proyectoselecc media tension.pdf

8/17/2019 PROYECTOSELECC MEDIA TENSION.pdf

1/120

INSTITUTO

POLITECNICO

NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

“PROYECTO

SELECCIÓN

DE

EQUIPO

ELECTRICO

PARA

UNA

NAVE

INDUSTRIAL

DENOMINADA

BLACK

AND

DECKER.”

T

E

S

IS

QUE

PARA

OBTENER

EL

TITULO

DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTAN:

ROBERTO DIAZ SANCHEZ

ADAN ELIUTT RUIZ MORAN

ASESOR:

ING.

GILBERTO

ENRIQUEZ

HARPER

MEXICO, D.F. 2009


2/120

INSTITUTOPOLITECNICONACIONAL

ESCUELASUPERIORDEINGENIERIAMECANICAy ELECTRICA

UNIDADPROFESIONAL"ADOLFO

LOPEZ

MATEOS"

T E M A DE T S I S

QUEPARAOBTENER

EL

TITULODE

INGENIEROELECTRICISTA

PORLAOPCIONDETITULACION

TESISCOLECTIVA

y EXAMENORAL

DEBERA(N)DESARROLLAR

C. ROBERTODIAZSANCHEZ

C. ADANELIDTTRUIZMORAN

"PROYECTOSELECCIONDEEQUIPOELECTRICOPARAUNANAVEINDUSTRIAL

DENOMINADA

BLACK

AND

DECKER."

REALIZAR UN

PROYECTO

APLICABLE

A LAS

INSTALAOONES

ELECTRICAS

YA

SEAEN MEDIA

TENSION

y

BAJA TENSION DE UNA

NAVE

INDUSTRAL PARA HACER LO MAS FACTIBLE Y

APLICABLE A LAS

NUEVAS OENERACIONES

DE

TAL MODO QUE APLIQUEN

SUS

CON OCINITENTOS

y

CRITERIOS

ADQUIRIDOS

PARA

ASI LOGRAR SU MEJOR

APROVECHAMIENTO

Y

DESEMPEÑOEN

EL CAMPOLABORALBASADOENUN

PROYECTO

REAL.

(. INDICE.

•:. INTRODUCCION.

( .

GENERALIDADES .

•:. GENERACIONDEL ENERGÍAELECTRICA.

.:. IMPORTANCIA

DE

LOSTRANFORMADORES

EN

ELPROGRASODEL

DESARROlLO

ACTUAL.

•:. ACO:METIDAS.

•

:. MEMORIA

DE

CALCULO.

•

:. SELECCIONDE

APARTARRAYO•

•:. SELECCION

DE

POSTEMARCADOEIDENTIFICACION.

•) SELECCIONDELTABLERODEDISTRIBUCIONENB J TENSION.

•

: . SELECCIONDE

AU:MENTADQRES.

•

:. OBJETIVO

•

:.

CONCLUSIONESy BIBUOGRAFIA.

MéxicoD.F.,A14deEnerode 2009


3/120

3

Dedicatoria

Con cariño a mis padres, Roberto Díaz Corona E IsauraSánchez Colin. Por darme la vida, por creer en mí, Y porcomprender y tener fe en mis metas.

A mi hermano, Alejandro Díaz Sánchez, por su fe y cariño queme ha depositado.

A mi prometida, Yadira García Mojica por su fe ,cariño tiempo ycomprensión que me ha otorgado. A través de estos años.

A la familia Cortez y Ma de la Luz Sánchez Colín por suInsistencia a realizar mi tesis para cerrar una etapa mas.

A mi tía Leticia Sánchez Colín por su fe y cariño así como creeren mis metas.

A esa parte de mí que nunca se rinde y que en menos de un

segundo toma las decisiones menos esperadas en losmomentos más críticos de mi vida .así como en los momentosmas exitosos de mi vida.

ROBERTO DIAZ SANCHEZ


4/120

4

Dedicatoria

A mis padres que me han dado lo más importante, que es lavida.

A mi familia, como una muestra de mi cariño y agradecimiento,por todo el amor brindado de mi hijo Jesús Eduardo, por que supresencia ha sido y será siempre el motivo más grande que meimpulso para lograr esta meta, a mi esposa Aidé por sucomprensión y tolerancia.

A mis tíos:

Ing. Germán Resentís Andrade por la sabiduría y losconocimientos que me transmitió para realizar este proyecto, yNicolás Moran Chávez con su madurez y experiencia en la vidame ayudo a ser un hombre de bien y ahora que no estánconmigo, me siguen acompañando ene l corazón y ayudandodesde el cielo.

Por lo que ha sido y será…Gracias.

ADAN ELIUTT RUIZ MORAN


5/120

5

INDICE

PAGINTRODUCCION

GENERALIDADES

1.0 GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA 9

1.1 LINEAS DE TRANSMISION 10

2.0 IMPORTANCIA DEL TRANSFORMADOR ENEN EL PROGRESO DEL DESARROLLO ACTUAL 12

2.1.1 UTILIZACION Y PRUEBAS AL TRANSFORMADOR 142.1.2 EL SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA 18

2.2 LA TRANSFORMACION. 21

2.3.0 DEFINICION DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÒN 30

2.3.1 CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION 312.3.2 ELEMENTOS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION 362.3.3 ALIMENTADORES PRIMARIOS DE MEDIA TENSION 362.3.4 ALIMENTADORES SECUNDARIOS 40

3.0 ACOMETIDAS 43

3.1.1 MEDICION 443.2.0 ELEMENTOS SECUNDARIOS DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION 453.3.0 PARAMETROS DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION 523.3.1 CARGA INSTALADA 533.3.2 DEMANDA 553.3.3 FACTOR DE CARGA 593.3.4 FACTOR DE DEMANDA 60

3.3.5 FACTOR DE POTENCIA 633.3.6 FACTOR DE UTILIZACION 653.3.7 FACTOR DE DIVERSIDAD 653.3.8 FACTOR DE SIMULTANIEIDAD 673.3.9 FACTOR DE COINCIDENCIA 69


6/120

6

4.0. MEMORIA DE CALCULO 77

4.1.2 CUADRO DE CARGAS 814.1.3 SELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR 834.1.4 DENSIDAD DE CARGA 85

4.1.5 CALCULO DE LA CORRIENTE PRIMARIA Y SECUNDARIA 854.1.6 CALCULO Y SELECCION DE LA CARGA AL TRANSFORMADOR 86

5.0 SELECCIÓN DEL APARTARRAYO 88

5.1 CALCULO DEL APARTARRAYO A SELECCIONAR 1015.2 RELACION DE PROTECCION AL APRTARRAYO 101

6.0 SELECCIÓN DEL POSTE MARCADO E IDENTIFICACION 103

7.0 SELECCIONDEL TABLERO DE DISTRIBUCION EN BAJA TENSION 111

8.0 SELECCIÓN DE ALIMENTADORES. 112

8.1.1 CALCULO DE INTERRUPTOR PRINCIPAL 1168.2.0 SELECCIÓN DE LA PLANTA DE EMERGENCIA 1168.3.0 VERIFICACION DE CALCULO 116

10.0 CONCLUSIONES 118

11.0.0 BIBLIOGRAFIA 119


7/120

7

OBJETIVO

RREEAALLIIZZAARR UUNN PPRROOYYEECCTTOO AAPPLLIICCBBAABBLLEE AA LLAASS IINNSSTTAALLAACCIIOONNEESS EELLEECCTTRRIICCAASS YYAA SSEEAA EENN MMEEDDIIAA TTEENNSSIIOONN YY BBAAJJAA TTEENNSSIIOONN DDEE UUNNAA NNAAVVEE IINNDDUUSSTTRRIIAALL PPAARRAA HHAACCEERR LLOO MMAASS FFAACCTTIIBBLLEE YY AAPPLLIICCAABBLLEE AA LLAASS NNUUEEVVAASS GGEENNEERRAACCIIOONNEESS DDEE TTAALL MMOODDOO QQUUEE AAPPLLIIQQUUEENN SSUUSS CCOONNOOCCIIMMIIEENNTTOOSS YY CCRRIITTEERRIIOOSS AAQQUUIIRRIIDDOOSS PPAARRAA AASSII LLOOGGRRAARR SSUU MMEEJJOORR AAPPRROOVVEECCHHAAMMIIEENNTTOO YY DDEESSEEMMPPEEÑÑOO LLAABBOORRAALL EENN UUNN PPRROOYYEECCTTOO RREEAALL..


