La corriente de irrupción (inrush current) es un fenómeno crítico en sistemas eléctricos, afectando la protección y dimensionamiento. Calcularla correctamente según IEEE e IEC es esencial para evitar fallas y optimizar la operación.
Este artículo explica cómo calcular la corriente de irrupción, presenta fórmulas, tablas, ejemplos reales y una calculadora IA. Descubre todo lo necesario para dominar este aspecto clave de la ingeniería eléctrica.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de la corriente de irrupción (inrush current) – IEEE, IEC
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular la corriente de irrupción para un transformador de 500 kVA, 13.8 kV/480 V, con impedancia del 5%.
- Determinar el inrush current de un motor de 75 HP, 460 V, arranque directo, según IEC 60034.
- ¿Cuál es la corriente de irrupción de un banco de capacitores de 200 kVAR, 480 V, según IEEE C37.99?
- Comparar la corriente de irrupción de un transformador trifásico de 1000 kVA, 5% Z, en IEEE vs IEC.
Tabla de valores comunes de corriente de irrupción (inrush current) – IEEE, IEC
| Equipo | Norma | Tensión Nominal (V) | Potencia Nominal | Corriente Nominal (A) | Corriente de Irrupción (A) | Multiplicador de Inrush | Duración típica (ms) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Transformador 100 kVA | IEEE C57.12.00 | 480 | 100 kVA | 120.2 | 1202 | 10x | 8-20 |
| Motor 50 HP | IEC 60034-1 | 400 | 50 HP | 65.2 | 391.2 | 6x | 100-300 |
| Banco de capacitores 100 kVAR | IEEE C37.99 | 480 | 100 kVAR | 120.2 | 601 | 5x | 5-10 |
| Transformador 500 kVA | IEC 60076-1 | 13,800/480 | 500 kVA | 601 | 6,010 | 10x | 10-30 |
| Motor 100 HP | IEEE 112 | 460 | 100 HP | 124 | 744 | 6x | 100-300 |
| Banco de capacitores 200 kVAR | IEC 60831 | 480 | 200 kVAR | 240.4 | 1,202 | 5x | 5-10 |
| Transformador 1000 kVA | IEEE C57.12.00 | 13,800/480 | 1000 kVA | 1,202 | 12,020 | 10x | 10-30 |
Fórmulas para el cálculo de la corriente de irrupción (inrush current) – IEEE, IEC
El cálculo de la corriente de irrupción depende del tipo de equipo y la normativa aplicable. A continuación, se presentan las fórmulas más utilizadas, con explicación detallada de cada variable y sus valores típicos.
1. Corriente de irrupción en transformadores (IEEE C57.12.00, IEC 60076-1)
Iinrush = k × Inominal
- Iinrush: Corriente de irrupción máxima (A)
- k: Factor de multiplicación de inrush (típicamente 8 a 14 para transformadores secos, 6 a 12 para aceite)
- Inominal: Corriente nominal del transformador (A)
La corriente nominal se calcula como:
Inominal = S / (√3 × V)
- S: Potencia aparente nominal (VA)
- V: Tensión nominal (V)
Valores típicos de k según IEEE e IEC:
- Transformadores secos: 8 a 14
- Transformadores en aceite: 6 a 12
- Transformadores de distribución: 8 a 12
2. Corriente de irrupción en motores (IEC 60034-1, IEEE 112)
Iinrush = k × IFLA
- Iinrush: Corriente de arranque (A)
- k: Multiplicador de arranque (típicamente 5 a 8 para motores de inducción)
- IFLA: Corriente de plena carga (A)
La corriente de plena carga se calcula como:
IFLA = P / (√3 × V × η × FP)
- P: Potencia nominal (W)
- V: Tensión nominal (V)
- η: Eficiencia (típicamente 0.85 a 0.95)
- FP: Factor de potencia (típicamente 0.8 a 0.9)
- Motores de inducción: k = 5 a 8
- Motores síncronos: k = 3 a 5
3. Corriente de irrupción en bancos de capacitores (IEEE C37.99, IEC 60831)
Iinrush = V / Zinrush
- V: Tensión nominal (V)
- Zinrush: Impedancia total del circuito durante la conexión (Ω)
La impedancia de inrush se calcula considerando la reactancia de los capacitores y la inductancia de la red:
Zinrush = √[(XL + Xc)² + R²]
- XL: Reactancia inductiva de la red (Ω)
- Xc: Reactancia capacitiva (Ω)
- R: Resistencia total (Ω)
- Multiplicador típico de inrush: 5 a 20 veces la corriente nominal del banco
Ejemplos del mundo real de cálculo de corriente de irrupción (inrush current) – IEEE, IEC
Ejemplo 1: Transformador de 500 kVA, 13.8 kV/480 V, impedancia 5%
Se requiere calcular la corriente de irrupción máxima al energizar un transformador trifásico de 500 kVA, 13.8 kV/480 V, con impedancia del 5%, según IEEE C57.12.00.
