UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO Quito

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
REDISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA, EL
MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE PRODUCTO
DEL “BARRIO OSORIO”, UBICADO EN EL SECTOR
DE COCHAPAMBA, AL NORTE DE QUITO.
Tesis previa a la obtención del
Título de ingeniero eléctrico
AUTOR:
Samuel Andrés Escobar Paste
DIRECTOR:
Ing. Franklin Vásquez
Quito - Ecuador
2008
Ing. Franklin Vásquez
CERTIFICA:
Haber dirigido y revisado prolijamente cada uno de los capítulos técnicos del
informe de Tesis y la adquisición de datos, para el desarrollo del rediseño de la red
de distribución del Barrio Osorio realizado por el Sr. Samuel Andrés Escobar Paste,
previa a la obtención del título de Ingeniero Eléctrico en la Facultad de ingenierías.
Por cumplir los requisitos autoriza su presentación.
Quito, 4 de diciembre del 2008
________________________
Ing. Franklin Vásquez
DIRECTOR
i
AGRADECIMIENTO
Mi más sincero agradecimiento a:
Ing. Franklin Vásquez, por su
ayuda, a los ingenieros Carlos Vega,
Rodolfo Salinas, José Guanoluisa,
Freddy Raso, José Pileggi, Guido
Guerra, Javier Mosquera, Pedro
Sandoval al arquitecto Ramiro
Garzón y a todas las personas que
en la vida laboral, han sido una
fuente de amistad y enseñanza
extraordinaria.
ii
DEDICATORIA
A mi hijo y esposa.
A mis adorados padres.
Mis hermanos José F. y David
Mis hermanas Lorena y
Paulina y toda mi familia que
han sido un apoyo
incondicional
ii
ÍNDICE GENERAL
CAPITULO I
LEGISLACIÓN PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN ......................................... 1
1.1
Regulación 004-01 del Consejo nacional de electricidad CONELEC ......... 1
a) Nivel de voltaje ............................................................................... 1
b) Parpadeo (Flicker)........................................................................... 2
c) Armónicos ....................................................................................... 3
Sags y Swells....................................................................................... 5
1.2
Normas de La empresa eléctrica Quito EEQSA .......................................... 8
1.2.1 Caída de tensión. ...................................................................................... 8
1.2.2 Carga y demanda .................................................................................... 10
1.2.3 Redes de media tensión .......................................................................... 12
1.2.4 Redes de baja tensión. ............................................................................ 17
Postes................................................................................................. 18
Herrajes ............................................................................................. 19
Acometidas ........................................................................................ 19
1.2.5 Tensión en los conductores. ................................................................... 19
1.2.6 Cable preensamblado. ............................................................................ 20
1.3
Separaciones mínimas. ............................................................................... 21
CAPITULO II
DESCRIPCIÓN TÉCNICA Y TOMAS DE CARGA ......................................... 23
2.1
Descripción técnica de la red de distribución. ....................................... 23
2.1.1 Transformador de Distribución .............................................................. 23
2.1.2 Equipos de Protección y Seccionamiento .............................................. 24
2.1.3 Equipos de Alumbrado Público ............................................................. 25
2.1.4 Aisladores............................................................................................... 26
2.1.5 Conductores Desnudos ........................................................................... 27
Red de media tensión ........................................................................ 28
Red de baja tensión ........................................................................... 28
2.1.6 Conductores Aislados y Accesorios ....................................................... 29
2.1.7 Accesorios para Conductores ................................................................. 30
2.1.8 Material para Conexión a Tierra ............................................................ 30
2.1.9 Postes ..................................................................................................... 30
2.1.10 Herrajes Galvanizados y Cables de Acero ......................................... 31
2.1.11 Misceláneos ........................................................................................ 31
2.1.12 Extensiones de red.............................................................................. 31
Conductores....................................................................................... 31
Estructuras de soporte ....................................................................... 32
Postes................................................................................................. 32
2.1.13 Acometidas......................................................................................... 33
2.2
Tomas de carga. ..................................................................................... 34
a) Análisis de la curva nivel de voltaje. ............................................ 35
b) Análisis de parpadeo o Flicker. .................................................. 37
d) Análisis del factor de potencia. ..................................................... 40
2.2.2.1 Fin de circuito uno ........................................................................... 42
a) Análisis de la curva nivel de voltaje. ............................................ 42
c) Análisis de perturbaciones parpadeo o flicker. ........................... 44
i
c) Análisis del factor THDv distorsión armónica total del voltaje. 45
d) Análisis del factor de potencia. .................................................. 46
2.2.2.2 Fin de circuito dos ............................................................................ 46
a) Análisis de la curva nivel de voltaje. ............................................ 47
b) Análisis de perturbaciones parpadeo o flicker. ............................. 48
c) Análisis del factor THDv distorsión armónica total del voltaje. 49
d) Análisis del factor de potencia. .................................................. 50
2.3
Análisis de los consumos de energía del barrio Osorio. ........................ 51
2.3.1 Descripción de las características de las viviendas del barrio.
51
2.3.2 Consumo de energía mensual y análisis resultados. ........... 53
Usuarios con consumo menor a 100 kWh......................................... 53
Usuarios con consumos mayores a 100 y menores que 200 kWh. ... 54
Usuarios con consumo mayor a 200 hasta 300 kWh. ....................... 55
Usuarios con consumos mayores a 300 y 400 kW. ........................... 56
Usuarios con consumos mayores a 400 kWH. .................................. 56
Análisis de resultados ........................................................................ 57
2.4
Decisiones .............................................................................................. 59
Redes de media tensión. .................................................................... 59
Redes de baja tensión. ....................................................................... 59
Transformador. .................................................................................. 60
Iluminación ....................................................................................... 60
Caída de tensión ................................................................................ 61
Las acometidas .................................................................................. 61
CAPITULO III
REDISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN. ................................................. 63
3.1
Desarrollo del proyecto de rediseño ........................................................... 64
3.1.1
Sección I: Términos de referencia.......................................................... 64
Antecedentes. .................................................................................... 64
Características principales. ................................................................ 65
3.1.2
Sección II. – Estudio de la demanda. ..................................................... 65
Demanda máxima unitaria ................................................................ 65
3.1.3
Sección III. – Red primaria .................................................................... 66
Características de la red. ................................................................... 66
3.1.4
Sección IV. – Red secundaria. ............................................................... 66
Tipo de instalación y trazado de la red.............................................. 66
Cómputo de la caída de voltaje. ........................................................ 66
3.1.5
Sección V: Alumbrado público .............................................................. 70
3.1.6
Sección VI. - Seccionamiento y protecciones ........................................ 71
Red Primaria...................................................................................... 71
Centros de transformación ................................................................ 73
Red de baja tensión. .......................................................................... 73
3.1.7
Sección 7. - Estructuras de soporte y canalización ................................ 73
3.1.8
Sección 8. -Equipos y materiales ........................................................... 73
3.1.9
Anexos de la memoria técnica descriptiva. ............................................ 73
ii
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones. .................................................................................... 74
Recomendaciones. ............................................................................. 75
Bibliografía. ...................................................................................... 76
ANEXOS
Anexo A1
Normas de la EEQSA parte A
Normas de la EEQSA parte B
Anexo A2
Memoria técnica descriptiva.
Anexos de la memoria técnica descriptiva.
iii
ÍNDICE DE GRÁFICOS
CAPITULO I
Gráfico 1. 1Curva de Sag (disminución de tensión) en p.u. ........................................ 7
Gráfico 1. 2 Valor de Swell (elevación de tensión) en p.u. ......................................... 7
Gráfico 1. 3 Configuración subterránea con ductos de hormigón. ............................ 12
Gráfico 1. 4 Redes aéreas disposición........................................................................ 13
Gráfico 1. 5 Transformadores para instalación en poste. (a) Monofásico; (b) trifásico.
............................................................................................................................ 15
Gráfico 1. 6 Reconectador o seccionalizador trifásico en poste. ............................... 15
Gráfico 1. 7 Seccionador fusible unipolar para montaje en poste o cruceta. ............. 16
Gráfico 1. 8 Pararrayos tipos cerámico apropiado para la instalación en poste. ........ 17
Gráfico 1. 9 Disposiciones de circuitos de baja tensión............................................. 18
Gráfico 1. 10 Caja de distribución con cable preensamblado. ................................... 20
Gráfico 1. 11 Distancias de protección. ..................................................................... 22
CAPITULO II
Gráfico 2. 1 Transformador de 125 kVA existente .................................................... 23
Gráfico 2. 2 Luminaria de 100W existente ................................................................ 25
Gráfico 2. 3 Aislador tipo espiga ............................................................................... 26
Gráfico 2. 4 Aisladores tipo suspensión..................................................................... 26
Gráfico 2. 5 Aisladores tipo rollo............................................................................... 27
Gráfico 2. 6 Aislador de retenida (en gris)................................................................. 27
Gráfico 2. 7 Red de media tensión ............................................................................. 28
Gráfico 2. 8 Red de baja tensión. ............................................................................... 29
Gráfico 2. 9 Extensiones de red sobre pingos (palos de madera) .............................. 32
Gráfico 2. 10 Extensiones de red sobre postes metálicos .......................................... 33
Gráfico 2. 11 Acometidas en pasajes del barrio......................................................... 33
Gráfico 2. 12 Acometidas .......................................................................................... 34
Gráfico 2. 13Curva de perfil de voltaje...................................................................... 35
Gráfico 2. 14 Curva de caída de tensión en porcentaje .............................................. 36
Gráfico 2. 15 Curva de perfil de flicker .................................................................... 37
Gráfico 2. 16 Curva de perfil de THDv. .................................................................... 39
Gráfico 2. 17 Curva del factor de potencia ............................................................... 40
Gráfico 2. 18 Puntos de la red de baja tensión ........................................................... 41
Gráfico 2. 19 Curva de perfil de voltaje fin de circuito 1 .......................................... 42
Gráfico 2. 20 Caídas de tensión en porcentaje de fin de circuito uno ........................ 43
Gráfico 2. 21 Curva de perfil de flicker fin de circuito 1 ........................................... 44
Gráfico 2. 22 Curva de perfil de THDv en fin de circuito 1 ...................................... 45
Gráfico 2. 23 Curva de factor de potencia ................................................................. 46
Gráfico 2. 24 Curva de perfil de voltaje..................................................................... 47
Gráfico 2. 25 Caída de tensión en porcentaje fin de circuito dos. ............................. 48
Gráfico 2. 26 Curva de flicker fin de circuito dos...................................................... 48
Gráfico 2. 27 Curva del THDv distorsión armónica de voltaje en fin de circuito dos.
............................................................................................................................ 49
Gráfico 2. 28 Curva del factor de potencia fin de circuito dos. ................................. 50
Gráfico 2. 29 Viviendas del barrio Osorio en la calles Manuel Valdivieso............... 52
iv
Gráfico 2. 30 Viviendas del barrio Osorio calle Manuel Valdivieso y pasaje D ....... 52
Gráfico 2. 31 Nube de puntos de consumos mensuales ............................................. 58
CAPITULO III
Gráfico 3. 1 Diagrama para caculo de caídas de tensión. .......................................... 67
v
ÍNDICE DE TABLAS
CAPITULO I
Tabla 1. 1Porcentaje para cada subetapa...................................................................... 2
Tabla 1. 2 Valores límites para el THDv ..................................................................... 5
Tabla 1. 3 Perturbaciones de la señal de tensión. ......................................................... 6
Tabla 1. 4 Caída de tensión admisible de acuerdo al tipo de usuario. ......................... 8
Tabla 1. 5 Distancias de seguridad............................................................................ 21
CAPITULO II
Tabla 2. 1 Usuarios con consumo de carga menor a los 100 kWh ............................ 54
Tabla 2. 2 Usuarios con consumos mayores a 100 y menores a 200 kWh. ............... 55
Tabla 2. 3 Usuarios con consumos mayores a 200 y hasta 300 kWh. ....................... 55
Tabla 2. 4 Usuarios con consumos mayores a 300 y hasta 400 kWh. ....................... 56
Tabla 2. 5 Usuarios con consumos mayores a 400 kWh........................................... 56
Tabla 2. 6 Valores de caídas de tensión y porcentaje de fines de circuito ................. 61
CAPITULO II
Tabla 3. 1Datos para el cálculo de caídas de tensión. ................................................ 68
Tabla 3. 2 Factores fotométricos de la EEQSA ......................................................... 70
vi
RESUMEN
El crecimiento demográfico y el mejoramiento de la calidad de vida a ocasionado
que la demanda de energía aumente lo que conlleva a una serie de efectos sobre las
redes de distribución como caídas de tensión, perdidas por calentamiento de los
conductores y falta de capacidad para la instalación de nuevas acomedidas además
los artefactos que los usuarios han incorporado a su diario vivir han ocasionado la
presencia de otros fenómenos, conocidos como perturbaciones, que afectan a la
calidad de producto.
El presente estudio analiza cada uno de los factores que intervienen en la red de
distribución y si es el caso pertinente proponer alternativas para mejorar la misma,
así como estrategias para implementar una nueva red que brinde las garantías
necesarias para entregar un producto de calidad por parte de la EEQSA, y cuyo
análisis y propuesta se desarrolla en la presente tesis
El capítulo I establece los aspectos de la legislación eléctrica pertinente en los que
se sustentara el presente proyecto, la descripción de la regulación que tiene el
CONELEC con respecto a la calidad de producto hacia las empresas distribuidoras y
estableciendo que para el sector del Barrio Osorio rige las normas de distribución de
la EEQSA, quien es el distribuidor de energía en este sector. Además todos los
valores que se expongan en normas, sea del CONELEC o la EEQSA, ya que será
indispensable establecer los parámetros de perturbaciones y factor de potencia en las
viviendas de los usuarios y el nivel de voltaje que debe suministrar la empresa
distribuidora.
El capítulo II se describe técnicamente la red actual con la que cuenta el Barrio
Osorio, se analiza las características del transformador, niveles de voltaje, equipos de
protección y seccionamiento; también se realiza una descripción y análisis sobre las
redes de media, baja tensión y alumbrado público, aspectos que permiten establecer
un criterio del estado actual de toda la red de distribución del Barrio Osorio.
vii
La toma de carga realizada tanto en el transformador como en los fines de circuito
por parte de la EEQSA, representada por el ingeniero Santiago Peñafiel, a las cuales
se analiza, haciendo referencia a la legislación pertinente para la calidad de producto
descrito en el capítulo I.
Se analiza los consumos mensuales de energía de los moradores de barrio, los cuales
fueron facilitados por el departamento de comercialización de la EEQSA, y de los
resultados obtenidos se establece el tipo de usuario que se tiene en el Barrio Osorio.
Todos los resultados permiten tomar decisiones que sustentan la necesidad de un
rediseño de la red actual así como los beneficios que se obtengan una vez implantado
el respectivo estudio.
El capítulo III permite establecer los lineamentos generales para desarrollar el
proyecto de rediseño para el Barrio Osorio por lo cual debemos basarnos en las
normas de la EEQSA para redes de distribución, así para la etapa del diseño se
establece en base a cálculos el usuario tipo, la demanda máxima unitaria y
proyectada, los limites de caídas de tensión la proyección en años de la red de
distribución y la elección de los equipos y materiales que serán utilizados para el
desarrollo del proyecto así como los respectivos planos.
Toda esta documentación se desarrolla en el denominado proyecto de rediseño de la
red de distribución del Barrio Osorio el cual será realizado bajo los formatos
requeridos para este caso por parte de la EEQSA.
viii
RESUME
The demographic growth and the improvement of the quality of life had caused that
the energy demand increases, what tolerate to a series of effects on the distribution
nets like fallen of tension, lost by heating of the drivers and lack of capacity for the
installation of new connections, besides the devices that the users have incorporated
to its diary live they have also caused the presence of other phenomenon, known as
interferences that affect to the product quality.
The present study analyzes each one of the factors that intervene in the distribution
net, and if it is the case to propose alternatives to improve them, as well as strategies
to implement a new net that offers the necessary guarantees to give a product of
quality on the part of EEQSA, and which analysis and proposal is developed in the
present thesis.
The chapter I establishes the aspects of the electric legislation and sustained of
present project, the description of the regulation that has CONELEC with regard to
the product quality to the supply companies and establishing that for the sector of the
Neighborhood Osorio governs the norms of distribution of EEQSA who it is the
energy distributor in this sector. Besides all the values that are exposed in norms, of
CONELEC or EEQSA, because it will be indispensable to establish the parameters
of interferences and factor of power in the user’s housings and the voltage level that
it should give the supply company.
