Dimensionamiento del transformador de una estación de recarga de vehículos eléctricos: entrada de CA, gestión de la carga y ampliación

Resumen rápido

• Empieza por la entrada de CA especificada para cada armario con alimentación. Cuenta correctamente los conectores compartidos y las cargas con alimentación independiente.
• Comprueba la demanda en el emplazamiento coincidente y confirma que el límite gestionado se mantiene en el límite eléctrico correspondiente tanto en condiciones normales como en condiciones de funcionamiento degradado.
• Comprueba el servicio de carga, la carga por fase y la carga térmica, así como los límites de la red eléctrica y de los ramales, tanto para la construcción inicial como para la ampliación.

El tamaño del transformador de una estación de recarga de vehículos eléctricos se determina a partir de la potencia aparente que consume el equipo de recarga en sus terminales de CA, más el resto de la carga alimentada por el mismo transformador, evaluada a lo largo del tiempo en condiciones de funcionamiento normal y en caso de fallo verosímil de cualquier sistema de gestión de carga en el que se base el diseño. El ejemplo práctico compara opciones de 500 y 630 kVA como criterios de selección condicionales. La selección final depende también del suministro de la estación y de los límites del equipo.

Medir la tensión en la entrada de CA del cargador, en lugar de en la salida del conector

En las primeras reuniones de planificación se utilizan indistintamente cuatro magnitudes diferentes. Cada una de ellas responde a una cuestión distinta relacionada con el dimensionamiento o el funcionamiento.

Potencia de salida en CC (kW) es la potencia real suministrada a la entrada del vehículo, aguas abajo de la conversión de potencia del cargador. Potencia real de entrada de CA (kW) es la potencia que consume el armario en sus terminales de CA para proporcionar esa salida, incluidas las pérdidas por conversión y cualquier equipo auxiliar incluido en ese límite. Potencia aparente de entrada de CA en kVA describe la carga de la red de CA en términos de tensión y corriente eficaces. La corriente en los devanados, el contenido armónico y las condiciones térmicas influyen en el calentamiento del transformador. kWh mide la energía suministrada o consumida a lo largo del tiempo y ayuda a comprobar si los horarios de recarga se ajustan a los requisitos de salida.

Los datos de kVA de entrada y corriente de entrada indicados por el fabricante, correspondientes a la tensión de alimentación y la configuración reales, constituyen el dato principal para el dimensionamiento. El cálculo de la potencia aparente a partir de los kW de corriente continua, un valor de eficiencia y el factor de potencia real es una solución alternativa para la fase de selección, y solo es válido cuando estos tres datos describen el mismo punto de funcionamiento declarado y los mismos límites eléctricos.

Para una carga trifásica equilibrada, el cálculo es el siguiente:

S (kVA) = √3 × V (tensión entre fases, voltios) × I (corriente eficaz de línea, amperios) ÷ 1000

Un ejemplo documentado ilustra por qué es importante la separación. El Guía de productos ABB Terra 94/124/184 UL En la columna «Terra 184» se indica una potencia máxima de salida de corriente continua de 180 kW, con dos salidas simultáneas de 90 kW como alternativa; y, por separado, una intensidad nominal de entrada de corriente alterna de 230 A y 192 kVA con una tensión de alimentación especificada de 480Y/277 V, 60 Hz. La misma serie indica un factor de potencia superior a 0.96, una distorsión armónica total (THD) de la corriente inferior al 5% y una eficiencia del 95%, con una nota al pie que vincula esas cifras a las condiciones de salida nominales. Con la tensión y la corriente nominales entre fases indicadas, el cálculo equilibrado es:

√3 × 480 V × 230 A ÷ 1000 ≈ 191.2 kVA

Los 191.2 kVA calculados se acercan a los 192 kVA que figuran en la tabla. Utiliza la potencia nominal indicada por el proveedor para esa configuración y confirma los límites de entrada en el rango de alimentación real del proyecto.

Si el proveedor solo facilita los datos de kW de corriente continua (CC) y la eficiencia en un punto de funcionamiento concreto, divide los kW de CC por la eficiencia correspondiente de CC a CA para estimar los kW reales de entrada de CA. A continuación, divide esa entrada por el factor de potencia real para estimar los kVA. Confirma qué equipos auxiliares ya están incluidos en la eficiencia y añade únicamente las cargas independientes en el límite correspondiente. La potencia de salida de CC máxima, la potencia nominal de CA y el factor de potencia mínimo, tal y como figuran en distintos campos del catálogo, no definen un único punto de funcionamiento.

