400 kW para hospital: suministro dual + transformador seco N+1 + UPS de 200 kVA + diésel de 500 kVA
2× SCB13-400/10 N+1 · diésel 500 kVA · UPS 200 kVA/15 min · aislamiento médico IT
1 · TL;DR Conclusion
Conclusión: un hospital de 400 kW utiliza 2 transformadores secos SCB13-400/10 (N+1) + un diésel de respaldo de 500 kVA + un UPS de 200 kVA/15 min — $200,667 en equipos en total. Suministro dual de 10 kV con transferencia automática (conmutación en 2 s) + aislamiento IT médico mantiene las cargas críticas/de grado 1 activas al 84% de carga del transformador bajo N-1.
- •Redundancia N+1: 2 transformadores secos SCB13-400/10 — una avería aún soporta el 84% de la demanda (veredicto N-1: aprobado).
- •Suministro dual: red de 10 kV + diésel de respaldo de 500 kVA — transferencia automática en 2 s < 15 s de corte permitido.
- •SAI en línea de 200 kVA (15 min / 40 kWh) soporta cortes de nivel de ms para cargas médicas de TI / UCI de 120 kW.
- •Aislamiento médico IT (ES710) + protección contra arco eléctrico (ARB6, Cat 1) + circuito dedicado contra incendios con ATS de transferencia final.
- •TCO del transformador: actualizar a aleación amorfa SH15 ahorra ≈ $694/año (retorno ≈ 1,2 años al 84% de carga).
2 · Solution Overview
Un hospital es la carga de confiabilidad más exigente: los quirófanos, la UCI y el soporte vital no toleran interrupción, por lo que toda la instalación se diseña como grado 1 (400 kW), con 320 kW críticos y 120 kW de carga sensible de TI médica. El esquema apila suministro dual de 10 kV + transferencia automática + diésel + UPS, además de aislamiento IT médico y puesta a tierra equipotencial, cumpliendo con IEC 60364-7-710 para ubicaciones médicas del grupo 2.
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 320 kW | 100% |
| Diesel 400 kW | backup | 0 kW | 0% |
| UPS 200 kVA | backup | 0 kW | 0% |
3 · Design Process & Rationale
① Clasifique primero la carga (400 kW → grado 1 y crítica)
Divida los 400 kW en iluminación 60 kW, fuerza 280 kW, sensible 120 kW (IT médico / UCI), crítica 320 kW, incendio 60 kW. Según IEC 60364, todo el hospital es grado 1 (400 kW); la carga crítica de 320 kW exige una fuente de emergencia: la base para suministro dual + diésel + UPS.
② Suministro dual + combinación de fuente de emergencia
Red de 10 kV (base) + diésel de 500 kVA (respaldo) + UPS de 200 kVA (respaldo). allowedOutage = 15 s impulsa la transferencia automática del diésel en 2 s; la carga sensible de 120 kW necesita nivel de ms, de ahí la UPS en línea de 200 kVA.
③ Redundancia de transformador N+1
Demanda 320 kW / 0.9 PF ≈ 356 kVA → 2× SCB13-400/10 tipo seco (N+1). Se elige tipo seco por seguridad contra incendios en interiores (sin aceite); N+1 mantiene 84% de carga después de que una unidad se dispara.
④ Distribución de BT + bus-tie + interruptores de transferencia
Tablero de BT MNS con paneles de entrada + bus-tie + alimentadores; ATS-630 (red/diésel), STS-630 (transferencia estática UPS), GATS-630 (transferencia final grado 1), FATS-630 (transferencia final contra incendios).
⑤ Protección y selectividad
Coordinación 50/51 (entrada 0.6 s → transformador 0.3 s), arc-flash ARB6 (Cat 1, 1.58 cal/cm²); cortocircuito de BT 14.15 kA → 25 kA de ruptura (margen de 1.8×).
⑥ Sistema aislado IT médico
Las cargas médicas IT de 120 kW (quirófano, UCI) se conectan a una fuente de alimentación aislada ES710 con monitoreo de aislamiento: el primer fallo alarma pero no dispara; se cotiza una UPS de quirófano de 20 kVA por proyecto.
⑦ Verificaciones de incendio + puesta a tierra + confiabilidad
Carga de incendio 60 kW en circuito dedicado con ATS de transferencia final; puesta a tierra equipotencial TN-S (18 varillas); EPS 60 kW iluminación de emergencia; veredicto N-1 aprobado.
