La coordinación de protecciones en sistemas de distribución eléctrica es vital para la seguridad y continuidad del servicio. Calcularla correctamente evita fallas en cascada y daños costosos en equipos críticos.
Este artículo explica cómo realizar cálculos de coordinación de protecciones según IEEE, IEC y NTC 2050. Encontrarás tablas, fórmulas, ejemplos reales y una calculadora inteligente para facilitar tu análisis.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de coordinación de protecciones en sistemas de distribución – IEEE, IEC, NTC 2050
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular el tiempo de disparo de un relé de sobrecorriente para una corriente de falla de 1200 A.
- Determinar la selectividad entre dos interruptores automáticos según IEC 60947-2 y NTC 2050.
- Obtener la curva de coordinación entre fusibles y relés para un transformador de 500 kVA.
- Analizar la coordinación de protecciones en un sistema de distribución de 13,2 kV con relés y fusibles.
Tablas de valores comunes en la Calculadora de coordinación de protecciones en sistemas de distribución – IEEE, IEC, NTC 2050
| Elemento de Protección | Norma | Rango de Corriente Nominal (A) | Tiempo de Operación Típico (s) | Curva de Disparo | Aplicación Típica |
|---|---|---|---|---|---|
| Fusible tipo NH | IEC 60269 | 2 – 1250 | 0.01 – 10 | gG, aM | Transformadores, motores |
| Relé de sobrecorriente | IEEE C37.2, IEC 60255 | 0.5 – 2000 | 0.1 – 30 | Inversa, muy inversa, extremadamente inversa | Alimentadores, barras |
| Interruptor automático termomagnético | IEC 60947-2, NTC 2050 | 0.5 – 1600 | 0.01 – 1 | B, C, D | Tableros, circuitos derivados |
| Relé de sobrecorriente direccional | IEEE C37.112, IEC 60255-151 | 1 – 2000 | 0.1 – 10 | Inversa, muy inversa | Anillos, redes malladas |
| Fusible tipo D | IEC 60269 | 2 – 100 | 0.01 – 5 | gG, aM | Residencial, comercial |
| Relé de sobrecorriente instantáneo | IEEE C37.2, IEC 60255 | 1 – 2000 | 0.01 – 0.1 | Instantáneo | Protección primaria |
| Relé de sobrecorriente temporizado | IEEE C37.2, IEC 60255 | 1 – 2000 | 0.1 – 30 | Inversa, muy inversa, extremadamente inversa | Alimentadores, subestaciones |
En la siguiente tabla se resumen los valores típicos de ajuste para la coordinación de protecciones en sistemas de distribución, según las principales normativas:
| Norma | Tipo de Protección | Corriente de Ajuste (A) | Tiempo de Ajuste (s) | Margen de Coordinación (s) | Aplicación |
|---|---|---|---|---|---|
| IEEE C37.2 | Relé de sobrecorriente | 1.2 – 1.5 x IN | 0.2 – 1.0 | 0.2 – 0.4 | Alimentadores |
| IEC 60255 | Relé de sobrecorriente | 1.1 – 1.3 x IN | 0.1 – 0.8 | 0.2 – 0.5 | Subestaciones |
| NTC 2050 | Interruptor automático | 1.25 x IN | 0.01 – 0.5 | 0.1 – 0.3 | Circuitos derivados |
| IEC 60947-2 | Interruptor automático | 1.13 – 1.45 x IN | 0.01 – 0.4 | 0.1 – 0.2 | Tableros |
Fórmulas para la Calculadora de coordinación de protecciones en sistemas de distribución – IEEE, IEC, NTC 2050
La coordinación de protecciones requiere el uso de fórmulas específicas para determinar los tiempos de operación, corrientes de ajuste y márgenes de coordinación. A continuación, se presentan las fórmulas más relevantes, con su explicación detallada:
t = k × (If/Iaj)-α + Ti
- t: Tiempo de operación del relé (s)
- k: Constante de curva (depende del tipo: inversa, muy inversa, extremadamente inversa)
- If: Corriente de falla (A)
- Iaj: Corriente de ajuste del relé (A)
- α: Exponente de la curva (típicamente 0.02 a 2.0)
- Ti: Tiempo de retardo intencional (s)
Δt = taguas arriba – taguas abajo
- Δt: Margen de coordinación (s)
- taguas arriba: Tiempo de operación del dispositivo aguas arriba (s)
- taguas abajo: Tiempo de operación del dispositivo aguas abajo (s)
Valores típicos de Δt: 0.2 – 0.5 s para relés, 0.1 – 0.3 s para interruptores automáticos.