Hay dos errores que se repiten.

La primera es mezcla de filas. Una ficha técnica puede indicar un rango de tensión de entrada, como 480Y/277 V, con un margen de tolerancia, y especificar la corriente únicamente a la tensión nominal. Multiplicar el valor mínimo del rango de tensión por la corriente nominal puede dar lugar a una indicación errónea de la tensión de entrada. Un cargador puede consumir más corriente para mantener la potencia o reducir la salida a una tensión más baja, dependiendo de sus límites. Hay que asociar cada corriente con la tensión y las condiciones de funcionamiento a las que se refiere.

La segunda consiste en considerar que un puerto de recarga de CA tiene un consumo fijo. En el caso de los equipos de CA de Nivel 2, la estación controla el suministro al vehículo. Su consumo real depende del cargador integrado en el vehículo, que puede consumir menos corriente de la indicada por la señal piloto, en función del vehículo, el estado de carga y la temperatura. Las características nominales del circuito y del equipo establecen los límites. Utilice la composición prevista de la flota de vehículos para estimar la demanda operativa y compruebe por separado que el suministro del equipo y el circuito derivado cumplen los requisitos aplicables.

Para conocer los conceptos básicos sobre la potencia aparente, la potencia reactiva y el factor de potencia de los transformadores que subyacen a este cálculo, véase ¿Por qué se expresan las potencias nominales de los transformadores en kVA?.

Ten en cuenta el número de armarios con alimentación eléctrica, no solo los conectores de carga

Antes de realizar cualquier cálculo, traza el perímetro. Una instalación típica de corriente continua (CC) funciona así: servicio de la red eléctrica → transformador de la instalación → barra colectora de CA o cuadro eléctrico → uno o varios armarios de conversión de potencia → dispensador o puntos de conexión integrados → toma del vehículo. Identifica qué cargas de CA alimenta realmente el transformador y dónde se toma cada valor nominal o medición.

En el caso de los bloques de alimentación compartidos, los conectores son puntos de suministro. Un armario que admita sesiones simultáneas puede repartir su salida total de corriente continua entre los vehículos. Cuenta los armarios o bloques alimentados de forma independiente con corriente alterna e identifica su entrada de corriente alterna especificada. Comprueba qué armarios y módulos de potencia pueden funcionar juntos a plena potencia.

El Estudio de caracterización de puntos de recarga para vehículos eléctricos (EVSE) realizado por el Departamento de Energía de EE. UU. y el Laboratorio Nacional de las Rocosas resulta útil precisamente porque mantiene visibles los límites: sus registros distinguen entre la entrada de CA del armario, la CA auxiliar del dispensador y la entrada de CC del vehículo como puntos de medición independientes, y registra las sesiones simultáneas en ambos puertos con registros separados de entrada de CA y salida de CC. Esa división en tres partes es la práctica que hay que aplicar en una revisión de diseño: cada uno de esos tres límites eléctricos puede aparecer en un plano. La energía suministrada en la toma de CC ya está representada aguas arriba en la entrada de CA del armario. Añade la CA auxiliar suministrada por separado solo si se alimenta del mismo transformador.

En ese caso, los auxiliares requieren una decisión deliberada sobre su inclusión:

• Los sistemas de climatización de los armarios, las bobinas de los contactores, los controles y las pérdidas internas por conversión deben incluirse dentro de los kVA de entrada de CA indicados, siempre que el proveedor confirme que están incluidos. Cálcalos una sola vez.
• Los dispensadores auxiliares de CA alimentados por una derivación independiente, los calentadores anticondensación de los armarios o las unidades de refrigeración autónomas deben incluirse en el programa de carga si se alimentan de este transformador y superan la potencia nominal incluida en el equipo.
• Las cargas de la instalación que se alimentan del mismo transformador —el sistema de climatización del edificio, la iluminación, los aseos, los quioscos de pago, la señalización y una tienda de conveniencia— son totalmente independientes de la recarga y se incluyen en el mismo cálculo.

La lista de compatibilidad es específica para cada modelo. Lo que la ficha técnica de un armario de un proveedor determinado incluye dentro de los kVA de entrada indicados solo es válido para ese modelo y esa configuración concretos; otro armario con la misma potencia nominal de salida puede requerir un circuito de refrigeración suministrado por separado. Lee la nota que aparece debajo de la tabla en lugar de dar por sentada la equivalencia entre marcas.

