La determinación del amperaje de cortocircuito que debe tener los tableros y protecciones eléctricas distribuidas en instalaciones residenciales, comerciales, industriales, hospitales, oficinas etc requiere el conocimiento de varias variables que explicaremos a través del articulo.

Todos los sistemas eléctricos son susceptibles a cortocircuitos. Las corrientes de cortocircuito pueden producir considerables tensiones térmicas y mecánicas en los equipos de distribución eléctrica. Por lo tanto, es importante proteger al personal y al equipo calculando las corrientes de cortocircuito durante el diseño de un sistema de potencia eléctrica.

Dado que estos cálculos están relacionados con la seguridad de la vida, son obligatorios por 110.9 del NEC.

En este articulo se proporcionara un método simple para obtener el nivel de cortocircuito en sistemas trifásicos y monofásicos mas comunes en las instalaciones eléctricas.

Calculo de corriente de cortocircuito para tableros y protecciones eléctricas

Los tableros de distribución se encuentran comúnmente en edificios residenciales, comerciales, industriales, oficinas, hospitales etc alimentados desde transformadores trifásicos.

Para poder saber el cortocircuito máximo que tendría la protección de los tableros se debe saber como mínimo la potencia e impedancia del transformador que la alimenta y la potencia y distancia hasta el tablero principal donde se desea calcular el cortocircuito.

En este articulo se explicara como realizar un calculo estimado siendo conservadores, sin embargo para realizar un calculo exacto se recomienda utilizar herramientas de calculo como ETAP, Ecodial, Melshort etc.

Comencemos calculando la corriente nominal del transformador trifásico:

Ejemplo de calculo de cortocircuito máximo para cualquier tablero y protección deseado

Se tiene una instalación eléctrica con un transformador de 1MVA (1000kVA) y dos tableros de distribución (principal y subpanel) como se muestra en la figura 1, nuestro objetivo es encontrar la corriente de cortocircuito de los dos interruptores (1600A y 250A), y también encontrar la corriente de cortocircuito que deberán resistir de los dos paneles o tableros eléctricos (principal y subpanel).

Figura 1. Ejemplo de calculo de cortocircuito en tableros y protecciones de distribución

Primero, calcularemos la corriente de cortocircuito en el secundario del transformador de 1MVA (Corriente de cortocircuito en el punto 1):

Segundo, calcularemos la corriente de cortocircuito en el punto 2:

La corriente de cortocircuito en el punto 2 será menor que en el punto 1, debido a la impedancia de línea (la impedancia de línea de los cables se opone a la corriente) . 

El siguiente cálculo mostrará la corriente de cortocircuito en el punto 2: 

De la figura 1; longitud del cable desde el punto 1 al 2; L = 50 pies. 

F = (1,73 * L * I _{falla (SC) trifásico} / (C * n * V _LL);  — F para la falla trifásica  — [ 1] 

F = (2 * L * I _{falla (SC) LL} / (C * n * V _LL); — F para falla de línea a línea  —[ 2] 

F = (2 * L * I f_{alla (SC) LN} / (C * n * V _LN); — F para falla de línea a neutro  — [3] 

En nuestro caso, usaremos la ecuación # 1 para este ejemplo.

Donde,

Vale la pena mencionar que cuanto más lejos estén los tableros del transformador, menor será la corriente de cortocircuito y tendrá una caída de voltaje mayor debido a la mayor impedancia de línea.

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El siguiente cálculo mostrará la corriente de cortocircuito en el punto 3 ( esto es similar al cálculo del punto 2):

Este método proporciona la peor corriente posible en caso de un cortocircuito, por lo tanto, un relé o sistema de protección configurado utilizando la corriente del método básico disparará el circuito en un tiempo mínimo.

Sin embargo, para un valor menor de corriente de falla, las características de tiempo inverso de ese relé retrasarán el funcionamiento de los sistemas de protección (tiempo de disparo retardado).