The chapter II describe technically the current net of the Neighborhood Osorio, it is
analyzed the characteristics of the transformer, voltage levels, protection and cut kits;
Also it do a description and analysis on the line medium voltage, low voltage and
illumination public, aspects that allow to establish an approach of the current state of
the whole net of distribution of the Neighborhood Osorio.
The analysis of load in the transformer and in the circuit ends on the part of EEQSA,
represented by the engineer Santiago Peñafiel, to which is analyzed, making
ix
reference to the pertinent legislation for the product quality described in the chapter
I.
That it analyzes the monthly consumptions of the neighborhood residents' energy,
which were facilitated by the department of commercialization of EEQSA, and with
the obtained results it establishes the type of user that has the Neighborhood Osorio.
All the results allow to make decisions that sustain the necessity of a redesign of the
current net as well as the benefits that are obtained once implanted the respective
study.
The chapter III allow to establish the general lineaments to develop the redesign
project for the Neighborhood Osorio we should base ourselves on the norms of
EEQSA for distribution nets, this way for the stage of the design is establishing the
user type on based to calculations, the maximum unitary and projected demand, the
limit of fallen of tension are projected in years of the distribution net and the election
of kits and materials that will be used for the development of the project as well as
the respective plans.
This whole documentation is developed in the one denominated project of redesign
of the distribution net of the Neighborhood Osorio, which will be realized under the
formats required for this case on the part of EEQSA.
x
TEMA APROBADO
Rediseño de la red de distribución para, el mejoramiento de la calidad de producto
del “barrio Osorio”, ubicado en el sector de Cochapamba, al norte de Quito.
Planteamiento del problema
En la ciudad de Quito como en muchas otras ciudades, existen lugares como el
barrio Osorio, los cuales tiene deficiencias en sus redes de distribución eléctricas y
en unos más notorios que en otros, además el tiempo de vida útil de estas ya han
caducado por lo tanto se hace necesario rediseñar sus redes eléctricas.
El crecimiento de la carga hace que los niveles de caídas de tensión, que antes eran
los correctos, en la actualidad sean deficientes y pueden dar lugar a averías en los
equipos, tanto de la Empresa Eléctrica Quito como en los artefactos de los
moradores.
Justificación.
La tecnología ha hecho que existan equipos que ayudan mas a la vida del los seres
humanos, pero estos a su vez causan fenómenos eléctricos que alteran la calidad del
producto entregado por las empresas distribuidoras, sintiéndose afectados los
usuarios y poniendo en riesgo la vida útil de los equipos de distribución y los propios
artefactos.
El tiempo de vida útil de los equipos, conductores y demás partes de la red de
distribución a concluido su vida útil en el barrio Osorio por lo que su remodelación
es necesaria pero debe existir un respaldo teórico a esta aseveración, para lo cual se
plantea este tema de tesis.
xi
Alcances
•
Analizar la calidad del producto que tiene la actual red de distribución en base a
tomas de carga y consumos mensuales de energía.
•
Rediseñar la red de distribución del barrio Osorio, en base a los parámetros
obtenidos.
•
Realizar el proyecto de rediseño para la presentación ante la empresa eléctrica
Quito con todos sus requerimientos.
Objetivo general
Rediseñar la red de distribución para el mejoramiento de la calidad del producto del
“Barrio Osorio”, ubicado en el sector de Cochapamba, al norte de la ciudad de Quito.
Objetivos específicos
•
Tomar y analizar datos de voltaje la frecuencia y los armónicos de la red de
distribución.
•
Realizar un análisis, con los datos de consumo de energía mensual del barrio Osorio
tomados de la Empresa Eléctrica Quito.
•
Realizar el rediseños de la red de distribución para el barrio Osorio basado en las
normas de la Empresa Eléctrica Quito para redes de distribución.
Hipótesis
•
La red de distribución del barrio Osorio no satisface las necesidades
energéticas del mismo por lo que se requiere una remodelación.
•
La red de distribución del barrio Osorio, con el aumento de la carga instalada
en incapaz de entregar energía de calidad a sus usuarios.
xii
Marco teórico
El barrio Osorio se encuentra situado en las laderas del Pichincha en el sector de
Cochapamba norte en la calle Manuel Valdivieso, al cual se accede desde la avenida
Mariscal Sucre, más conocida como Av. Occidental, donde está implantada la red de
distribución, de la cual se abastecen los usuarios del sector así como unas
extensiones de red improvisadas. En el barrio existen vías secundarias en las cuales
no tienen red de baja tensión ni alumbrado público, y tienen veredas establecidas de
un metro, además se tienen pasajes de entre cuatro metros en los que tampoco se
tiene redes eléctricas pero además sus aceras no superan los cincuenta centímetros.
En el barrio, existen pasajes privados y en la actualidad han llevado las acometidas
de los medidores de energía hasta muy cerca de sus viviendas, y estos equipos deben
estar en la parte frontal hacia la vía ya que en algunos de los casos cuelgan de pingos
que actualmente están muy deteriorados.
1
De lo dicho anteriormente se analizara
técnicamente lo siguiente:
Transformadores de Distribución
Los transformadores corresponderán a la clase Distribución, serán sumergidos en
aceite y autorefrigerados. Los transformadores trifásicos serán en todo caso de tipo
convencional. Los transformadores monofásicos podrán ser indistintamente de tipo
convencional o del tipo completamente autoprotegido (CSP)2. Los transformadores a
utilizarse en redes aéreas serán apropiados para instalación a la intemperie.
Equipos de Protección y Seccionamiento
Los seccionadores-fusibles y seccionadores unipolares serán apropiados para
montaje en cruceta. Los fusibles limitadores para baja tensión estarán constituidos
por una base portafusible de material aislante, (porcelana), con dispositivos de
1
Datos tomados por el autor en visitas realizadas al barrio Osorio.
Transformador convencional es el apropiado para la instalación a la intemperie en poste.
Transformador completamente autoprotegido apropiado para la instalación en poste con sus
protecciones de media y baja tensión en el interior del tanque.
2
xiii
fijación para montaje sobre placa metálica y un cuerpo de cerámica con la cuchilla de
contacto. Los pararrayos serán de óxido de zinc, clase distribución, previstos para su
operación a una altitud de 3000 msnm, con los dispositivos de soporte para montaje
en cruceta.
Equipos de Alumbrado Público
Se utilizarán lámparas de descarga en vapor de sodio del tipo de alta presión.
Aisladores
Los aisladores tipo suspensión serán fabricados de caucho siliconado tipo
polimérico.
Los aisladores tipo espiga, rollo o retenida serán fabricados de porcelana procesada
en húmedo o de vidrio templado3, de alta resistencia mecánica y alta rigidez
dieléctrica, además, los de porcelana deberán ser esmaltados al fuego y sus partes
metálicas de los serán galvanizadas por el proceso de inmersión en caliente.
Conductores Desnudos
Para redes de distribución se utilizarán conductores de aluminio desnudo tendrán
aleaciones como conductor de aluminio tipo ASC y conductores de aluminio-acero
tipo ACSR y solamente en casos especiales, conductores de cobre.
Conductores Aislados y Accesorios
En todos los casos, los conductores serán de cobre electrolítico, temple recocido, de
acuerdo a la Norma ASTM B3; el cableado será concéntrico, correspondiente a la
clase B de la Norma ASTM4.
3
4
Normas de la EEQSA, Parte A guía para diseño, Noviembre del 2007
Normas de la EEQSA, Parte A guía para diseño, Noviembre del 2007,
xiv
Accesorios para Conductores
Todos los accesorios para conexión y fijación para los conductores deberán ser del
tipo de ajuste con perno o del tipo preformado, no se utilizarán elementos de ajuste
por compresión.
Material para Conexión a Tierra
Para la puesta a tierra se utilizarán preferentemente varillas de Copperweld y
conectores del mismo material; alternativamente, en áreas rurales podrán utilizarse
varillas de acero galvanizado con el conector apropiado.
Postes
Para redes de distribución en áreas urbanas se utilizarán sin excepción postes de
hormigón de sección circular. Para redes de distribución en áreas rurales podrán
emplearse postes de hormigón de sección rectangular o de madera tratada, en estos
casos, los postes llevarán perforaciones para la fijación de los elementos por medio
de perno pasante.
Herrajes Galvanizados y Cables de Acero
Los herrajes._ Serán fabricados de acero grado acero para puentes y edificios,
correspondiente a la especificación ASTM A7-55T,5 de las secciones y formas
normalizadas; todos los materiales serán terminados mediante el proceso de
galvanizado por inmersión en caliente.
Cables de Acero._ Los cables de acero galvanizado para tensores, deberán
satisfacer en cuanto a sus características y dimensiones, las Normas ASTM A122-41
5
Tomado de las normas de la EEQSA, Parte A guía para diseño, noviembre 2007.
xv
y A128-41,6 correspondientes al grado alta resistencia que para los diámetros
nominales 3/8” y ½”, tienen una carga mínima de rotura de 4899 y 8664kg,
respectivamente; en todos los casos serán cableados con 7 hilos elementales en
disposición concéntrica.
Misceláneos
En esta Partida se agruparán todos aquellos materiales y accesorios que, en general
son de adquisición en el mercado local.
Marco metodológico
En el presente proyecto se plantean los siguientes métodos:
ƒ
Descriptivo._ De las características del trazado de la red, y las pautas que deben
cumplir las redes de distribución bajos las normas de la Empresa Eléctrica Quito.
ƒ
Analítico._ Los datos que se obtengan de los consumos de energía y de las tomas
de carga que se realicen en la red de distribución, se determinara mediante el
análisis la mejor solución para la remodelación de la red de distribución.
ƒ
Experimental._ La experiencia del autor en proyectos similares, el
levantamiento de la red de distribución en base a las normas de la Empresa
Eléctrica Quito.
6
Tomado de las normas de la EEQSA, Parte A guía para diseño, noviembre 2007
xvi
CAPITULO I
LEGISLACIÓN PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN
Cada barrio de Quito, cuenta con redes de distribución, con características diferentes
uno del otro y el saber cuáles son los elementos para realizar un estudio es muy
importante, pero debemos saber cuáles son las normas que debemos cumplir y por
consiguiente se detalla a continuación.
Debemos revisar la legislación pertinente y cumplir con las regulaciones del
CONELEC con respecto a la calidad de producto, además para el caso particular del
presente estudio, el Barrio Osorio está ubicado dentro del área de concesión de la
Empresa Eléctrica Quito, por lo cual, el diseño de la red de distribución se sujetará a
sus normas.
1.1 Regulación 004-01 del Consejo nacional de electricidad CONELEC
El CONELEC en su regulación 004-01 establece los aspectos de calidad de producto
técnico a controlar son el nivel de voltaje, las perturbaciones y el factor de potencia,
siendo el distribuidor responsable de cumplir con los mismos aspectos que
exponemos a continuación:
a) Nivel de voltaje
Es la variación con respecto al voltaje nominal de la red y los requerimientos
exigidos por el CONELEC, son calculados en razón al índice de calidad:
ΔVk (%) =
Vk − Vn
* 100
Vn
7
Ecuación 1. 1 Cálculo de caída de tensión en porcentaje.
7
Regulación CONELEC - 004-01 calidad servicio eléctrico de distribución pág. 5
1
Donde:
ΔVk:
Variación de voltaje, en el punto de medición, en el intervalo k de 10 minutos.
Vk:
Voltaje eficaz (rms) medido en cada intervalo de medición k de 10 minutos.
Vn:
Voltaje nominal en el punto de medición. (Para nuestro sistema en análisis el
valor de voltaje nominal es de 121V)
Los limites que exige el CONELEC, a las empresas distribuidoras se encuentra en la
tabla 1.1 la cual a fin de permitirles adecuarse a las exigencias de calidad del
servicio, muestra la regulación prevista en la segunda disposición transitoria del
reglamento de suministro del servicio de electricidad y manifiesta que para la etapa
final, se definen las siguientes subetapas:
Subetapa 1: de 24 meses de duración.
Subetapa 2: tendrá su inicio a la finalización de la Subetapa 1, con una duración
indefinida
Subetapa 1
Subetapa 2
Alto Voltaje
± 7,0 %
± 5,0 %
Medio Voltaje
± 10,0 %
± 8,0 %
Bajo Voltaje. Urbanas
± 10,0 %
± 8,0 %
Bajo Voltaje. Rurales
± 13,0 %
± 10,0 %
Tabla 1. 1Porcentaje para cada subetapa
b) Parpadeo (Flicker)
Es aquel fenómeno en el cual el voltaje cambia en una amplitud moderada,
generalmente menos del 10% del voltaje nominal, pero que pueden repetirse varias
veces por segundo.
2
Este fenómeno conocido como efecto “Flicker” (parpadeo) causa una fluctuación en
la luminosidad de las lámparas a una frecuencia detectable por el ojo humano y para
efectos de la evaluación del flicker, se considerará el de severidad por Flicker de
Corta Duración (Pst), en intervalos de medición de 10 minutos, definida de acuerdo a
las normas IEC; misma que es determinado mediante la siguiente expresión:
Pst = 0.0314P0.1 + 0.0525P1 + 0.0657 P3 + 0.28P10 + 0.08P50
Ecuación 1. 2 Caculo de valor de flicker
Donde:
Pst:
Índice de severidad de flicker de corta duración. P0.1, P1, P3, P10, P50:
Niveles de efecto “flicker” que se sobrepasan durante el 0.1%, 1%, 3%, 10%, 50%
del tiempo total del periodo de observación.
El límite de severidad del Flicker Pst en el punto de medición respectivo, no debe
superar la unidad. Se considera el límite Pst=1 la fluctuación máxima de luminancia
que puede soportar sin molestia el ojo humano.
c) Armónicos
Son ondas sinusoidales de frecuencia igual a un múltiplo entero de la frecuencia
fundamental que en nuestro sistema es de 60 Hz.
⎛V
Vi ' = ⎜⎜ i
⎝ Vn
⎞
⎟⎟ * 100
⎠
Ecuación 1. 3 Valor de armónico de voltaje
3
⎛
⎜
THD = ⎜
⎜
⎜
⎝
40
∑ (Vi )
i=2
Vn
2
⎞
⎟
⎟ * 100
⎟
⎟
⎠
Ecuación 1. 4 Valor del THD en porcentaje
Donde:
Vi’:
Factor de distorsión armónica individual de voltaje.
THDv:
Factor de distorsión total por armónicos, expresado en porcentaje
Vi:
Valor eficaz (rms) del voltaje armónico “i” (para i = 2... 40) expresado en
voltios.
Vn:
Voltaje nominal del punto de medición expresado en voltios.
Los valores eficaces (rms) de los voltajes armónicos individuales (Vi’) y los THDv,
expresados como porcentaje del voltaje nominal del punto de medición respectivo,
no deben superar los valores límite (Vi´ y THDv´) señalados a continuación. Para
efectos de esta regulación se consideran los armónicos comprendidos entre la
segunda y la cuadragésima, ambas inclusive.
4
ORDEN (n) DE LA
TOLERANCIA |Vi´| o |THDv´|
ARMÓNICA Y THDv
(% respecto al voltaje nominal del punto de medición)
V > 40 kV (otros
V ≤ 40 kV (trafos de distribución)
puntos)
Impares no múltiplos de 3
5
2.0
6.0
7
2.0
5.0
11
1.5
3.5
13
1.5
3.0
17
1.0
2.0
19
1.0
1.5
23
0.7
1.5
25
0.7
1.5
> 25
0.1 + 0.6*25/n
0.2 + 1.3*25/n
3
1.5
5.0
9
1.0
1.5
15
0.3
0.3
21
0.2
0.2
Mayores de 21
0.2
0.2
2
1.5
2.0
4
1.0
1.0
6
0.5
0.5
8
0.2
0.5
10
0.2
0.5
12
0.2
0.2
Mayores a 12
0.2
0.5
THDv
3
8
Impares múltiplos de tres
Pares
Tabla 1. 2 Valores límites para el THDv
Sags y Swells
Dentro del análisis se puede llegar a confundir la presencia de fenómenos como son
los Sags y Swells con armónicos y a pesar de que el usuario perciba una variación en
el nivel que le incomode este no es un parámetro que afecte a la calidad de producto,
5
pero es necesario realizar una descripción del mismo ya que al realizar el presente
estudio se estima pertinente realizar una aclaración de estos fenómenos y sus
diferencias.