La ampliación es el otro error de cálculo. Un armario de la fase dos que se añada posteriormente supone una nueva carga de CA si se conecta al mismo transformador. Si el transformador, el barramento del cuadro eléctrico y el ramal están dimensionados únicamente para la fase uno, la incorporación de armarios puede requerir una mejora del servicio o del equipo.

Elaborar casos de demanda coincidente para la recarga en condiciones normales y en horas punta

La carga conectada, la demanda coincidente y el límite máximo aplicable responden a tres preguntas diferentes, y una instalación necesita las tres.

Carga conectada Es la suma aritmética de todo lo que podría consumir a la vez: cada armario con su consumo nominal de CA, cada equipo auxiliar y cada carga del edificio. Se trata de un límite máximo. Úsalo para evaluar los equipos conectados antes de recurrir a la gestión de la carga. Un fallo en el control puede generar una demanda diferente, lo que requiere un análisis propio y fundamentado.

Demanda coincidente es la carga combinada en un mismo momento o durante un intervalo de demanda definido. Sigue los perfiles temporales: cuándo llegan los vehículos, cuánto tiempo permanecen, cuánta potencia consume cada uno a medida que aumenta el estado de carga, cuándo deben marcharse, cuál es la actividad del edificio a esa hora y cómo la temperatura ambiente modifica tanto la carga del sistema de climatización como el comportamiento de recarga de los vehículos. Se puede prever a partir de hipótesis sobre la llegada y la permanencia, medirse in situ o estimarse a partir de datos operativos comparables, indicando las diferencias.

Límite máximo de obligado cumplimiento es el límite que el equipo realmente puede soportar, en un punto de medición definido, en condiciones de fallo definidas. Utilízalo como dato de diseño únicamente dentro del ámbito documentado y aceptado del control y su sistema de respaldo.

No existe un factor de diversidad universal que se pueda aplicar a ambos casos. Un depósito de flotas con un tráfico concentrado de llegadas y salidas presenta un perfil de tarificación diferente al de una estación de servicio en autopista con un tráfico variable de llegadas. El Material del DOE sobre planificación de infraestructuras de la AFDC Lo concreta de la siguiente manera: describe la planificación de las instalaciones en función de la suma total de las cargas de recarga y de las instalaciones, así como una implantación en el lugar de trabajo que utilizó las limitaciones medidas de las instalaciones, junto con los requisitos de finalización de la recarga, para asignar la potencia, en lugar de aplicar un factor aproximado. El mismo documento señala la capacidad del servicio, del cuadro eléctrico y del transformador como las limitaciones que deben comprobarse desde el principio, junto con la participación temprana de la empresa de suministro eléctrico.

La energía necesaria para la salida es un cálculo independiente para una instalación gestionada. Divida la energía que necesitan los vehículos entre el tiempo de recarga disponible para calcular la potencia media suministrada en corriente continua. Si los vehículos necesitan que se les suministren 900 kWh entre las 18:00 y las 06:00, el intervalo de 12 horas requiere una potencia media suministrada en corriente continua de 75 kW. La potencia media de entrada en corriente alterna correspondiente también incluye las pérdidas y cualquier equipo auxiliar relevante. Comprueba los intervalos individuales de llegada y salida, así como los límites de potencia de los vehículos. La instalación puede satisfacer la demanda energética total durante todo el intervalo y, aun así, no dar abasto en caso de una salida anticipada.

Las limitaciones de los equipos y de la red eléctrica quedan al margen del cálculo de la demanda y deben supervisarse por separado. El transformador tiene su propio límite térmico; la línea de alimentación y el servicio de la red eléctrica tienen los suyos; la barra colectora del cuadro eléctrico y los cables tienen los suyos. La limitación determinante es la que se alcance primero, y aumentar la capacidad en un nivel no afecta a los demás. La carga por fases comparte exactamente este límite: una instalación cuyo kVA total parezca suficiente puede tener, aun así, una fase que supere su límite de corriente aplicable cuando las cargas estén distribuidas de forma desigual.

Un flujo de trabajo de la aplicación de servicios públicos pone de manifiesto los requisitos de documentación. El Proceso relativo a la infraestructura para vehículos eléctricos de Southern California Edison, conforme a la Norma n.º 29 Solicita un plano del emplazamiento, fichas técnicas de los cargadores, un programa de carga y un esquema unifilar para el departamento de ingeniería. Su evaluación previa opcional indica la ubicación de los transformadores, los conmutadores y los puertos en el plano del emplazamiento, pero no reserva la carga. Se trata de un ejemplo de una empresa de servicios públicos. Confirma el proceso de solicitud, estudio y reserva aplicable al emplazamiento concreto.

