Calculadora de dimensionamiento de subestaciones: poste, pedestal e interior – NTC 2050, IEEE

La correcta selección y dimensionamiento de subestaciones eléctricas es crucial para la seguridad y eficiencia energética. Una calculadora especializada permite determinar parámetros óptimos según NTC 2050 e IEEE, facilitando el diseño profesional.

En este artículo descubrirás cómo dimensionar subestaciones tipo poste, pedestal e interior, con fórmulas, tablas y ejemplos prácticos. Aprende a aplicar la normativa y optimiza tus proyectos eléctricos con precisión.

Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de dimensionamiento de subestaciones: poste, pedestal e interior – NTC 2050, IEEE

• Calcular la capacidad de un transformador para una subestación de poste con carga de 120 kVA trifásica.
• Dimensionar conductores y protecciones para una subestación pedestal de 75 kVA, 208 V, según NTC 2050.
• Determinar la corriente de cortocircuito máxima admisible en una subestación interior de 300 kVA, 480 V.
• Seleccionar el calibre de puesta a tierra para una subestación de poste de 45 kVA, 240 V, según IEEE 80.

Tablas de valores comunes para el dimensionamiento de subestaciones: poste, pedestal e interior – NTC 2050, IEEE

Las tablas anteriores muestran valores típicos de dimensionamiento para subestaciones de poste, pedestal e interior, considerando capacidades, tensiones, corrientes, calibres de conductores, protecciones y puesta a tierra, conforme a NTC 2050 e IEEE.

Fórmulas esenciales para la calculadora de dimensionamiento de subestaciones: poste, pedestal e interior – NTC 2050, IEEE

El dimensionamiento de subestaciones requiere aplicar fórmulas fundamentales para determinar la capacidad de transformadores, corrientes nominales, selección de conductores, protecciones y puesta a tierra. A continuación, se presentan las fórmulas más relevantes, explicando cada variable y sus valores comunes.

1. Cálculo de corriente nominal del transformador

• I: Corriente nominal (A)
• S: Potencia aparente del transformador (VA o kVA)
• V: Tensión nominal secundaria (V)
• FP: Factor de potencia (típico 0.8 – 1.0)

Valores comunes: S = 15, 45, 75, 112.5, 150, 225, 300 kVA; V = 208, 240, 480 V; FP = 0.9.

2. Selección de calibre de conductor (según NTC 2050, Tabla 310.15(B)(16))

• I: Corriente calculada (A)
• Tipo de aislamiento: THHN, XHHW, etc.
• Temperatura ambiente: 30°C estándar, aplicar factores de corrección si es diferente
• Número de conductores: Aplicar factores de agrupamiento si >3

Valores comunes: #8, #6, #2, 1/0, 3/0 AWG, 250, 350, 500 kcmil.

3. Selección de protección (fusible o interruptor termomagnético)

• I: Corriente nominal del transformador (A)

Valores comunes: 50, 100, 150, 200, 225, 300, 400 A.

4. Cálculo de puesta a tierra (según NTC 2050, Tabla 250.66 y IEEE 80)

• A: Área mínima del conductor de puesta a tierra (mm²)
• Icc: Corriente de cortocircuito (A)
• t: Tiempo de despeje de la falla (s)
• K: Constante del material (cobre: 115, aluminio: 76)

Valores comunes: 16, 25, 35, 50, 70 mm².

5. Cálculo de corriente de cortocircuito en el secundario

• Icc: Corriente de cortocircuito (A)
• S: Potencia del transformador (VA)
• Z%: Impedancia del transformador (%)
• V: Tensión secundaria (V)

Valores comunes: Z% = 5%, 6%, 7%.

Ejemplos prácticos de dimensionamiento de subestaciones: poste, pedestal e interior – NTC 2050, IEEE

Para ilustrar la aplicación de la calculadora de dimensionamiento de subestaciones, se presentan dos casos reales con su desarrollo y solución detallada.

Ejemplo 1: Subestación de poste de 45 kVA, 240 V, trifásica

• Datos: S = 45 kVA, V = 240 V, FP = 0.9, Z% = 6%, tiempo de despeje t = 0.5 s.

1. Cálculo de corriente nominal:
   
I = S / (√3 × V × FP) = 45,000 / (1.732 × 240 × 0.9) ≈ 120.2 A

2. Selección de conductor:
   Según NTC 2050, para 120 A, se recomienda 1/0 AWG (capacidad 135 A, THHN, 30°C).
3. Protección recomendada:
   
Protección = 1.25 × 120.2 ≈ 150.25 A

   Se selecciona interruptor de 150 A.
4. Puesta a tierra:
   
Icc = S / (Z% × V) = 45,000 / (0.06 × 240) ≈ 3,125 A


A = Icc × √t / K = 3,125 × √0.5 / 115 ≈ 19.2 mm²

   Se selecciona conductor de 25 mm² (siguiente valor comercial).

La subestación requiere: conductor 1/0 AWG, protección de 150 A y puesta a tierra de 25 mm².

Ejemplo 2: Subestación interior de 300 kVA, 480 V, trifásica

• Datos: S = 300 kVA, V = 480 V, FP = 0.9, Z% = 5%, t = 0.3 s.

1. Cálculo de corriente nominal:
   
I = 300,000 / (1.732 × 480 × 0.9) ≈ 401.7 A

2. Selección de conductor:
   Para 401.7 A, se recomienda 500 kcmil (capacidad 430 A, THHN, 30°C).
3. Protección recomendada:
   
Protección = 1.25 × 401.7 ≈ 502.1 A

   Se selecciona interruptor de 500 A.
4. Puesta a tierra:
   
Icc = 300,000 / (0.05 × 480) ≈ 12,500 A


A = 12,500 × √0.3 / 115 ≈ 61.1 mm²

   Se selecciona conductor de 70 mm².

La subestación requiere: conductor 500 kcmil, protección de 500 A y puesta a tierra de 70 mm².

Consideraciones adicionales y recomendaciones normativas

• Verificar siempre la temperatura ambiente y aplicar factores de corrección según NTC 2050.
• Considerar el agrupamiento de conductores y ajustar el calibre si es necesario.
• La protección debe ser seleccionada según la corriente de carga y las características del transformador.
• La puesta a tierra debe cumplir con los requisitos de resistencia máxima (< 5 Ω) y área mínima según IEEE 80.
• Consultar siempre las tablas oficiales de NTC 2050 y las recomendaciones de IEEE para casos especiales.

Para mayor información técnica y normativa, se recomienda consultar los siguientes recursos:

• IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers
• National Electrical Code (NEC) – NTC 2050
• OSHA – Occupational Safety and Health Administration

El uso de una calculadora de dimensionamiento de subestaciones conforme a NTC 2050 e IEEE garantiza seguridad, eficiencia y cumplimiento normativo en proyectos eléctricos de cualquier escala.