Dentro de estos fenómenos se tiene los huecos de tensión (Sags) y elevaciones de
tensión (Swels) de los cuales se tiene una descripción de sus valores en la tabla 1.3.
Tabla 1. 3 Perturbaciones de la señal de tensión.
Los Sags se definen como la disminución del valor eficaz de la tensión entre el 0.9 y
0.1 p.u. (por unidad), de la tensión de funcionamiento normal, su duración va desde
medio ciclo que para la frecuencia a la que trabajamos va desde 8 milisegundos hasta
algunos segundos que si comparamos con la tabla 1.3 en el rango instantáneo va
desde los 8 milisegundos (media onda sinusoidal de voltaje), hasta medio segundo
(treinta ondas sinusoidales de voltaje), pasando por un valor momentáneo entre el
medio segundo y los tres segundos, llegando hasta en valor temporal que va desde
los tres segundos hasta un minuto y su valor va desde el 0.1 a 0.9 en p.u. para las
variaciones de corta duración, los efectos de corta duración.
6
Gráfico 1. 1Curva de Sag (disminución de tensión) en p.u.
En lo que se refiere a elevaciones de tensión se define como el incremento del valor
eficaz de tensión entre el 1.1 y el 1.8 en p.u., de la tensión de funcionamiento normal
y su duración va desde medio ciclo que son 8 milisegundos llegando hasta algunos
segundos, y como podemos apreciar la tabla 1.3 va desde valores instantáneos que
son de medio ciclo y llegan hasta el valor temporal máximo que es de un minuto.
Gráfico 1. 2 Valor de Swell (elevación de tensión) en p.u.
7
d) Factor de Potencia
Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente y para efectos de la
evaluación de la calidad, en cuanto al factor de potencia, si en el 5% o más del
período evaluado el valor del factor de potencia es inferior a los límites, el
consumidor está incumpliendo con el índice de calidad, y para el efecto el límite de
valor mínimo es de 0,92.
1.2 Normas de La empresa eléctrica Quito EEQSA
Por ser una entidad que está regulada por el CONELEC, debe cumplir con las
exigencias propuestas en el ítem anterior para el índice de calidad de producto y toda
red de distribución que este dentro de su área de concesión debe cumplir con las
exigencias expuestas en sus normas las cuales se exponen a continuación:
1.2.1 Caída de tensión.
Es la máxima tensión admisible, en el punto más alejado de la fuente de
alimentación, establecida con la demanda de diseño expresada en porcentaje del
valor de la tensión nominal fase-tierra del sistema, además se establece que para sus
redes de distribución el límite caídas de tensión de acuerdo con la siguiente tabla.
Usuario tipo
A
B
C
D
E
Caída admisible %
2.0
3.5
3.5
3.5
6.0
Tabla 1. 4 Caída de tensión admisible de acuerdo al tipo de usuario.
8
Formato de presentación del anexo de caída de tensión
De los circuitos secundarios se derivan acometidas hacia las viviendas con
consumos de energía variables, por lo que el proceso de cómputo para establecer la
caída máxima de tensión consiste en el valor para cada uno de los tramos de circuito
y por adición, el valor total que debe ser inferior al límite establecido.
En los anexos se presentan el apéndice A-11-B caída de tensión, el cual contiene el
formato tipo para el cómputo, cuya aplicación es la siguiente:
a. Anotar los datos generales del proyecto.
b. Representar esquemáticamente el circuito en concordancia con la configuración
del proyecto, con la localización de los postes y la separación entre los mismos,
expresado en metros.
- El número de abonados alimentados desde cada uno de los postes o puntos de
derivación.
- El número de abonados total que incide sobre cada uno de los tramos.
c. En la columna 1 anotar la designación del tramo del circuito comprendido entre
dos postes o puntos de derivación, por la numeración que corresponde a sus extremos
y partiendo desde el transformador; además, anotar la longitud del tramo en la
siguiente columna.
d. En la columna 3 anotar el número total de abonados correspondiente al tramo
considerado.
e. Con el número de abonados por tramo (N) y el valor de la demanda máxima
unitaria proyectada (DMUp), establecer la demanda correspondiente al tramo
considerado, de la expresión:
kVA (d) = N x DMUp / FD
Ecuación 1. 5 Determinación de la demanda de diseño
Siendo, FD el factor de diversidad obtenido de tablas y anotar su valor en la
columna 4.
9
f. Anotar los datos característicos del conductor seleccionado para cada uno de los
tramos: en la columna 5, la sección transversal o calibre del conductor de fase; en la
columna 6, que debe ser utilizada solamente para redes subterráneas, la potencia
máxima admisible por límite térmico obtenida de la tabla del Apéndice A-12-C; en la
columna 7 el momento kVA x m para cada caída de tensión del 1% obtenida de la
tabla del mismo apéndice.
g. Con los datos registrados en las columnas 1 a 7, efectuar los cómputos y anotarlos
en la siguiente forma:
- En la columna 8 el producto de la demanda en kVA (columna 4) por la
longitud del tramo (columna 2).
- En la columna 9 el cociente del momento computado para el tramo (columna
8) por el momento característico del conductor (columna 7), que corresponde a
la caída de tensión parcial en el tramo expresado en porcentaje del valor
nominal.
- En la columna 10, el valor de la caída de tensión total, considerada como la
sumatoria de las caídas parciales, desde el transformador hacia el extremo del
circuito, siguiendo el camino más desfavorable. En el caso de redes
subterráneas, debe verificarse que el valor de la potencia transferida en cada
tramo (columna 4), no supere el límite térmico anotado en la columna 6.
1.2.2 Carga y demanda
La EEQSA, en sus normas establece un usuario tipo para la determinación de la
demanda máxima unitaria DMU y la demanda máxima unitaria proyectada, DMUp,
las cuales se basan en el estudio de carga y demanda el mismo que se define en
función de la carga para los usuarios. Existen otros factores para la correcta
determinación del usuario tipo como son:
ƒ
Factor de Frecuencia de Uso (FFUn) que determina la incidencia en porcentaje
de la carga correspondiente al consumidor de máximas posibilidades sobre
aquel que tiene condiciones promedio y que se adopta como representativo de la
demanda de diseño.
10
ƒ
Carga Instalada por Consumidor Representativo (CIR), computada de la
expresión.
CIR = Pn x FFUn x 0,01.
Ecuación 1. 6 Carga instalada por consumidor representativo
ƒ
El Factor de Simultaneidad, expresado en porcentaje y es establecido para cada
una de las cargas instaladas, en función de la forma de utilización de aparatos y
artefactos para una aplicación determinada. En general, los servicios básicos de
uso comunitario tendrán un factor cuya magnitud se ubicará en el rango
superior, mientras que aquellas cargas que corresponden a servicios de
aplicación específica se caracterizan por un factor de magnitud media y baja.
ƒ
Proyección de la Demanda: El valor obtenido de la Demanda Máxima Unitaria
DMU- es válido para las condiciones iníciales de la instalación; para efectos del
diseño debe considerarse los incrementos de la misma que tendrá lugar durante
el período de vida útil de la instalación que en caso de las redes de distribución
en áreas residenciales, se originan en la intensificación progresiva en el uso de
artefactos domésticos. Este incremento progresivo de la demanda que tiene una
relación geométrica al número de años considerado, se expresa por un valor
índice acumulativo anual “Ti” que permite determinar el valor de la Demanda
Máxima Unitaria proyectada –DMUp- para un período de “n” años a partir de
las condiciones iníciales, de la siguiente expresión:
DMUp = DMU (1 + Ti / 100)n8
Ecuación 1. 7 Determinación de la demanda máxima unitaria proyectada.
En el anexo de las normas de la EEQSA, parte A, apéndice A-11-B, serán
expresados los parámetros para la determinación de las demandas unitarias de
diseño.
11
1.2.3 Redes de media tensión
Existe una clasificación por el nivel de voltaje expresada por el CONELEC la cual
determinan los siguientes niveles de voltaje:
● Bajo voltaje: inferior a 0,6 kV,
● Medio voltaje: entre 0,6 y 40 kV.
● Alto voltaje: mayor a 40 kV.9
De acuerdo a lo expresado tendremos para el barrio Osorio, su red primaria esta a
6300 voltios, lo que le ubicaría dentro de una red de media tensión.
1.2.2.1 Tipologías
Subterránea, Dentro de las configuraciones tenemos varias y la que se muestra en
el gráfico 1.3, es la usada para cruces de vías.
Gráfico 1. 3 Configuración subterránea con ductos de hormigón.
9
Tomado del reglamento sustitutivo 20 RSSE, reforma del 22 de noviembre del 2005
12
En el área central-comercial de Quito y en áreas urbanas localizadas que presentan
condiciones especiales por densidad de carga y aspectos urbanísticos a los cuales
también se les puede anexar un valor que son las condiciones económicas
determinado por el tipo de usuario.
Aérea, con conductores desnudos de tipo ASC y ASCR, sobre estructuras de soporte
en el resto de la zona urbana de Quito, zonas periféricas y área rural.
Gráfico 1. 4 Redes aéreas disposición.
Esquemas de conexión, En el área central-comercial de Quito encontramos redes en
instalación subterránea, el esquema utilizado para la red primaria es radial,10 con
centros de transformación constituidos por dos transformadores de distribución, cada
uno de los cuales está alimentado por líneas primarias diferentes, mientras que para
la red secundaria se aplica el esquema mallado. En las restantes áreas con redes
subterráneas, la red primaria es simplemente radial y la secundaria se encuentra
banqueada11 entre centros de transformación.
En el sistema de distribución en instalación aérea, las redes primarias de media
tensión son radiales, mientras que las redes secundarias son radiales o se encuentran
interconectadas entre centros de transformación.
10
Radial consiste en una línea de alimentación continua si tener un cierre con otro circuito sino la
terminación del tramo.
11
Banqueada consiste en conectar en paralelo los circuitos de baja tensión de los transformadores.
13
1.2.2.2 Nivel de voltaje
Los valores nominales de tensiones en los diferentes componentes del sistema son
los siguientes:
Alimentadores, líneas y redes primarias de distribución, kV 6.3
22,8 GRDY/13,2
13,2 GRDY / 7.6
- Circuitos secundarios trifásicos, V
210 / 121
- Circuitos secundarios monofásicos, V
240 / 120
Centros de transformación
Las conexiones de los transformadores que conforman los centros de
transformación, para cada una de las combinaciones de media y baja tensión
descritas en el numeral anterior son las siguientes:
- Media tensión a 6,3 kV:
ƒ
Transformador trifásico, relación 6 000 - 210/121 V, conexión Delta Estrella, neutro secundario independiente.
ƒ
Transformador monofásico, relación 6 000 - 240/120 V, con neutro
secundario independiente.
- Media tensión a 22,8 kV:
ƒ
Transformador trifásico, relación 22 860 - 210/121 V, conexión Delta
- Estrella, neutro secundario continuo.
ƒ
Transformador monofásico, relación 22 860 GRDY/13 200 240/120 V, neutro común con media tensión.
14
- Media tensión a 13,8 kV:
ƒ
Transformador monofásico, relación 13 200 GRDY / 7 620 - 240/120
V, neutro común con media tensión.12
Gráfico 1. 5 Transformadores para instalación en poste. (a) Monofásico; (b) trifásico.
1.2.2.3 Seccionamiento y protecciones.
Los requerimientos mínimos para la protección, con el propósito de alcanzar un
índice razonable de confiabilidad y de facilitar la operación y el mantenimiento de la
instalación son:
ƒ
Reconectador Automático._ Dispositivo de interrupción de corrientes de
cortocircuito de accionamiento automático y provisto de un mecanismo
para efectuar una o varias re conexiones, con el propósito de despejar fallas
transitorias, y que permite el corte de corrientes de carga mediante el
accionamiento manual. Utilizado tanto en redes aéreas y subterráneas.
Gráfico 1. 6 Reconectador o seccionalizador trifásico en poste.
12
Tomado de las normas de la EEQSA, parte A, de noviembre del 2007.
15
ƒ
Seccionalizador._ Dispositivo que opera en conjunto con un reconectador
automático localizado hacia el lado de alimentación y provisto de un
mecanismo que registra las operaciones del reconectador y que efectúa la
apertura permanente del circuito durante el intervalo en que tiene lugar la
desconexión del reconectador anterior a la última de su ciclo, y además,
que permite el corte de corrientes de carga mediante accionamiento
manual, utilizado en redes aéreas y subterráneas.
ƒ
Seccionador
Tripolar
Operado
en
Grupo._
Dispositivo
de
seccionamiento manual con corriente de carga.
ƒ
Seccionador._ Fusible Unipolar: Dispositivo de seccionamiento manual
sin corriente de carga, admite el corte de corrientes de valor limitado como
aquellas de magnetización de transformadores de distribución, además, el
elemento fusible incorporado permite obtener una protección de
sobrecorriente.
ƒ
Seccionador._ Fusible Unipolar para Operación con Carga: Dispositivo
para protección contra sobrecargas y corrientes de falla, que permite
además el corte de carga.
ƒ
Seccionador o Desconectador Unipolar._ Dispositivo de seccionamiento
manual sin corriente de carga, y que admite el corte de corrientes de valor
limitado como aquellas de magnetización de transformadores de
distribución.
Gráfico 1. 7 Seccionador fusible unipolar para montaje en poste o cruceta.
ƒ
Dispositivos de Protección de Sobretensión._ Para la protección de
equipos instalados a la intemperie en redes aéreas, cables aislados
derivados de líneas aéreas, se utilizarán pararrayos tipo óxido de zinc,
16
cuerpo
polimérico,
clase
distribución,
con
disparador.
Para
transformadores y equipos tipo Pad Mounted se utilizarán pararrayos
apropiado para estos equipos.
Gráfico 1. 8 Pararrayos tipos cerámico apropiado para la instalación en poste.
Los pararrayos para redes primarias deberán ser especificados para las siguientes
tensiones nominales y tensiones máximas de descarga para una onda de corriente de
8x20 microsegundos:
Tensión primaria, kV
22,8
Tensión nominal, kV
13,8
6,3
18
10
Máxima Tensión de Descarga para 5 kA, kV
59
59
22
Máxima Tensión de Descarga para 10 kA, kV
66
66
24
6,0
Normas:
Reconectadores automáticos y seccionalizadores: ANSI C 37.60
Seccionadores tripolares operados en grupo:
ANSI C 37.32
Seccionador-fusible Unipolar:
ANSI C 37.41 y ANSI C37.42
Pararrayos:
ANSI C 62.1
1.2.4
Redes de baja tensión.
En las redes de baja tensión dependerá la topología de la red primaria o de media
tensión así también los niveles de voltaje estarán en el orden de baja tensión y todo
esto dependerá del tipo de transformador que alimente la red lo cual esta descrito en
17
el ítem centros de transformación. En el gráfico 1.9, se puede notar las distancias y
las disposiciones de los conductores.
Gráfico 1. 9 Disposiciones de circuitos de baja tensión.
Las partes que se adjunta a las redes de baja tensión son:
1.2.3.1 Seccionamiento y protección.
En redes de baja tensión se utilizarán exclusivamente como dispositivos de
protección fusibles unipolares montados sobre bases aislantes de soporte. El
elemento fusible asociado a un cuerpo de cerámica y a una cuchilla de contacto
puede ser separado de su base permitiendo el seccionamiento de la línea.
1.2.3.2 Estructuras de soporte y acometidas.
Todos los materiales que se incluyen en este enunciado son los necesarios y básicos
en toda red de distribución y son:
Postes
Los postes que conforman las estructuras de soporte de equipos, artefactos de
alumbrado, conductores, y constituyen los elementos más vulnerables de la
18
instalación, por estar expuestos a eventuales impactos de vehículos, por otra parte
son obstáculos al tránsito de peatones y al acceso a garajes. Se localizaran en sitios
coincidentes con la línea divisoria de las propiedades, de no ser esto posible, a una
distancia mínima de las mismas.
