Un vehículo eléctrico es una carga de potencia alta que dura horas. Cuando muchos cargan a la vez, sobre todo en la noche, elevan el pico de demanda y calientan los transformadores y cables de distribución más de lo previsto. El efecto depende de la simultaneidad y del equipo: la carga gestionada, que desplaza el consumo a las horas de baja demanda, lo reduce.
Respuesta corta
Un vehículo eléctrico es una carga de potencia alta y de larga duración. Un puñado de ellos conectados a la vez, sobre todo en la noche cuando la demanda residencial ya es alta, puede subir el pico de demanda de un circuito y mantener un transformador de distribución cerca de su límite térmico durante horas. El efecto depende de cuántos vehículos cargan a la vez, a qué hora y con qué potencia. La carga gestionada desplaza el consumo a las horas bajas y suele evitar ampliaciones.
Por qué es un caso distinto de otras cargas
Un hogar típico tiene picos cortos: la estufa, el calentador, la lavadora. Un vehículo cargando toma una corriente casi constante, de potencia alta, durante varias horas seguidas. Es lo que en ingeniería se llama una carga continua. Para los equipos de la red, el calentamiento no depende solo de la corriente máxima, sino del tiempo que esa corriente se mantiene.
La curva de demanda
La demanda de un sector residencial suele tener un pico al final de la tarde y al inicio de la noche. Si los usuarios llegan a casa y conectan el vehículo a esa hora, la carga del vehículo se suma justo al pico existente. Si en cambio la carga se desplaza a la madrugada, se suma al valle y casi no cambia el pico.
- ¿A qué hora se concentra la carga de los vehículos?
- Al inicio de la noche, junto al pico residencial: El pico sube, el transformador trabaja más horas cerca de su límite
- En el valle de la madrugada: El pico casi no cambia, se aprovecha capacidad ociosa
- Repartida por gestión de carga: El pico sube poco y la demanda total queda más plana
La diferencia no la hace la energía total que consume el vehículo, sino cuándo la toma. Por eso la gestión de la hora de carga es la herramienta más efectiva y barata para reducir el impacto.
Efecto en transformadores y cables
Un transformador de distribución se calienta con la carga. La guía IEC 60076-7 (guía de carga para transformadores de potencia sumergidos en aceite) define la carga cíclica normal así: durante parte del ciclo se aplica una temperatura ambiente mayor o una corriente mayor que la nominal. Aun así, por su efecto en el envejecimiento térmico, equivale a la carga nominal a temperatura ambiente normal. Eso se logra aprovechando temperaturas bajas o corrientes bajas durante el resto del ciclo. La misma norma señala que la tasa de envejecimiento depende muy fuertemente de la temperatura del punto más caliente del devanado.
La consecuencia práctica para los vehículos: un ciclo diario con varias horas de carga alta y pocas horas de descanso deja poco margen de compensación. Si la carga de los vehículos coincide con el pico existente, el transformador pasa más horas a alta temperatura y su aislamiento envejece más rápido. Para el concepto de cuánto se puede cargar un transformador, vea carga de un transformador por encima de la placa: límites y cómo dimensionar un transformador. Lo mismo, con otras constantes de tiempo, aplica a cables, empalmes y protecciones.
Calidad de la energía
Los cargadores son electrónica de potencia y pueden aportar armónicos a la red. La magnitud depende del equipo y de cuántos funcionan a la vez; no se puede afirmar un valor general. Para el concepto de distorsión y su efecto en los transformadores, vea THD: distorsión armónica total. Si el sitio tiene varios cargadores de potencia alta, un estudio de calidad de la energía antes y después de la instalación permite documentar el efecto real.
Para comparar la distorsión armónica de una carga con los límites de la norma, puede usar nuestra herramienta gratuita de distorsión armónica (THD y TDD).
Caída de tensión y desbalance
Una carga alta en un ramal largo produce caída de tensión. Si los cargadores son monofásicos y se conectan de forma desigual a las tres fases, además aparece desbalance entre ellas. Repartir los cargadores entre las fases y usar equipos trifásicos donde convenga son decisiones de diseño sencillas que evitan problemas.
