Calculadora de dimensionamiento de banco de transformadores en paralelo – IEEE, IEC

La correcta selección y dimensionamiento de bancos de transformadores en paralelo es crucial para sistemas eléctricos confiables. Este cálculo, basado en normativas IEEE e IEC, asegura operación eficiente, segura y sin sobrecargas.

Aquí descubrirás cómo dimensionar bancos de transformadores en paralelo, fórmulas, tablas, ejemplos y una calculadora IA avanzada.

Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de dimensionamiento de banco de transformadores en paralelo – IEEE, IEC

• Ejemplo 1: Tres transformadores de 1000 kVA, 13.8/0.48 kV, %Z=6%, ¿cuál es la capacidad total en paralelo?
• Ejemplo 2: Dos transformadores de 2500 kVA y 2000 kVA, %Z=5.5% y 6%, ¿cómo se reparte la carga?
• Ejemplo 3: ¿Qué corriente circulará entre dos transformadores de 1500 kVA, 13.2/0.48 kV, con tensiones de vacío de 13,200 V y 13,250 V?
• Ejemplo 4: ¿Cuál es la máxima carga admisible para tres transformadores de 2000 kVA, %Z=6%, operando en paralelo según IEC?

Tabla de valores comunes para dimensionamiento de bancos de transformadores en paralelo – IEEE, IEC

Fórmulas para el dimensionamiento de bancos de transformadores en paralelo

El dimensionamiento de bancos de transformadores en paralelo requiere el uso de fórmulas específicas para asegurar el reparto adecuado de carga, evitar sobrecargas y minimizar corrientes de circulación. A continuación se presentan las fórmulas más relevantes, explicando cada variable y sus valores típicos según IEEE e IEC.

1. Capacidad total del banco de transformadores en paralelo

• S_total: Capacidad total del banco (kVA)
• S₁, S₂, …, S_n: Capacidad nominal de cada transformador (kVA)

Valores típicos: 1000, 1600, 2000, 2500, 3150, 5000 kVA.

2. Reparto de carga entre transformadores con diferentes impedancias

• Carga_i: Carga soportada por el transformador i (kVA)
• S_i: Capacidad nominal del transformador i (kVA)
• Z_i: Impedancia del transformador i (%)
• Z_total: Suma de las impedancias relativas de todos los transformadores en paralelo (%)

Valores típicos de impedancia: 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, 7%, 7.5%.

3. Corriente de circulación por diferencia de tensión de vacío

• I_circ: Corriente de circulación (A)
• V₁, V₂: Tensión de vacío de cada transformador (V)
• Z₁, Z₂: Impedancia de cada transformador (Ω)

La diferencia de tensión de vacío debe ser menor al 0.5% para evitar corrientes elevadas.

4. Corriente nominal del transformador

• I_nom: Corriente nominal (A)
• S: Potencia nominal del transformador (kVA)
• V: Tensión de línea (kV)

Valores típicos de corriente: 1400 A, 2400 A, 4330 A, 5772 A, 7216 A.

5. Desbalance de carga permitido según normas

• Carga_i: Carga en el transformador i (kVA)
• Carga_prom: Carga promedio por transformador (kVA)

IEEE e IEC recomiendan un desbalance máximo del 10%.

Ejemplos de aplicación real: dimensionamiento de bancos de transformadores en paralelo

Ejemplo 1: Dos transformadores de diferente capacidad y diferente impedancia

Supongamos que se tienen dos transformadores para operar en paralelo:

• Transformador 1: 2500 kVA, %Z = 5.5%
• Transformador 2: 2000 kVA, %Z = 6.0%
• Carga total a alimentar: 4000 kVA

Paso 1: Calcular la capacidad total del banco:

• S_total = 2500 + 2000 = 4500 kVA

Paso 2: Calcular el reparto de carga según la impedancia:

• La carga se reparte inversamente proporcional a la impedancia.
• Carga₁ = 4000 × (6.0 / (5.5 + 6.0)) = 4000 × (6.0 / 11.5) ≈ 2087 kVA
• Carga₂ = 4000 × (5.5 / (5.5 + 6.0)) = 4000 × (5.5 / 11.5) ≈ 1913 kVA

Paso 3: Verificar que ningún transformador supere su capacidad nominal:

• 2087 kVA < 2500 kVA ✔️
• 1913 kVA < 2000 kVA ✔️

Paso 4: Calcular el desbalance:

• Carga promedio = 4000 / 2 = 2000 kVA
• Desbalance₁ = |2087 – 2000| / 2000 × 100 ≈ 4.35%
• Desbalance₂ = |1913 – 2000| / 2000 × 100 ≈ 4.35%

Ambos desbalances están dentro del 10% permitido por IEEE e IEC.

Ejemplo 2: Tres transformadores idénticos en paralelo

Supongamos tres transformadores idénticos:

• Potencia: 2000 kVA cada uno
• Tensión: 13.2/0.48 kV
• Impedancia: 6%
• Carga total: 5400 kVA

Paso 1: Capacidad total del banco:

• S_total = 3 × 2000 = 6000 kVA

Paso 2: Reparto de carga (transformadores idénticos):

• Cada transformador soporta: 5400 / 3 = 1800 kVA

Paso 3: Verificar que ningún transformador supere su capacidad nominal:

• 1800 kVA < 2000 kVA ✔️

Paso 4: Calcular el desbalance:

• Carga promedio = 1800 kVA
• Desbalance = 0%

El sistema cumple con los requisitos de IEEE e IEC para operación en paralelo.

Consideraciones adicionales y mejores prácticas según IEEE e IEC

• Los transformadores deben tener la misma relación de transformación, grupo vectorial y polaridad.
• La diferencia de impedancia no debe superar el 10% para evitar desbalances excesivos.
• La diferencia de tensión de vacío debe ser menor al 0.5%.
• El desbalance de carga no debe superar el 10%.
• Se recomienda que la suma de las capacidades individuales sea al menos igual a la carga máxima esperada más un margen de seguridad.
• Consultar siempre las normas IEEE C57.12.00 y IEC 60076 para requisitos específicos.

El dimensionamiento correcto de bancos de transformadores en paralelo, siguiendo las fórmulas y recomendaciones de IEEE e IEC, garantiza la seguridad, eficiencia y confiabilidad de los sistemas eléctricos industriales y comerciales.