Dimensionar una estación de carga es repartir la capacidad disponible entre los puntos de carga: se parte de la potencia de cada punto, se estima cuántos funcionan a la vez, se comprueban transformador, acometida y caída de tensión, y se decide si hace falta gestión de carga para no ampliar la infraestructura. Un ejemplo numérico ilustra el método.
Respuesta corta
Para dimensionar una estación de carga se sigue un orden: potencia por punto, cuántos puntos funcionan a la vez, demanda total con la instalación existente, transformador y acometida, caída de tensión y, si la capacidad no alcanza, gestión de carga. El resultado es la potencia que la estación pide a la red. El error más caro es sumar todos los cargadores a plena potencia sin pensar en el uso real, o lo contrario: no dejar capacidad para crecer.
Paso 1: la potencia de cada punto
Parta de lo que el punto de carga entrega y de lo que el vehículo puede recibir. La regulación colombiana clasifica las estaciones por potencia. La Resolución 40223 de 2021 define el nivel 1 (menos de 3,7 kW), el nivel 2 (entre 3,7 y 22 kW en alterna) y el nivel 3 (más de 22 kW en alterna o más de 50 kW en continua). Para un punto trifásico en alterna, la potencia es:
P = √3 × V × I × cos φ
con la tensión entre fases y la corriente nominal del cargador. En alterna la potencia útil la limita el menor valor entre el cargador de la estación, el cable y el cargador a bordo del vehículo (vea carga AC y DC: diferencias). Los vehículos de su flota pueden aceptar menos de lo que la estación ofrece; consulte la ficha de cada uno.
Paso 2: cuántos puntos y cuánta simultaneidad
La demanda de la estación no es la suma de las potencias nominales. Depende de tres cosas que debe conocer o estimar:
- Cuántos vehículos se conectan y a qué horas.
- Cuánta energía necesita cada uno: un vehículo que llega con la batería a medias consume menos que uno que llega vacío.
- Cuánto tiempo permanece conectado: si un vehículo pasa la noche, la carga puede repartirse en esas horas.
Para una flota que se carga en el patio de noche, la simultaneidad puede ser alta si todos llegan a la vez, pero se puede bajar escalonando o con gestión de carga. Para una estación pública, depende del flujo de clientes y no se conoce de antemano: se estima con datos de sitios parecidos y se revisa al operar.
Paso 3: la demanda total
La estación se suma a lo que ya consume la instalación. Si el sitio es un edificio o una planta, conviene conocer su demanda máxima real, no solo la potencia instalada; vea demanda máxima de una planta. La suma debe hacerse sobre el mismo intervalo (por ejemplo, el pico nocturno si los vehículos cargan de noche), porque el pico de la instalación y el de la estación pueden no coincidir.
Paso 4: transformador y acometida
Con la demanda total se verifica si el transformador existente entrega la potencia con holgura o si hay que ampliarlo. El criterio general, sin cifras de tabla, es que no debe operar permanentemente al límite de su capacidad, porque una carga continua de horas lo calienta más que una carga de picos cortos. Los criterios de selección están en cómo dimensionar un transformador. Lo mismo aplica al conductor y a las protecciones de la acometida: se calculan para la corriente que circula durante horas.
Paso 5: caída de tensión
Los cargadores suelen estar lejos del tablero: en un parqueadero, a decenas de metros. Una caída de tensión excesiva reduce la tensión en el cargador y puede hacerlo disparar o limitar su potencia. Se calcula para la corriente nominal y la longitud del tramo. Vea caída de tensión en cables en corriente alterna y nuestra herramienta gratuita de caída de tensión en cables.
Puede calcular la caída de tensión del alimentador con nuestra herramienta gratuita de caída de tensión en cables.