Pain Points → Solution → Evidence
Incluso una interrupción de 15 segundos puede interrumpir una cirugía o un ventilador
Suministro dual de 10 kV + transferencia automática (2 s) + SAI de 200 kVA (autonomía de 15 min)
Veredicto nMinus1 aprobado, switchTimeS 2 s < allowedOutageS 15 s; upsBattery runtimeMin 15
Una primera falla a tierra que dispare el circuito de TI médica interrumpiría la cirugía
Suministro aislado de TI médica (ES710) con monitoreo de aislamiento — alarma ante la primera falla, sin disparo
La lista de materiales incluye 'Fuente de alimentación aislada de TI médica ES710' + 'Sistema de aislamiento de TI médica'
Una falla de un solo transformador dejaría a oscuras todo el hospital
2× SCB13-400/10 N+1 — con una unidad fuera aún se cubre el 84% de la demanda
nMinus1 loadingPctAfter 84%, veredicto aprobado
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| totalKw (carga conectada) | 400 kW | suma de la potencia nominal de todos los equipos | determina el dimensionamiento del transformador / grupo electrógeno / UPS demanda 320 kW con Kd 0,8 |
| loadGrade1 / loadCritical | 400 / 320 kW | IEC 60364 grado-1 = hospital | exige doble suministro + diésel de emergencia + UPS grado-2/3 = 0 — todo es grado-1 |
| allowedOutage | 15 s (s15) | requisito de suministro grado-1 | ATS diésel en 2 s; la carga sensible recibe UPS IT médico necesita nivel de ms → puente UPS |
| transformer redundancy | N+1 (2× 400 kVA) | SCB13 tipo seco, interior | 84% de carga tras N-1 único = 80% de carga pero sin redundancia |
| loadSensitive (medical IT) | 120 kW | quirófano + UCI + soporte vital | UPS de 200 kVA + suministro aislado ES710 escala linealmente con el número de quirófanos |
| largestMotorKw / start mode | 37 kW / suave | enfriadora HVAC / manejo de aire | el arranque suave limita la caída de tensión motores más grandes → VFD |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
Confiabilidad (N-1)
Haga clic en 'Falla de red': el diésel toma el control en 2 s, la tensión en bornes se mantiene; escenario N-1: un transformador fuera aún al 84% de carga (veredicto: aprobado).
Calidad de energía
IT médico + UPS entregan suministro limpio a cargas sensibles; THDi 15% en el lado de BT, el UPS en línea de doble conversión elimina las perturbaciones de la red.
Falla y protección
Cortocircuito de BT de 14,15 kA → ruptura de 25 kA (margen de 1,8×); arc-flash Cat 1 (1,58 cal/cm²); protección principal 0,6 s.
Other views (shown): Flujo de carga · Voltaje · Pérdidas · Falla y protección · Medio ambiente
7 · Economics & Payback
Equipo total $200,667 (nivel de viabilidad). Esto es red + diésel + UPS — sin PV/almacenamiento, por lo que el caso financiero es la disponibilidad, no el ahorro de energía. Dos palancas cuantificables: TCO del transformador (la aleación amorfa SH15 ahorra ≈ $694/año, retorno de 1.2 años) y pérdidas (3.8 kW ≈ $9,918/año a $0.12/kWh).
8 · FAQ
¿Qué transformador necesita un hospital de 400 kW?
¿Por qué N+1 en lugar de un único de 630 kVA?
¿Qué tamaño de UPS para el quirófano?
¿Qué tan rápido entra el diésel tras un corte de red?
¿Es obligatorio el aislamiento médico IT?
¿Cómo se maneja la carga contra incendios?
¿Transformador de tipo seco o sumergido en aceite para un hospital?
¿Cuánto cuesta este esquema?
¿Cómo reduzco la factura energética del transformador?
Special Considerations
- El aislamiento médico IT (ES710) y el SAI de quirófano son 'precio a consultar' (poa) — excluidos del total, cotizar por separado.
- El diésel de 500 kVA soporta 400 kW de grado 1 a ≈ 100% de carga — verificar el perfil de carga y el margen de reserva para expansión.
- Se asume Ssc (cortocircuito de red 500 MVA) — confirmar el nivel de falla real con la empresa de servicios públicos para los ajustes finales de protección y cable.
- Arc-flash Cat 1 (1.58 cal/cm²) es preliminar — se requiere un estudio formal IEEE 1584 por un ingeniero calificado antes de los permisos.
- Los planos son entregables esquemáticos pendientes de refinamiento por el instituto de diseño; todas las cifras son estimaciones a nivel de factibilidad.
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