Se debe considerar en su disposición la ubicación de los anclajes y tensores en los
soportes angulares o terminales, los cuales están previstos en los sitios que ocasionen
la mínima interferencia con el tránsito.13
Herrajes
Está conformada por todos los pernos, abrazaderas, bastidores (racks), crucetas, que
son fabricados de acero grado “acero para puentes y edificios” correspondiente a la
especificación ASTM A7-55T14, de las secciones y formas normalizadas; todos los
materiales serán terminados mediante el proceso de galvanizado por inmersión en
caliente.
Acometidas
Destinado para la alimentación desde la red de baja tensión hacia las viviendas y
debe cumplir con todos los requerimientos para conductores aislados especificados
en las normas de la EEQSA. En el apéndice B03-01 Instalaciones básicas, encontrará
el detalle de todas las configuraciones que utiliza la EEQSA.
1.2.5
Tensión en los conductores.
La EEQSA, tiene en su norma establecida las tensiones mecánicas que pueden
soportar los conductores de aleación de aluminio ASC. Para líneas de distribución, se
13
14
La descripción gráfica de los postes y de la excavación necesaria se encuentra en el anexo postes
Tomado de las normas de la EEQSA, Parte A, Guía para diseño de redes, Pág. 121
19
consideraron los siguientes valores máximos de admisibles 9kg/mm2 para cables de
aluminio tipo ASC.
En redes de distribución, la tensión máxima admisible fue determinada a partir de la
condición de limitar la flecha a temperatura máxima a un valor que no supere el
1,2% del vano normal de 40 m, lo cual determina una tensión máxima final de 6,18
kg/mm2 para conductores de aluminio-acero y de 6,22 kg/mm2 para conductores de
aleación de aluminio ASC.15
1.2.6 Cable preensamblado.
En la tecnología ha desarrollado un cable aislado apropiado para la instalación aérea,
el cual provee mejores características que el cable convencional, ya que las distancias
de seguridad se vuelven más pequeñas, y la ventaja para las empresas eléctricas es
que reduce las perdidas por robos de energía eléctrica.
Gráfico 1. 10 Caja de distribución con cable preensamblado.
Estos cables se denominan tipo preensamblado, y como se puede ver en el gráfico
1.10, tiene un recubrimiento para su aislamiento. Las fases están compuestas por
cables de aluminio ASC, mientras que el neutro es de tipo ASCR. La razón por la
15
Normas de la EEQSA, Parte A guía para diseño, del 31 de octubre del 2007.
20
que su configuración es que el neutro es el cable que se utiliza para dar la respectiva
tensión y poder regular el cable de una manera optima.
1.3 Separaciones mínimas.
Para un conductor dado, cuyo potencial es diferente al del operario, la distancia
mínima de aproximación es la suma de las distancias de voltaje y la de protección.
Si aproximamos a un conductor con alto voltaje un elemento metálico,
comprobaremos que dicho elemento adquiere el potencial de conductor antes de
hacer contacto con el conductor. La distancia en la cual el elemento metálico
comienza a energizarse, antes de hacer contacto con el conductor, depende de la
magnitud del voltaje de lo cual a mayor voltaje mayor distancia.
Si se realiza una prueba, con el respectivo equipo de seguridad, se verá que si el
voltaje es 23 kV., el elemento que se acerque al conductor energizado se electrizará
10cm antes que se produzca el contacto físico. Si el voltaje es de 230 kV., el
elemento metálico se electrizará a una distancia de 1.15m.
Voltaje en
"Dt"
kV
"Dp"
DM
A
en metros
BT
0.00
0.30
0.30
6.3
0.10
0.50
0.60
13.2
0.10
0.50
0.60
22.8
0.10
0.50
0.60
46
0.23
0.50
0.70
69
0.35
0.50
0.90
138
0.69
0.50
1.20
230
1.15
0.50
1.65
Tabla 1. 5 Distancias de seguridad.
Nota: Para alturas sobre el nivel del mar, superiores a 2500m, aumentaran 25% a los valores de la tabla.16
16
Tabla tomada Riesgos de la corriente eléctrica – Fundación CICE – Pág. 38 – Enero 2005.
21
Esta es denominada como distancia de voltaje, es zona prohibida para las personas,
quienes no deben penetrarlas para evitar algún accidente. Para establecer el
parámetro en el cual se encuentra la distancia de voltaje se plantea la siguiente
fórmula:
Dv = 0.5 x V/100, de donde
Ecuación 1. 8 Distancia de voltaje.
Dv = distancia de voltaje en metros; Valor nominal de voltaje, en kilovoltios.
El resultado se debe redondear al decímetro, sin poder ser inferior a 0.1 de metro, en
alto voltaje.
Gráfico 1. 11 Distancias de protección.
La EEQSA, tiene sus respectivas distancias de protección las cuales se detallan en el
anexo de las normas de la EEQSA parte B apéndice B04-04 separaciones mínimas
entre conductores y edificios.
22
CAPITULO II
DESCRIPCIÓN TÉCNICA Y TOMAS DE CARGA
De toda la red de distribución tenemos elementos que diferencian a una de otra en su
forma cualitativa y cuantitativa por lo que se realizara una descripción, antes de
comenzar con el análisis técnico de sus excesos y deficiencias,
2.1
Descripción técnica de la red de distribución.
Dentro de este ítem debemos destacar la clasificación que hace la Empresa Eléctrica
Quito para las partes constitutivas de sus redes de distribución que se acoplan
perfectamente al detalle de las estructuras del barrio Osorio y son:
2.1.1 Transformador de Distribución
Gráfico 2. 1 Transformador de 125 kVA existente
En la calle Manuel Valdivieso del barrio Osorio podemos encontrar instalado un
transformador trifásico de marca INATRA, número de empresa es 39295.
23
Este transformador está sobre una plataforma en un montaje a 6.3kV, con un
transformador trifásico convencional en una estructura tipo MNT417, localizado en el
punto con georeferencia X: 777975.990; Y: 9983781.73418, el cual abastece de
energía al barrio y las siguientes son sus características constructivas:
19
Transformador trifásico, clase distribución, sumergido en aceite autorefrigerado,
tipo convencional, apropiado para instalación a la intemperie a 3000 msnm. (Metros
sobre el nivel del mar). Potencia nominal en régimen continuo: 125 KVA, con una
temperatura ambiente de 30 grados C. y un sobrecalentamiento de 65 grados C.
medido por resistencia. Voltaje nominal primario: 6000. Voltaje nominal secundario:
210/121 V. Conexión lado primario: Delta (AT). Conexión lado secundario: Estrella,
con el neutro sacado al exterior. Desplazamiento angular primario-secundario 150
grados grupo de conexión Dyn5 según IEC. Derivaciones en el lado primario+/2x2.5% de la relación de transformación, para conmutación sin carga, con el
conmutador localizado exteriormente. Impedancia máxima a régimen continuo: 4%
sobre la base de sus KVA nominales. Frecuencia 60 Hz. Clase de aislamiento lado
primario: 7.8 KV. BIL 95 KV. Clase de aislamiento lado secundario: 1.2 KV, BIL 30
KV. Con los siguientes accesorios: indicador de nivel de aceite, válvula de drenaje,
conector para derivación a tierra del tanque, placa de características y dispositivos de
elevación. La tapa superior de la cuba es empacada y empernada para fácil
inspección del transformador así como su mantenimiento.
2.1.2 Equipos de Protección y Seccionamiento
El transformador se encuentra protegido por tres pararrayos cerámico tipo óxido de
zinc, y soportado sobre dos crucetas cargadoras en hierro “U”, clase distribución,
previstos para su operación a una altitud de 3 000 msnm, con los dispositivos de
soporte para montaje en cruceta
17
MNT4 (M montaje – N nivel de voltaje 6.3kV – T transformador – 4 trifásico).
Georeferencia tomada de GIS.
19
Características requeridas para transformadores de distribución de la EEQSA. www.eeq.com.ec,
CODE5476.PDF.
18
24
Esta protegido contra fallas de origen interno con tres seccionadores fusibles tipo
cerrado apropiado para el montaje en cruceta, y su tira fusible es de 20 amperios tipo
K. como se puede ver en el gráfico 2.1, tanto los seccionadores como los pararrayos
se encuentran en la parte superior de la estructura en los bushings del transformador.
Los fusibles limitadores para baja tensión están constituidos por una base
portafusible de material aislante, con dispositivos de fijación para montaje sobre
placa metálica y un cuerpo de cerámica solidario con la cuchilla de contacto y para
nuestro transformador son tres fusibles de 224 amperios tipo NH 1. Estos elementos
los podemos observar en el gráfico 2.1, y están por debajo del transformador en una
caja metálica denominada capaceta, y son las protecciones de lado de baja tensión.
2.1.3 Equipos de Alumbrado Público
Gráfico 2. 2 Luminaria de 100W existente
20
Dentro del barrio se tiene una red de alumbrado público compuesta de lámparas
de vapor de sodio de 100 vatios, las cuales están controladas por su respectiva caja
de control situada en el poste (X: 777986.403; Y: 9983841.652), la red de alumbrado
va paralela a la red de baja tensión, cada una de estas luminarias se conecta un
terminal al hilo piloto el cual está conformado por un conductor de aluminio desnudo
tipo ASC #4AWG el cual descansa sobre el bastidor de cinco vías en el aislador
inferior y es usado en todo sistema de distribución para el hilo piloto si lo hubiere.
20
Datos tomados del GIS (sistema de posicionamiento satelital), perteneciente a la empresa Eléctrica
Quito y migrados al DISREQ (base de datos en CAD donde encontramos todos los datos de las redes
de distribución georeferenciadas del área perteneciente a la EEQSA).
25
2.1.4 Aisladores
En la actualidad el desarrollo de la tecnología ha hecho que las técnicas de
construcción de los aisladores mejore y teniéndolos de materiales más livianos y
confiables como los poliméricos esto en el caso de los aisladores tipo suspensión.
En el barrio Osorio tenemos aisladores fabricados de porcelana procesada en
húmedo de alta resistencia mecánica y alta rigidez dieléctrica, además, los de
porcelana deberán ser esmaltados al fuego y sus partes metálicas de los serán
galvanizadas por el proceso de inmersión en caliente21. A estos los podemos
diferenciar como:
Aisladores tipo espiga._ Utilizado para las redes de distribución en media tensión, en
estructuras tangentes y angulares, para el caso de este sistema apropiado para 6.3 kV.
Gráfico 2. 3 Aislador tipo espiga
Aisladores de suspensión._ Estos también se los conoce como cadenas porque se
unen de acuerdo al nivel de voltaje formando una cadena y para el caso de nuestro
sistema en estudio es de dos aisladores, además cumplen con la norma ANSI 52-1.
Gráfico 2. 4 Aisladores tipo suspensión.
21
Datos tomados en visitas realizadas al barrio Osorio
26
Aisladores rollo._ Estos aisladores se lo usa en las redes de baja tensión, sobre estos
van amarrados los conductores en disposición neutro, fase, fase, fase y piloto,
además cumplen con la norma ANSI 53-2 para 0.25 kV.
Gráfico 2. 5 Aisladores tipo rollo
Aisladores retenida._ Estos son usados para los tensores de media tensión, y
cumplen la función de aislar de una posible descarga y además cumplen con la
norma ANSI 54-2 para 6.3kV.
Gráfico 2. 6 Aislador de retenida (en gris)
2.1.5 Conductores Desnudos
Para la red de distribución del barrio Osorio tenemos conductores de aluminio
desnudo que pueden tener aleaciones como:
- Conductores de aluminio desnudo (ASC):
- Conductores de aluminio-acero desnudo (ACSR):
27
Estos se los pueden usar en toda red aérea de distribución y para nuestro caso
tenemos:
Red de media tensión
Gráfico 2. 7 Red de media tensión
La red nace desde la subestación Nº 15, El Bosque primario A, tipo radial y
derivación trifásica con conductores, 3x2 de tipo AAAC. Cada conductor es de
aluminio desnudo y cableado en forma concéntrica de 7 hilos.22
Está compuesta de tres conductores asociados con circuitos trifásicos en ciertos
casos, y en otros con cargas dispersas que se derivan ramales con dos conductores de
fase a 6,3 kV, asociados con circuitos secundarios monofásicos.
Red de baja tensión
El barrio Osorio cuenta con una red de baja tensión, la cual está comprendida entre
el centro de transformación y el extremo más alejado incluyendo los ramales
derivados de puntos intermedios.
22
Datos tomados del GIS (sistema de posicionamiento satelital), perteneciente a la Empresa Eléctrica
Quito y migrados al DISREQ (base de datos en CAD donde se encuentran todos los datos de las redes
de distribución georeferenciadas del área perteneciente a la EEQSA).
28
Gráfico 2. 8 Red de baja tensión.
Se encuentra principalmente con conductores desnudos sobre estructuras de soporte,
y está conformada por tres conductores denominados fases y un conductor para el
neutro su composición es ASC 3X2/0(1/0) AWG. Cada conductor es de aluminio
desnudo y cableado en forma concéntrica con 7 hilos.
23
La red principal está instalada desde el poste con georeferencia X: 778010,816; Y:
9983893,512, hasta el poste con georeferencia X: 778006,005; Y: 9983624,414.
2.1.6 Conductores Aislados y Accesorios
El caso del barrio Osorio encontramos conductores de cobre electrolítico, temple
recocido, de acuerdo a la Norma ASTM B3; el cableado serán concéntrico,
correspondiente a la clase B de la Norma ASTM, esto lo podemos decir ya que la
EEQSA, no permite que se instalen conductores fuera de estos valores.
En todo sistema de distribución encontramos estos conductores en las bajantes de los
transformadores, en las conexiones de los equipos de control y en las acometidas de
baja tensión.
23
Georeferencia tomada del GIS.
29
2.1.7 Accesorios para Conductores
Todos los accesorios para conexión y fijación para los conductores son de tipo ajuste
con perno o del tipo preformado, y dentro de estos tenemos los conectores de de
ranuras paralelas de Al/Al para unión de cabes de aluminio, conectores de ranura
paralela Cu/Al para la conexión de luminarias al hilo piloto o acometidas al cable de
baja tensión.
2.1.8 Material para Conexión a Tierra
Para la puesta a tierra se utilizarán varillas de Copperweld y conectores del mismo
material con los que se debió haber realizado estas conexiones y en la actualidad se
consideran conexiones con suelda exotérmica Cadweld para la unión cable varilla.
2.1.9 Postes
E la red de distribución se tiene postes de hormigón de sección circular las cuales
detallamos a continuación:
Postes de 11.5m y carga horizontal de 500kg, se los utiliza para llevar redes de
media y baja tensión, y se los emplea en estructuras terminales, ángulos mayores a
10 grados, y montajes de equipos y transformadores.
Postes de 11.5m y carga horizontal de 300 kg, se lo utiliza para llevar redes de
media y baja tensión en estructuras tangentes y en ángulos menores a 10 grados.
Postes de 9m y carga horizontal de 500kg, se los utiliza para llevar redes de baja
tensión y se los emplea en estructuras terminales y ángulos mayores a 10 grados.
Postes de 9m y carga horizontal de 350kg, se los utiliza en redes de baja tensión y
se los emplea en estructuras tangentes y en ángulos menores a 10 grados.
30
2.1.10 Herrajes Galvanizados y Cables de Acero
Los herrajes._ Son de acero para puentes y edificios, además corresponde a la
especificación ASTM A7-55T, de las secciones y formas normalizadas; todos los
materiales son terminados mediante el proceso de galvanizado por inmersión en
caliente.
Cables de Acero._ Los cables de acero cumplen las Normas ASTM A122-41 y
A128-41, correspondientes al grado alta resistencia y en todos los casos son
cableados con 7 hilos elementales en disposición concéntrica.
2.1.11 Misceláneos
En este ítem ingresan todos los materiales que no se toman en cuenta en una
estructura normalizada como por ejemplo tubos poste (para bajantes), postes tensores
(incluye rieles).
2.1.12 Extensiones de red.
En el barrio Osorio podemos encontrar extensiones de red de una forma inapropiada
las cuales creemos se deben describir ya que forman parte de la red de baja tensión y
aunque no es lo técnicamente recomendable abastecen de energía a los moradores del
barrio y son los siguientes:
Conductores._ Como podemos observar en la gráfico 2.9 y 2.10 existen
Extensiones de red las cuales están construidas con conductores de tipo TTU y en
otros casos TW, que no son apropiados para la instalación de tipo aéreo y a la
intemperie.
