Transformador QDTB®
All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
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400 kW para hospital: alimentação dupla + transformador a seco N+1 + UPS de 200 kVA + gerador diesel de 500 kVA

2× SCB13-400/10 N+1 · diesel 500 kVA · UPS 200 kVA/15 min · isolamento médico IT

1 · TL;DR Conclusion

Conclusão: um hospital de 400 kW utiliza 2 transformadores secos SCB13-400/10 (N+1) + um gerador diesel de reserva de 500 kVA + um UPS de 200 kVA/15 min — $200.667 em equipamentos no total. Alimentação dupla de 10 kV com transferência automática (comutação em 2 s) + isolamento IT médico mantém as cargas críticas/de grau 1 ativas com 84% de carregamento do transformador sob N-1.

  • •Redundância N+1: 2 transformadores secos SCB13-400/10 — uma falha ainda suporta 84% da demanda (veredito N-1: aprovado).
  • •Alimentação dupla: rede de 10 kV + diesel de reserva de 500 kVA — transferência automática em 2 s < 15 s de interrupção permitida.
  • •UPS online de 200 kVA (15 min / 40 kWh) suporta interrupções de nível de ms para cargas médicas de TI / UTI de 120 kW.
  • •Isolamento médico IT (ES710) + proteção contra arco elétrico (ARB6, Cat 1) + circuito dedicado de incêndio com ATS de transferência final.
  • •TCO do transformador: atualizar para liga amorfa SH15 economiza ≈ US$ 694/ano (retorno ≈ 1,2 ano a 84% de carga).

2 · Solution Overview

Um hospital é a carga de confiabilidade mais exigente: salas de cirurgia, UTI e suporte de vida não toleram interrupção, por isso toda a instalação é projetada como grau 1 (400 kW), com 320 kW críticos e 120 kW de carga sensível de TI médica. O esquema empilha alimentação dupla de 10 kV + transferência automática + diesel + UPS, além de isolamento IT médico e aterramento equipotencial, atendendo à IEC 60364-7-710 para locais médicos do grupo 2.

400 kW / 320 kW
Carga conectada / de demanda
2× SCB13-400/10 (N+1)
Transformadores a seco
500 kVA · 400 kW
Grupo gerador diesel de reserva
200 kVA · 15 min
UPS online
10 kV alimentação dupla + ATS
Topologia de alimentação
$200,667
Total de equipamentos (nível de viabilidade)
SourceRoleShare kWShare
Grid 10 kVbase320 kW100%
Diesel 400 kWbackup0 kW0%
UPS 200 kVAbackup0 kW0%

3 · Design Process & Rationale

① Classifique primeiro a carga (400 kW → grau 1 e crítica)

Divida os 400 kW em iluminação 60 kW, força 280 kW, sensível 120 kW (TI médico / UTI), crítica 320 kW, incêndio 60 kW. Conforme IEC 60364, todo o hospital é grau 1 (400 kW); a carga crítica de 320 kW exige uma fonte de emergência — a base para alimentação dupla + diesel + UPS.

② Alimentação dupla + mix de fonte de emergência

Rede de 10 kV (base) + diesel 500 kVA (standby/backup) + UPS 200 kVA (backup). allowedOutage = 15 s aciona a transferência automática do diesel em 2 s; a carga sensível de 120 kW precisa de nível de ms, daí a UPS online de 200 kVA.

③ Redundância de transformador N+1

Demanda 320 kW / 0,9 PF ≈ 356 kVA → 2× SCB13-400/10 tipo seco (N+1). O tipo seco é escolhido para segurança contra incêndio em ambientes internos (sem óleo); N+1 mantém 84% de carregamento após uma unidade desarmar.

④ Distribuição BT + bus-tie + chaves de transferência

Quadro BT MNS com painéis de entrada + bus-tie + alimentadores; ATS-630 (rede/diesel), STS-630 (transferência estática UPS), GATS-630 (transferência final grau 1), FATS-630 (transferência final incêndio).

⑤ Proteção e seletividade

Coordenação 50/51 (entrada 0,6 s → transformador 0,3 s), arc-flash ARB6 (Cat 1, 1,58 cal/cm²); curto-circuito BT 14,15 kA → 25 kA de interrupção (margem de 1,8×).

