Comprender la diferencia entre vatios (W) y voltios-amperios (VA) es esencial a la hora de diseñar o instalar sistemas eléctricos y solares. Con demasiada frecuencia, los profesionales tratan los vatios y los VA como si fueran intercambiables, un error que conduce a inversores de tamaño insuficiente, conductores sobrecalentados, disparos molestos o gastos inesperados. En este artículo se explican las matemáticas, se muestran ejemplos prácticos y se ofrecen reglas prácticas para que pueda elegir el equipo adecuado a la primera.
Potencia real, potencia aparente y factor de potencia: lo esencial
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Vatios (W) medir real potencia: la energía convertida en trabajo útil (calor, movimiento, luz).
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Voltio-amperios (VA) medir aparente potencia: el producto de la tensión y la corriente en el circuito, independientemente de si esa corriente produce trabajo útil.
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Factor de potencia (FP) es la relación entre la potencia real y la potencia aparente: PF = W / VA. Oscila entre 0 y 1. Las cargas resistivas (calefactores, lámparas incandescentes) se acercan a 1. Las cargas inductivas (motores, transformadores) suelen ser de 0,6-0,95. Las cargas inductivas (motores, transformadores) suelen ser de 0,6-0,95. Muchos dispositivos electrónicos con fuentes de alimentación conmutadas (controladores LED, variadores de velocidad) tienen un FP en torno a 0,9 o superior si están bien diseñados.
Dado que los inversores, transformadores y protecciones de red se expresan en VA (o kVA), debe convertir los vatios en VA al dimensionar los equipos:
VA = W / PF
Alternativamente, cuando se trata de tensión y corriente directamente: VA = V × A (monofásico) o VA = √3 × V_L × A (trifásico, tensión de línea).
Un ejemplo claro: una sola fase
Tienes una carga que consume 1.200 W, y el factor de potencia de la carga es 0,8. ¿Qué capacidad VA necesita?
Paso 1: Escribe la fórmula
VA = W / PF
Paso 2: Sustituir números
VA = 1.200 ÷ 0,8
Paso 3: Calcular
1,200 ÷ 0.8 = 1,500
Así que la potencia aparente es 1.500 VA (1,5 kVA). Esto significa que un inversor o SAI con una potencia nominal de 1,2 kW (1.200 W) pero sólo 1,2 kVA estaría infradimensionado: seleccione al menos 1,5 kVA, más margen.
Ejemplo trifásico: cómo obtener la corriente de línea
Supongamos que tiene una bomba de 10.000 W (10 kW) con una alimentación trifásica de 400 V y un FP = 0,9. Desea conocer la intensidad de línea para dimensionar los conductores y los dispositivos de protección. Desea conocer la intensidad de línea para dimensionar los conductores y los dispositivos de protección.
Método: utilizar la fórmula de corriente para trifásica:
I = P / (√3 × V × PF)
Paso 1: Calcular √3 × V × PF
√3 ≈ 1.732
1.732 × 400 = 692.8
692.8 × 0.9 = 623.52
Paso 2: Dividir P por ese producto
I = 10.000 ÷ 623,52 ≈ 16,04 A
Así que la carga atrae ≈16,0 A por línea. Utilícelo al seleccionar el tamaño del cable y los dispositivos de protección aguas arriba, y recuerde añadir los factores de reducción de potencia necesarios para la temperatura ambiente y la agrupación.
Por qué es importante el dimensionamiento VA para sistemas solares + baterías
Los inversores solares y los inversores de baterías suelen especificarse en kW (potencia real continua) y kVA (potencia aparente). Si dimensiona un inversor sólo por vatios, corre el riesgo de sobrecargar su capacidad de transporte de corriente cuando PF < 1. Implicaciones prácticas:
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Inversores: Debe suministrar potencia aparente durante la salida de CA. Si el FP es deficiente, el límite de corriente del inversor puede alcanzarse antes de su potencia nominal en vatios.
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Baterías: Las corrientes del lado de CC están ligadas a la potencia del inversor; una mayor potencia aparente en el lado de CA se traduce en corrientes de batería más altas después de tener en cuenta la eficiencia.
