Calculadora de Cortocircuito (Icc) con Datos de Red: Método de Impedancias y Transformador
Para dimensionar protecciones en proyectos de ingeniería o industria, no bastan las estimaciones. Necesitamos exactitud. Esta calculadora de corriente de cortocircuito (Icc) utiliza el Método de las Impedancias para determinar la intensidad de falla exacta en cualquier punto de la instalación.
Introduciendo los parámetros de la placa del transformador (Potencia Sn y Tensión de Cortocircuito ucc%) y las características de cada tramo de línea, obtendrás tanto la Icc Máxima para elegir el poder de corte, como la Icc Mínima para validar el disparo de las protecciones.
Para diseñadores y proyectistas eléctricos, esta calculadora representa la diferencia entre un diseño basado en estimaciones y uno optimizado, seguro y conforme a normativa.
Las calculadoras de corriente de cortocircuito permiten a ingenieros, técnicos y profesionales del sector prever el comportamiento de una red ante un fallo, garantizando la seguridad de las instalaciones y la protección de los equipos.
Contenidos
Datos de Entrada: Del Transformador a la Falla
El método aplicado es para transformadores de mediana y gran potencia (S > 100 kVA), en los que la reactancia de cortocircuito XCC es significativamente mayor que la resistencia de cortocircuito RCC. Para transformadores de pequeña potencia (S < 100 kVA), se requieren métodos alternativos que calculen con mayor precisión ambos parámetros.
El funcionamiento de esta calculadora de cortocircuito simplifica un proceso trascendental que es el de conocer los valores de las corrientes de cortocircuito máximo y mínimo.
El usuario comienza introduciendo los datos principales de su transformador (potencia, tensión y tensión porcentual de cortocircuito), permitiendo que la herramienta calcule automáticamente su resistencia y reactancia internas.
A continuación, se especifica el número de tramos de línea hasta el punto de cortocircuito (hasta un máximo de 10), y para cada uno, se detallan sus características: disposición, material y tipo de aislamiento del conductor, longitud y secciones de fase y neutro.
El usuario selecciona si desea calcular la corriente máxima o mínima, y el tipo de cortocircuito (monofásico o trifásico). También puede ajustar los valores de resistividad predefinidos.
Finalmente, la calculadora procesa todos estos datos para mostrar la resistencia y reactancia de cada línea, los valores totales de resistencia, reactancia e impedancia de cortocircuito, y el valor final de la corriente de cortocircuito.
Datos del Transformador
En esta sección, introduce los parámetros del transformador del Centro de Transformación (CT). Estos datos se encuentran habitualmente en la placa de características del transformador.
● Potencia nominal (Sn): potencia aparente nominal del transformador, en kVA.
● Tensión nominal (Vn): tensión secundaria nominal del transformador, en V.
● Tensión porcentual de cortocircuito (ucc): tensión porcentual del ensayo de cortocircuito del transformador, en %.
Una vez introducidos los datos, la calculadora determinará automáticamente, en 2 campos de solo lectura, la resistencia de cortocircuito (Rcc) y la reactancia de cortocircuito (Xcc) del transformador, en mΩ.
Configuración de Líneas
Selecciona el número de tramos o líneas que se considerarán desde el transformador hasta el punto donde se desea calcular el cortocircuito. Se pueden añadir hasta un máximo de 10 líneas. Una vez introducido este dato, se generarán dinámicamente las secciones de línea correspondientes.
Detalles de las Líneas
Para cada línea seleccionada, se introducirán los datos específicos de sus conductores. Estos apartados se replicarán "n" veces según el número de líneas elegido.
● Disposición del cable: se puede seleccionar entre Cables aislados multipolares o unipolares contiguos, Cables trifásicos desnudos aéreos, y Barras de distribución o cables aislados unipolares separados.
● Material del conductor: se selecciona entre Cobre, Aluminio.
● Material del aislamiento: Termoplástico a 70ºC (PVC, Poliolefina Termoplástica Z1), Termoestable a 90ºC (XLPE, EPR, Poliolefina Termoestable Z, Goma de Silicona).
● Longitud: campo de entrada numérica para indicar la longitud de la línea en metros.
● Sección de la fase: campo desplegable con las secciones comerciales en mm².
● Sección del neutro: campo desplegable con las secciones comerciales en mm².
(Repetir para Línea 2, Línea 3, etc., hasta la Línea [n])
Tipo de Corriente y Cortocircuito
Se selecciona el tipo de corriente de cortocircuito que se desea calcular y el tipo de línea en el punto del cortocircuito.