⑥ Sistema isolado TI médico

As cargas de TI médico de 120 kW (centro cirúrgico, UTI) ficam em uma fonte de alimentação isolada ES710 com monitoramento de isolamento — o primeiro defeito alarme, mas não desarma; uma UPS de centro cirúrgico de 20 kVA é cotada por projeto.

⑦ Verificações de incêndio + aterramento + confiabilidade

Carga de incêndio 60 kW em circuito dedicado com ATS de transferência final; aterramento equipotencial TN-S (18 hastes); EPS 60 kW iluminação de emergência; veredito N-1 aprovado.

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

Mesmo uma interrupção de 15 segundos pode interromper uma cirurgia ou um ventilador

Solution

Alimentação dupla de 10 kV + transferência automática (2 s) + UPS de 200 kVA (autonomia de 15 min)

Evidence

Veredito nMinus1 aprovado, switchTimeS 2 s < allowedOutageS 15 s; upsBattery runtimeMin 15

Pain

Uma primeira falha à terra que desarmasse o circuito de TI médica interromperia a cirurgia

Solution

Alimentação isolada de TI médica (ES710) com monitoramento de isolamento — alarme na primeira falha, sem desarme

Evidence

A lista de materiais inclui 'Fonte de alimentação isolada de TI médica ES710' + 'Sistema de isolamento de TI médica'

Pain

A falha de um único transformador deixaria todo o hospital às escuras

Solution

2× SCB13-400/10 N+1 — com uma unidade fora, ainda atende 84% da demanda

Evidence

nMinus1 loadingPctAfter 84%, veredito aprovado

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
totalKw (carga conectada)400 kWsoma da potência nominal de todos os equipamentosdetermina o dimensionamento do transformador / grupo gerador / UPS
demanda 320 kW com Kd 0,8
loadGrade1 / loadCritical400 / 320 kWIEC 60364 grau-1 = hospitalexige alimentação dupla + diesel de emergência + UPS
grau-2/3 = 0 — tudo é grau-1
allowedOutage15 s (s15)requisito de alimentação grau-1ATS diesel em 2 s; carga sensível recebe UPS
IT médico precisa de nível de ms → ponte UPS
transformer redundancyN+1 (2× 400 kVA)SCB13 tipo seco, interno84% de carregamento após N-1
único = 80% de carregamento mas sem redundância
loadSensitive (medical IT)120 kWcentro cirúrgico + UTI + suporte de vidaUPS de 200 kVA + alimentação isolada ES710
escala linearmente com o número de salas cirúrgicas
largestMotorKw / start mode37 kW / suavechiller HVAC / tratamento de arpartida suave limita a queda de tensão
motores maiores → VFD

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/26Diagrama unifilar — Alimentação dupla de 10 kV → 2× SCB13-400/10 → MNS BT (ATS/STS/GATS/FATS)
Why: Mostra o caminho completo de energia da rede de 10 kV + diesel através de transformadores N+1 até os barramentos de grau 1 / críticos / incêndio — o desenho central do esquema.
Dwg 14/26Configuração de proteção — Coordenação 50/51 + arco elétrico ARB6 (Cat 1)
Why: A coordenação de estágios de 0,6 s → 0,3 s garante seletividade; a proteção contra arco elétrico ARB6 (Cat 1, 1,58 cal/cm²) protege pessoal e painéis.
Dwg 20/26Transferência conectada à rede / ilhamento — Lógica de transferência automática rede–diesel (BZT)
Why: Na perda da rede, o diesel assume automaticamente em 2 s (< 15 s permitidos) — o tempo que torna a alimentação dupla confiável.
Dwg 16/26Sistema de aterramento — Equipotencial TN-S + aterramento isolado IT médico
Why: Locais médicos exigem ligação equipotencial — TN-S + 18 hastes mantêm diferenças de potencial mínimas nas áreas de pacientes, prevenindo microchoques.

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 1 · Base de projeto elétricoDwg 8 · Cálculo de curto-circuitoDwg 15 · Curva de coordenação de proteção TCCDwg 24 · Sistema de alimentação auxiliar CCDwg 25 · Sistema de combustível dieselDwg 13 · Arquitetura SCADADwg 12 · Avaliação da qualidade da energiaDwg 17 · Proteção contra raios e surtos

6 · Operation Demo (Deep-Read)

Confiabilidade (N-1)

Clique em 'Falha da rede': o diesel assume em 2 s, a tensão nos terminais se mantém; cenário N-1: um transformador fora ainda com 84% de carregamento (veredito: aprovado).