8/120

8

INTRODUCCION

El presente trabajo contempla 4 temas que son: La transformación, Lageneración, La Distribución y Utilización de la energía eléctrica.Para realizar un proyecto de una nave industrial.

La transformación , la distribución y su utilización de la energíaeléctrica la cual tiene como objetivo presentarlo en la construcción deuna obra eléctrica para una nave industrial denominada Black and

Decker con un Área de 16,070 m2.

El presente trabajo trata fundamentalmente de tratar que con losconocimientos adquiridos en la institución el egresado pueda poner a prueba sus conocimientos tanto técnicamente como prácticamente deun tema desarrollado en el campo laboral.

Enfocándose a la transformación en este caso al Transformador ya quede ahí nace nuestro anteproyecto .(Capacidad útil de nuestra nave parasu rendimiento de trabajo)

Se muestra lo que se requiere para desarrollar el proyecto de la obraeléctrica así como también el como hacerlo en términos sencillos ycomunes. “Lo inventado por el ser humano ya esta realizado nadamas

hay que saber utilizarlo.”


9/120

9

1.-GENERALIDADES

1.0 GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA

LA GENERACIÓN, es donde se produce la energía eléctrica, por medio de lascentrales generadoras, las que representan el centro de producción, y dependiendode la fuente primaria de energía, se pueden clasificar en:

* CENTRALES HIDROELÉCTRICAS* CENTRALES TERMOELÉCTRICAS* CENTRALES GEOTERMOELÉCTRICAS* CENTRALES NUCLEOELÉCTRICAS

* CENTRALES DE CICLO COMBINADO* CENTRALES DE TURBOGAS* CENTRALES EÓLICAS* CENTRALES SOLARES

Las centrales generadoras se construyen de tal forma, que por las característicasdel terreno se adaptan para su mejor funcionamiento, rendimiento y rentabilidad.

En régimen normal, todas las unidades generadoras del sistema se encuentran en "sincronismo ", es decir, mantienen ángulos de cargas constantes. En este régimen,

la frecuencia debe ser nominal (60 Hz.) o muy cercana a ésta. Los niveles detensión de generación varían de 2,4 a 24 kV. , dependiendo del tipo de central.

Las características de las centrales eléctricas se relacionan con la subestación y lalínea de transmisión en función de la potencia, la distancia a que se transmite y alárea por servir.


10/120

10

1.1 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN, son los elementos encargados de transmitir la energía eléctrica, desde los centros de generación a los centros deconsumo, a través de distintas etapas de transformación de tensión; las cualestambién se interconectan con el sistema eléctrico de potencia (SEP).

Los niveles de tensión de transmisión utilizadas en este país son: 115, 230 y 400

kV.

Una de las formas de clasificar las líneas de transmisión, es de acuerdo a sulongitud, siendo:

a) Línea corta de menos de 80 Km. b) Línea media de entre 80 y 240 Km.c) Línea larga de 240 Km. y más

Figura 1.1 Lineas de Transmisión de la Subestación Coroneo


11/120

11

TEMASPARA CÁLCULO

DE UNANAVE INDUSTRIAL


12/120

12

2.0 IMPORTANCIA DE LOS TRANSFORMADOR EN ELPROGRESO DEL DESARROLLO ACTUAL

Evaluación del Sector Eléctrico:

México crece estratosféricamente, en un ambiente de dinamismo que envuelve al país cada vez más concurrido de comunicaciones .sistema de transporte así comola industrialización en México y el mundo entero imponen al sector eléctrico eldeber de incrementar su capacidad para hacer frente a las demandas crecientes deenergía. e implementar fuentes de generación alternativa. con recursos naturales(todavía existentes).

Amplia perspectiva de la electricidad:

Factor determinante en el desarrollo de los pueblos, la electricidad se instala en lahistoria reciente y en el futuro próximo de la sociedad como el eje de lo que se hahecho y lo que se hará en los campos de la industria, la recreación y la cultura.

Su aportación será mayor, seguramente en un mundo que de antemano está siendodiseñado para la automatización, en grado máximo y que hará al ser humano másfavorecido, pero también más dependiente de la electricidad.

La energía eléctrica solo puede transmitir a largas distancias,económicamente empleando Altas Tensiones,

En general debido a sus fuentes de energía (Agua, petróleo, gas, etc.). Lasgrandes estaciones generadoras se encuentran muy separadas de los centrosconsumidores.

Para transmitir de manera económica considerables cantidades de energía hastalas regiones de consumo, se necesitan tensiones; si estas tensiones no fueransumamente altas se tendrían por tanto conductores con diámetros exagerados, algrado de que se haría casi imposible técnicamente su construcción.


13/120

13

Nota.- se pueden generar las altas tensiones que se requieren en generadoreseléctricos ya que solo generan 6.9, 13.2, 13.8, 16, 18 y 20 kv y que llegan

Normalmente a 13.2 Kv, debido a factores de seguridad y su dificultad deaislamiento.

En las instalaciones de corriente alterna destinadas al suministro de energía, son precisos los CENTROS DE TRANSFORMADORES, cuya misión es la deelevar el voltaje de los generadores en las centrales de producción con el fin deefectuar el transporte de la corriente en condiciones económicas, o de reducir latensión al valor conveniente para el funcionamiento de los receptores, que lohacen generalmente con bajo voltaje.

El elemento principal de los centros de transformadores es elTRANSFORMADOR que se define como sigue:

El transformador es una maquina estática de inducción en la cual la energíaeléctrica es transformada en sus dos factores tensión e intensidad.

Es decir son aparatos destinados a transformar una corriente alterna en otra de lamisma frecuencia, siendo diferente los valores de la fuerza electromotriz a laentrada y a la salida del aparato general mente.

Constan de un núcleo de hierro dulce laminado (Acero al silicio), cerrado entre simismo, sobre el cual se arrollan dos circuitos: El primario y el secundario. Si el primario es recorrido por una corriente alterna, producirá en el núcleo un flujo deinducción alterna.

En el secundario se creará entonces una corriente inducida que, en virtud de la*ley de lenz, tenderá a crear un flujo magnético opuesto igualmente alterno. Lacorriente inducida en el secundario será pues, alterna y de la misma frecuenciaque la corriente primaria.

*Ley de lenz.- Los estudios sobre inducción electromagnética, realizados por Michael Faraday nos indican que en un conductor que se muevacortando las líneas de fuerza de un campo magnético se produciría una fuerza electromotríz (FEM) inducida y si se tratase de un circuitocerrado se produciría una corriente inducida. Lo mismo sucedería si el flujo magnético que atraviesa al conductor es variable.