Paso 6: gestión de carga
Si la capacidad disponible no alcanza para todos los puntos a plena potencia, hay dos caminos: ampliar la infraestructura o gestionar la carga. Un sistema de gestión mide la corriente total de la instalación y reparte la que sobra entre los vehículos conectados; cuando todos piden, cada uno recibe menos. Es la forma de instalar más puntos con la misma acometida. La contrapartida es que la carga es más lenta en las horas de mayor demanda. Se justifica cuando los vehículos permanecen conectados mucho más tiempo del que necesitan para cargar.
- ¿La demanda total con todos los puntos a plena potencia cabe en la acometida y el transformador?
- Sí: Instale sin gestión y deje reserva para crecer
- No: ¿Los vehículos permanecen conectados más tiempo del necesario para cargar?
- Sí: Gestión de carga: reparte la potencia disponible
- No: Amplíe transformador y acometida, o reduzca el número de puntos
Ejemplo numérico
Un parqueadero de oficinas tiene 6 puntos de carga en alterna trifásica de 22 kW y una demanda máxima existente de 120 kW en el horario de oficina. Los vehículos llegan por la mañana y permanecen unas 8 horas.
- Potencia nominal total de la estación: 6 × 22 kW = 132 kW.
- Si todos cargan a plena potencia a la vez: 120 kW + 132 kW = 252 kW de demanda en el pico.
- Con gestión de carga limitada a 60 kW para la estación: 120 kW + 60 kW = 180 kW. Cada vehículo recibe en promedio 10 kW cuando los seis están conectados. En 8 horas, 10 kW entregan 80 kWh por vehículo, que es la energía que necesita, o más, un vehículo que llega con la batería parcialmente descargada.
Los números son ilustrativos: sirven para mostrar el método, no para dimensionar un caso real. La conclusión es que, cuando el tiempo de permanencia es largo, la gestión de carga evita ampliar el transformador. La energía real que necesita cada vehículo y el factor de simultaneidad deben salir de los datos del sitio.
Qué documentar
Un diseño verificable ante el operador de red y ante una auditoría guarda estos datos: la potencia de cada punto, el factor de simultaneidad con su justificación, la demanda del sitio y su fuente, y los cálculos del conductor y de la caída de tensión. Si usa gestión de carga, guarde también su lógica. Vea certificación RETIE y dictamen de inspección.
Para ampliar, vea los conectores Tipo 1, Tipo 2, CCS y CHAdeMO, la instalación eléctrica de un cargador residencial, el impacto de los vehículos eléctricos en la red y cómo funciona la respuesta de la demanda.
Le ayudamos con el estudio
Si necesita saber qué capacidad exige su estación a la red, le ayudamos con el estudio de conexión y con la ingeniería primaria. Le cotizamos según su caso desde el formulario.
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- Cómo dimensionar un transformador
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Referencias
- Ministerio de Minas y Energía, Resolución 40223 de 2021, artículo 2: https://gestornormativo.creg.gov.co/gestor/entorno/docs/resolucion_minminas_40223_2021.htm
- Guías del sitio sobre transformadores, demanda y caída de tensión (enlazadas arriba).
Preguntas frecuentes
¿Se suma la potencia de todos los cargadores?
Solo si todos van a funcionar al mismo tiempo a plena potencia. Lo habitual es aplicar un factor de simultaneidad basado en cuántos vehículos llegan a la vez y en cuánta energía necesita cada uno. Ese factor se justifica con el uso real de la estación, no con una cifra de tabla.
¿Qué es la gestión de carga?
Es un sistema que reparte la potencia disponible entre los vehículos conectados, reduciendo la de cada uno cuando todos piden a la vez. Permite instalar más puntos de carga con la misma acometida, a cambio de cargas más lentas en las horas de mayor uso.
¿Cuándo hay que ampliar el transformador?
Cuando la demanda máxima de la instalación más la de la estación supera la capacidad que el transformador puede entregar con holgura, o cuando la caída de tensión hace imposible alimentar los cargadores. Se decide con una medición o un estudio de demanda, no con una regla general.