Metodología de la calculadora de capacidad EV

1. La fórmula central

Para SEPS-V, el número de cargadores instalables sigue de la conservación de potencia:

• P_trafo · capacidad nominal del transformador en kVA (placa).
• pf = 0.95 · factor de potencia conservador para edificios mixtos residencial + comercial (RETIE Art. 25 mandato ≥0.9 industrial).
• edad · derating por envejecimiento del trafo (ver §2).
• 0.75 · soft limit IEC 60076-7 §6.2 — operación continua sin degradación térmica del aislante (ver §3).
• 0.95 · margen de headroom interno para overshoot del controlador PID + telemetría (ver §4).
• P_base · carga del edificio sin EVs (kW pico mensual de la cuenta).
• P_avg_sesión · potencia promedio por sesión, menor que la nominal del cargador (ver §5).
• diversidad · factor de coincidencia que captura cuántos EVs cargan al tiempo en peak hour (ver §6).

2. Derating por edad del transformador

Trafos viejos pierden headroom térmico porque el aislante de papel celulósico se vuelve quebradizo. IEEE C57.91-2011 (Loading Guide for Oil-Immersed Transformers) cuantifica esta pérdida:

DGA = Dissolved Gas Analysis del aceite del trafo (IEEE C57.104).

3. ¿Por qué 75% y no 100% del trafo?

IEC 60076-7 §6.2 distingue entre:

• Operación continua sin envejecimiento acelerado: hasta 75% de la capacidad nominal. Esto es el "soft limit" de SEPS-V.
• Operación con envejecimiento aceptable: hasta 85% pico, máximo 3-4 horas por día. Esto es el "hard limit" — Sentinel corta sesiones a 6A si se acerca.
• Sobrecarga emergencia: hasta 100% pico, máximo 30 minutos. SEPS-V nunca opera aquí — corta antes.

Los 25% de margen entre el nameplate y el soft limit dan headroom para: (a) la carga base no medida del edificio, (b) transientes térmicos no modelados, (c) margen de seguridad para el aislante.

4. SEPS-V no usa el 100% del soft limit

Nuestro controlador PID retiene un 5% extra (factor 0.95) entre el setpoint y el soft limit. Esto cubre: overshoot del PID al cambiar setpoint, latencia de telemetría OCPP MeterValues (~5s), y precisión de los metros embebidos del cargador (±2% típico). Defense-in-depth: el operador físico nunca sobrepasa 71% del nameplate del trafo.

5. Potencia promedio ≠ nominal del cargador

Un cargador AC 22 kW raramente entrega 22 kW por más de unos minutos. Razones físicas:

• Curva de carga del battery management system: de 0% a 80% SoC, el EV acepta potencia plena. De 80% a 100%, la potencia decae exponencialmente para preservar la batería.
• On-board charger del vehículo: el Renault Zoe 2024 acepta los 22 kW completos, pero un Nissan Leaf 2018 solo acepta 6.6 kW aunque el EVSE entregue más. Promediamos el parque vehicular.
• Sesiones top-up overnight: la mayoría de usuarios conectan a las 10 PM con 50% SoC, no con 5%. Solo pide 8-12 kW promedio.

Usamos datos de ChargePoint Q4 2024 para América Latina AC: 5.5 / 7.5 / 10 kW promedio para 7.4 / 11 / 22 kW EVSE respectivamente. Actualizamos estos valores conforme ZENTRA acumula su propia data de la red instalada.

6. Factor de diversidad por tipo de propiedad

El "factor de diversidad" (coincidence factor) cuantifica qué fracción de cargadores instalados están activos simultáneamente. Es el parámetro más sensible — pequeñas variaciones cambian el número final dramáticamente. Por eso usamos una banda, no un punto:

• Conservadora: peak hour real (ej. dinner rush 6-9 PM en residencial). Usar para garantizar full-power 24/7.
• Recomendada: promedio semanal. Ventas calza aquí.
• Agresiva: daily floor (madrugada). Solo para máximo teórico — nunca vender sobre este número.

Fuentes: IEEE 1547.2-2008 Application Guide for IEEE Std 1547, EPRI EV Workplace Charging Field Studies 2022-2024, ChargePoint Network Usage Report Q4 2024 — Latin America.

7. Lo que la calculadora NO captura

Por honestidad, listamos las limitaciones. Estas las cubrimos en la validación en campo de 30 días:

• Distribución de fases L1/L2/L3 (cap NEMA MG-1 §14.36 al 10% de desbalance).
• Ampacidad real del conductor entre trafo y cargadores (RETIE Art. 22, caída de tensión ≤3%).
• Capacidad del switchgear / tablero secundario.
• Variación temporal del factor de diversidad (peak hour vs daily-avg).
• Carga base real medida vs declarada (la cuenta de energía puede subestimar el pico).
• Crecimiento de adopción EV año-a-año (revisamos a 3 años).
• Capacidad del operador de red para entregar carga adicional (puede requerir trámite EPM/Codensa).

8. Net de seguridad — Sentinel

Aún si la estimación se queda corta, ZENTRA tiene un net de seguridad por hardware. El módulo Sentinel mide el trafo en tiempo real (cada 1-5s) y dispara emergency cutoff si la carga total se acerca al 85%: todos los cargadores activos bajan a 6A automáticamente. El peor caso real no es "trafo se quema" — es "los EVs cargan lento durante peak hour".

Esto está documentado en el Safety Case de ZENTRA §4.4 (ASIL-D defense-in-depth) y es auditable contra IEC 61508 (Functional Safety) e ISO 26262 (Automotive Safety Integrity).

Referencias normativas

• IEC 60076-7: Loading guide for oil-immersed power transformers
• IEC 61851-1: Electric vehicle conductive charging system — General requirements
• IEEE C57.91-2011: Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers
• IEEE C57.104: Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformers (DGA)
• IEEE 1547.2-2008: Application Guide for IEEE Std 1547
• NEMA MG-1 §14.36: Voltage Unbalance for Motor Applications
• RETIE Art. 22 + 25: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas Colombia
• IEC 61508: Functional Safety of E/E/PE Safety-Related Systems