*La fuerza electromotriz (FEM) es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico. Con carácter general puede explicarse por la existencia de un campo electromotor ε cuya circulación, ∫ε ds, define la fuerza electromotriz del generador.


14/120

14

2.1.1 UTILIZACIÓN Y TIPO DE PRUEBAS A LOSTRANSFORMADORES:

El transporte de la energía a largas distancias tiene el problema de grandes pérdidas por efecto joule, ( ) R I 2

Si la intensidad de la corriente es muy grande, estas pérdidas son elevadas. No

puede disminuirse fácilmente R, por que ello equivaldría a aumentar la sección delos hilos de la línea, lo que resultaría extremadamente costoso por lo tanto es másconveniente disminuir la corriente, Además para transmitir la potencia P=VIsiendo V la d.d.p en los bornes del generador, hace falta aumentar V al mismotiempo que se disminuye I; de ahí el empleo de los transformadores. El elevadorde tensión se utiliza a la salida del generador, y el reductor de tensión a la entradade los aparatos de utilización.

La facilidad con que los transformadores permiten modificar a voluntad la

tensión de una corriente alterna es la razón de la superioridad indiscutible de lacorriente alterna donde la corriente continua, desde el punto de vista de latransmisión de la energía eléctrica.

En este caso mencionaremos algunas pruebas bajo cual fue el diseño bajo el quese construyo dicho transformador.

El conocer esto nos da facilidades para determinar si trabaja eficientementedichos transformadores así como poder aprovecharlos en cualquier proyecto en sutotalidad.

Como es sabido el rendimiento η (de los transformadores se define, comocualquier otro aparato o máquina, por la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. A la primera la llaman también algunos potencia efectiva, potencia útil, potencia entregada, potencia generada. A la segunda se la llamatambién potencia tomada, potencia recibida y potencia absorbida.

η=Rendimiento

W= Watts efectivosWa= Watts absorbido ( η= ( )100*wa

w )


15/120

15

Como los rendimientos de los transformadores son muy elevados, llegando al98.8% en los de potencia media del 95%, para obtener su rendimiento se utiliza lasiguiente formula.

η=WA-Wp / Wa] * 100

Wa=Watts absorbidos

Wp=Watts perdidas

Los Watts son, lo que se llaman pérdidas: en el hierro y en el cobre. Si estás pérdidas se conocen separadamente, también puede usarse la fórmula.

η== Potencia útil / Pot útil + pérdidas en el hierro + pérdidas en el cobre] * 100

El rendimiento de los transformadores no es constante, si no que varíaligeramente con la carga. Los transformadores de distribución suelen construirseen forma que el máximo rendimiento corresponda aproximadamente a sufuncionamiento a media carga, sea algo menor a plena carga, disminuya 1/2..

LA VARIACION DEPENDE DE LOS MODULOS [CONSTANTES DE

DISEÑO) ADOPTADOS PARA SU CONSTRUCCIÓN.

La potencia de un transformador se expresa se modo general como en todas lasmáquinas o aparatos eléctricos en Watts, o Kw, pero cuando se quiera precisar enla práctica se expresa Kilovolt amperios (Kva.), puesto que , la potencia utilizablees sólo la nominal en Kw cuando el transformador alimenta a un circuito con unfactor de potencia igual a 1.


16/120

16

PRUEBAS A TRANSFORMADORES

El buen servicio que pueda dar un transformador en operación depende de lacalidad de sus componentes (conductores, núcleo, aislamientos, etc.) el nivel de pérdidas (que es posible reducirlo a un valor mínimo) y el equilibrio entre las pérdidas y el sistema de enfriamiento.

Cuando una fábrica de transformadores produce una línea de un número grandede unidades iguales, el control de calidad del producto debe establecer las pruebasque se llevarán a cabo, en base a la clasificación que establecen las normas ymediante un acuerdo con el comprador.

Algunos aspectos por verificar podrían limitarse a una sola unidad, la cual seconsidera representativa del conjunto y que se denomina "prototipo".

Otros, en cambio será necesario verificarlos en todas y cada una de las unidadesde producción y por último algunas pruebas se harán solo a petición del cliente.

De aquí que las pruebas se clasifican en:

Pruebas prototipo.-, son las efectuadas a un transformador que es representativode toda una línea de producción, para demostrar que todas las unidades de la líneacumplen los requisitos especificados no cubiertos en la prueba de rutina.

Sin embargo, el prototipo debe pasar también las pruebas de rutina para suaceptación.

Pruebas de Rutina.- Son las que se deben aplicar a todas y cada una de lasunidades de producción.


17/120

17

Pruebas opcionales.- Son pruebas establecidas por las normas y que seefectuarán sólo a petición del comprador con objeto de verificar característicasespecíficas del equipo.

La lista anterior muestra la totalidad de pruebas especificadas en la norma, sinembargo, el comprador puede contratar con el fabricante cuales las, que desea quese efectúen, con lo que tenemos otros dos grupos en la clasificación.

Pruebas de aceptación.- Son aquellas que se demuestran a satisfacción delcomprador que el transformador cumple con las especificaciones.

Pruebas especiales.-Son pruebas distintas a las de rutina y prototipo, acordadasentre el fabricante y el comprador, aplicables únicamente a uno o mástransformadores de un contrato particular. Este caso puede presentarse principalmente en productos de ex+ portación, en que el comprador solicite las pruebas según normas vigentes en su país.

Mencionamos las pruebas mínimas necesarias para poder obtener los datos quenecesitamos. Además estas pruebas mínimas necesarias son estipuladas pornormas.

Dichas pruebas que mencionamos son:

Pérdidas eléctricas

a) Medición de la resistencia ohmica.

b) Obtención de las pérdidas eléctricas y por ciento de impedancia.

a) Prueba de temperatura

Pérdidas magnéticas

.


18/120

18

TABLA 2.1.1.- PRUEBAS A TRANSFORMADORES DEDISTRIBUCION Y DE POTENCIA

PRUEBASPROTOTIPO DE RUTINA OPCIONAL DISTRIBUCIÓN

CaracterísticasDe los componentes

* DISTRIBUCIÓN

Características físicas delos componentes

* DISTRIBUCIÓN

Resistencia ohmicaResist de los aislamientos

* * DISTRIBUCIÓN

Relación detransformación

* DISTRIBUCIÓN

Polaridad ó secuencia * DISTRIBUCIÓNPérdidas de excitación

*DISTRIBUCIÓN

Corriente de excitación * DISTRIBUCIÓNPérdidas de Carga * DISTRIBUCIÓNImpedancia * DISTRIBUCIÓNElevación de temperatura * DISTRIBUCIÓNRigidez dieléctrica delaceite

* DISTRIBUCIÓN

Potencial aplicado * DISTRIBUCIÓNPotencial inducido * DISTRIBUCIÓNImpulso * * DISTRIBUCIÓN

Hermeticidad * * DISTRIBUCIÓNVacio * DISTRIBUCIÓNOperación y calibraciónde los accesorios

* DISTRIBUCIÓN

Factor de potencia delaceite

* DISTRIBUCIÓN

F.p de los aislamientos * DISTRIBUCIÓN Nivel de ruido * DISTRIBUCIÓNPérdidas de Iexc,Z atensiones , cargas o frecdistintas de las nominales

* DISTRIBUCIÓN

Elevación de temp acapacidades distintas dela nominal.