31
Gráfico 2. 9 Extensiones de red sobre pingos (palos de madera)
Estructuras de soporte._ En el gráfico 2.10, se puede apreciar que han usado
manguera negra para recubrir al conductor y así poder amararlo con alambre
galvanizado al poste que en este caso es metálico. En los pingos (palos de madera
longitud aprox. 3m), se han utilizado bastidores que contaban con el respectivo
aislador tipo rollo en algunos casos y en otros se han amarrado los cables al pingo
con cable aislado careciendo de una estructura de soporte con base técnica.
Postes._ Como se pueden apreciar en el gráfico 2.10, donde se ve claramente las
extensiones de red existentes, empotradas sobre postes metálicos y pingos que no
cumplen con las normas de la EEQSA.
32
Gráfico 2. 10 Extensiones de red sobre postes metálicos
2.1.13 Acometidas.
Gráfico 2. 11 Acometidas en pasajes del barrio
En el barrio Osorio se han realizado acometidas que en algunos casos van más de
cincuenta metros de extensión esto se lo puede observar en los pasajes y vías
secundarias donde no cuenta con una red de baja tensión para el abastecimiento
eléctrico y por esta razón deben llevar la acometida desde la calle principal que es la
calle Manuel Valdivieso como se puede observar en el gráfico 2.10 y 2.11.
33
Como podemos apreciar en la gráfico 2.11, esta situación ha ocasionado que los
moradores lleven las acometidas soportadas en pingos hasta llegar a las viviendas
donde tienen instalados sus respectivos registradores de energía.
Gráfico 2. 12 Acometidas
La gráfico 2.12 nos muestra el poste ubicado en la calle Manuel Valdivieso y calle B
donde a más de acometidas están conectadas Extensiones de red no apropiadas y se
puede notar que son en línea abierta y con cable de tipo TTU o TW.
2.2
Tomas de carga.
Se determinará si los niveles de voltaje, perturbaciones y factor de potencia con los
que cuenta la red existente son los apropiados realizando una toma de carga en el
transformador y en los fines de circuito.
Empezaremos por la toma de carga en los bornes de baja tensión del transformador.
El equipo con el cual se realizo la respectiva medición es un MEMOBOX24 con
número de serie 91AA, perteneciente a la EEQSA.25
24
25
Equipo con el cual se realizo la tomas de carga
Datos tomados del reporte de carga TC-226-2007, tramite 43568, TC39295.
34
TOMA DE CARGA EN EL TRANSFORMADOR.
2.2.1
Un análisis, de las curvas arrojadas por el analizador industrial, nos entregara los
parámetros en los que se encuentra la red de distribución, y el razonamiento es el
siguiente:
a) Análisis de la curva nivel de voltaje.
U medio L1
U medio L3
VN-8%
VN+3.5%
PERFIL DE VOLTAJE
U medio L2
VN+8%
VN-3.5%
VN
131
11:15:00
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
110
Gráfico 2. 13Curva de perfil de voltaje
La presente curva es la de nivel de voltaje tomada en los bornes del transformador
en el lado de baja tensión de la cual podemos analizar lo siguiente:
ƒ
La curva de las tres líneas tienen la misma tendencia y tiene una
variación entre L3 y L1 de 2.71 V, como máximo y de 0.91 V, como
mínimo. Así también tiene un desbalance entre L3 y L2 de 4.32 V
como máximo y 1.82 V, como mínimo, dichos valores no son
significativos y no se podría hablar de un desbalance.
ƒ
En L3 existe una subida de voltaje por encima del 3.5% del voltaje
nominal y esto principalmente se da en horas de la madrugada donde
no existe mucha carga conectada al sistema. En L1 y L2
principalmente se observa que a la hora pico el nivel de voltaje está
35
por debajo del -3.5% normado por la EEQSA pero está dentro de los
rangos del +/- 8% del voltaje nominal normado por el CONELEC.
ƒ
No existen caídas de tensión considerables en tiempo y magnitud por
lo que si este fuese el único dato no se podría hablar de una falencia a
corregir en la remodelación de la red de distribución, pero debemos
tomar muy en cuenta que estos datos son el los bornes del
transformador.
L1
L3
-3.50%
CAIDAS DE TENSION %
L2
3.50%
4.00
2.00
0.00
-2.00
-4.00
11:15:00
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
-6.00
Gráfico 2. 14 Curva de caída de tensión en porcentaje
ƒ
En la gráfico 2.14 vemos una curva calculada con la formula de índice
de calidad para el nivel de voltaje dictada por el CONELEC, para el
cálculo de caídas de tensión teniendo el punto más bajo de un -5.95%
en L2 a las 19:45 en la hora pico y un valor de +4.6% en L3 a las 4:00
en la hora que menos carga se encuentra conectada.
ƒ
Como se puede ver existen sobre tensiones y bajos de tensión que
superan el +/- 3.5%, en L3 tenemos un valor que supera el del +3.5%,
mientras que en L1 y L2 tenemos una valor que es inferior al -3.5%,
observándose que en L2 la caída de tensión es más notoria llegando
hasta un -6% en la hora pico.
36
b) Análisis de parpadeo o Flicker.
PARPADEO (FLICKER)
Flicker Pst L1
Flicker Pst L2
Flicker Pst L3
1
0.8
0.6
0.4
0.2
11:15:00
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
0
Gráfico 2. 15 Curva de perfil de flicker
Se puede definir al flicker como la percepción de la variación de luminosidad de una
lámpara debida a variaciones del voltaje de la red, la cual es provocada por la
variación repetitiva de la potencia consumida por aparatos cuya demanda de potencia
no es constante en el tiempo, como son los hornos de arco, máquinas de soldadura
por resistencia, compresores, laminadoras, molinos trituradores, etc., o también la
utilización de cargas importantes como el arranque de motores de gran potencia,
maniobras escalonadas de baterías de condensadores, etc26.
Los valores que norma el CONELEC y los cuales están basados en la norma IEE
519 la cual dice que si el valor del flicker es mayor a uno, la variación en el nivel
luminoso de las lámparas incandescentes es perceptible por el ojo humano y por lo
tanto ya es considerado como un valor no idóneo.
Las variaciones de voltaje provocadas por el funcionamiento de ciertos equipos
eléctricos varían el nivel de iluminación de las lámparas que a través del ojo son
percibidas en el cerebro y que pueden resultar perjudiciales para la salud. La
severidad del parpadeo de las lámparas depende de la amplitud de las variaciones de
26
XII Reunión de Grupos de Investigación en Ingeniería Eléctrica. Córdoba 2002.
37
voltaje y de su velocidad, sus efectos pueden variar desde la irritabilidad, jaquecas y
un riesgo importante para las personas propensas a la epilepsia.
Una oscilación de potencia se ve reflejada como una modulación en amplitud de la
forma onda del voltaje. Esta modulación afecta a los indicadores básicos de la
calidad de la energía, provocando un registro de fenómenos derivados o asociados
como picos (Swell’s), hundimientos (Sags) y valores de PST (perceptibilidad de
corto tiempo) elevados (Flicker), presentado confusión en el momento de análisis al
tratar de identificar la fuente de dicho fenómeno. Al igual que las oscilaciones de
potencia,
los
fenómenos
descritos
anteriormente
son
considerados
como
modulaciones en amplitud de la forma de onda y por tanto, una oscilación de
potencia sería considerada como un fenómeno que afecta la calidad de la energía. De
todas estas aclaraciones y lo observando la curva del gráfico 2.15, podemos decir:
ƒ
El valor límite donde es apreciable el flicker en ciertos artefactos
donde se hace perceptible este efecto se lo encuentra a las 10:00 a.m.,
del día 20/05/2007 y su valor es 1.05 en L3.
ƒ
El aumento de la utilización de cargas no lineales en residencias ha
ocasionado que existan fenómenos en una red de distribución, y el
flicker es una de ellas, como podemos apreciar en la gráfico 2.15
donde se presentan los valores de flicker en el secundario del
transformador por cada línea.
ƒ
Todos los efectos que pueden producirse en el ser humano por la
presencia del flicker como jaquecas, y otros efectos que pueden
afectar incluso a las personas que sufren de epilepsia, son
extremadamente graves ya que el desconocimiento podría ocasionar
que se desarrollen diseños y construcciones de sistemas de
distribución sin la base técnica para minimizar este efecto.
38
c) Análisis del factor THDv (distorsión armónica total).
DISTORSION ARMONICA
%
THD U medio L1
THD U medio L2
THD U medio L3
LIMITE
8
6
4
9:00
10:45
7:15
5:30
3:45
2:00
0:15
22:30
20:45
19:00
17:15
15:30
13:45
12:00
8:30
10:15
6:45
5:00
3:15
1:30
23:45
22:00
20:15
18:30
16:45
15:00
13:15
11:30
2
TIEMPO
Gráfico 2. 16 Curva de perfil de THDv.
El THDv es la manera de medir el contenido armónico de cualquier señal
distorsionada, estos se presentan en una onda de corriente así como de voltaje y es la
relación entre el voltaje eficaz de la componente armónica de voltaje o corriente y el
valor de la componente fundamental.27
En la actualidad el uso de fuentes switching ha ocasionado que se disparen los
valores de armónicas en una red de distribución ya que la carga no lineal esta en el
orden del 60%. El valor de THDv está en función de la impedancia y del THDv de
corriente por lo que mientras mayor sea la impedancia del sistema mayor será el
valor del THDv
De lo enunciado podemos deducir que:
ƒ
Para el caso de residencias las computadoras, copiadoras, cargadores
de baterías, alumbrado fluorescente con balastros electrónicos, fuentes
de alimentación conmutada entre otras, pueden ocasionar que el
voltaje suministrado a otros equipos se distorsione tanto que sus
componentes electrónicos fallen o funcionen de manera intermitente.
27
www.monografias.com
39
ƒ
Las corrientes armónicas pueden causar que los cortacircuitos y
fusibles operen incorrectamente. Por ejemplo que las corrientes no
exceden sus límites, estos se dispararán. Frecuentemente esto es
debido al nivel de la corriente que es medida con un equipo tipo
promedio, ya que este puede indicar solamente 15A, mientras que
realmente existen más de 27A y por lo tanto el cortacircuito funciona
correctamente, mientras que el medidor no.
d) Análisis del factor de potencia.
FACTOR DE POTENCIA
PF L1
PF L2
PF L3
LIMITE
1
0.95
0.9
0.85
0.8
11:15:00
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
0.75
Gráfico 2. 17 Curva del factor de potencia
El factor de potencia puede ser definido como el cociente entre la potencia activa y
aparente el cual es coincidente con el ángulo entre la tensión y la corriente cuando la
forma es sinusoidal pura y como lo estipula el CONELEC, no debe ser inferior a
0.92.
El valor de 0.92 es el límite para usuarios residenciales y el tiempo máximo es del
5% de la muestra tomada, con este parámetro si tomamos en cuenta un solo día es
solo 1 hora y veinte minutos, y podría tener un valor menor a 0.92 por este lapso de
tiempo, mas si es mayor no cumple el consumidor con lo que dictamina el
CONELEC. De lo dicho podemos establecer lo siguiente:
40
ƒ
Los valores más bajos se presentan entre las 00:00 y las 6:00 horas, lo
cual se lo puede aducir a que a esa hora existen luminarias conectadas
las cuales utilizan balastros y equipos de refrigeración y utilizan carga
inductiva, además la subutilización, que a esta hora tienen los equipos
hace que el factor de potencia este por debajo de los límites
permitidos.
ƒ
Un bajo factor de potencia produce inconvenientes como el aumento
de la corriente, perdidas en los conductores y por consiguiente el
aumento de las caídas de tensión, reducción de la vida útil de los
equipos y un aumento en la temperatura de los conductores.
2.2.2
TOMA DE CARGA EN FINES DE CIRCUITO DE BAJA
TENSIÓN.
Gráfico 2. 18 Puntos de la red de baja tensión
En gráfico 2.18 tenemos un bosquejo la cual nos indica los puntos en los que realizo
la toma de carga y los lugares más críticos de una red de baja tensión son los
extremos más alejados del transformador por lo que en estos lugares se realizo una
toma de carga y los resultados son los mostrados a continuación:
41
Fin de circuito uno
2.2.2.1
El fin de circuito uno es el considerado desde la entrada del barrio Osorio en el cual
está situado un poste de 11.5m, que soporta el una estructura tipo RB4-5 (red en
bastidor terminal de 5 conductores), en baja tensión y una RNA2 (red a 6300 voltios,
trifásica, angular),28 en media tensión, y este se encuentra en el punto de coordenadas
X: 778022.818; Y: 9953913.756.29
a) Análisis de la curva nivel de voltaje.
PERFIL DE VOLTAJE
U medio L1
U medio L2
U medio L3
VN+8%
VN-8%
VN+3.5%
VN-3.5%
VN
131
121
112
10:30:00
9:15:00
8:00:00
6:45:00
5:30:00
4:15:00
3:00:00
1:45:00
0:30:00
23:15:00
22:00:00
20:45:00
19:30:00
18:15:00
17:00:00
15:45:00
14:30:00
13:15:00
12:00:00
10:45:00
102
Gráfico 2. 19 Curva de perfil de voltaje fin de circuito 1
ƒ
En el gráfico 2.19, L1 que llega hasta 103 voltios que equivale al 15% del voltaje nominal, lo cual se le puede atribuir a la mala
distribución de cargas es decir muchos usuarios tomados de esta fase
en este punto.
28
Nomenclatura tomada de las normas de la EEQSA, parte B, estructuras tipo, Págs. 35, 36, 37, 38
del 23 de nov del 2007.
29
Georeferencia tomada del GIS.
42
L1 %
L3 %
limite -3.5%
CAIDA DE TENSION %
L2 %
limite +3..5%
5.00%
0.00%
-5.00%
-10.00%
10:30:00
9:15:00
8:00:00
6:45:00
5:30:00
4:15:00
3:00:00
1:45:00
0:30:00
23:15:00
22:00:00
20:45:00
19:30:00
18:15:00
17:00:00
15:45:00
14:30:00
13:15:00
12:00:00
10:45:00
-15.00%
Gráfico 2. 20 Caídas de tensión en porcentaje de fin de circuito uno
Esta presentación está calculada en función de la ecuación 1.1, del CONELEC, por
lo que en primera instancia podemos notar que existen caídas de tensión en las horas
pico que van más allá de -8% con respecto al valor nominal, que es el límite inferior.
ƒ
En esta toma de carga se puede observar que el nivel de voltaje está
por debajo de 3.5% del voltaje nominal, exigido por la EEQSA, en L1
y L2 principalmente llegando en L1 a sobrepasar del -8% del voltaje
nominal, que son los limites que establece el CONELEC a las
empresas distribuidoras.
ƒ
En el gráfico 2.20 L1 y L2 tienen valores que están alejados del
voltaje nominal mientras que L3 presenta variaciones dentro de los
valores de +/-3.5% del voltaje nominal y al analizar este desbalance
entre las líneas lo podemos atribuir a una mala distribución de cargas
entre las líneas.
ƒ
L3 no presenta picos de tensión en más o en menos y su curva se
describe de forma normal incluso en las horas pico.
43
c) Análisis de perturbaciones parpadeo o flicker.
FLICKER
Flicker Pst L1
Flicker Pst L2
Flicker Pst L3
limite
4
3
2
9:45:00
10:45:00
8:45:00
7:45:00
6:45:00
5:45:00
4:45:00
3:45:00
2:45:00
1:45:00
0:45:00
23:45:00
22:45:00
21:45:00
20:45:00
19:45:00
18:45:00
17:45:00
16:45:00
15:45:00
14:45:00
13:45:00
12:45:00
11:45:00
0
10:45:00
1
Gráfico 2. 21 Curva de perfil de flicker fin de circuito 1
ƒ
En este punto de la red de distribución presenta grandes picos de
flicker en las tres líneas y son entre la 13:00 y las 16:00 horas, en las
cuales los estudiantes de escuelas y colegios llegan a sus viviendas y
crece el uso de elementos como computadores, televisores, juegos de
video, entre otros equipos, que son equipos que por su condiciones
constructivas generan fenómenos en las redes y evidenciado en la
presencia del flicker.
ƒ
Se observa que L3, es la que presenta mayores valores de flicker que
llegan hasta un 350% del valor limite aceptado, podemos decir que
aparte de los elementos con carga no lineal generan estas
perturbaciones pero a mas de estos tenemos las reactancias en
luminarias y los transformadores los cuales por subutilización pueden
estar causando estos efectos sobre la red.
