismo instante. El área de producción puede picar a media mañana, la de servicios (aire acondicionado) a media tarde, el comedor a la hora de la comida. Sumar los picos individuales asume que todos coinciden — lo cual exagera el total de la planta.
El factor de coincidencia corrige eso. Es la relación entre la demanda máxima del conjunto y la suma de las demandas máximas individuales de cada área:
Factor de coincidencia = demanda máxima coincidente ÷ suma de demandas máximas individuales.
Su inverso es el factor de diversidad (suma de máximas individuales ÷ máxima coincidente), que siempre es mayor o igual a 1. Ambos describen lo mismo desde dos ángulos: mientras más diversas y desfasadas sean las cargas, menor es el factor de coincidencia y mayor el de diversidad, y más se reduce el total respecto a la simple suma de picos.
Cómo se aplica en la práctica
El cálculo se hace por niveles, de abajo hacia arriba, igual que el árbol eléctrico:
- Se calcula la demanda de cada área aplicando el factor de demanda a sus cargas.
- Se suman las demandas de las áreas que cuelgan de un mismo tablero y se les aplica el factor de coincidencia entre ellas.
- Se repite el ejercicio subiendo de nivel, hasta llegar a la acometida.
El resultado en la cabeza del sistema es la demanda máxima coincidente de toda la planta: la potencia activa más alta que se espera que el sitio jale en cualquier instante. Este es el número técnicamente honesto, y suele ser muy inferior a la carga conectada cruda con la que arrancó el ejercicio.
De kW a kVA: por qué CFE y el transformador no hablan en kW
Hasta aquí todo el cálculo está en kW — potencia activa, la que efectivamente hace trabajo. Pero el transformador, la acometida y el contrato con CFE se dimensionan en kVA (potencia aparente). La diferencia entre una y otra es el factor de potencia (FP), y entenderla evita el último gran error de dimensionamiento.
Las cargas industriales, sobre todo los motores y transformadores, además de potencia activa (kW) consumen potencia reactiva (kVAR) para crear sus campos magnéticos. La suma vectorial de ambas es la potencia aparente (kVA), que es la que físicamente tiene que entregar el transformador y transportar la acometida. La relación:
- kVA = kW ÷ factor de potencia.
- El factor de potencia es un número entre 0 y 1: la fracción de la potencia aparente que se convierte en trabajo útil.
- Con un FP de 1.0, kVA y kW serían iguales. En una planta industrial real, sin corregir, el FP suele estar del orden de 0.80 a 0.90.
Esto importa en dinero por dos vías. Primero, el equipo se dimensiona en kVA: una demanda de 800 kW con un FP de 0.85 exige del orden de 940 kVA de transformador, no 800. Segundo, CFE penaliza el bajo factor de potencia: en tarifas industriales, un FP por debajo del 90 % genera un recargo en la factura, y por encima de ese umbral puede haber bonificación. Por eso muchas plantas instalan bancos de capacitores para corregir el FP: suben el factor, reducen los kVA requeridos y eliminan el recargo. Conviene decidir si vas a corregir el FP antes de dimensionar, porque cambia el número de kVA.
Margen de reserva: dimensionar para mañana, no solo para hoy
Una vez que tienes la demanda máxima coincidente en kVA, falta una decisión de criterio: ¿cuánto margen dejar por encima? Dimensionar exactamente a la demanda calculada deja el sistema al límite el día uno, sin espacio para crecimiento, para el error inherente al cálculo ni para los arranques.
El margen de reserva cubre tres cosas distintas que conviene no confundir:
- Crecimiento futuro. Si el plan de negocio contempla una segunda línea, más turnos o equipo adicional en los próximos años, ese consumo proyectado debe entrar en el dimensionamiento del transformador, que es un activo de larga vida y caro de reemplazar. Proyectar esa demanda a futuro es un ejercicio propio; lo desarrollamos en el estudio de carga eléctrica y proyección de demanda industrial, y la metodología para estimar el horizonte largo está en cómo proyectar el crecimiento de carga eléctrica a 5 y 10 años.
- Margen de seguridad sobre el cálculo. El cálculo de demanda trabaja con factores estimados; un colchón razonable absorbe la incertidumbre.
- Capacidad para picos de arranque. Los motores grandes demandan al arrancar varias veces su corriente nominal. El transformador debe tolerar esos transitorios sin caídas de tensión que afecten al resto de la planta.
Como orientación general de la industria, sobre la demanda máxima proyectada se suele dejar un margen del orden del 20 al 25 por ciento para el dimensionamiento del transformador, ajustable según qué tan agresivo sea el plan de crecimiento y el peso de las cargas con arranque pesado. No es una regla universal: es un criterio de ingeniería que se calibra caso por caso.
kVA a contratar y kVA del transformador no son lo mismo
Este es uno de los puntos que más confusión genera en una junta de proyecto. Al final del ejercicio salen dos números distintos, y mezclarlos cuesta dinero:
- La demanda a contratar con CFE se basa en la demanda máxima coincidente que esperas jalar de la red, según la tarifa aplicable. Pagas por ella cada mes como demanda contratada, así que sobreestimarla es un costo fijo recurrente — distinto de la demanda que de verdad picas.
- El tamaño del transformador se elige por capacidad nominal estándar (los fabricantes manejan valores discretos: 500, 750, 1000, 1500 kVA, etc.) e incorpora el margen de reserva y crecimiento futuro. Por eso suele ser mayor que la demanda contratada: tiene que aguantar picos de arranque y el crecimiento que aún no contratas.