* DISTRIBUCIÓN


19/120

19

PRUEBAS PROTOTIPO DE RUTINA OPCIONAL POTENCIA

POTENCIACaracterísticasDe los componentes

* POTENCIA

Características físicas delos componentes * POTENCIAResistencia ohmicaResist de los aislamientos

* * POTENCIA

Relación detransformación

* POTENCIA

Polaridad ó secuencia * POTENCIAPérdidas de excitación * POTENCIACorriente de excitación * POTENCIAPérdidas de Carga * POTENCIAImpedancia * POTENCIAElevación de temperatura * POTENCIARigidez dieléctrica delaceite

* POTENCIA

Potencial aplicado * POTENCIAPotencial inducido * POTENCIAImpulso * * POTENCIAHermeticidad * POTENCIAVacio * POTENCIAOperación y calibraciónde los accesorios

* POTENCIA

Factor de potencia delaceite

* POTENCIA

F.p de los aislamientos * POTENCIA Nivel de ruido * POTENCIAPérdidas de Iexc,Z atensiones , cargas o frecdistintas de las nominales

* POTENCIA

Elevación de temp acapacidades distintas dela nominal.

* POTENCIA


20/120

20

2.1.2 EL SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA

INTRODUCCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA

De todas las formas de energía conocidas en la actualidad, la que más se emplea para la economía de cualquier nación, es la energía eléctrica.

La posibilidad de explotar distintos tipos de fuentes de energía como corrientes deríos, combustóleo, gas, Uranio, carbón, la fuerza de los mares y vientos, géiser,etc. de sitios alejados de los centros de consumo, hace posible que la energíaeléctrica se transmita a grandes distancias, lo que resulta relativamenteeconómico, ya que es necesaria en la gran mayoría de procesos de producción dela sociedad actual.

Las bases de la energía eléctrica fueron cimentadas a mediados del siglo XIX,cuando el científico inglés, Michael Faraday, en el año de 1831, descubrió elfenómeno de la inducción electromagnética. Las posteriores investigaciones de lainteracción de los conductores de corriente eléctrica con el campoelectromagnético posibilitaron la creación de generadores eléctricos, quetransforman la energía mecánica del movimiento giratorio en energía eléctrica, loque formo la base de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP).

- DEFINICIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (SEP)

Un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), es el conjunto de centrales generadoras,de líneas de transmisión interconectadas entre sí y de sistemas de distribuciónesenciales para el consumo de energía eléctrica.

El Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) está formado por tres partes principales:generación, transmisión y distribución.


21/120

21

2.2 LA TRANSFORMACION DE LA ENERGIA ELECTRICA

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN

Los transformadores de distribución son los equipos encargados de cambiar la

tensión primaria a un valor menor de tal manera que el usuario pueda utilizarlasin necesidad de equipos e instalaciones costosas y peligrosas. En si eltransformador de distribución es la liga entre los alimentadores primarios y losalimentadores secundarios.

La capacidad del transformador se selecciona en función de la magnitud de lacarga, debiéndose tener especial cuidado en considerar los factores que influyenen ella, tales como el factor de demanda y el factor de coincidencia.

El número de fases del transformador es función del número de fases de laalimentación primaria y del número de fases de los elementos que componen lacarga. En muchas ocasiones la política de selección del número de fases de lostransformadores de distribución que decida emplear una compañía, señala elnúmero de fases que deben tener los motores que se conecten en el ladosecundario de los transformadores, dictando así una política de desarrollo defabricación de motores en una cierta zona de un país o en un país entero.

La magnitud del porciento de impedancia de un transformador afecta laregulación de la tensión y el valor de las corrientes de corto circuito que fluyen

por los devanados ante fallas en los alimentadores secundarios. A menoresvalores de impedancia mayores valores de regulación y de corriente de cortocircuito; es por ello que el valor del porciento de impedancia se debe seleccionartratando de encontrar un punto económico de estos dos factores, debiéndosetomar en cuenta que la calidad de tensión que se entrega a los usuarios se puedevariar con los cambiadores de derivación de que normalmente se provee a untransformador.

La conexión del transformador trifásico es uno de los puntos de mayor interéscuando se trata de seleccionar un transformador para un sistema de distribuciónde energía eléctrica. Las opciones que se le presentan al ingeniero que diseñaradicho sistema, son en forma general entre seleccionar transformadores con neutro


22/120

22

Flotante o con neutro aterrizado. El transformador con neutro flotante es unanecesidad cuando el sistema primario es trifásico tres hilos y el de neutro que estaAterrizado cuando se trata de un sistema trifásico cuatro hilos. Al utilizartransformadores conectados en delta en el lado primario se disminuye el riesgo deintroducir corrientes armónicas (magnitud sinusoidal de frecuencia múltiplo de lafrecuencia fundamental de la corriente o de la tensión) de orden impar

(especialmente en tercer orden) a los alimentadores primarios y se incrementa elriesgo de tener sobretensiones por fenómenos de ferrorresonancia (efecto producido en el núcleo cuando la fuerza electromotriz tiene una frecuencia muy próxima a las oscilaciones libres que se producen en el mismo) en eltransformador. Estas sobretensiones se vuelven especialmente críticas en sistemassubterráneos de distribución.

Fig. 2.2(ª) Transformador tipo poste Fig 2.2.(b)Transformador de distribución

Fig 2.2© Transformador tipo distribución (comercios)


23/120

23

Al seleccionar transformadores conectados en estrella con neutro aterrizado, seintroducen corrientes armónicas de orden impar en los circuitos primarios y sedisminuye grandemente la posibilidad de que se presenten sobretensiones porfenómenos de ferrorresonancia.

Respecto a la conexión T-T de los transformadores trifásicos, que aún cuando nose trata de un transformador trifásico en sí, se aplica en sistemas primariostrifásicos, para substituir a los trifásicos convencionales. Este tipo detransformador consta de dos devanados primarios y dos secundarios. Tanto primario como el secundario se forman conectando un devanado principal conuna derivación central a un devanado secundario (con menor número de vueltas)de tal manera que se forme una T.

Estos transformadores normalmente tienen menos peso al tener solo dosdevanados, tienen menos pérdidas, menos porciento de impedancia y deben tenermenor costo también. Sin embargo su punto critico lo presentan al tener bajosvalores de porciento de impedancia ya que mecánicamente deben ser más fuertes para resistir los esfuerzos producidos por las corrientes de corto circuito. Laimplantación de estos transformadores en un sistema de distribución debe hacersedespués de aplicar pruebas de corto circuito en laboratorio y supervisar zonas piloto electrificadas con estos equipos.

Figura 2.2 (d) Transformador

de 500 KVA Fig 2.2(e )Transformador de 750 KVA


24/120

24

Por lo que se refiere a las conexiones en el lado secundario de lostransformadores trifásicos, normalmente son estrella con neutro aterrizado ycuatro hilos de salida. Esto permite tener dos niveles de tensión para alimentarcargas de fuerza y alumbrado, detectar las corrientes de falla de fase a tierra,equilibrar las tensiones al neutro ante cargas desbalanceadas y como una medida

de seguridad al interconectarse con el tanque del transformador. Las conexionescon neutro aislado en los devanados de baja tensión de los transformadorestrifásicos no es muy favorecida por las sobretensiones que se presentan al tenerdos fallas en dos fases diferentes en el circuito de baja tensión.

Figura 2.2 (f ).-Tranformador Tipo Pedestal (intemperie)


25/120

25

En los transformadores monofásicos la conexión que presenta más utilización esla de tres hilos, dos de fase y un neutro en el centro del devanado. Esta conexióntambién se le conoce como "EDISON", por haber sido copiada del sistema encorriente directa con que Tomas A. Edisón realizó el primer sistema dedistribución en Nueva York en el año de 1882.