La gestión de la carga de crédito solo debe realizarse tras comprobar su alternativa de reserva.

Un esquema de asignación de carga y una restricción aceptada en la entrada del transformador no son lo mismo, y confundirlos es el error más costoso de todo este proceso.

A asignación comercial decide quién recibe cuánta potencia y cuándo: reparto por turnos, prioridad por orden de llegada, ponderación según la hora de salida, tarifas. Se trata de una política de equidad y de servicio. Una restricción de entrada aceptada Es un límite de corriente alterna definido en un punto de medición específico, con la aprobación del proyectista eléctrico y de la empresa de suministro eléctrico o la autoridad competente, según corresponda. El operador confirma el servicio de recarga que autoriza. El límite solo se aplicará a los casos de funcionamiento y de fallo que cubra.

Los datos que necesitas antes de abonar un límite máximo son los siguientes:

• Lugar y unidades de medida. Indique si el límite se refiere a kVA CA para un límite trifásico específico o a la corriente en cada fase. Anote la ubicación del contador, la escala y el método de agregación. Compruebe qué cargas independientes se encuentran fuera del límite del lado del vehículo eléctrico, pero que siguen consumiendo energía del transformador. Un límite de potencia en kW o de facturación no establece por sí solo un límite de kVA CA ni de corriente por fase.
• Equipamiento y configuración. ¿Qué controlador, qué firmware, qué contadores, qué cargadores y qué topología de zonas? El Guía de puesta en marcha por zonas de Schneider Electric describe los controles de zona tanto estáticos como dinámicos: en ese sistema concreto, las asignaciones de conectores fuera de línea dependen del máximo de la zona estática o del punto de consigna dinámico en modo degradado, y una zona dinámica aplica la gestión fuera de línea cuando se pierde la comunicación con el cargador o con el contador dedicado, utilizando un punto de consigna basado en la corriente restante disponible del vehículo eléctrico cuando no se dispone de información sobre otras cargas.
• Respuesta y tiempo de reacción. La rapidez con la que el límite entra en vigor tras superarse el umbral, y cómo se comporta el proceso transitorio durante la transición.
• Comportamiento ante fallos. Pérdida del controlador, pérdida del contador, pérdida de la red, pérdida de comunicación a nivel del cargador: cada una de ellas requiere un plan de contingencia definido y delimitado, en lugar de limitarse a esperar que la red siga funcionando.
• Arranque y recuperación. ¿Qué ocurre durante un arranque en frío cuando ya hay varios vehículos conectados, y cómo vuelve el sistema a la asignación normal tras una interrupción de las comunicaciones?
• Control manual. Si un operador puede eludir el límite y si eso es aceptable.
• Expansión. Si la restricción sigue siendo válida cuando se añaden armarios, o si se supera sin que se indique, ya que el límite se configuró para la primera fase.

El Documentación del panel de control de EcoStruxure EV Charging Expert de Schneider Electric Ilustra los campos que permiten la verificación en el momento del traspaso: consumo reservado, asignado y medido cuando hay un contador asignado; configuración y selección de la fase de carga; valor de consigna frente al consumo medido; versión del firmware; y corriente reducida. Utilice las lecturas y configuraciones reales de las fases que figuran en el registro de puesta en servicio. Un valor de consigna mostrado en pantalla es distinto de una respuesta medida y no constituye un criterio de aceptación.

La elaboración del inventario requiere la misma rigurosidad. El Guía de diseño de la estación ChargePoint CPF50 describe la certificación UL 916 sobre gestión energética y la comunicación en red en tiempo real para esa estación de CA norteamericana, y distingue el circuito de la estación de la conexión a una fuente de alimentación determinada y a la disposición de las fases del equipo. Esa declaración se refiere a ese producto; no dice nada sobre los controles de un armario de corriente continua, un sistema de gestión energética de terceros ni la validez de un comportamiento específico en caso de pérdida de comunicaciones.

El último paso consiste en una comprobación en presencia de testigos, de acuerdo con el plan de puesta en servicio aprobado. Anota las revisiones del controlador y del contador, la corriente máxima observada o los kVA en los límites exigidos, el tiempo de respuesta y el comportamiento de la instalación en cada estado de fallo y recuperación especificado. No apliques el límite máximo en ningún caso de diseño cuyo límite exigido no se haya justificado.