44
c) Análisis del factor THDv distorsión armónica total del voltaje.
DISTORSION ARMONICA
%
THD U medio L1
THD U medio L2
THD U medio L3
LIMITE
10
7 :0 0
6 :1 5
5 :3 0
4 :4 5
4 :0 0
3 :1 5
2 :3 0
1 :4 5
1 :0 0
0 :1 5
2 3 :3 0
2 2 :4 5
2 2 :0 0
2 1 :1 5
2 0 :3 0
1 9 :4 5
1 9 :0 0
1 8 :1 5
1 7 :3 0
1 6 :4 5
1 6 :0 0
1 5 :1 5
1 4 :3 0
1 3 :4 5
1 3 :0 0
1 2 :1 5
1 1 :3 0
1 0 :4 5
0
TIEMPO
Gráfico 2. 22 Curva de perfil de THDv en fin de circuito 1
ƒ
Como se puede ver en esta curva, las tres fases tienen un parecido
nivel de armónicas y no existe una línea que presente un pico que
sobresalga sobre las otras y no sobrepasan el límite permitido.
ƒ
Otro aspecto importante de la curva, es que esta tiene un nivel de
armónicos por debajo del límite pero se deberán tomar medidas que
ayuden a bajar estos valores para que en un futuro por el aumento de
cargas y en especial de las no lineales no se vea afectada la red y por
lo tanto los usuarios.
ƒ
En la curva podemos ver que en la hora pico se presenta valores
mayores de armónicos y esto puede ser a que en estas horas se suman
a la red equipos contaminantes que, en conjunto adquieren más
importancia cuando están simultáneamente conectadas.
45
d) Análisis del factor de potencia.
FACTOR DE POTENCIA
PF L1
PF L2
PF L3
limite
1
0.95
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
0.65
0.6
10:30:00
9:15:00
8:00:00
6:45:00
5:30:00
4:15:00
3:00:00
1:45:00
0:30:00
23:15:00
22:00:00
20:45:00
19:30:00
18:15:00
17:00:00
15:45:00
14:30:00
13:15:00
12:00:00
10:45:00
0.55
Gráfico 2. 23 Curva de factor de potencia
ƒ
El factor de potencia en esta red tiene una importante variación dentro
de los datos tenemos que L1 está por debajo del límite de 0.92, para
usuarios residenciales y presentándose un 57.14% del tiempo de la
muestra lo que normado por el CONELEC no lo cumple y se debe
mejorar hasta tener un valor entre 0.92 y 1.
ƒ
El mismo fenómeno se presento en L2 y L3 donde cada uno de ellos
están alrededor del 74% y 65% del tiempo, respectivamente eso
quiere decir que más de la mitad del día, la red en este punto está por
debajo del límite permitido y estos valores pueden ser los causantes de
serios problemas en la red de distribución como calentamiento de los
conductores por el incremento de la corriente.
2.2.2.2
Fin de circuito dos
El fin de circuito dos tiene como punto de georeferencia X: 778000.115; Y:
9983660.231,30 que esta al final de la calle Manuel Valdivieso, este es el punto más
30
Georeferencia tomada del GIS.
46
alejado del transformador, además debemos notar que desde este existen extensiones
de red hacia las viviendas pero solo hasta este punto se pudo realizar la tomas de
carga porque aguas abajo no son redes aceptadas por la EEQSA.
a) Análisis de la curva nivel de voltaje.
PERFIL DE VOLTAJE
U medio L1
U medio L2
U medio L3
VN-8%
VN+8%
VN+3.5%
VN-3.5%
VN
135
10:15:00
9:15:00
8:15:00
7:15:00
6:15:00
5:15:00
4:15:00
3:15:00
2:15:00
1:15:00
0:15:00
23:15:00
22:15:00
21:15:00
20:15:00
19:15:00
18:15:00
17:15:00
16:15:00
15:15:00
14:15:00
13:15:00
12:15:00
11:15:00
10:15:00
105
Gráfico 2. 24 Curva de perfil de voltaje
ƒ
Como se puede apreciar en el gráfico 2.24, se tiene una caída de
voltaje que es más significativa que en la anterior toma de carga y
hasta llega a estar por debajo de Vn-8%, que para la etapa de
aplicación según el CONELEC no estaría cumpliendo en este punto.
ƒ
Se observa que en la hora pico el nivel de voltaje está por debajo del
límite normado por la EEQSA, para redes de distribución urbanoresidencial, y hasta llega a sobrepasar el valor que exige el
CONELEC, y este se presenta en la hora pico, sobre todo en L1 donde
la caída de tensión es más significativa.
ƒ
Para este punto a diferencia de L2 presenta menos caída de tensión
que L3, produciéndose lo contrario al del fin de circuito uno.
47
L1 %
L3%
Limite - 3.5%
CAIDAS DE TENSION %
L2%
Limite + 3.5%
3.00%
0.00%
-3.00%
-6.00%
-9.00%
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
10:15:00
-12.00%
Gráfico 2. 25 Caída de tensión en porcentaje fin de circuito dos.
ƒ
En la curva podemos ver que L1 está por debajo del valor de -3.5%,
del voltaje nominal, que exige la EEQSA, y llega hasta el pico más
alarmante de casi -12%, el cual está muy lejos de lograr entregar un
servicio entre los valores normados por el CONELEC o la EEQSA.
b) Análisis de perturbaciones parpadeo o flicker.
FLICKER
Flicker Pst L1
Flicker Pst L2
Flicker Pst L3
limite 1
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Gráfico 2. 26 Curva de flicker fin de circuito dos
Los artefactos que podría causar que se produzcan un mayor nivel de flicker son los
equipos de soldadura por resistencia, compresores, laminadoras, etc., los cuales se
pueden encontrar en un taller o en trabajos ocasionales en una vivienda.
48
ƒ
En L2 tenemos picos que sobrepasan el límite en las horas 10:00 a
12:30, lo cual nos indica que en estas horas puede existir cargas que
generen estas perturbaciones.
ƒ
En L3 tenemos un solo pico que llega al 250% del límite pero a lo
largo de la muestra no exhibe otro valor similar que permita establecer
un parámetro que afecte al sistema por lo que nos hace creer que
puede haber sido un equipo que se utilizo para un trabajo inesperado
como una suelda la cual genero este pico.
ƒ
L1 presenta también picos en varias etapas de la medición de menor
magnitud presentada en L3 por lo que podríamos decir que L1 y L3
son las líneas que presentan mayor efecto flicker en este punto.
ƒ
El nivel más elevado de flicker se presenta a horas diferentes que en el
fin de circuito uno, siendo en las horas de la mañana las de mayor
influencia y los valores más significativos se presentan en L2 y L3.
c) Análisis del factor THDv distorsión armónica total del voltaje.
DISTORSIÓN ARMÓNICA
THD U medio L1
THD U medio L2
THD U medio L3
Limite
9
8
7
6
5
4
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
10:15:00
3
Gráfico 2. 27 Curva del THDv distorsión armónica de voltaje en fin de circuito dos.
ƒ
La distorsión armónica total puede ser producida por televisores, fax,
copiadoras, equipos de computación, control de luminarias, equipos
de soldadura, etc., y como principalmente son residencias se puede
49
prever que equipos utilizan mayormente, por lo tanto la curva presenta
valores acordes con la realidad de nuestro usuario ya que en las horas
pico es donde más se presenta el nivel de armónicos y de los
artefactos que hemos nombrado en su gran mayoría se utilizarían en
estas horas.
ƒ
La presencia de este fenómeno en la hora pico hace que la red de
distribución sea más propensa a fallas ya que genera un
sobrecalentamiento en el transformador, en los conductores y en las
puestas a tierra, por lo que se incrementarían las perdidas técnicas.
ƒ
El sobre calentamiento de los conductores se presenta al tener
frecuencias de orden superior a la fundamental y esto hace que la
corriente empiece a circular mas por la parte externa y no por todo el
conductor reduciendo la capacidad de conducción, pudiendo
ocasionar el disparo de sus fusibles por el aumento de la temperatura.
d) Análisis del factor de potencia.
PF L1
PF L3
FACTOR DE POTENCIA
PF L2
limite
1
0.9
0.8
10:00:00
8:45:00
7:30:00
6:15:00
5:00:00
3:45:00
2:30:00
1:15:00
0:00:00
22:45:00
21:30:00
20:15:00
19:00:00
17:45:00
16:30:00
15:15:00
14:00:00
12:45:00
11:30:00
0.6
10:15:00
0.7
Gráfico 2. 28 Curva del factor de potencia fin de circuito dos.
ƒ
En la gráfico 2.28, podemos observar que el factor de potencia en este
punto está muy por debajo del nivel exigido por el CONELEC, por lo
que se debe mejorar tratando de que sea más cercano a la unidad.
50
ƒ
Un bajo factor de potencia influye directamente en el aumento de la
caída de tensión y baja en la regulación de voltaje lo cual limita la
capacidad de los equipos pudiendo incurrir en sobrecargas peligrosas.
2.3
Análisis de los consumos de energía del barrio Osorio.
Tenemos viviendas grandes, medianas y pequeñas por lo que cada una de estas
tendrá diferente carga instalada y debemos saber cuál es su consumo mensual ya que
dicho valor nos puede ayudar a determinar la carga por usuario y así de una mejor
manera clasificar al barrio dentro de un usuario tipo.
Para poder ver el consumo de energía mensual que tienen los moradores hemos
solicitado las respectivas lecturas al departamento de comercialización y se nos ha
facilitado los datos de los mese de abril, mayo y junio del 2007 estos nos darán un
espectro de la energía que consume cada uno de los moradores del barrio.
En el barrio se pudo apreciar que en ciertos lugares existían negocios que eran
destinados a tiendas, las cuales tenían frigoríficos refrigeradores y congeladores que
se tienen alto grado inductivo además se constato que existía talleres de cerrajería y
carpintería las cuales usan maquinaria genera armónicos en la red.
2.3.1 Descripción de las características de las viviendas del barrio.
En la calle principal se encuentran casas de dos y tres pisos y como se puede ver en
el gráfico 2.29, junto a la vía principal, casi todo está habitado, ya que sus lotes están
construidos en su totalidad y no tienen mas espacio.
51
Gráfico 2. 29 Viviendas del barrio Osorio en la calles Manuel Valdivieso.
En el gráfico 2.29, se puede apreciar que el barrio no tiene uniformidad en los tipos
de viviendas ya que algunos son de un piso otras de dos y de tres pisos finalmente, lo
cual nos dice que las viviendas del barrio en su carga instalada tampoco tendrán
uniformidad y este es un parámetro que debemos analizar. Algo que debemos
destacar es que en su gran mayoría las casas están habitadas por lo que la carga
instalada no debe variar mayormente.
Gráfico 2. 30 Viviendas del barrio Osorio calle Manuel Valdivieso y pasaje D
52
2.3.2 Consumo de energía mensual y análisis resultados.
Los valores que se muestran en este documento son los entregados por el
departamento de comercialización de la EEQSA, y se han facilitado las respectivas
lecturas de tres meses a estos resultados se les realizara el análisis correspondiente
Para efectos de diferenciar la cantidad de usuarios que estén enmarcados en los
diferentes tipos de usuarios A, B, C o D que norma la EEQSA, obtendremos un
promedio del consumo de los tres meses y clasificaremos en diferentes rangos, lo
cual nos ayudara a determinar su clasificación en los diferentes niveles de consumo.
Usuarios con consumo menor a 100 kWh.31
SUMINISTRO
CONSUMO kWh.
306541-2
TITUANA AGUANA JUAN
2,7
306521-3
NARVÁEZ SALAZAR BLANCA INÉS
45,3
940470-8
CABRERA ACUNA SEGUNDO
63,3
1195897-4
CABRERA PARRA MARIA
86,3
306539-7
ORTEGA ALEJANDRO
93,0
1125504-3
GUAMAN CABAY FRANCISCO
90,7
1118402-2
GUAMAN CABAY FRANCISCO
97,7
700430-3
SALAZAR P HUMBERTO
93,0
1165563-7
JURADO PINEDA ROSA
81,3
940470-8
31
NOMBRE DE USUARIO
CABRERA ACUNA SEGUNDO
63,3
1018519-K
LOGACHO CABRERA LUÍS
44,0
1076186-7
ACARO ROMERO JENNY KATERINE
89,3
306540-9
ORTEGA RAÚL
15,0
1337829-0
ORTEGA ACUNA SEGUNDO
7,7
306010-8
BRITO ROCHINA SEGUNDO MANUEL
20,3
906569-5
HIDALGO VILLACÍS WILSON RAMIRO
93,7
1349760-5
ALMACHI LEINES VÍCTOR MANUEL
84,0
393267-3
IZA PEDRO P
56,7
939492-3
IZA PEDRO
76,3
480110-1
ONA ANA MARIA
76,0
1150104-4
HERRERA GUANA RUBÉN
99,3
1039523-2
ALMACHE VERDESOTO MANUEL
46,3
kWh kilovatios hora.
53
VALOR PROMEDIO
64.8
NUMERO DE USUARIOS
22
Tabla 2. 1 Usuarios con consumo de carga menor a los 100 kWh
Usuarios con consumos mayores a 100 y menores que 200 kWh.
SUMINISTRO
NOMBRE DE USUARIO
CONSUMO kWh.
1007037-6
TITUANA AGUANA JUAN
173,7
1033572-8
TITUANA S JOSEFINA
169,0
306518-4
CHICAIZA PASCUAL
188,3
430649-9
ALMACHE T MIGUEL A
163,3
306542-6
SIMBANA A CARLOS
135,0
1077599-k
TOAZO TIPAN MARIA ITALIA
198,3
443054-9
CARRILLO C MANUEL
124,3
1345629-1
CAMBO ZARUMA MANUEL
146,7
1053664-2
PAZ PAREDES SONIA
143,7
376574-8
VIVAR A MARIA E
105,3
1125505-1
GUAMAN CABAY FRANCISCO
153,7
310419-1
GUAMAN C FRANCISCO
187,3
306534-9
GUAMAN FRANCISCO
194,0
1006624-7
RONQUILLO G MARIA
171,0
306524-4
CHILUISA PETRONA
132,3
348662-2
CORELLA ROSA
154,0
451870-1
PILAQUINGA R CARLOS
150,0
307151-1
TITUANA PETRONA
174,3
308183-9
CHILUISA MANUEL
175,7
1063216-1
VILANA TACURI JUAN
113,7
1024842-6
VILANA CHILUISA ROSA
164,0
1201410-4
CHICAIZA JOSÉ
113,3
945425-K
CHICAIZA TITUANA JOSÉ
136,7
731254-4
TITUANA S LUÍS
128,7
1161920-7
TITUANA SÁNCHEZ LUÍS HÉCTOR
126,7
1008551-9
ALMACHI GUANA JOSÉ EDUARDO
109,3
1024155-3
ALMACHI GUANA LAURA ISABEL
177,3
924757-2
MORALES JUAN
199,0
306537-0
MONTENEGRO JOSÉ
176,3
1423343-1
CORECCLA LÓPEZ SEGUNDO IGNACIO
156,3
1423344-K
CORELLA LÓPEZ SEGUNDO IGNACIO
122,7
934871-9
ORTEGA ACUNA SEGUNDO RAÚL
146,3
1018655-2
SHIVE ORTEGA MÓNICA ELIZABETH
155,0
729811-1
PULLA P MARCELO O
142,3
427825-3
RODRÍGUEZ P MARTHA
191,0
306532-1
SÁNCHEZ Q VÍCTOR
136,3
1222132-0
PILAQUINGA RUIZ VICENTE
132,0
306533-5
NACIMBA NATO ANTONIO
102,3
705869-3
CABRERA G GABRIEL
137,0
906570-9
HIDALGO VILLACÍS FAUSTO EFRAÍN
185,7
54
718904-0
HIDALGO JESÚS
128,0
306527-5
GUANA PEDRO
169,0
358014-1
ALMACHI VÍCTOR
127,7
1349762-1
CORELLA ALMACHI JUAN JAVIER
166,0
1045794-7
CHILUISA ALMACHE MARIA
130,3
1059007-8
CURICHO CALVACHI JORGE GONZALO
139,7
1318474-7
QUITO AGUILAR ALEXANDRA ELIZA
123,3
1322387-4
SIGCHA CHILUISA JUAN FRANCISCO
124,0
1322389-0
SIGCHA CHILUISA JUAN FRANCISCO
148,0
396157-2
TOAPANTA P CLEMENCIA
127,7
321668-5
VEGA SEGUNDO
178,7
1162122-8
ALMACHI VERDESOTO TERESA
107,7
VALOR PROMEDIO
149.3
NUMERO DE USUARIOS
52
Tabla 2. 2 Usuarios con consumos mayores a 100 y menores a 200 kWh.