Qualidade de energia

IT médico + UPS fornecem alimentação limpa para cargas sensíveis; THDi 15% no lado de BT, o UPS online de dupla conversão elimina distúrbios da rede.

Falta e proteção

Curto-circuito de BT de 14,15 kA → interrupção de 25 kA (margem de 1,8×); arc-flash Cat 1 (1,58 cal/cm²); proteção principal 0,6 s.

Other views (shown): Fluxo de carga · Tensão · Perdas · Falta e proteção · Meio ambiente

7 · Economics & Payback

Equipamento total $200.667 (nível de viabilidade). Isto é rede + diesel + UPS — sem PV/armazenamento, portanto o caso financeiro é a disponibilidade, não a economia de energia. Duas alavancas quantificáveis: TCO do transformador (liga amorfa SH15 economiza ≈ $694/ano, retorno de 1,2 ano) e perdas (3,8 kW ≈ $9.918/ano a $0,12/kWh).

$200,667
Total de equipamentos
$9,918/ano
Perdas anuais do transformador + linha
$694/ano
Economia anual com upgrade SH15
1,2 ano
Retorno do investimento do upgrade SH15

8 · FAQ

Que transformador um hospital de 400 kW precisa?
2× SCB13-400/10 a seco (N+1), 400 kVA cada. A demanda é de 320 kW (Kd 0,8); uma única unidade de 400 kVA suporta 84% sob N-1, a segunda é redundância.
Por que N+1 em vez de um único de 630 kVA?
Um único de 630 kVA opera com carga leve, mas não tem redundância — uma falha no transformador deixa o hospital às escuras. N+1 (dois de 400 kVA) mantém 84% de carga após a queda de uma unidade, atendendo às necessidades de confiabilidade hospitalar.
Qual tamanho de UPS para a sala de cirurgia?
UPS online de 200 kVA / 160 kW com 15 min de backup (bateria de 40 kWh), cobrindo a carga médico-IT/UTI de 120 kW; as salas cirúrgicas individuais adicionam um UPS online de 20 kVA (orçado por projeto).
Quão rápido o diesel assume após uma queda de rede?
O comutador de transferência automática (BZT) comuta em 2 s — bem abaixo dos 15 s permitidos para carga de grau 1; cargas médicas sensíveis são mantidas pelo UPS durante a transferência.
O isolamento médico IT é obrigatório?
Sim. IEC 60364-7-710 exige um sistema IT com monitoramento de isolamento para locais médicos de grupo 2 (centro cirúrgico, UTI) — uma primeira falha gera alarme sem desarme, evitando interrupção cirúrgica.
Como a carga de incêndio é tratada?
A carga de incêndio de 60 kW fica em um circuito dedicado (fireDedicated=yes) com um ATS de transferência final (FATS-630), comutando automaticamente para a fonte de emergência na perda de rede.
Transformador a seco ou a óleo para um hospital?
A seco (SCB13). Hospitais são internos com segurança contra incêndio rigorosa — unidades secas são livres de óleo e não inflamáveis. A perda em vazio ligeiramente maior é compensada por uma opção de liga amorfa (SH15).
Quanto custa este esquema?
Cerca de $200.667 em equipamentos (nível de viabilidade), cobrindo 2 transformadores secos, diesel de 500 kVA, UPS de 200 kVA, painéis BT MNS, isolamento médico IT e monitoramento secundário — 42 itens.
Como reduzir a conta de energia do transformador?
Atualize para liga amorfa SH15: a perda em vazio cai de 0,98 kW para 0,1 kW, economizando ≈ $694/ano (84% de carga) com retorno de ≈ 1,2 ano.

Special Considerations

  • O isolamento médico IT (ES710) e o UPS de sala de cirurgia são 'preço sob consulta' (poa) — excluídos do total, cotar separadamente.
  • O diesel de 500 kVA suporta 400 kW grau 1 a ≈ 100% de carga — verificar o perfil de carga e a margem de reserva para expansão.
  • Ssc (curto-circuito da rede 500 MVA) é assumido — confirmar o nível de falha real com a concessionária para ajustes finais de proteção e cabo.
  • Arc-flash Cat 1 (1,58 cal/cm²) é preliminar — um estudo formal IEEE 1584 por um engenheiro qualificado é necessário antes das licenças.
  • Os desenhos são entregáveis esquemáticos pendentes de refinamento pelo instituto de design; todos os números são estimativas em nível de viabilidade.

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