Comprueba la carga por fases, los armónicos y la envolvente de alimentación del cargador

El dimensionamiento del transformador no se da por concluido aunque la comparación de kVA sea satisfactoria. Comprueba los límites de suministro del cargador en función de las características combinadas de la red eléctrica, el transformador y la línea de distribución, así como de la carga prevista.

La tensión y la envolvente de alimentación. Determina el rango de tensión de entrada y la tolerancia del cargador seleccionado. La impedancia del transformador, la impedancia del alimentador y la caída de tensión durante un cambio de carga, desde el estado de reposo hasta la potencia máxima, determinan conjuntamente si los terminales se mantienen dentro de ese rango. Una instalación puede superar la comprobación de kVA y, aun así, presentar baja tensión en los terminales del cargador cuando varias unidades aumentan la carga al mismo tiempo. La regulación de tensión desde sin carga hasta plena carga, los ajustes de las tomas y el perfil de tensión de la propia compañía eléctrica forman parte de este cálculo. La frecuencia, la rotación de fases y la disposición de la puesta a tierra son otros aspectos a tener en cuenta; algunos equipos especifican una configuración concreta de puesta a tierra de la fuente, por lo que hay que verificar la compatibilidad con el diseño aprobado.

Equilibrio de fases. Algunas instalaciones utilizan estaciones de corriente alterna monofásicas o cargas que no consumen la misma cantidad de corriente en todas las fases. Comprueba la corriente eficaz (RMS) de cada fase y la corriente del neutro, en los casos en que haya neutro y este transporte carga. La potencia total en kVA puede ocultar una fase con una carga elevada.

Armónicos. El espectro de corriente de entrada depende de la electrónica de potencia del cargador y del punto de funcionamiento. El estudio de caracterización de EVSE del DOE demuestra precisamente esto: las mediciones cuasiestacionarias realizadas con los equipos mencionados registran que la eficiencia, el factor de potencia y la distorsión de la corriente alterna varían en función de las condiciones de funcionamiento. Un único valor de THD tomado a la potencia nominal de salida no describe el funcionamiento a carga parcial ni la situación global de una instalación. Un mayor porcentaje de distorsión con carga ligera no implica, por sí solo, una mayor corriente armónica absoluta. La afirmación de la serie de ABB de que «el THD de corriente es inferior al 5%» es una declaración del fabricante en condiciones de potencia nominal para esa configuración; no se trata de un límite de la instalación, ni de una base para la reducción de la potencia del transformador, ni de una garantía sobre la distorsión total cuando varias unidades funcionan en paralelo.

No existe un límite armónico universal ni un factor de reducción de potencia que se pueda aplicar. El enfoque más adecuado consiste en obtener del fabricante del equipo el espectro armónico real en todo el rango de funcionamiento previsto, estudiar cómo se combinan los órdenes armónicos aplicables para el equipo en funcionamiento y otras cargas, y comprobar la carga resultante en relación con la capacidad térmica del transformador. Revise por separado los requisitos de calidad de la energía de la empresa eléctrica en el punto de evaluación especificado por esta. Cuando la distorsión sea significativa en relación con la carga, puede estar justificado utilizar un transformador de diseño especial o una unidad estándar con potencia reducida, pero esa decisión debe basarse en el espectro, no en una regla empírica.

Entorno térmico. La temperatura de los devanados depende de la temperatura ambiente, la ventilación del recinto, la ganancia solar, el factor de armónicos y la duración de la carga, así como de su magnitud. Una plataforma exterior a pleno sol, un recinto ventilado con flujo de aire restringido o un grupo de armarios con recirculación de aire caliente pueden reducir la capacidad útil por debajo de la indicada en la placa de características. Utilice el perfil de temperatura ambiente y de carga sostenido y fiable del proyecto según la base térmica especificada por el proveedor del transformador.

El denominador común es que las cuatro comprobaciones requieren un análisis, más que una simple consulta. Para obtener información sobre el tratamiento térmico de la carga armónica en el lado del transformador, véase cuándo hay que revisar la reducción de potencia o un diseño especial.

Compara un transformador de primera fase con el plan de ampliación

La elección entre un transformador más grande ahora y una construcción por fases consiste en comparar la carga admisible en ambas fases, no en añadir un margen estándar.