Figura 22 (g).-Transformadores de Mediana Potencia Instalados en S.E

SUBESTACIONES ELÉCTRICAS, en función a su diseño son las encargadasen interconectar líneas de transmisión de distintas centrales generadoras,transformar los niveles de voltajes para su transmisión o consumo.

Las subestaciones eléctricas por su tipo de servicio se clasifican en:* SUBESTACIONES ELEVADORAS.* SUBESTACIONES REDUCTORAS.* SUBESTACIONES DE MANIOBRA O SWITCHEO.* SUBESTACIÓN DE DISTRIBUCIÓN . Y TIPO CLIENTE E INDUSTRIAL


26/120

26

Figura 2.2 (h).-Subestación Eléctrica Tipo Intemperie (Transmisión)

Sin duda la denominación de una subestación como transmisión o distribución esindependiente de las tensiones involucradas, y está determinada por el fin a que sedestinó.

El objetivo a cumplir por una subestación, es determinante en su ubicación física.Para esto, las subestaciones de transmisión están ubicadas alejadas de los centrosurbanos, esto facilita, el acceso de líneas de alta tensión y la localización deterrenos lo suficientemente grandes para albergar en forma segura los delicadosequipos para el manejo de alta tensión.

Por otra parte las subestaciones de distribución deben construirse en función delcrecimiento de la carga, es decir, deben estar ubicadas en los centros de carga deáreas urbanizadas para, de esta forma, asegurar la calidad y continuidad delservicio al usuario.

Es claro que por las características funcionales de cada subestación, no debenmezclarse en una instalación, equipos de transmisión y distribución. Lautilización de este tipo de subestaciones debe limitarse exclusivamente a aquelloscasos de claras justificaciones técnico económicas.

Las subestaciones de distribución son alimentadas desde las subestaciones detransmisión con líneas o cables de potencia a la tensión de 230 o 85 kV, es lógicosuponer que esta tensión no debe considerarse como de transmisión nidistribución, para esta condición intermedia, se desarrolla el concepto de sutransmisión.


27/120

27

SUBESTACIONES

Como mencionamos Las subestaciones eléctricas por su tipo de servicio sedefinen en:

TIPO OBJETO

S.E ElevadoraElevar la tensión para transmitir potencia desde una central generadora.M.T-A.T VS M.T-E.A.T

S.E de Potencia Reductora ò Receptora Recibe Energía en A.T o E.A.T yTransforma a A.T en grandes bloquesno tiene clientes conectados.

S.E de Switcheo ò Conmutación Sirve para interconectar sistemasconmutando circuitos a un solo nivelde tensión no tiene usuarios.

S.E de Distribución Transforma de Alta tensión a mediaTensión para alimentar redes dedistribución.(cliente)

Tipo Cliente Industrial Transforma de Alta Tensión230,115,85Kv a Media Tensión 13.2,

13.8 , 23 , 34.5 Kv


28/120

28

ESQUEMA DE UN SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA


29/120

29

Los niveles de tensión para su aplicación e interpretación se consideran en:

La Norma Oficial Mexicana- Tensiones Normalizadas NOM-J-98-1978

Las Tensiones de Sistemas de Distribución, su transmisión ESPECIFICACIÓNy transmisión CFE L 0000-02

El Reglamento de la Ley del Servicio Publico de Energía Eléctrica enMateria de Aportaciones (RLSPEEMA)

En las Tarifas para suministro y venta de energía eléctrica

Las tarifas en su sección de aspectos generales, considera como niveles detensión:

a) Baja tensión es el servicio que se suministra en niveles de tensión menores oiguales a 1 kV.

b) Media tensión en el servicio que se suministra en niveles de tensión mayores a

1 kV., pero menores o iguales a 35 kV.

c) Alta tensión a nivel su transmisión es el servicio que se suministra en nivelesde tensión mayor a 35 kV., pero menores a 220 kV.

d) Alta tensión a nivel transmisión es el servicio que se suministra en niveles detensión iguales o mayores a 220 kV.

Actualmente en nuestro país, la industria eléctrica está incrementando día con día

su actividad, ya que tiene que satisfacer la demanda de su gran población. Es poresto, que el Sector Eléctrico tiene que desarrollar nuevas técnicas y métodos parasu utilización en el suministro de energía eléctrica; ya que al haber más actividad,es inminente la urgencia de una mejor optimización de los sistemas eléctricos.


30/120

30

2.3 DEFINICIÓN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

¿Qué es lo que en realidad significa el término sistemas de distribución? Tal vezno esté perfectamente definido internacionalmente; sin embargo, comúnmente seacepta que es el conjunto de instalaciones desde 120 volts hasta tensiones de 34,5

kV encargadas de entregar la energía eléctrica a los usuarios a los niveles detensión normalizados y en las condiciones de seguridad exigidas por losreglamentos.

En el nivel de baja tensión por lo general hay confusiones con las instalacionesinternas o cableados de predios comerciales o grandes industrias y en tensionesmayores de los 34,5 kV como es el caso de cables de su transmisión de 85 kV quese traslapan con tensionesmayores, especialmente en países industrializados en que la población urbana es

alta, y se consideran estas tensiones como de distribución.

Los sistemas de distribución, ya sea que pertenezcan a empresas privadas oestatales, deben proyectarse de modo que puedan ser ampliados progresivamente,con escasos cambios en las construcciones existentes tomando en cuenta ciertos principios económicos, con el fin de asegurar un servicio adecuado y continuo para la carga presente y futura al mínimo costo de operación.


31/120

31

2.3.1 CLASIFICACION DEL SISTEMAS DE DISTRIBUCION ENFUNCION A SU CONSTRUCCION.

Estos se pueden clasificar en:

- Sistemas aéreos.- Sistemas subterráneos.- Sistemas mixtos.

-Sistemas aéreos, estos sistemas por su construcción se caracterizan por susencillez y economía, razón por la cual su utilización está muy generalizada. Seemplean principalmente para:

1.- Zonas urbanas con:

a) carga residencial b) carga comercialc) carga industrial

2- Zonas rurales con:

a) carga doméstica b) carga de pequeñas industrias

(bombas de agua, molinos, etc.)

Los sistemas aéreos están constituidos por transformadores, cuchillas,apartarrayos, cortacircuitos fusibles, cables desnudos, etc.: los que se instalan en postes o estructuras de distintos materiales.

Cuchillas.- Su funciòn es es de abrir o cerrar los circuitos de alimentación ya queúnicamente es para interrumpir o accionar ala S.E no es un medio de protecciónen caso de falla.

Apartarayos.-Estan destinados a proteger los aislamientos de las instalacioneseléctricas contra sobretensiones producidas por las descargas atmosféricas enalgunas casos por maniobras de operación La función del apartarayos consisteen conducir las corrientes de rayo-tierra y después reestablecer la rigidezdieléctrica para eliminar la corriente a tierra producida por la tensión deoperación .


32/120

32

Los apartarayos mas simples fueron los explosores entre el conductor de línea ytierra los usados son los auto valvulares, oxido de zinc.

Figura 2.3.1 (a).-Apartarrayos

La configuración mas sencilla para los sistemas aéreos es del tipo arbolar, la cualconsiste en conductores desnudos de calibre grueso en el principio de la línea y demenor calibre en las derivaciones a servicios o al final de la línea. Cuando serequiere una mayor flexibilidad y continuidad del servicio es posible utilizarconfiguraciones más elaboradas.