Usuarios con consumo mayor a 200 hasta 300 kWh.
SUMINISTRO
NOMBRE DE USUARIO
CONSUMO EN kW.
1024169-3
CHICAIZA TITUANA ROSA
252,7
306544-3
TUAZO LEONARDO
201,7
306545-7
TITUANA ENRIQUE
203,0
306247-8
ALMACHE JOSÉ
267,7
946649-5
GUAMAN RAMOS JULIO LORENZO
217,3
456341-6
ANDAGANA MANOBANDA SEGUNDO
244,0
306530-4
GUANA LUÍS
200,7
1277386-2
NARVÁEZ S BLANCA
201,3
933957-4
ORTIZ GALO EDMUNDO
214,7
306522-7
CHILUISA SEGUNDO
244,3
705894-9
VALLE C ABSALON
265,0
733225-7
VILANA CH CESAR
286,7
931281-1
CHILUISA LÓPEZ MARTHA
236,3
1180561-2
GUAMAN R. LUIS
205,7
484934-4
SALAZAR P LIVA
248,0
1127625-3
CABRERA ACUNA MARIA F
232,0
1127628-8
CABRERA ACUNA MARIA F
211,7
438957-3
JIMÉNEZ AGILA
245,7
322047-6
PILLAJO ISABEL
235,7
1066181-1
BUENANO CARLOS ALCIDES
253,7
1150592-9
ÁVILA NOGUERA NORMA Y
265,7
1043751-2
CORELLA JOSÉ DIEGO
205,3
971337-9
SIMBANA LÓPEZ LUÍS
235,7
VALOR PROMEDIO
233.7
NUMERO DE USUARIOS
23
Tabla 2. 3 Usuarios con consumos mayores a 200 y hasta 300 kWh.
55
Usuarios con consumos mayores a 300 y 400 kW.
CONSUMO EN
SUMINISTRO
NOMBRE DE USUARIO
kW.
1154029-5
ALMACHE TITUANA MIGUEL A
306543-0
TITUANA PEDRO
312,0
306529-2
GUANA MANUEL
381,3
306519-8
CABRERA ROSA
313,3
307934-7
TITUANA ÁNGEL
315,0
704234-2
HIDALGO V EDGAR S
387,3
306526-1
VILANA JUAN
325,7
744163-6
GUANIA CELIA MARIA
338,7
996831-8
TIPAN SIMBANA MARTHA
364,3
941305-7
LOGACHO CABRERA LUÍS ALFREDO
305,3
456769-6
CRIOLLO UCHUPANTA ALBERTO
379,3
487288-2
AYALA MARIA A
312,7
710145-7
NASIMBA N ANTONIO
346,0
309925-9
GUANOTASIG ALEJANDRO
386,7
306528-9
HIDALGO LEONARDO
316,0
941305-7
LOGACHO CABRERA LUÍS ALFREDO
305,3
1059409-K
SIGCHA QUINALUISA JUAN EMILIO
349,0
CHILUISA MANUELA
364,3
VALOR PROMEDIO
341,9
307936-4
352,0
NUMERO DE USUARIOS
18
Tabla 2. 4 Usuarios con consumos mayores a 300 y hasta 400 kWh.
Usuarios con consumos mayores a 400 kWH.
SUMINISTRO
1056419-0
NOMBRE DE USUARIO
RONQUILLO GUAMAN MARIA FANNY
CONSUMO kWh.
529,0
306525-8
USHINA MANUEL
499,3
976457-7
ALOMOTO ALOMOTO EDGAR RODOLFO
636,3
937060-9
TITUANA TITUANA LUÍS
679,7
1087652-4
ALMACHI SEGUNDO CARLOS
418,0
937060-9
TITUANA TITUANA LUÍS
679,7
307152-5
PILAQUINGA VICENTE
842,7
710144-3
NASIMBA NATO ANTONIO
592,3
308182-5
CHILUISA REIMUNDO
432,3
306536-6
CHUQUI RICARDO
440,3
VALOR PROMEDIO
575.0
NUMERO DE USUARIOS
10
Tabla 2. 5 Usuarios con consumos mayores a 400 kWh.
56
Análisis de resultados
Se ha realizado una clasificación a los moradores del barrio Osorio de acuerdo al
consumo final de energía bajo la categoría de usuarios y de acuerdo al consumo de
los mismos dentro de los siguientes parámetros:
ƒ
Usuarios que consumen menos de 100kWh
ƒ
Usuarios que consumen más de 100kWh y menos de 200kWh
ƒ
Usuarios que consumen más de 200kWh y menos de 300kWh
ƒ
Usuarios que consumen más de 300kWh y menos de 400kWh
ƒ
Usuarios que consumen más de 400kWh
De la clasificación podemos decir que:
-
Existen 22 abonados que representa el 18% del total con un consumo menor a
los 100 kWh y de estos podemos mencionar que al ser una cantidad muy baja
en moradores y su consumo de energía no será un factor que a tomar en
cuenta para el rediseño.
-
De los datos obtenidos se tiene que, del total de abonados con que cuenta el
barrio Osorio, 52 usuarios se encuentran dentro de un consumo mayor a 100
kWh y menor 200kWh, correspondiente al 42%, teniendo como promedio de
consumo mensual los 149.3 kWh, siendo este el grupo más significativo, y
por lo tanto el usuario tipo actual en el barrio Osorio debe estar alrededor de
este nivel de consumo.
-
El barrio cuenta con 23 usuarios que representan el 18 %, con un consumo
mayor a 200 kWh y menor 300kWh siendo este grupo pequeño pero de una
carga importante.
-
El 14% corresponde a 18 usuarios los cuales se encuentra con un consumo
mayor a 300 kWh y menor 400kWh, siendo su promedio 341.9 kWh,,
notandose que existen grupos pequeños pero de gran demanda de energía.
-
El porcentaje menos significativo corresponde a un 8% que aproximadamente
son 10 usuarios cuyo consumo sobrepasa los 400kWh, teniendo un promedio
de 575 kWh.
57
Tenemos un valor promedio de 211.17kWh, tomando en cuenta todos los consumos,
veremos que no está muy lejos del valor con el cual está el mayor numero de
muestras, (entre los 100 y 200 kWh), que en promedio esta por los 150 kWh.
Tomemos un rango entre 100 y 300 kWh., de consumo mensual y de esto obtenemos
que 75 usuarios los cuales representan el 60%, podemos decir que la mayoría de
usuarios, consumen entre este rango de valores y estableciendo una media aritmética
tendremos que el valor promedio de consumo seria 175.16kWh, y considerando el
tipo de viviendas y la cantidad de usuarios podríamos decir que es el valor más
admisible para el usuario tipo del barrio.
Algunos usuarios tienen más de un medidor y se presenta cambios en los consumos
por ejemplo un usuario tiene dos medidores, en el uno tiene una carga promedio en
los tres meses de 2.7 kWh., y en el otro medidor es de 173 kWh., pero además en el
segundo presenta una caída del consumo que va desde los 382kWh pasado por los
121kWh y llegando a los 18kWh., en el último mes de nuestro análisis por lo que se
presume un daño en estos medidores o robos de energía por lo cual se deber revisar.
CONSUMOS MENSUALES
850.0
680.0
510.0
340.0
170.0
0.0
0
20
40
60
80
100
120
140
Gráfico 2. 31 Nube de puntos de consumos mensuales
En la nube de puntos del gráfico 2.31, vemos que el consumo de la mayoría de
usuarios, está entre los 150 y 250 kWh, teniendo valores pronunciados como el que
se aproxima a 850 kWh., y también existen valores extremadamente bajos que son de
2.7 kWh., en un promedio de tres meses, y viéndose que existen usuarios con
grandes consumos y así también con consumos mínimos pero una gran mayoría con
58
un consumo promedio que es el correcto para el tipo de usuario que a nuestro parecer
tiene el barrio.
2.4
Decisiones
Luego del análisis del sistema de distribución y de los diferentes datos obtenidos
sobre la red se llega a las siguientes decisiones respecto a los siguientes parámetros:
Redes de media tensión.
Del estudio realizado se determina que las redes de media tensión, a 6300 voltios, no
cumplen con las distancias de seguridad que exige la EEQSA las cuales son:
Entre red de media tensión y volados de las viviendas
1.5 metros.
Entre red de baja tensión y volados de las viviendas
1 metro de existir solo red
de baja tensión.
En visitas realizadas al barrio Osorio se comprobó que en algunas viviendas no
cumplen las mismas lo cual es un gran inconveniente, por accidentes que se pueden
provocar por electrocutamientos, pero al no poder hacer nada con respecto a las
viviendas la EEQSA, en sus normas establece que se podrán usar estructuras en
volado para seguridad de los usuarios.
Redes de baja tensión.
Estas presentan extensiones de red las cuales no están diseñadas en base a las
normas de la EEQSA, ya que su ubicación es muy cercana a las viviendas y puede
provocar accidentes así también como en ítem anterior no podemos hacer nada con
las viviendas por lo que se plantea el uso de estructuras de baja tensión con cable
preensamblado la cual debe cumplir con la respectiva base técnica, a lo largo de todo
el proyecto.
59
En el barrio varias casas que están muy cerca de los cables de baja tensión además
las extensiones de red existentes van el línea abierta de la cual es muy fácil
conectarse, por lo que se puede dar el robo de energía y para esté las estructuras con
cable preensamblado nos ayudaran a reducir las pérdidas por robo y además reducir
posibles accidentes por contacto con los cables eléctricos.
Transformador.
Revisando las tomas de carga del transformador encontramos que a demanda
máxima disponemos de 6.9 kVA, y un factor de uso a demanda máxima de 94.5%
razón por la cual se deduce que no se llega a sobrepasar los kVA nominales del
transformador, pero presenta grandes pérdidas en las horas que no está a plena carga,
por lo que se planea redistribuir la carga en otros nuevos centros se transformación.
De los valores de carga tomados en el transformador trifásico con numero de
empresa 39295 de 125 kVA se determina que este no esta sobrecargado situación por
la cual genera pérdidas técnicas, generado a su vez calentamiento en las redes de baja
tensión que afecta directamente al nivel de voltaje entregado al usuario, 102 voltios
en la fase 1, en el fin de circuito uno a las 19:15, por lo que es conveniente con el fin
de dar solución a este problema redistribuir las cargas con la implementación de
centros de transformación ubicados técnicamente que permitirá reducir las pérdidas
técnicas, evitar caídas de tensión elevadas y que garanticen al usuario un producto de
calidad.
Iluminación
En visitas realizadas al barrio Osorio se observo que solo a lo largo de la calle
Manuel Valdivieso se tenía red de alumbrado público y además que esta no
funcionaba en su totalidad, por lo que se propone iluminar por completo la vía
principal y además todos los pasajes y vías secundarias, ya que el tener un nivel bajo
de iluminación puede provocar que los moradores sean víctimas de robos y además
60
todos pagamos en la planilla de mensual de consumo por alumbrado público lo cual
es una obligación de la EEQSA brindar este servicio a sus abonados.
Caída de tensión
La EEQSA en sus normas de noviembre del 2007 establece que la variación de
voltaje no debe superar el +/-3.5% del voltaje nominal, y el CONELEC estipula que
no debe ser mas allá del +/-8%, por lo que del análisis en el transformador llegamos a
tener caídas de tensión que no llegarían afectar mayormente a los usuarios, caso
contrario es el de los fines de circuito en los cuales se presenta caídas que llegan a
107 en un fin de circuito y de 102 voltios en el otro fin de circuito las cuales se
presentan en las horas pico y valores que deben ser mejorados para lo cual se
propone la instalación de centros de transformación más cerca de las viviendas.
El nivel de caída de tensión que exige la EEQSA, no debe superar el +/-3.5% Vn,
pero se presentan estos valores:
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fin de circuito 1
121
-14.96%
121
-9.50%
121
-2.48%
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fin de circuito 2
121
-11.40%
121
-3.22%
121
-7.52%
Tabla 2. 6 Valores de caídas de tensión y porcentaje de fines de circuito
De acuerdo al análisis de las tomas de carga del transformador y los fines de
circuito, pasan de los límites permitidos de la EEQSA +/-3.5%, y del CONELEC +/8%, con respecto al voltaje nominal del transformador por lo que se plantea la
reducción de este valor hasta valores normalizados utilizando centros de
transformación mas cerca de las viviendas para entregar energía de calidad.
Las acometidas
Se carece de una acometida apropiada desde el poste hasta los medidores de energía
mayormente en los pasajes y vías secundarias del barrio por lo que se plantea que el
61
rediseño debe contar con postes que estén ubicados más cerca de las viviendas
tratando de no tener acometidas mas allá de los 50 metros.
Una vez analizados los resultados y planteadas las decisiones para cada caso se
procede a determinar que la remodelación de la red de distribución del barrio Osorio
es técnicamente necesaria los mas urgente posible y dependerá de los moradores así
como de la EEQSA, tomar cartas en el asunto para solucionar de manera definitiva el
problema de calidad de producto en el mencionado sector.
62
CAPITULO III
REDISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN.
Introducción
En base al análisis y las decisiones tomadas en el capítulo anterior se establece que
es procedente realizar un proyecto para el rediseño toda la red de distribución del
barrio Osorio, para lo cual se considerará aspectos importantes como la demanda
futura, limites de caídas de tensión, usuario tipo, el mejoramiento de los mismos
permitirá contar con una red que entregue un producto de calidad.
El rediseño de la red se realizará apegado a las normas vigentes de la EEQSA, en el
cual se describirá el proceso de elaboración del proyecto justificando cada uno de los
valores calculados ya sea en función de parámetros, ecuaciones o tablas.
La EEQSA, en sus normas establece que para el desarrollo del proyecto con el cual
se respalda el rediseño, será dividido en secciones, cada una de las cuales tratará un
tema específico y las mismas, de modo general, serán tituladas y ordenadas de la
siguiente manera:
Sección I: Términos de referencia
Sección II: Estudio de la Demanda
Sección III: Red Primaria
Sección IV: Red Secundaria
Sección V: Alumbrado Público
Sección VI: Seccionamiento y Protecciones
Sección VII: Estructuras de Soporte, Cámaras y Canalizaciones
Sección VIII: Equipos y Materiales
Sección anexos: Planos del Proyecto
63
3.1 Desarrollo del proyecto de rediseño
Cada sección de la memoria técnica permite establecer los parámetros necesarios
para una adecuada sustentación del mismo, esto le permite a la EEQ contar con una
información que garantice la ejecución de dicho proyecto:
3.1.1 Sección I: Términos de referencia
En la Sección I, se resumirán las informaciones relativas a las obras de
infraestructura previstas en el proyecto de urbanización o existentes en el área
considerada división y uso de la tierra y otros aspectos relevantes para establecer los
parámetros de diseño, dentro de la cual destacamos lo siguiente:
Antecedentes.
Los antecedentes son parte de los términos de referencia y destaca las características
principales del lugar donde se va a desarrollar proyecto, así como también las
observaciones que el ingeniero proyectista realice en una visita y todo lo que pueda
plantear como problema al cual con el desarrollo del estudio se pretende solucionar,
entre los antecedentes se planea también destacar la ubicación, alimentadores más
cercanos que para el caso de la EEQSA puede basarse en un numero de
transformador más cercano y quien es la persona o las personas que encomiendan el
diseño del proyecto.
Así también se utilizan el apéndice A-11-A, sobre el cual se revisa el coeficiente de
utilización del suelo, además los apéndices A-11-B, C, D32, los cuales ayudan a la
determinaron y cálculo de la demanda del usuario tipo.33
32
Estos apéndices los encontrara en el anexo A1 de la EEQSA parte A.
Usuario tipo es el usuario representativo el cual sirve de base para el diseño de todos los equipos y
materiales del proyecto.
33
64
Características principales.
En esta sección se destaca características de orden técnico como son las normas a las
cuales se va a regir el proyecto, numero de transformador más cercano con numero
de empresa y capacidad nominal, descripción del trazado de la red y nivel de voltaje
del primario, y las descripción de los transformadores a ser instalados, así como
también las partes que conformaran el proyecto.
