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Ingeniería Eléctrica y Diagramas

Un estudio de cortocircuito calcula cuánta corriente circularía en cada tablero de una planta si ocurriera una falla, y la compara con la capacidad interruptiva de cada interruptor. En México lo sostienen la NOM-001-SEDE-2012, en sus artículos 110-9 y 110-10, y el Código de Red, que pide ajustar las protecciones a los niveles de cortocircuito del punto de conexión.

Es la base de nuestra guía de arco eléctrico en la industria: sin este estudio no hay cálculo de energía incidente ni etiquetas confiables. Aquí va a fondo en lo que esa guía solo resume: qué calcula, qué exige la norma, qué datos pide y cuánto cuesta.

En esta guía:

• El estudio en cifras
• Qué calcula
• Qué exige la norma en México
• El dato de CFE que casi nadie pide
• Qué información necesita el ingeniero
• Los hallazgos más comunes
• Cuánto cuesta y cuánto tarda
• Cada cuánto se actualiza
• Preguntas frecuentes

El estudio de cortocircuito en cifras

Lo que ordena todo lo demás, con su fuente:

¿Qué calcula un estudio de cortocircuito?

Calcula la corriente de falla trifásica y monofásica en cada barra, sumando lo que aporta la red de CFE y lo que aportan tus propios motores. Luego compara ese valor con la capacidad interruptiva de cada interruptor y fusible. Si la falla supera lo que el equipo puede abrir, el equipo no protege: estorba.

Hay dos familias de métodos. La estadounidense ANSI/IEEE, que es la base del NEC y por lo tanto de la NOM-001-SEDE, y la internacional IEC 60909. La diferencia práctica, según PAC Basics, es que IEC aplica factores de tensión a la tensión previa a la falla y ANSI asume 1.0 por unidad. La regla que sí importa: el equipo se evalúa con la misma norma con la que se calculó.

Cortocircuito y coordinación de protecciones

El estudio casi siempre viaja con su gemelo, la coordinación de protecciones, que ajusta los interruptores para que ante una falla abra solo el más cercano. Sin selectividad, una falla en un motor puede disparar al mismo tiempo el interruptor del motor y el principal, y apagar la planta completa por un problema de una sola máquina. Es el equivalente eléctrico de cortar el agua de todo el edificio porque gotea una llave.

Esos mismos ajustes deciden la energía de un arco. Como explica Radthink, “el ajuste de tiempo para interrumpir las fallas afecta directamente a la energía incidente”. Por eso el estudio de arco eléctrico no puede empezar sin estos dos.

¿Qué exige la norma en México?

Ninguna norma mexicana usa la frase “estudio de cortocircuito obligatorio”, pero dos obligaciones no se pueden cumplir sin él: la NOM-001-SEDE-2012 exige que cada equipo pueda interrumpir la falla disponible en sus terminales, y el Código de Red exige que las protecciones del punto de conexión estén ajustadas a los niveles de cortocircuito de la red.

El artículo 110-9 de la NOM dice que los equipos que interrumpen corrientes de falla “deben tener un rango nominal de interrupción no menor que la tensión nominal del circuito y la corriente existente en los terminales de línea del equipo”. Saber esa corriente existente es, literalmente, hacer el estudio.

El Código de Red es más directo. El numeral 2.3 del manual de conexión de centros de carga establece que “la capacidad interruptiva y la capacidad de corto circuito de las protecciones de los Centros de Carga en el Punto de Conexión debe estar ajustada a los niveles de corto circuito”. El Plan de Trabajo pregunta sin rodeos: “¿Conoce los valores de corto circuito en su Punto de Conexión?”. Responder que no es una manera muy honesta de reprobar.

Antes de contratar: la CRE aclara en su guía oficial que “no ha autorizado ni cuenta con facultades para autorizar a empresas para el desarrollo de estudios eléctricos”. Un estudio “avalado por la CRE” no existe. Tampoco lo firma una UVIE, que dictamina la instalación completa, no el estudio.

El dato de CFE que casi nadie pide

La aportación de la red al cortocircuito no se adivina: la publica el distribuidor. CFE Distribución publica cada año los valores de cortocircuito máximos y mínimos, trifásicos y monofásicos, con su relación X/R, para cada subestación y banco de media tensión. Para alta tensión, los publica el CENACE.

Muchos estudios usan una “barra infinita” o un valor supuesto porque nadie buscó el documento. Es como calcular la dosis de un medicamento sin pesar al paciente: el resultado sale redondo y probablemente equivocado. Si tu estudio no cita el valor de CFE de tu subestación, pregunta por qué.

Qué información necesita el ingeniero

El estudio se construye con datos de placa y de campo: el diagrama unifilar actualizado, la aportación de la red, los transformadores con su impedancia, los conductores, los motores y las protecciones con sus ajustes actuales. Un checklist típico, como el de Protecciones Eléctricas, lo resume así:

Los bloqueos son siempre los mismos. Placas ilegibles, cables cuya chaqueta “por lo general no es legible”, como admite INGTHERON, y tableros que no se pueden abrir energizados, lo que a veces obliga a programar una libranza. Y el más caro: un unifilar desactualizado, que según Leaf Electrical Safety sube el precio del estudio entre 25 y 35%. Mejor empezar por la actualización del diagrama unifilar.

Los hallazgos más comunes

Los tres hallazgos que más se repiten son interruptores con capacidad interruptiva menor a la falla disponible, protecciones sin coordinar que disparan el principal antes que el derivado, y ajustes que nunca se movieron del valor de fábrica.

El primero suele entrar por la puerta de mantenimiento. Radthink documenta un tablero con interruptores de 35 kA donde uno falló y lo reemplazaron por otro idéntico por fuera. Resultó ser de 18 kA. Mismo tamaño, misma marca, la mitad de capacidad: el gemelo malvado de toda telenovela, pero instalado en el tablero principal.

La misma fuente advierte de un vicio del mercado: “se ha hecho una costumbre” omitir la evaluación de capacidades interruptivas y entregar solo las fallas de medio ciclo y 30 ciclos. Un estudio que calcula la falla pero no la compara contra tus interruptores es un termómetro sin escala.

¿Cuánto cuesta y cuánto tarda un estudio de cortocircuito?

En México las empresas que lo ofrecen cotizan caso por caso y no publican precios. Las referencias públicas vienen de Estados Unidos, donde el estudio de coordinación se cotiza por interruptor y el plazo depende sobre todo del levantamiento en campo.

Al comparar propuestas, revisa tres cosas: que use el valor de CFE de tu subestación, que compare la falla contra cada capacidad interruptiva y que entregue una tabla de ajustes recomendados. Si además tu planta debe cumplir el Código de Red, el estudio es la respuesta directa a la pregunta 3.3 del Plan de Trabajo.

¿Cada cuánto se actualiza?

Ninguna norma mexicana fija una vigencia para el estudio del usuario. Lo que sí cambia cada año es el dato de la red: CFE y el CENACE republican sus niveles de cortocircuito con horizonte de tres años. Por eso las recomendaciones del mercado van de cada dos años a cada cinco, y siempre que cambie la instalación.

La regla práctica: actualízalo cuando agregues un transformador, generación propia o un tablero grande; cuando CFE publique un valor distinto para tu subestación; y como máximo cada cinco años, que es el plazo con el que NFPA 70E revisa el estudio de arco que depende de este. Un estudio viejo con una red nueva es como un mapa de 2015 en una ciudad con segundo piso.

Preguntas frecuentes

Estudio incompleto vs estudio completo