Los movimientos de carga se llevan a cabo con juegos de cuchillas de operacióncon carga, que son instaladas de manera conveniente para efectuar maniobrastales como : trabajos de emergencia, ampliaciones del sistema, conexión denuevos servicios, etc.. En servicios importantes tales como:

Hospitales, edificios públicos, fábricas que por la naturaleza de su proceso de producción no permiten la falta de energía eléctrica en ningún momento; seinstalan dos circuitos aéreos, los cuales pueden pertenecer a la misma subestaciónde distribución, o de diferentes subestaciones, esto se realiza independientemente

a que la mayoría de estos servicios cuentan con plantas de emergencia concapacidad suficiente para alimentar sus áreas más importantes.


33/120

33

En éste tipo de sistema se encuentra muy generalizado el empleo deseccionadores, como protección de la línea aérea, para eliminar la salido de todoel circuito cuando hay una falla transitoria.

Sistemas subterráneos, estos sistemas se construyen en zonas urbanas con altadensidad de carga y fuertes tendencias de crecimiento, debido a la confiabilidadde servicio y la limpieza que estas instalaciones proporcionan al paisaje. Naturalmente, este aumento en la confiabilidad y en la estética involucra unincremento en el costo de las instalaciones y en la especialización del personalencargado de construir y operar este tipo de sistema.

Los sistemas subterráneos están constituidos por transformadores tipo interior osumergibles, cajas de conexión, interruptores de seccionamiento, interruptores deseccionamiento y protección, cables aislados, etc.: los que se instalan en localesen interior de edificios o en bóvedas, registros y pozos construidos en banquetas.

Figura 2.3.1(b).-Sistema Subterráneo en el Centro de la Ciudad de México


34/120

34

Los principales factores que se deben analizar al diseñar un sistema subterráneoson :

densidad de carga

costo de la instalación

grado de confiabilidad

facilidad de operación

seguridad

Sistemas mixtos, este sistema es muy parecido al sistema aéreo, siendo diferenteúnicamente en que los cables desnudos sufren una transición a cables aislados.Dicha transición se realiza en la parte alta del poste y el cable aislado es alojadoen el interior de ductos para bajar del poste hacia un registro o pozo y conectarsecon el servicio requerido.

Este tipo de sistema tiene la ventaja de eliminar una gran cantidad deconductores, favoreciendo la estética del conjunto, disminuyendo notablemente elnúmero de fallas en el sistema de distribución y por ende aumentando laconfiabilidad del mismo.


35/120

35

Figura 2.3.1 ©.-Esquema Para Identificar Las partes Constitutivas

Instaladas de un Servicio en Media y Baja Tensión.


36/120

36

2.3.2.-ELEMENTOS PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS DEDISTRIBUCION

Los principales elementos componentes de un sistema de distribución son :

a) Alimentadores primarios de distribución. b) Transformadores de distribución.c) Alimentadores secundarios.d) Acometidas.e) Equipo de medición.

Figura 2.3.2 (a).- Diagrama Unifilar De Varios Alimentadores.


37/120

37

2.3.3 ALIMENTADORES PRIMARIOS DE MEDIA TENSIÓN

Son los encargados de llevar la energía eléctrica desde las subestaciones de potencia hasta los transformadores de distribución. Los conductores vansoportados en poste cuando se trata de instalaciones aéreas y en ductos cuando se

trata de instalaciones subterráneas.

Los componentes de un alimentador primario son:

* Troncal.

* Ramal.

* Troncal, es el tramo de mayor capacidad del alimentador que transmite laenergía eléctrica desde la subestación de potencia a los ramales. En los sistemasde distribución estos conductores son de calibres gruesos 336, 556 y hasta 795MCM, ACSR (calibre de aluminio con alma de acero), dependiendo del valor dela densidad de carga.

* Ramal, es la parte del alimentador primario energizado a través de un troncal,en el cual van conectados los transformadores de distribución y servicios particulares suministrados en media tensión. Normalmente son de calibre menoral troncal.

Los alimentadores primarios normalmente se estructuran en forma radial, en unsistema de este tipo la forma geométrica del alimentador semeja la de un árbol,donde por el grueso del tronco, el mayor flujo de la energía eléctrica se transmite por toda una troncal, derivándose a la carga a lo largo de los ramales.

Los alimentadores primarios por el número de fases e hilos se pueden clasificaren:

- Trifásicos tres hilos.- Trifásicos cuatro hilos.- Monofásicos dos hilos.- Monofásicos un hilo.


38/120

38

Los alimentadores primarios trifásicos con tres hilos requieren una menorinversión inicial, en lo que a material del alimentador se refiere, sin embargodebido a que estos sistemas de distribución tienen un coeficiente deaterrizamiento mayor que uno trifásico cuatro hilos, permiten que los equipos quese instalen en estos sistemas de distribución tengan niveles de aislamientomayores con costos mayores. Una característica adicional de estos sistemas esque los transformadores de distribución conectados a estos alimentadores son deneutro flotante en el lado primario.

Por lo que se refiere a detección de fallas de fase a tierra en estos sistemas dedistribución es más difícil detectar estas corrientes, en comparación con lossistemas trifásicos cuatro hilos ya que al ser mayor la impedancia de secuenciacero de los alimentadores, las corrientes de falla son menores. Estosalimentadores se utilizan en zonas urbanas.

- Los alimentadores primarios trifásicos con cuatro hilos requieren una mayorinversión inicial, ya que se agrega el costo del cuarto hilo (neutro) al de los treshilos de fase, sin embargo debido a que estos sistemas de distribución tienen uncoeficiente de aterrizamiento menor de la unidad, los equipos que se conecten aestos alimentadores requieren de un menor nivel de aislamiento con menor costode inversión. Estos sistemas se caracterizan por que a ellos se conectantransformadores con el neutro aterrizado a tierra en el devanado primario ytransformadores monofásicos cuya tensión primaria es la de fase neutro. En estossistemas de distribución es más fácil detectar las corrientes de falla de fase a tierraya que estos pueden regresar por el hilo neutro. Estos alimentadores se utilizan enzonas urbanas.

- Los alimentadores primarios monofásicos de dos hilos se originan de sistemasde distribución trifásicos, de hecho son derivaciones de alimentadores trifásicostres hilos que sirven para alimentar transformadores monofásicos que reciben latensión entre fases en el devanado primario. Este sistema de distribución es usadoen zonas rurales o en zonas de baja densidad.

- Los alimentadores primarios monofásicos de un hilo son derivaciones desistemas trifásicos que permiten alimentar transformadores monofásicos usándoseestos alimentadores en zonas rurales, debido a la economía que representa encosto.


39/120

39

ALIMENTADORES REGISTRO DE LUZ Y FZA

Figura 2.3.2 (b).-Distribución en . Media .Tensión(CLEMAS,CABLE EN M.T,HERRAJES)


40/120

40

2.3.4 ALIMENTADORES SECUNDARIOS DE BAJA TENSIÓN

Los alimentadores secundarios distribuyen la energía desde los transformadoresde distribución hasta las acometidas a los usuarios.

En la mayoría de los casos estos alimentadores secundarios son circuitos radiales,salvo en los casos de las estructuras subterráneas malladas (comúnmenteconocidas como redes automáticas) en las que el flujo de energía no siempresigue la misma dirección. Los alimentadores secundarios de distribución, por elnúmero de hilos, se pueden clasificar en:

1- Monofásico dos hilos.2- Monofásico tres hilos.3- Trifásico cuatro hilos.

Para conocer las ventajas técnicas y económicas inherentes a los alimentadoressecundarios de distribución se deben realizar estudios comparativos queesclarezcan estos méritos y permitan seleccionar el sistema de distribución másadecuado a las necesidades del caso.