● Corriente de cortocircuito: se puede optar por calcular Corriente máxima (Imáx) o corriente mínima (Imín).
● Línea del cortocircuito: están las opciones de Monofásica o Trifásica.
Resistividad
Estos son los valores de resistividad se utilizarán en los cálculos. Se pueden ajustar si es necesario. Se contempla la resistividad a 3 temperaturas diferentes:
– Resistividad ρ a 20ºC, del cobre y del aluminio
– Resistividad ρ a 70ºC, del cobre y del aluminio
– Resistividad ρ a 90ºC, del cobre y del aluminio
Resultados de la Calculadora de Cortocircuito Con Datos de la Red de Baja Tensión
Aquí se muestran los resultados detallados de la corriente de cortocircuito, junto con los valores intermedios.
● Resultados por línea:
Línea 1:
– Resistencia de la línea (RL), en mΩ
– Reactancia de la línea (XL), en mΩ
(Se repiten para cada línea)
● Resultados totales:
– Resistencia total de cortocircuito (Rk), en mΩ
– Reactancia total de cortocircuito (Xk), en mΩ
– Impedancia total de cortocircuito (Zk), en mΩ
– Corriente total de cortocircuito (Icc), en A
Fundamentos Teóricos: El Método de las Impedancias (R + X)
Las fórmulas utilizadas en esta calculadora de cortocircuito son las siguientes:
● Impedancia interna del transformador ZCC, en mΩ:
● Reactancia de cortocircuito del transformador XCC, en mΩ:
● Resistencia de cortocircuito del transformador RCC, en mΩ:
● Resistencia de una línea RL, en mΩ:
● Reactancia de una línea XL, en mΩ:
● Resistencia total de cortocircuito Rk, en mΩ: suma de la resistencia de cortocircuito Rcc del transformador y las resistencias RL que correspondan de cada línea.
● Reactancia total de cortocircuito Xk, en mΩ: suma de la reactancia de cortocircuito Xcc del transformador y las reactancias XL que correspondan de cada línea.
● Impedancia total de cortocircuito Zk, en mΩ:
● Corriente total de cortocircuito Icc, en A: se multiplica por 1000 la siguiente expresión:
– Para corriente de cortocircuito máxima, si el cortocircuito se produce en una línea trifásica se considera solamente la impedancia del conductor de una fase (resistividad ρ a 20ºC). Si el cortocircuito se produce en una línea monofásica se considera la impedancia del conductor de una fase más la del neutro (resistividad ρ a 20ºC).
– Para corriente de cortocircuito mínima, se considera siempre la impedancia del conductor de una fase más la del neutro (ρ a 70ºC para termoplástico o ρ a 90ºC para termostable).
Para más información sobre los cálculos y principios utilizados, consulta la guía: Corrientes de cortocircuito con datos de la red de baja tensión.
Consideraciones Importantes de la Calculadora
Esta calculadora de corriente de cortocircuito en baja tensión es una herramienta robusta y precisa, pero es fundamental tener en cuenta ciertas consideraciones para asegurar la fiabilidad de los resultados y su correcta aplicación en el mundo real:
● Precisión de los datos de entrada: la exactitud de los resultados depende directamente de la calidad de los datos que se introduzcan. Es importante asegurarse de que la potencia nominal (Sn), tensión nominal (Vn) y tensión porcentual de cortocircuito (ucc) del transformador provengan directamente de su placa de características.
Del mismo modo, la información de cada línea (material, sección, longitud, etc.) debe ser lo más precisa posible. Errores, por pequeños que sean, en estos parámetros pueden llevar a desviaciones significativas en el cálculo final de la corriente de cortocircuito.
● Aproximación de reactancia y resistencia del transformador: se asume que la reactancia de cortocircuito (Xcc) es aproximadamente igual a la impedancia de cortocircuito (Zcc) del transformador, y que la resistencia de cortocircuito (Rcc) es aproximadamente el 20% de Xcc.
Estas son aproximaciones válidas para la mayoría de los transformadores de distribución en baja tensión.
● Resistividad de los conductores: los valores de resistividad predefinidos son estándares, pero pueden ajustarse. Se ha de tener en cuenta que la resistividad real de un conductor puede variar ligeramente con la temperatura y la composición exacta del material.
La calculadora considera la temperatura del aislamiento (70°C o 90°C) para el cálculo de la corriente mínima, lo cual es esencial para dimensionar adecuadamente las protecciones.
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