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.
| 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 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
Mesmo uma interrupção de 15 segundos pode interromper uma cirurgia ou um ventilador
Alimentação dupla de 10 kV + transferência automática (2 s) + UPS de 200 kVA (autonomia de 15 min)
Veredito nMinus1 aprovado, switchTimeS 2 s < allowedOutageS 15 s; upsBattery runtimeMin 15
Uma primeira falha à terra que desarmasse o circuito de TI médica interromperia a cirurgia
Alimentação isolada de TI médica (ES710) com monitoramento de isolamento — alarme na primeira falha, sem desarme
A lista de materiais inclui 'Fonte de alimentação isolada de TI médica ES710' + 'Sistema de isolamento de TI médica'
A falha de um único transformador deixaria todo o hospital às escuras
2× SCB13-400/10 N+1 — com uma unidade fora, ainda atende 84% da demanda
nMinus1 loadingPctAfter 84%, veredito aprovado
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| totalKw (carga conectada) | 400 kW | soma da potência nominal de todos os equipamentos | determina o dimensionamento do transformador / grupo gerador / UPS demanda 320 kW com Kd 0,8 |
| loadGrade1 / loadCritical | 400 / 320 kW | IEC 60364 grau-1 = hospital | exige alimentação dupla + diesel de emergência + UPS grau-2/3 = 0 — tudo é grau-1 |
| allowedOutage | 15 s (s15) | requisito de alimentação grau-1 | ATS diesel em 2 s; carga sensível recebe UPS IT médico precisa de nível de ms → ponte UPS |
| transformer redundancy | N+1 (2× 400 kVA) | SCB13 tipo seco, interno | 84% de carregamento após N-1 único = 80% de carregamento mas sem redundância |
| loadSensitive (medical IT) | 120 kW | centro cirúrgico + UTI + suporte de vida | UPS de 200 kVA + alimentação isolada ES710 escala linearmente com o número de salas cirúrgicas |
| largestMotorKw / start mode | 37 kW / suave | chiller HVAC / tratamento de ar | partida suave limita a queda de tensão motores maiores → 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)
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).
8 · FAQ
Que transformador um hospital de 400 kW precisa?
Por que N+1 em vez de um único de 630 kVA?
Qual tamanho de UPS para a sala de cirurgia?
Quão rápido o diesel assume após uma queda de rede?
O isolamento médico IT é obrigatório?
Como a carga de incêndio é tratada?
Transformador a seco ou a óleo para um hospital?
Quanto custa este esquema?
Como reduzir a conta de energia do transformador?
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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