A continuación se realiza una comparación muy simple para determinar cual es elsistema más eficiente desde el punto de vista de las perdidas. En este estudio sesupone que los conductores tienen la misma resistencia, la misma carga y lamisma tensión (por consiguiente el aislamiento es el mismo) en los tres casos.

1- Sistema monofásico dos hilos, este sistema se alimenta de un transformadormonofásico, con un secundario de solo dos hilos. En este caso la potencia de lacarga es "P", la tensión en el extremo de la carga es "V" y la resistencia de losconductores es "R".


41/120

41

V P/2

I

I

V P/2

La corriente de línea considerando que la carga tiene un factor de potencia igual aCos es:

I =ΦcosV

P

Las pérdidas Per:

Per = 2RI² =Φ

22

2

CosV

2RP

haciendo el cocienteΦ

22

2

CosV

RP igual a una constante, el valor de las pérdidas es:

Per = 2K.

2- Sistema monofásico tres hilos, este sistema se alimenta de un transformadormonofásico con un devanado secundario del que salen tres hilos, con el hiloneutro derivándose del centro del devanado. En este caso la potencia de la cargase equilibra entre los dos hilos de fase y el neutro, la tensión en el extremo de lacarga es "V" y la resistencia de los tres conductores es "R".

La corriente de línea, considerando que la carga tiene un factor de potencia iguala Cos es:

I =Φ2VCos

P

El valor de las pérdidas Per:

Per = 2RI² =Φ

22

2

Cos2V

RP

Haciendo el cocienteΦ

22

2

CosVRP = K, el valor de las pérdidas es

Per =2

k

V P

I


42/120

42

3- Sistema trifásico cuatro hilos, este sistema se alimenta de un transformadortrifásico con un devanado secundario del que salen cuatro hilos, con el hilo neutroderivándose del punto de conexión de los devanados. En este caso la potencia dela carga se equilibra entre los tres hilos de fase y el neutro, la tensión en elextremo de la carga es "V" y la resistencia de los cuatro conductores es "R".

La corriente de línea considerando que la carga tiene un factor de potencia igual aCos es:

I =Φ3VCos

P

El valor de las pérdidas Per:

Per = 3RI² =Φ

22

2

Cos3V

RP

Haciendo el cocienteΦ

22

2

CosV

RP= K, el valor de las pérdidas es:

Per =3k

VP/3

I

I

V P/3

V

P/3


43/120

43

Es evidentemente que el sistema trifásico cuatro hilos permite distribuir la energíacon mayor eficiencia que los demás, sin embargo como se mencionó en un principio este análisis es muy sencillo y para hacerlo más completo es necesariointroducir otros factores tales como costo de los transformadores, costo de losTransformadores,conductores,accesorios, mano de obra etc etc etc.

3.0 ACOMETIDAS:

Las acometidas son las partes que ligan al sistema de distribución de la empresasuministradora con las instalaciones del usuario.

Figura 2.3.2 ©.-Caja de conexiones Antifraude. Y Acometida

Las acometidas se pueden proporcionar a la tensión primaria (media tensión) o latensión secundaria (baja tensión), esto depende de la magnitud de la carga que elusuario requiera ante la empresa suministradora.

3.1.0 MEDICION:

La medición puede ser en media tensión o en baja tensión dependiendo del tipode acometida de servicio que requiera el usuario.


44/120

44

Figura 3.1(a)-Servicios en Baja Tensión.

Figura 3.1 (b)- Servicio en Baja Tensión


45/120

45

3.2 ELEMENTOS SECUNDARIOS DE LOS SISTEMAS DEDISTRIBUCION

Entre los elementos secundarios de una red de distribución se tienen:

1- Cuchillas.

2- Reactores.

3- Interruptores

4- Capacitadores.

5- Fusibles.

6- Restauradores.

7- Seccionadores.

Las cuchillas son los elementos que sirven para seccionar o abrir alimentadores primarios de distribución, su operación es sin carga y su accionamiento de

conectar y desconectar es por pértiga, abriendo o cerrando las cuchillas una poruna o en grupo según el tipo de la misma; su montaje en poste puede serhorizontal o vertical.


46/120

46

Figura 3.2 (a) Cuchillas Seccionadoras

Los reactores son dispositivos utilizados para introducir reactancia enalimentadores primarios de distribución con el propósito de limitar la corrienteque fluye en un circuito, bajo condiciones de cortocircuito, se conectan en seriecon el alimentador.


47/120

47

Los interruptores, son dispositivos que permiten conectar o desconectar con cargaun alimentador primario de distribución, son instalados en poste o estructura en juegos de tres interruptores, son operados en grupo con mecanismo reciprocantede operación manual.

Figura 3.2 ©.-Interruptores En Media Tensión.

Los capacitores, son dispositivos cuya función primordial es introducir

capacitancia, corrigiendo el factor de potencia en alimentadores primarios dedistribución.

Los fusibles, son dispositivos de protección que interrumpen el paso de lacorriente eléctrica fundiéndose cuando el amperaje es superior a su valor nominal,

Figura 3.2 (b).-REACTOR LIMITADOR DE CORRIENTE TIPO SECO, CON


48/120

48

protegen transformadores de distribución y servicios interiores de media tensióncontra sobrecorriente y corriente de cortocircuito, van colocados dentro del tubo protector del cortacircuitos fusible.

Los restauradores, son equipos que sirven para reconectar alimentadores primarios de distribución. Normalmente el 80 % de las fallas son de naturalezatemporal, por lo que es conveniente restablecer el servicio en la forma más rápida posible para evitar interrupciones de largo tiempo. Para estos casos se requiere deun dispositivo que tenga la posibilidad de desconectar un circuito y conectarlodespués de fracciones de segundo.

Los restauradores son dispositivos autocontrolados para interrumpir y cerrarautomáticamente circuitos de corriente alterna con una secuencia determinada deaperturas y cierres seguidos de una operación final de cierre ó apertura definitiva.

En caso de que la falla no fuera eliminada, entonces el restaurador operamanteniendo sus contactos abiertos. Los restauradores están diseñados parainterrumpir en una sola fase o en tres fases simultáneamente.

Los restauradores monofásicos tienen control hidráulico y los trifásicos puedenestar controlados hidráulicamente ó electrónicamente.

Los siguientes requisitos son básicos para asegurar la efectiva operación de unrestaurador:


49/120

49

1- La capacidad normal de interrupción del restaurador deberá ser igual o mayorde la máxima corriente de falla.

2- La capacidad normal de corriente constante del restaurador deberá ser igual omayor que la máxima corriente de carga.

3- El mínimo valor de disparo seleccionado deberá permitir al restaurador sersensible al cortocircuito que se presente en la zona que se desea proteger.

Figura 3.2(d) Seccionadores

Los seccionadores, son elementos que no están diseñados para interrumpircorrientes de cortocircuito ya que su función es el de abrir circuitos en forma

automática después de cortar y responder a un numero predeterminado deimpulsos de corriente de igual a mayor valor que una magnitud previamente predeterminada, abren cuando el alimentador primario de distribución quedadesernegizado, tratándose de la desconexión de cargas se puede hacer en formamanual.


50/120

50

En cierto modo el seccionador permite aislar sectores del sistema de distribuciónllevando un conteo de las operaciones de sobrecorriente del dispositivo derespaldo Es importante hacer notar que debido a que interrumpe corrientes de cortocircuito, no tienen una curva característica de tiempo-corriente por lo que nointervienen en la coordinación de protecciones, pudiéndose instalar entre dosdispositivos de protección.

Por su principio de operación el medio aislante de interrupción puede ser aire,aceite o vació y en cuanto al control es similar al caso de los restauradores o sea puede ser hidráulico, electrónico ó electromecánico.