.
3.1.2 Sección II. – Estudio de la demanda.
Las Secciones II a IV contendrán los criterios de diseño, cómputos y
dimensionamiento de los elementos, de acuerdo a la metodología general establecida.
Uno de los criterios en los cuales se fundamente este capítulo es el criterio que el
ingeniero proyectista tiene para el desarrollo del proyecto como son la en marcación
del tipo de usuario en base a la carga que se determina en el estudio de carga y
demanda, el índice de crecimiento
Demanda máxima unitaria
Determinado el usuario representativo o tipo para el proyecto se procede con los
cálculos en formatos de la EEQSA, y se establece que la demanda máxima unitaria,
DMU, será utilizada para dimensionar la capacidad de los transformadores mientras
que la demanda máxima unitaria proyectada, DMUp, será considerada para
dimensionar los conductores.
El valor de Ti, que se muestra para el usuario tipo C en el apéndice A-11-C, tiene
entre 1.48 y 1.71 de valor de crecimiento y tomado estos valores tenemos:
65
DMU=3.34
DMUp= DMU x Ti
Ti = 1.48
= 3.34 x 1.48 = 4.94
DMUp = 4.94 kVA
Ecuación 3. 1 Calculo de la demanda máxima unitaria proyectada
Tomando en cuenta que este valor se lo utiliza para calcular el calibre de los
conductores podemos decir que se estaría usando un conductor más grueso y por lo
tanto más costoso o tener caídas de tensión más altas con el mismo conductor.
3.1.3 Sección III. – Red primaria
Características de la red.
Se describe las características técnicas de la red proyectada como por ejemplo punto
de derivación, tipo de estructura sobre la cual se llevara la red, derivaciones
monofásica o trifásica y las respectivas protecciones que se determinan para el
efecto, y la denominación de las estructuras sobre las cuales se sujetaran los
transformadores.
3.1.4
Sección IV. – Red secundaria.
Tipo de instalación y trazado de la red.
Se describe los criterios para el diseño como son las características del cable a
instalar como es el tipo de material, aislado o desnudo monofásico o trifásico, así
también la justificación para el uso de configuraciones aéreas o subterráneas y la
descripción de los calibre de los conductores en los circuitos de cada transformador.
Cómputo de la caída de voltaje.
Como parte de la red secundaria esta el cómputo de las caídas de tensión, calculo
que se desarrolla por cada transformador, expuesto en el respectivo anexo formato
66
estableció por la EEQSA, al cual se numera cada uno de los nodos donde se toma las
acometidas siendo en la mayoría de los casos un punto coincidente con un poste.
Para redes radiales se debe considerar la longitud total del circuito hasta el centro de
transformación, en las normas de la EEQSA se establece que las caídas de tensión
permitidas para usuarios tipo C no podrá ser mayor al 3.5% del voltaje nominal.
Para el formato de presentación se debe considerar la DMUp, le demanda de diseño
DD, de la cual se tiene la siguiente expresión:
N número de abonados
DD = DMUp x N/FD
FD factor de diversidad
Ecuación 3. 2 Calculo de la demanda de diseño
Para poder entender de mejor manera realizaremos un ejemplo, donde se tendrá un
transformador y un circuito de la cual se numera los puntos donde existan
derivaciones es decir en los postes.
Gráfico 3. 1 Diagrama para caculo de caídas de tensión.
Del gráfico 3.1 podemos tomar los siguientes datos:
67
Cantidad de
2
Voltaje de la red
240-120 voltios
Numero de nodos
3
Material del conductor
aluminio
Usuarios de nodo
2
Tipo de conductor
AS1X50-TREN-TRIP
5
kVA-M
390
tramos
0
Usuarios de nodo
1
Usuarios de nodo
6
2
Tabla 3. 1Datos para el cálculo de caídas de tensión.
Desarrollo
Al tener identificado, todos los datos mostrados en la tabla 3.1 a más de la DMUp,
podemos iniciar el cálculo para luego ingresar al formato de la EEQSA.
Calculo tramo 0-1
Número de usuarios
N= 11
FD para 11 usuarios
2.09
Longitud del tramo
22 metros
⎛ N ⎞
DD = DMUpx⎜
⎟
⎝ FD ⎠
⎛ 11 ⎞
= 4,17kVAx⎜
⎟ = 21.95kVA − d
⎝ 2.09 ⎠
Ecuación 3. 3 Calculo de los kVA de demanda.
Una vez calculado los kVA de demanda tomamos el valor de los KVA-M, del tipo
de conductor que se prevee instalar y que es 390, procedemos con el cálculo de los
KVA-M, por tramo y la caída de tensión parcial en dicho tramo.
kVA − M (tramo ) = long .xkVA − d
= 22 x 21.95 = 483.72
Ecuación 3. 4 Calculo de los kVA de demanda.
68
Con los kVA-M, por tramo podemos calcular la caída de tensión parcial la cual está
dada por la siguiente expresión:
⎛ kXA − M (tramo) ⎞
Caida det ension = ⎜
⎟
kVA − d
⎝
⎠
⎛ 483,72 ⎞
=⎜
⎟ = 1.24
⎝ 390 ⎠
Ecuación 3. 5 Calculo de la caída de tensión parcial.
De la ecuación 3.5 tenemos que el valor de caída de tensión para el tramo 0-1 es de
1,24 que está dentro de los valores que exige la EEQSA. A continuación
realizaremos el cálculo para el tramo 1-2 y veremos si el resultado final está dentro
de lo normado por la EEQSA.
Calculo tramo 1-2
Número de usuarios
N= 6
FD para 11 usuarios
1,83
Longitud del tramo
44 metros
⎛ N ⎞
DD = DMUpx⎜
⎟
⎝ FD ⎠
⎛ 6 ⎞
= 4,17kVAx⎜
⎟ = 13.67kVA − d
⎝ 1,83 ⎠
Ecuación 3. 6 Calculo de los kVA de demanda.
Con los kVA de demanda tomamos el valor de los KVA-M, del mismo conductor
del tramo 0-1 que es 390, procedemos con el cálculo de los KVA-M, por tramo y la
caída de tensión parcial en dicho tramo.
kVA − M (tramo ) = long .xkVA − d
= 44 x13.67 = 611.5
Ecuación 3. 7 Calculo de los kVA de demanda.
69
Con los kVA-M, por tramo podemos calcular la caída de tensión parcial la cual está
dada por la siguiente expresión:
⎛ kXA − M (tramo) ⎞
Caida det ension = ⎜
⎟
kVA − d
⎝
⎠
⎛ 611,55 ⎞
=⎜
⎟ = 1,56
⎝ 390 ⎠
Ecuación 3. 8 Calculo de la caída de tensión parcial.
Si sumamos los valores parciales tenemos un valor de 2.8, que está dentro de los que
exige la EEQSA, para el caso del gráfico 3.1.
3.1.5 Sección V: Alumbrado público
En el contenido de esta sección se describe las características de las vías mediante la
cual se procede a revisar las normas de la EEQSA establece los parámetros sobre los
cuales se tomara la decisión de qué tipo de luminarias se instalaran en las diferentes
vías. Para un mejor entendimiento expondremos un ejemplo de una vía de 6 metros
de ancho y 1.5 metros de aceras.
FACTORES FOTOMÉTRICOS
Tipo de vía
Lp [cd/m2]
mínimo
Uo
mínimo
T.I. %
Máximo
SR
UL mínimo mínimo
0.5 a
0.5
0.7 (1)
0.5 a
0.5
0.7 (1)
0.5 a
0.5
0.7 (1)
0.5
0.5
Potencia
luminaria
A
2
0.4
10
B
1
0.4
10
C
1.5
0.4
10
D
1
0.4
10
E
1
0.4
10
0.5
0.5
150
FaI
J
Peatonal A-B
escalinata
0.75
0.5
0.4
0.4
15
15
N.R. (3)
N.R.
N.R.
N.R.
100
70
0.5
0.4
15
N.R.
N.R.
70
Tabla 3. 2 Factores fotométricos de la EEQSA
70
400 (2)
400 (2)
250 (2)
150
Si tomamos en cuenta las dimensiones del ejemplo caemos en el tipo de vía F al cual
nos indica que la luminaria a emplear será de 100 W, y para pasajes peatonales serán
luminarias de 70W.
3.1.6 Sección VI. - Seccionamiento y protecciones
Red Primaria
Sobre la red primaria se depondrán protecciones que ayuden al mantenimiento de las
redes y transformadores, y la EEQSA exige a los ingenieros proyectistas incluir en
sus diseño una seccionador tipo intemperie con cámara rompearcos en el inicio del
proyecto para lo cual deberá dimensionar la carga y los fusible que se dispondrán
para las protecciones. Para esta realizaremos una diferencia la cual será protecciones
en media tensión y en baja tensión.
Seccionadores tipo fusible con cámara rompearcos._ Los encargados de proteger
a la red de distribución, se los utiliza para seccionar en presencia de una corriente de
cortocircuito y se la instala en el inicio de cada red de distribución.
Una tira fusible 15 A, tipo k, se considera 1 como coseno del ángulo por ser
residencial. Este valor es tomado del apéndice A-13-A de las normas de la EEQSA
parte B protecciones de transformadores. Justificado por un transformador de 75 y
dos de 25 lo que nos da una capacidad de 125 kVA, y basándonos en una
coordinación este, en caso de falla debe saltar en caso de falla en la línea de media
tensión y deben existir otros fusibles que disipen la falla antes de que este elemento
lo despeje.
Protección para los transformadores de 25 kVA.
Pot = 25kVA
P
25000
x=
V
6000
I = 3.97 A
I=
V = 6000v
P = IxV
Ecuación 3. 9 Calculo de la corriente de primario para transformador de 25 kVA
71
Como se puede ver en la ecuación 3.9, el valor de la corriente calculada es de 3.97
amperios mientras que la EEQSA, norma para este transformador una protección de
8ª tipo K por lo tanto se proyecta instalar dichas tiras fusibles.
Protección para el transformador de 75 kVA.
Pot = 125kVA
V = 6000v
P
75000
x=
VLx 3 x cos φ
6000 x 3 x1
I = 6.87 A
I=
P = ILxVLx 3 x cos φ
Ecuación 3. 10 Calculo de la corriente del primario para transformadores de 75 kVA.
PROTECCIONES EN BAJA TENSIÓN.
Pot = 25kVA
P
25000
x=
V
240
I = 104.17 A
I=
V = 240v
P = IxV
Ecuación 3. 11 Calculo de la corriente secundaria para transformadores de 25 kVA.
En el secundario tenemos una corriente de 104 A, pero como se tiene un valor
nominal de fusible de baja tensión de 100A, se utiliza este basado en lo que estipula
las normas de la EEQSA.
Protección para el transformador de 75 kVA.
Pot = 125kVA
V = 6000v
P
75000
x=
VLx 3 x cos φ
6000 x 3 x1
I = 206.19 A
I=
P = ILxVLx 3 x cos φ
Ecuación 3. 12 Calculo de la corriente secundaria para transformadores de 75 kVA.
Para este transformador tenemos una corriente en el secundario de 206 y según las
normas de la EEQSA se debe colocar un fusible NH de 160 A tipo K.
72
Centros de transformación
Cada centro de transformación dispondrá de protecciones contra fallas de origen
interno, seccionadores fusibles, y contra fallas descargas atmosféricas, pararrayos
con disparador, las cuales son seleccionadas de acuerdo a la capacidad nominal de
cada transformador y al voltaje de la red.
Red de baja tensión.
El transformador cuenta con protecciones en el lado de media tensión como en el
lado de baja tensión, y para evitar confusiones se realiza una descripción de las
mismas por separado, donde en función a la capacidad nominal de los
transformadores se seleccione el fusible adecuado.
3.1.7 Sección 7. - Estructuras de soporte y canalización
En la Sección VII, se consignarán los criterios adoptados para el trazado de las
redes, la localización de los elementos y la selección de las estructuras de soporte,
adjuntando en un apéndice la planilla de estructuras, similar al descrito en A-14.06.
3.1.8 Sección 8. -Equipos y materiales
En el anexo especificación y cantidades de equipos y materiales, se detalla la lista,
que se necesitan para la construcción de la red eléctrica del presente proyecto. A la
presente memoria se adjunta la lista y especificaciones de equipos y materiales a ser
utilizados en el presente proyecto.
3.1.9 Anexos de la memoria técnica descriptiva.
Se adjuntan los siguientes documentos:
•
•
•
•
•
Anexo 1: Estudio de la demanda
Anexo 2: Planilla de estructuras
Anexo 3: Caída de Voltaje
Anexo 4: Lista y especificación de equipos y materiales.
Anexo 5: Plano.
73
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones.
Todos sistema de distribución tiene la función de entregar energía de calidad, por lo
que debe fundamentarse en todos los equipos que forman parte de él, como son las
redes de media y baja tensión, así también como todo su sistema de protecciones y
estructuras de soporte por lo que después de realizar un análisis de toda la red de
distribución del barrio Osorio determinamos las siguientes conclusiones:
ƒ
La topología de la red de distribución ha sido alterada respecto a su diseño
original, ya que existen extensiones de red derivadas de la red principal llevadas
sobre pingos lo cual provoca perdida de energía ya que no es lo más adecuado y
sumándole a esto el cable no es el apropiado por lo que, se debe mejorar por el
bien de los usuarios y de la EEQSA.
ƒ
El crecimiento de la carga ha ocasionado que la red de distribución actual no
satisfaga las necesidades actuales dando como resultado una mala calidad de
energía.
ƒ
Con el estudio hemos comprobado la calidad de energía con la que cuenta el
barrio Osorio es baja, por lo que podemos decir que la EEQSA, está fuera de los
parámetros regulados por el CONELEC, para este barrio.
ƒ
La presencia del Pst (severidad de flicker a corto plazo), puede ser muy
perjudicial para todos los usuarios y más aun a personas que trabajan con
computadores ya que las pantallas son uno de los elementos más sensibles a este
fenómeno al presentarse el valor igual a 1 por más de 10 minutos.
ƒ
La producción de armónicos en la red se dan a la par del uso de equipos
electrónicos, por lo que la presencia de estos causa calentamiento en los
conductores y esto deriva en pérdidas en la red de distribución.
ƒ
En el barrio Osorio no ha existido una planificación del crecimiento de la
demanda, y además el requerimiento de energía hace necesario mejorar todas las
instalaciones y una planificada redistribución de cargas.
74
ƒ
La adecuada iluminación de las vías reduce la posibilidad que los moradores
sean victimas de robos, por lo que se debe implementar las luminarias necesarias
en todas las calles y pasajes.
Recomendaciones.
De acuerdo a lo observado en el desarrollo de la presente tesis para mejorar la
calidad de producto en el barrio Osorio, se recomienda lo siguiente:
ƒ
En el barrio se debe realizar una corrección lo más urgente posible, por lo que la
directiva del barrio debe informar a sus moradores sobre las afectaciones y
beneficios que se tendría, en el caso de remodelar la red de distribución solicitar a
la EEQSA o a un ingeniero eléctrico como contratista particular que tome las
acciones necesarias para brindar una solución definitiva.
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En la actualidad el gobierno nacional esta con un plan de incremento de focos
ahorradores de energía y se puede creer que los niveles de armónicos crecerán
pero estos artefactos así se incremente en un 100% del uso actual no influyen de
una manera significativa pero si reducen el consumo de energía y de lo estudiado
en esta tesis y de forma personal recomendamos el uso de este tipo de focos.
ƒ
Instalar filtros para la reducción de armónicos en las redes de distribución
aumenta el costo del proyecto por lo que tener puestas a tierra sólidamente unidas
para minimizar los efectos de armónicos es la opción más aceptable ya que además
reduce la incidencia de variaciones considerables de voltaje por presencia de
neutro flotante.
ƒ
A la EEQSA, el uso de cajas anti hurto para los medidores y de cables tipo
preensamblado para las redes de baja tensión son necesarias para evitar los robos
tanto de los equipos, perjuicio para el usuario, como de la energía perjuicio a la
empresa.
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Bibliografía.
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ElectricidadESPEMay04.ppt#263,7,Paso 2) IDENTIFICO LOS
PROCESOS SUSCEPTIBLES DE MEJORAMIENTO O CON
PROBLEMAS
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