La tabla resume cómo se diferencian los conceptos que se van encadenando en el cálculo:
| Concepto | Qué representa | Para qué se usa |
|---|---|---|
| Carga conectada | Suma de placas de todos los equipos (kW) | Inventario base del cálculo |
| Demanda máxima coincidente | Potencia activa real más alta del conjunto (kW) | Punto de partida honesto del dimensionamiento |
| Potencia aparente | La anterior convertida vía factor de potencia (kVA) | Lenguaje de CFE y del transformador |
| Demanda a contratar | Demanda coincidente prevista de la red | Contrato CFE — costo fijo mensual |
| Transformador | Capacidad nominal con margen de reserva | Activo físico — incluye crecimiento y picos |
Un ejemplo numérico de principio a fin
Veamos la receta completa con cifras ilustrativas — no son de un cliente específico, sirven solo para mostrar cómo se encadena el cálculo. Imagina una planta con tres áreas:
- Producción: carga conectada de 900 kW (motores y proceso), con un factor de demanda de 0.70 → demanda de área ≈ 630 kW.
- Servicios (aire acondicionado, aire comprimido): carga conectada de 300 kW, factor de demanda 0.80 → ≈ 240 kW.
- Iluminación, oficinas y misceláneos: carga conectada de 150 kW, factor de demanda 0.60 → ≈ 90 kW.
La carga conectada total es 1,350 kW. La suma de las demandas máximas de las tres áreas es 630 + 240 + 90 = 960 kW. Pero esas tres áreas no llegan a su pico al mismo tiempo; aplicando un factor de coincidencia de, digamos, 0.85 entre ellas, la demanda máxima coincidente de la planta queda en ≈ 816 kW.
Ahora a kVA. Con un factor de potencia de 0.85 (planta sin corregir): 816 kW ÷ 0.85 ≈ 960 kVA de potencia aparente. Si la planta instala bancos de capacitores y lleva el FP a 0.95, ese mismo consumo activo exige solo ≈ 859 kVA — la corrección del FP reduce el tamaño requerido en cerca de un 10 por ciento.
Finalmente, los dos números de salida. La demanda a contratar con CFE rondaría los 816 kW de demanda coincidente prevista (ajustada a la tarifa aplicable). Para el transformador, sobre los ~960 kVA aplicamos un margen de reserva del orden del 20 % → ~1,150 kVA, que se redondea hacia arriba a la capacidad estándar inmediata: un transformador de 1,250 kVA. Compáralo con el reflejo inicial de la junta: dividir la carga conectada cruda de 1,350 kW entre 0.85 habría arrojado ~1,590 kVA y empujado a un transformador de 2,000 kVA, casi el doble del costo y una demanda contratada muy por encima de la real.
Los dos errores que cuestan dinero
Todo el ejercicio existe para esquivar dos fallas opuestas, ambas caras:
Sobredimensionar
Es el error más común porque parece prudente. Sus costos:
- Transformador más caro de lo necesario, con mayores pérdidas en vacío al operar muy por debajo de su capacidad.
- Demanda contratada inflada: si se contrata de más, se paga ese cargo fijo mes a mes durante toda la vida del contrato, sin usarlo.
- CAPEX inmovilizado en infraestructura que no aporta producción.
Subdimensionar
Menos frecuente pero más visible porque la planta no funciona:
- Los equipos no arrancan o lo hacen con caídas de tensión que estresan motores y electrónica.
- Disparos por sobrecarga al acercarse a la capacidad, con paros de producción.
- Penalizaciones de CFE por exceder la demanda contratada.
- Reingeniería costosa si hay que cambiar transformador o acometida con la planta ya operando.
Conviene además aclarar un punto frecuente de confusión: dimensionar bien tus kVA es necesario, pero no garantiza que la red de CFE en tu predio tenga esa capacidad disponible para entregártela. Son dos preguntas distintas. Cuánta capacidad hay realmente del lado de la red, y cómo verificarla antes de comprometer el proyecto, lo cubrimos en cómo evaluar la capacidad eléctrica disponible para tu nueva planta en México.
Cuando la demanda calculada es de gran escala, conseguir esa capacidad del lado de la red exige sustentarla ante la autoridad con estudios formales. En un proyecto del noreste de México, M2 Energy llevó los estudios de impacto ante CENACE bajo el Criterio CONE-16 del Código de Red para aprobar +15 MW de demanda incremental aprobada por CENACE y dejar el centro de carga en más de 26 MW; el caso completo está en esta ampliación de subestación particular 115/13.8 kV.
Calcular los kVA de una planta no es dividir una suma de placas entre el factor de potencia: es aterrizar la carga conectada a la realidad operativa con factores de demanda, descontar la no-coincidencia entre áreas, convertir a potencia aparente vía el factor de potencia y, por último, sumar un margen de reserva con criterio. Hecho así, el número resultante suele ser muy inferior al reflejo inicial — lo que se traduce en un transformador más barato y una demanda contratada que no pagas de más, sin sacrificar capacidad para arrancar ni para crecer. Si estás por firmar un contrato con CFE o por comprar transformador con base en una suma de placas, vale la pena correr el cálculo completo antes: es de las decisiones de proyecto donde el orden y el criterio se pagan solos.