Una subestación compacta es la forma más directa de recibir energía en media tensión y entregarla en baja tensión dentro de una planta, un hospital, un centro comercial o un parque industrial. En lugar de construir en sitio una subestación abierta con estructuras, cuchillas y transformador a la vista, se instala un conjunto de gabinetes metálicos ensamblado en fábrica con la acometida, el seccionador con fusibles, el transformador y la sección de baja tensión. En México, donde la media tensión va de 1 a 35 kV, las redes más comunes son de 13.2, 23 y 34.5 kV, y cada una exige equipo de una clase de tensión distinta. La elección correcta depende de cinco datos: tensión de red, potencia, instalación interior o intemperie, tipo de protección y espacio disponible. Esta guía explica los tipos, las partes y un ejemplo completo con números para una subestación de 1,500 kVA en 23 kV.
¿Qué es una subestación compacta y cuándo conviene?
Un usuario conectado en media tensión —por ejemplo en la tarifa GDMTH, que según la CONUEE corresponde a demandas de 100 kW o más con suministro de 1 a 35 kV— necesita su propia transformación. La subestación compacta resuelve esa transformación en un equipo prearmado y probado en fábrica, con frente cerrado y enclavamientos que separan al personal de las partes vivas.
Conviene frente a una subestación abierta cuando el espacio es limitado, cuando hay acceso de personas no calificadas cerca del equipo, cuando el plazo de obra es corto o cuando se busca repetir el mismo diseño en varios sitios. La instalación sigue la NOM-001-SEDE-2012: su Artículo 450 regula transformadores y bóvedas, y el Artículo 490, equipos de más de 600 volts. El Artículo 924 trata las subestaciones de instalaciones destinadas al servicio público.
Tipos de subestación compacta
| Tipo | Instalación | Rango típico | Norma de referencia |
|---|---|---|---|
| Compacta de gabinetes (celdas + transformador) | Interior o intemperie | 13.2 a 34.5 kV; potencia según proyecto | IEEE C37.20.3 (celdas metal-enclosed) |
| Tipo pedestal (unitaria secundaria) | Intemperie, acceso público | 15/25 kV class; hasta 2,500 kVA | IEEE C37.121, IEEE C57.12.34 |
| Unitaria exterior de 34.5 kV | Intemperie, industria y renovables | 34.5 kV; 1,000 a 10,000 kVA | IEEE C37.121, IEC 62271-202 |
| Prefabricada tipo caseta (centro de transformación) | Intemperie, con o sin pasillo | Hasta 52 kV | IEC 62271-202 |
La IEC 62271-202:2022 cubre subestaciones prefabricadas de más de 1 kV y hasta 52 kV, a frecuencias de hasta 60 Hz, operadas desde el interior (con pasillo) o desde el exterior, para lugares con acceso público. La IEEE C37.20.3-2023 cubre las celdas metal-enclosed con seccionador de más de 1 kV y hasta 48.3 kV. En Chile y España, con redes IEC de 50 Hz, el mismo equipo se conoce como centro de transformación prefabricado.
Partes de una subestación compacta
| Sección | Función | Qué revisar |
|---|---|---|
| Llegada de cables y apartarrayos | Recibe la acometida y limita sobretensiones | Entrada inferior o superior; tensión del apartarrayos |
| Medición en media tensión | Aloja transformadores de instrumento cuando se mide en MT | Requisitos del suministrador para el equipo de medición |
| Seccionador de operación con carga | Conecta y desconecta el transformador con carga | Corriente nominal (por ejemplo, 600 A) y enclavamientos |
| Fusibles de potencia o interruptor de vacío | Protege el transformador contra falla | Calibre según la Tabla 450-3(a) |
| Transformador | Reduce de media a baja tensión | kVA, pérdidas, aceite o seco, impedancia |
| Sección de baja tensión | Interruptor general y salidas | Corriente nominal y capacidad interruptiva |
| Sistema de tierras | Equipotencializa gabinetes y neutro | Resistencia de la red de tierras del sitio |
15, 23 o 34.5 kV: ¿qué clase de equipo corresponde?
La tensión de red fija la clase de los gabinetes y del transformador. La NOM-002-SEDE/ENER-2014 agrupa los transformadores de distribución por nivel básico de aislamiento al impulso: hasta 95 kV (clase 15 kV), hasta 150 kV (clase 18 y 25 kV) y hasta 200 kV (clase 34.5 kV). A mayor clase, mayores distancias, gabinetes más grandes y mayor precio, pero menor corriente para la misma potencia.
Corrientes nominales de referencia (I = kVA × 1000 ÷ (√3 × V)):
| Potencia (kVA) | 13.2 kV | 23 kV | 34.5 kV | 480 V | 220 V |
|---|---|---|---|---|---|
| 300 | 13.1 A | 7.5 A | 5.0 A | 360.8 A | 787.3 A |
| 500 | 21.9 A | 12.6 A | 8.4 A | 601.4 A | 1,312.2 A |
| 750 | 32.8 A | 18.8 A | 12.6 A | 902.1 A | 1,968.2 A |
| 1,000 | 43.7 A | 25.1 A | 16.7 A | 1,202.8 A | 2,624.3 A |
| 1,500 | 65.6 A | 37.7 A | 25.1 A | 1,804.2 A | 3,936.5 A |
| 2,000 | 87.5 A | 50.2 A | 33.5 A | 2,405.6 A | 5,248.6 A |
| 2,500 | 109.3 A | 62.8 A | 41.8 A | 3,007.0 A | 6,560.8 A |
La tabla muestra por qué las cargas grandes se alimentan en 480 V y no en 220 V: a 1,500 kVA, 220 V exigirían casi 4,000 A en el secundario.