Iaj = F × Icarga máxima
- Iaj: Corriente de ajuste (A)
- F: Factor de ajuste (típicamente 1.1 – 1.5)
- Icarga máxima: Corriente máxima esperada de carga (A)
Iinst = k × Iaj
- Iinst: Corriente de disparo instantáneo (A)
- k: Factor de disparo instantáneo (típicamente 6 – 12 para relés, 5 – 10 para interruptores automáticos)
- Iaj: Corriente de ajuste (A)
Icc = Scc / (√3 × Vn)
- Icc: Corriente de cortocircuito (A)
- Scc: Potencia de cortocircuito (VA)
- Vn: Tensión nominal del sistema (V)
Los valores de las constantes y factores dependen de la normativa y del fabricante. Por ejemplo, para relés de sobrecorriente IEC, los valores típicos de k y α son:
- Curva inversa: k = 0.14, α = 0.02
- Curva muy inversa: k = 13.5, α = 1.0
- Curva extremadamente inversa: k = 80, α = 2.0
Ejemplos del mundo real de la Calculadora de coordinación de protecciones en sistemas de distribución – IEEE, IEC, NTC 2050
Ejemplo 1: Coordinación entre relé de sobrecorriente y fusible en un alimentador de 13,2 kV
- Datos:
- Corriente máxima de carga: 200 A
- Corriente de cortocircuito: 2500 A
- Relé de sobrecorriente IEC, curva muy inversa (k = 13.5, α = 1.0)
- Fusible tipo NH, 250 A
- Tiempo de retardo intencional del relé: 0.3 s
- Solución:
- Corriente de ajuste del relé: Iaj = 1.2 × 200 = 240 A
- Tiempo de operación del relé para If = 2500 A:
t = 13.5 × (2500/240)-1 + 0.3 = 13.5 × 0.096 + 0.3 ≈ 1.6 s - Tiempo de operación del fusible para 2500 A (según curva fabricante): 0.8 s
- Margen de coordinación: Δt = 1.6 – 0.8 = 0.8 s (mayor al mínimo recomendado de 0.2 s)
- Conclusión: La coordinación es adecuada según IEEE y IEC.
Ejemplo 2: Coordinación de interruptores automáticos en tablero de baja tensión (NTC 2050, IEC 60947-2)
- Datos:
- Interruptor aguas arriba: 400 A, curva C, tiempo de disparo 0.2 s a 2000 A
- Interruptor aguas abajo: 160 A, curva C, tiempo de disparo 0.1 s a 2000 A
- Corriente de cortocircuito máxima: 2500 A
- Solución:
- Tiempo de operación aguas arriba: 0.2 s
- Tiempo de operación aguas abajo: 0.1 s
- Margen de coordinación: Δt = 0.2 – 0.1 = 0.1 s
- El margen cumple con el mínimo recomendado por NTC 2050 (0.1 s)
- Conclusión: La selectividad es adecuada para la protección de los circuitos derivados.
Estos ejemplos ilustran la aplicación práctica de la calculadora de coordinación de protecciones en sistemas de distribución, siguiendo las normativas IEEE, IEC y NTC 2050.
Consideraciones adicionales y mejores prácticas
- Siempre verifica las curvas de disparo de los dispositivos de protección con los datos del fabricante.
- Utiliza software especializado para sistemas complejos, pero valida los resultados con cálculos manuales.
- Considera la selectividad total o parcial según la criticidad de la carga y la topología del sistema.
- Revisa periódicamente los ajustes de protección ante cambios en la red o ampliaciones.
- Consulta las normas actualizadas: IEEE C37.2, IEC 60255, NTC 2050.
La correcta coordinación de protecciones es esencial para la seguridad, confiabilidad y eficiencia de los sistemas eléctricos de distribución. Utiliza esta guía y la calculadora IA para optimizar tus proyectos conforme a las mejores prácticas internacionales.