Qué puede hacer el operador y qué el usuario
| Quién | Medida | Efecto |
|---|---|---|
| Operador de red | Tarifas por horario que premian la carga en horas bajas | Desplaza la carga al valle |
| Operador de red | Evaluar la capacidad de transformadores y redes antes de aprobar conexiones | Evita sobrecargas puntuales |
| Dueño de una estación | Gestión de carga que limita la potencia total | Evita ampliar la acometida |
| Usuario | Programar la carga para la madrugada | Reduce el pico |
| Dueño de un edificio | Dimensionar con demanda real y simultaneidad | Evita quedarse sin capacidad |
Los esquemas tarifarios y los mecanismos concretos en Colombia los fija la regulación vigente; consúltelos en el texto oficial de la CREG antes de planear un proyecto que dependa de ellos.
Carga bidireccional
Algunos vehículos y cargadores pueden devolver energía a la instalación o a la red. Que sea posible depende del vehículo, del cargador y de lo que permita la regulación, así que consulte la normativa vigente antes de contar con esa función en un proyecto.
Cómo evaluar un caso concreto
- Mida la demanda actual del transformador o del edificio, con su curva horaria si es posible.
- Estime la carga nueva: número de vehículos, potencia y horario de llegada.
- Superponga las dos curvas y revise el pico resultante.
- Compare con la capacidad del transformador, el conductor y las protecciones.
- Pruebe escenarios: carga sin gestión, con gestión, en horario de valle.
Es el mismo método de dimensionar una estación de carga y de demanda máxima de una planta.
Un ejemplo cualitativo
Piense en un transformador de barrio que alimenta decenas de viviendas con un pico de demanda al caer la tarde. Si un grupo de vecinos adquiere vehículos y todos los conectan al llegar a casa, el pico se suma a la carga existente y se prolonga durante horas. El mismo grupo, con una tarifa o un temporizador que desplace la carga a la madrugada, consume la misma energía sin tocar el pico. La infraestructura es idéntica; cambia solo la hora. Este es el motivo por el que los operadores de red y los administradores de edificios insisten en la gestión de la hora de carga.
Qué medir para saber si hay un problema
Las señales de que un transformador o un circuito se acerca a su límite son la temperatura de operación, la corriente en horas pico y la caída de tensión en los extremos. Una termografía del transformador y sus conexiones en horas de carga alta ayuda a detectar puntos calientes; vea termografía en subestaciones y tableros.
Para ampliar, vea cómo funciona la respuesta de la demanda, el panorama general de la red inteligente, cómo operan las microrredes, las baterías de ion-litio: seguridad y vida útil y las diferencias entre carga AC y DC.
Le ayudamos con el estudio
Si su edificio, su planta o su flota va a sumar vehículos eléctricos y necesita saber si la red lo aguanta, le ayudamos con el estudio de conexión y con un análisis de calidad de potencia. Le cotizamos según su caso desde el formulario.
Guías relacionadas
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- Respuesta de la demanda: qué es y cómo funciona en Colombia
- Carga de un transformador por encima de la placa: límites
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Referencias
- IEC 60076-7, Power transformers – Part 7: Loading guide for oil-immersed power transformers, definición 3.5 de carga cíclica normal y sensibilidad de la tasa de envejecimiento a la temperatura del punto caliente (texto en disco).
- Guías del sitio sobre transformadores y demanda (enlazadas arriba).
Preguntas frecuentes
¿Un solo vehículo eléctrico afecta al transformador de mi edificio?
Uno rara vez. El problema aparece al sumar muchos: cada vehículo agrega una carga de potencia alta durante horas, y en un transformador de barrio o de edificio varios cargando a la vez en el mismo horario pueden llevarlo cerca de su límite térmico. Se evalúa con la demanda real del sitio.
¿Por qué importa que la carga dure horas?
Porque el calentamiento del transformador y de los cables depende del tiempo. La guía IEC 60076-7 sobre carga de transformadores sumergidos en aceite define la carga cíclica normal por su efecto equivalente en el envejecimiento térmico, y muestra que ese envejecimiento es muy sensible a la temperatura del punto más caliente del devanado.
¿Cómo se reduce el impacto?
Con carga gestionada: desplazar la carga a las horas de menor demanda, limitar la potencia total de un conjunto de cargadores y escalonar las llegadas. En muchos casos evita ampliar el transformador.