Ejemplo resuelto: subestación compacta de 1,500 kVA en 23 kV
Una planta de manufactura tiene una demanda máxima de 1,150 kW con factor de potencia de 0.92. El suministro es en 23 kV y la distribución interna en 480Y/277 V.
- Potencia aparente: 1,150 kW ÷ 0.92 = 1,250 kVA. Se elige el siguiente valor normalizado, 1,500 kVA, con una carga de 1,250 ÷ 1,500 = 83.3 %.
- Corriente primaria: 1,500,000 ÷ (√3 × 23,000) = 37.65 A. Equipo clase 25 kV.
- Fusible primario máximo según la Tabla 450-3(a) de la NOM-001-SEDE-2012 (impedancia de hasta 6 %): 300 % × 37.65 A = 112.96 A; la Nota 1 permite el valor estándar inmediato superior.
- Corriente secundaria: 1,500,000 ÷ (√3 × 480) = 1,804.2 A. La protección secundaria máxima es 125 % × 1,804.2 A = 2,255.3 A.
- Cortocircuito en baja tensión con una impedancia de placa de, por ejemplo, 5.75 % y fuente infinita: 1,804.2 ÷ 0.0575 = 31,378 A. El tablero y el interruptor general deben tener capacidad interruptiva mayor a 31.4 kA.
- Factor de potencia: si la demanda contratada es de 1 MW o más, el Código de Red exige entre 0.95 y 1 en el punto de conexión. Para pasar de 0.92 a 0.95 hacen falta 1,150 × (0.4260 − 0.3287) = 111.9 kVAR de compensación.
I = kVA × 1000 ÷ (√3 × V)
Icc = I secundaria ÷ (Z % ÷ 100)
Qc = P × (tan φ1 − tan φ2)
Paso 5 — corriente de cortocircuito en el secundario
Icc = kVA * 1000 / (sqrt(3) * V) / (Z / 100)
Icc = A
El paso 6 enlaza con la corrección del factor de potencia, que se detalla en banco de capacitores para corregir el factor de potencia. Para la lógica de selección de kVA, véase cómo calcular un transformador trifásico.
Cómo elegir: qué especificar
- Tensión de red y clase: 13.2, 23 o 34.5 kV y la clase de equipo correspondiente (15, 25 o 35/38 kV).
- Potencia y transformador: kVA, aceite o seco, pérdidas garantizadas, impedancia y derivaciones; hasta 500 kVA en aceite, cumplimiento de la NOM-002-SEDE/ENER-2014 (véase transformador de 500 kVA tipo pedestal).
- Protección: fusibles de potencia o interruptor de vacío con relevador, calibrados según la Tabla 450-3(a).
- Instalación: interior o intemperie, grado de protección del gabinete, altitud, temperatura y si habrá acceso público.
- Baja tensión: corriente del interruptor general y capacidad interruptiva según el cortocircuito calculado.
- Medición y Código de Red: dónde se mide (media o baja tensión) y si el centro de carga debe cumplir el requisito de factor de potencia.
Errores comunes
- Pedir equipo clase 15 kV para una red de 23 kV. El aislamiento no alcanza; 23 kV requiere clase 25 kV y el gabinete cambia de tamaño.
- Elegir la potencia por la carga instalada y no por la demanda. Sumar placas sobredimensiona el transformador y aumenta las pérdidas en vacío.
- Olvidar el cortocircuito en baja tensión. Con 1,500 kVA y 5.75 % de impedancia, un tablero de 25 kA queda corto frente a 31.4 kA.
- Ignorar el Código de Red. Con 1 MW o más contratado, un factor de potencia de 0.92 no cumple el rango de 0.95 a 1.
Dónde encaja Entogo
Entogo es una empresa canadiense con fábrica propia en China que fabrica subestaciones, celdas y transformadores. La subestación compacta tipo pedestal integra maniobra de media tensión, transformador de hasta 2,500 kVA y sección de baja tensión para servicio clase 15/25 kV, diseñada según IEEE C37.121, ANSI C57.12.34 e IEC 62271-202. Para 34.5 kV y potencias de 1,000 a 10,000 kVA está la subestación compacta exterior de 34.5 kV, y para armar una subestación de gabinetes, las celdas de media tensión con seccionador bajo carga clase 15/27/38 kV y el tablero autosoportado. Todos son certificables UL (cULus)/CSA bajo solicitud.
Las fabricaciones con especificación norteamericana (ANSI/IEEE, 60 Hz) se entregan en 16 a 24 semanas; las versiones IEC/CE de 50 Hz para Chile o España, en unas 12 semanas en promedio. Vea la gama completa en subestaciones y distribución de energía o compare enfoques en subestación prefabricada frente a convencional.
En resumen: una subestación compacta se elige por la tensión de red, la potencia real, la protección y el lugar de instalación. Calcule las corrientes, verifique el cortocircuito en baja tensión y el factor de potencia, y pida el equipo con la clase de tensión que corresponde a su red.