- Potencia nominal (S): 500,000 VA
- Tensión secundaria (V): 480 V
Cálculo de la corriente nominal:
Supongamos un factor de inrush k = 10 (valor típico para transformadores de aceite):
Por lo tanto, la corriente de irrupción máxima esperada es de aproximadamente 6,014 A durante 10-30 ms.
Ejemplo 2: Motor de 75 HP, 460 V, arranque directo, IEC 60034-1
Calcular la corriente de irrupción para un motor de inducción trifásico de 75 HP, 460 V, arranque directo, eficiencia 92%, factor de potencia 0.88.
- Potencia (P): 75 HP × 746 = 55,950 W
- Tensión (V): 460 V
- Eficiencia (η): 0.92
- Factor de potencia (FP): 0.88
Cálculo de la corriente de plena carga:
Multiplicador de arranque típico k = 6 (IEC 60034-1):
La corriente de irrupción máxima será de aproximadamente 595 A durante 100-300 ms.
Ejemplo 3: Banco de capacitores de 200 kVAR, 480 V, IEEE C37.99
Calcular la corriente de irrupción al conectar un banco de capacitores de 200 kVAR, 480 V, suponiendo una reactancia inductiva de la red de 0.1 Ω y resistencia despreciable.
- Potencia (Q): 200,000 VAR
- Tensión (V): 480 V
- XL: 0.1 Ω
- R: 0 Ω
Reactancia capacitiva:
Impedancia total:
Corriente de irrupción:
La corriente de irrupción será de aproximadamente 384 A, unas 5 veces la corriente nominal del banco.
Factores que afectan la corriente de irrupción según IEEE e IEC
- Momento de la conexión respecto a la onda de tensión (fase de energización)
- Condiciones previas del equipo (remanencia magnética en transformadores)
- Impedancia de la red de alimentación
- Tipo de carga conectada aguas abajo
- Temperatura y condiciones ambientales
Recomendaciones de protección y mitigación
- Uso de relés de protección temporizados y con función de inrush blocking
- Arrancadores suaves y variadores de frecuencia para motores
- Resistencias de pre-inserción en bancos de capacitores
- Dimensionamiento adecuado de interruptores y fusibles
- Coordinación de protecciones según IEEE C37 y IEC 60947
Normativas y referencias técnicas
- IEEE C57.12.00 – Standard for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers
- IEC 60076-1 – Power Transformers
- IEC 60034-1 – Rotating Electrical Machines
- IEEE C37.99 – Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks
- NEMA MG-1 – Motors and Generators
La correcta estimación y gestión de la corriente de irrupción es fundamental para la seguridad y confiabilidad de los sistemas eléctricos. Utilizar las fórmulas, tablas y herramientas adecuadas, junto con la normativa vigente, garantiza una operación eficiente y segura.