Empieza por lo que el transformador debe soportar en cada estado. La carga conectada en la fase uno y la carga normal gestionada en la fase uno son valores distintos. Lo mismo ocurre con la carga conectada en la fase dos y la gestionada en la fase dos. Añade los casos anómalos: pérdida del controlador de gestión de carga, pérdida de un contador, un arranque en frío con todos los conectores ocupados y cualquier modo de funcionamiento que el operador tenga previsto permitir. Para cada uno de ellos, anote la magnitud, la duración y si se trata de una condición de servicio normal o de emergencia. La respuesta del transformador depende de la carga previa, la refrigeración, las condiciones ambientales y la duración. Cualquier sobrecarga temporal debe evaluarse según los criterios de carga aceptados para el transformador.

A continuación, comprueba las capas que lo rodean. La potencia nominal del servicio de la empresa de suministro y su propio equipo pueden limitar la potencia que realmente puedes consumir, independientemente de lo que indique la placa de características del transformador. La capacidad de las barras colectoras del cuadro eléctrico, el tamaño del disyuntor y los ajustes de disparo, la capacidad de carga del cable y la caída de tensión tienen sus propios límites, y cualquiera de ellos puede ser la restricción determinante. El espacio civil es más importante de lo que parece: la superficie de la plataforma, los espacios libres, el acceso al recinto, la capacidad de la zanja para cables y el espacio reservado para una segunda unidad se deciden en una fase temprana y su modificación posterior supone un coste real.

En lo que respecta a las empresas de servicios públicos, hay que distinguir entre una indicación de capacidad y un compromiso de capacidad. El documento de la Norma 29 de SCE establece precisamente esta distinción: una indicación preliminar de la capacidad disponible no equivale a una reserva de carga, y el proceso depende de la aprobación del servicio por parte de la autoridad competente (AHJ) y del recuento final de puertos instalados. Vale la pena tener en cuenta esta distinción en cualquier conversación con la empresa de servicios públicos: hay que dejar constancia de lo que la empresa ha reservado, en qué condiciones y qué aspectos deben volver a comprobarse antes de la futura puesta en servicio.

La comparación práctica suele reducirse a cuatro opciones:

1. Ahora un transformador más grande, analizadas en función de las condiciones normales y anómalas aceptadas para ambas etapas. Compara el coste de adquisición, las pérdidas en vacío y bajo carga, y el tiempo que se permanece en cada etapa de carga.
2. Un transformador de fase uno más una envolvente reservada para obras y instalaciones eléctricas — Espacio en la plataforma, conductos, barras colectoras de la instalación eléctrica e interfaces para la segunda fase. Documentar por separado cualquier reserva de capacidad de los servicios públicos y sus condiciones.
3. Dos transformadores con una barra de conexión o una barra seccionada, de modo que en la segunda fase se pueda añadir una segunda unidad. Revisa la configuración de funcionamiento, la protección, las pérdidas, la capacidad de respuesta ante fallos disponible y qué cargas pueden soportarse en cada estado.
4. Una subestación prefabricada en un contenedor que combina el transformador, la instalación de conmutación de media tensión y la distribución de baja tensión en un único armario, siempre que dicho conjunto se adapte a las interfaces eléctricas, de servicios públicos y de obra civil del proyecto. Puede formar parte tanto de una construcción única como de una ejecución por fases. Para conocer los límites del conjunto y cómo interactúan con el bus de CA del cargador, véase configuraciones de subestaciones prefabricadas.

No existe un porcentaje universal de capacidad de reserva. El margen adecuado depende del desencadenante específico de la expansión —un contrato de arrendamiento firmado para la segunda fase, un compromiso de flota, un hito de financiación— y del plazo de entrega del equipo que habría que añadir. Un enfoque por etapas tiene sentido cuando la fecha de la segunda fase es incierta, pero su escala es plausible; una única unidad de mayor tamaño tiene sentido cuando la segunda puesta en marcha supondría una interrupción o cuando el plazo de entrega supera el intervalo de tiempo entre la decisión y la necesidad.

El tratamiento general del crecimiento de la carga y la selección de márgenes para las instalaciones sin tarificación se aborda en Dimensionamiento de transformadores para la ampliación de la fábrica, que utiliza la misma lógica de casos de funcionamiento.

Ejemplo práctico: un límite máximo controlado modifica la lista de transformadores preseleccionados

Ejemplo ficticio de planificación. Las dimensiones de los armarios, las placas de características de los transformadores candidatos y las capacidades de carga son valores hipotéticos válidos únicamente para esta instalación.