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Cables y protección: Éstos deben transportar la corriente real que corresponde a la potencia aparente; un tamaño insuficiente provoca caídas de tensión y calor.
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Sobretensión y arranque del motor: Los motores y compresores pueden consumir varias veces su corriente nominal de funcionamiento al arrancar. La capacidad de sobretensión del inversor (kVA durante unos pocos ciclos) es fundamental.
Un flujo de dimensionamiento práctico para un instalador de energía solar/batería:
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Suma todas las cargas reales continuas en vatios.
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Calcule el FP de cada carga (resistiva ~1,0, LED/SMPS ~0,9, motor ~0,6-0,85).
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Convierte cada uno a VA utilizando VA = W / PF y suma los VA.
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Añada margen (normalmente 20-30% para futuras ampliaciones y para evitar operar cerca de los límites).
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Tenga en cuenta la eficiencia del inversor (por ejemplo, si el inversor tiene una eficiencia 96%, aumente la potencia del lado de CC en consecuencia).
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Compruebe los valores nominales de sobretensión del inversor para motores o cargas de impulso.
Corrección del factor de potencia
Mejorar el FP reduce la VA para una W dada, lo que puede reducir el tamaño necesario del transformador o inversor. En entornos industriales, la adición de condensadores puede aumentar el FP de 0,8 a 0,95 y reducir sustancialmente los gastos de demanda facturados, así como el tamaño de los equipos. En las pequeñas instalaciones solares residenciales, la corrección de la FP es menos habitual, pero los inversores modernos suelen ofrecer una FP cercana a la unidad por diseño y admiten el control de la potencia reactiva cuando es necesario.
Escollos prácticos y cómo evitarlos
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Suponiendo PF = 1,0 para todas las cargas. Muchos motores y cargas electrónicas tienen un FP < 1. Compruebe siempre las especificaciones del fabricante o mida in situ con un medidor de potencia de verdadero valor eficaz.
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Ignorar los requisitos de sobretensión. Los motores, las bombas y los frigoríficos requieren inversores con generosas potencias en kVA de corta duración.
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Olvidar la eficiencia del inversor. Tenga siempre en cuenta las pérdidas de conversión: entrada de CC necesaria = carga de CA / eficiencia del inversor.
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Pasar por alto los armónicos. Las cargas no lineales crean armónicos que pueden aumentar el calentamiento y la corriente efectiva; seleccione equipos dimensionados para la distorsión armónica esperada.
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Descuidar la reducción de potencia ambiental. Los inversores y transformadores pierden capacidad a altas temperaturas; consulte las curvas de reducción de potencia cuando los instale en armarios calientes.
Lista de comprobación rápida para el dimensionamiento de campos
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Enumera todas las cargas y sus potencias.
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Asignar valores realistas de FP (o medida).
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Calcular VA por carga y sumar.
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Añada un margen de seguridad de 20-30%.
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Elija inversor/transformador con kVA continuos ≥ VA finales y capacidad de sobretensión para cargas de arranque.
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Tenga en cuenta la eficiencia del inversor y las corrientes del lado de CC de la batería.
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Dimensione los cables y las protecciones utilizando las corrientes calculadas y los factores de reducción de potencia.
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Verifique los armónicos y, si es necesario, seleccione equipos aptos para corrientes no sinusoidales.
Nota final
Dominar la conversión entre vatios y VA acorta la distancia entre los cálculos teóricos de carga y las instalaciones robustas y duraderas. Tanto si se trata de dimensionar un inversor residencial, un transformador comercial o una planta de baterías solares, el uso de VA (y el factor de potencia) como medida principal de dimensionamiento evita las especificaciones insuficientes y mejora la fiabilidad. En caso de duda, mida: un medidor portátil de potencia real y una pinza amperimétrica le informarán sobre el terreno. Para la selección de equipos profesionales, elija componentes con valores nominales de kVA claros, capacidad de sobretensión adecuada y curvas de reducción de potencia publicadas para que su sistema funcione según lo diseñado en condiciones reales.