Una instalación trifásica equilibrada. Los cuatro armarios de CC de la fase uno cuentan cada uno con dos conectores que comparten un bloque de salida de CC de 120 kW. En este ejemplo, cada bloque está especificado para una entrada de CA de hasta 132 kVA en la alimentación estipulada, incluidos sus auxiliares internos. La carga aparente independiente no de carga es de 50 kVA cuando coincide en la fase uno. En la fase dos, añádanse dos armarios idénticos y simule una carga aparente simultánea sin carga de65 kVA. Las sumas aritméticas de las magnitudes de kVA coincidentes se utilizan como criterios de planificación conservadores.

Es importante leer la tabla en orden. La primera fila muestra por qué cuatro armarios con ocho conectores siguen representando cuatro bloques de alimentación compartidos, y el cálculo aritmético da como resultado 578 kVA —por encima de 500 kVA y por debajo de 630 kVA—. La segunda fila muestra el efecto del límite gestionado propuesto: 400 kVA se ajusta a un candidato de 500 kVA, pero solo frente a una restricción del lado de los vehículos eléctricos (EV) de 350 kVA que esté documentada y aceptada, no solo configurada. La tercera fila muestra un modo de pérdida de comunicaciones que se ha probado. Los demás casos de degradación requeridos siguen sin resolverse.

Las filas de la fase dos son las que suelen omitirse. La carga conectada en seis armarios es de 857 kVA, una cifra que ningún candidato de la lista reducida alcanza. El caso normal gestionado, de 415 kVA, se sitúa holgadamente por debajo de los 500 kVA en términos aritméticos, pero requiere que el mismo límite de 350 kVA se mantenga en seis armarios en lugar de cuatro, lo cual es una cuestión relacionada tanto con el servicio de recarga como con la electricidad: una mayor demanda simultánea puede dejar menos potencia para algunas sesiones. Revisa la asignación y la energía por salida con el operador.

La suma aritmética de las magnitudes de carga aparente coincidentes constituye un filtro de planificación. No se trata de un resultado de medición agregado calculado, no tiene en cuenta el desequilibrio de fases y no demuestra la adecuación térmica. Lo que sí indica es qué candidatos merece la pena estudiar más a fondo.

Solicita la información necesaria y las autorizaciones antes de realizar el pedido

Antes de realizar el pedido, asigna a cada dato de diseño un responsable y una base de aceptación. Incluye en el plan de adquisición y puesta en servicio los puntos de verificación in situ y de suspensión de la puesta en servicio que se establecerán posteriormente.

De la Proveedor de EVSE, por modelo y por configuración:

• Potencia nominal de entrada de CA en kVA y corriente de entrada eficaz (RMS) a la tensión de alimentación real de la instalación, junto con la tensión a la que se midió cada valor.
• Una descripción clara de lo que incluye la cifra de entrada —pérdidas del rectificador, sistema de climatización del armario, controles, componentes auxiliares del dispensador— y de lo que se suministra por separado.
• Rango de tensión de entrada, tolerancia de frecuencia, configuración de fase y conexión a tierra de la fuente requerida.
• Comportamiento de la salida simultánea cuando varios conectores comparten un mismo bloque de alimentación.
• Espectro de corrientes armónicas y factor de potencia en todo el rango de funcionamiento previsto, no solo a la potencia nominal.
• Comportamiento de reducción de potencia o de salida a temperaturas ambientales elevadas y con baja tensión de entrada.

De la proveedor de control: el punto de medición y las unidades, si el límite es global o por fase, el tiempo de respuesta configurado, el valor predeterminado en caso de fallo para cada vía de comunicación, el comportamiento en arranque en frío y en recuperación, la política de anulación manual, el margen de expansión y un procedimiento de prueba con testigos.

De la servicio público, la capacidad de servicio disponible, si se trata de una indicación preliminar o de una reserva vinculante, los requisitos de medición y protección de los servicios públicos, así como la secuencia aplicable de solicitud y puesta en servicio. Confirmar el cumplimiento de la normativa, la concesión del permiso y la aceptación de la inspección con el autoridad competente, según corresponda. Los requisitos varían en función de la empresa de servicios públicos y la jurisdicción.

De la diseñador eléctrico: el esquema unifilar, el programa de carga, la distribución por fases, la coordinación de protecciones, el dimensionamiento de las líneas de distribución y la caída de tensión, el diseño de la puesta a tierra, el estudio de cortocircuitos y la base térmica del transformador teniendo en cuenta las condiciones ambientales del emplazamiento.

De la operador: patrones de llegada y permanencia, energía necesaria para la salida, tolerancia a una velocidad de carga reducida cuando se activa el límite, y el desencadenante de la expansión que dará inicio a la segunda fase.

Antes de dar luz verde al pedido, se debe congelar el paquete eléctrico, especificar el diseño de control aceptado y los requisitos de respaldo, e identificar los estudios necesarios sobre las líneas de alimentación y la red eléctrica. Antes de dar por hecho que el sistema está en servicio, se deben obtener los resultados especificados y certificados de la puesta en servicio para los casos normales y de funcionamiento degradado aplicables. Se debe registrar la revisión operativa y el motivo de la autorización antes de pasar a la segunda fase.

Si el proyecto se encuentra en la fase de definición de las interfaces de las instalaciones y de los requisitos específicos de cada sector, el Descripción general de la aplicación de infraestructuras y equipamientos públicos ofrece información útil sobre cómo se integran la recarga, los edificios y las conexiones a la red eléctrica.

Preguntas frecuentes

¿Puedo calcular la potencia del transformador basándome únicamente en la potencia nominal en kW del conector?

El «N.º de conector kW» describe la potencia de CC en la entrada del vehículo, una vez deducidas las pérdidas por conversión y los componentes auxiliares; la potencia nominal de un conector no indica la potencia aparente de CA de entrada ni cómo se distribuye la potencia de salida. Dos sesiones en un bloque de alimentación compartido consumen de la misma capacidad del bloque. Comience por la entrada de CA en kVA y la corriente indicadas por el proveedor a la tensión de alimentación real, cuente los armarios o bloques con alimentación independiente y sume las cargas de la instalación alimentadas por separado. Utilice los kW de CC únicamente como comprobación cruzada para verificar si la entrada indicada es físicamente plausible.

¿Me permite un sistema de gestión de la carga instalar un transformador más pequeño?

Sí, pero solo frente a una restricción que haya sido documentada y aceptada para los estados normal y degradado del diseño. La diferencia entre una política de asignación comercial y un límite de entrada exigible es decisiva: la primera determina quién realiza la recarga rápida, mientras que la segunda limita la corriente en un punto de medición específico. Antes de reconocer cualquier reducción, es necesario exigir la ubicación y las unidades de medición, si se trata de un cálculo por fase o agregado, el tiempo de respuesta, el valor por defecto en caso de fallo de las comunicaciones del controlador, el contador, la red y el cargador, así como una prueba presenciada de cada caso. Cada caso de diseño debe basarse en el límite que se haya justificado para él.

¿Debería comprar ahora un transformador más grande o ir aumentando la capacidad por etapas?

Compara primero la carga actual aceptada y la ampliada —pantalla conectada, funcionamiento normal gestionado y cada caso de degradación para ambas fases— y, a continuación, compara las capas circundantes: potencia nominal del servicio de la empresa eléctrica, barra colectora del cuadro eléctrico, capacidad de corriente del cable, espacio civil y plazo de entrega de los equipos. Si la fecha de ampliación es incierta, compare el coste real y la carga de una unidad de la primera fase con interfaces reservadas frente a una instalación inicial de mayor envergadura. Incluya los plazos de interrupción del servicio y los plazos de entrega para la opción por etapas y compruebe la capacidad con la empresa de suministro. No existe un porcentaje estándar de capacidad de reserva que sustituya a esta comparación.

¿Qué valor de armónicos debo utilizar para la reducción de potencia del transformador?

Utilice el espectro real de corrientes armónicas del equipo en todo el rango de funcionamiento en el que la instalación vaya a funcionar realmente, y analice cómo se combinan los armónicos entre los equipos y las cargas simultáneas de la instalación. Evalúe la capacidad térmica del transformador y los requisitos de calidad de la energía de la empresa eléctrica en el límite aplicable. Un único valor de THD indicado a potencia nominal no describe una instalación que pasa la mayor parte del tiempo a carga parcial, y las cifras publicadas del producto se aplican a ese producto en las condiciones declaradas. No existe un factor de reducción de potencia universal; cuando la distorsión es significativa en relación con la carga, un transformador de diseño especial o una unidad estándar con potencia reducida es el resultado de un estudio, más que una opción por defecto.