Por lo general el registro de las sobretensiones se efectúa cuando la corriente através del seccionador cae bajo de un valor de alrededor del 40 % de la corrientemínima con que se activa al seccionador.


51/120

51

Figura 3.2 € Seccionadores en un Poste Cr-6


52/120

52

3.3PRINCIPALES PARAMETROS DE LOS SISTEMAS DEDISTRIBUCION

: El conocimiento de las características eléctricas de un sistema de distribución yla aplicación de los conceptos fundamentales de la teoría de la electricidad sonquizá los requisitos más esenciales para diseñar y operar en forma óptima unsistema de esta naturaleza, por esta razón es necesario que el ingeniero que diseñedicho sistema posea los conocimientos claros de las características de carga delsistema que va a alimentar.

Desafortunadamente, aunque el ingeniero que planea un sistema de distribucióntiene la libertad de seleccionar los diversos parámetros que intervienen para eldiseño del mismo, existe uno importante y decisivo para diseñar y operar dichosistema, el cual queda fuera del entorno del sistema de distribución y es la carga.

El estudio de las cargas y sus características abarca no solamente los diversostipos de aparatos que se usan y su agrupación para conformar la carga de unconsumidor individual, si no también del grupo de consumidores que integran lacarga de una zona o del sistema de distribución.

Por lo que es necesario analizar las diferentes clases de cargas de tipo residencialcombinadas con otros tipos de carga; para observar la influencia que tendrán en la

carga general de un alimentador y éste a su vez en la carga total de unasubestación.

En la ingeniería de los sistemas de distribución existen algunos parámetros queexplican claramente las relaciones de cantidades eléctricas que pueden determinarlos efectos que puede causar la carga en el sistema de distribución.

A continuación se presenta una definición de los parámetros más importantes yútiles para el diseño de un sistema de distribución.


53/120

53

3.3.1 CARGA INSTALADA

La carga de cada usuario se clasificara de acuerdo con su localización geográfica,destacando peculiaridades típicas en cada zona. Así como por ejemplo en la zona

urbana central de cualquier ciudad se tendrá una elevada densidad de carga, conconsumidores constituidos por edificios de oficinas y comercios, asimismo, enuna zona urbana habrá densidades de carga menores, predominando las cargas detipo residencial; hay algunas zonas que originan cargas de tipo de valor elevadocon cargas de tipo industrial medio.

A continuación se presentan algunos valores de densidades características porzona:

ZONASDensidadMVA/Km2

Urbana central 40-100

Semi urbana 3-5

Urbana 5-40

Rural > 5

Las aplicaciones que da el usuario de la energía eléctrica pueden servir como parámetros para clasificar las cargas en:

- Cargas residenciales.- Cargas de iluminación en predios comerciales.- Cargas de fuerza en predios comerciales.- Cargas industriales.- Cargas de municipios o gubernamentales.- Cargas hospitales.

Considerando los perjuicios que se pueden causar por las interrupciones deenergía eléctrica, las cargas se clasifican en:Sensibles, Semisensibles y Normales.


54/120

54

Se entiende por cargas sensibles a aquellas en que una interrupción aunque seamomentánea en la alimentación de energía eléctrica, causa perjuiciosconsiderables.

Se consideran como cargas semisensibles a aquellas en que una interrupción

de corto tiempo (no mayor de 10 minutos) de energía eléctrica, no causa grandes problemas en la producción o servicios en general.

Finalmente las cargas normales son aquellas que en una interrupción de energíaeléctrica en un tiempo más o menos largo (1 h ≤ t ≤ 5 h) no causa mayores perjuicios a la producción o al servicio.

La carga es la suma de las potencias nominales de las maquinas, aparatos yequipos conectados a un circuito eléctrico en una área determinada y se expresaen Kw o kVA.

- Potencia eléctrica

La potencia eléctrica representa la razón a la cual el trabajo se efectúa en uncircuito eléctrico, la unidad que por lo regular se usa es el watt o kilowatt. Eltérmino "razón a la cual el trabajo se efectúa" introduce un elemento de tiempo enla definición de potencia eléctrica, de tal manera que un kilowatt para un período

definido representa una razón específica a la cual el trabajo se puede efectuar. Elkilowatt-hora representa la potencia eléctrica de un kilowatt actuando en unintervalo de una hora, así pues, este representa una medida de trabajo total querealiza un circuito eléctrico. Si por ejemplo, un circuito eléctrico entrega 60Kw en un minuto, esa misma cantidad de trabajo realizará un kilowatt-hora, esdecir:

1 kWh = 60 Kw x 1/60 h.

Sin embargo, la razón a la que el circuito está haciendo el trabajo será sesentaveces mayor. En consecuencia, la potencia eléctrica define la razón a la cual serequiere que el sistema de alimentación efectúe el trabajo.


55/120

55

3.3.2 DEMANDA

La demanda de una instalación o sistema de distribución es la carga en lasterminales receptoras tomadas en un valor medio en determinado intervalo, con

esta definición se entiende por carga la que se mide en términos de potencia(aparente, activa, reactiva o compleja) o de intensidad de corriente. El períododurante el cual se toma el valor medio se denomina intervalo de demanda y esestablecido por la aplicación especifica que se considere, la cual se puededeterminar por la constante térmica de los aparatos o por la duración de la carga.

La carga puede ser instantánea, como cargas de soldadoras o corrientes dearranque de motores. Sin embargo los aparatos pueden tener una constantetérmica en un tiempo determinado, de tal manera que los intervalos de demanda pueden ser de 15, 30, 60 o más minutos, dependiendo del equipo de que se trate,se puede afirmar entonces que al definir una demanda es requisito indispensableindicar el intervalo de demanda ya que sin esto el valor que se establezca notendrá ningún sentido práctico.

Por ejemplo, si se requiere establecer el valor de demanda en amperes para laselección o ajuste de fusibles o interruptores se deben utilizar valores instantáneosde corriente de demanda, sin embargo, esta situación no se presenta en la mayoría

de los equipos eléctricos, ya que su diseño en cuanto a capacidad de carga se basaen la elevación de temperatura que pueden alcanzar dentro de los márgenes deseguridad, y este cambio de temperatura no es instantáneo ni dependesimplemente de la carga que se aplique sino también del tiempo.

Como ejemplos de lo anterior se pueden mencionar los cables y transformadores,que tienen una constante de tiempo térmico digno de tenerse en cuenta y por lotanto poseen una capacidad de almacenamiento térmico y de sobrecargaconsiderable, por lo que las cargas varían entre picos comparativamente agudos yvalles profundos.Si la carga consiste principalmente de un motor de inducción el valor instantáneode la corriente de arranque será cinco veces la corriente normal de plena carga y probablemente muchas veces mayor que la corriente que por lo regular tome eltransformador que lo alimente: sin embargo, se sabe que durará un intervalo muy pequeño, usualmente menor que un segundo.


56/120

56

Dado que la capacidad de carga de un transformador se basa en la elevación detemperatura con carga continua, y esta última está determinada por energíacalorífica que se puede medir en watt-hora o kilowatt-hora, los valores altos decorriente de corta duración no producirán elevaciones de temperaturaconsiderables y consecuentemente será antieconómico determinar la capacidad

del transformador que se requiere debido a estas altas corrientes de cortaduración.

Como ya se mencionó los intervalos en los que usualmente se mide la demandason de 15, 30 o 60 minutos, siendo los intervalos de 15 o 30 minutos los que seaplican por lo general para la facturación o determinación de capacidad deequipo.

La demanda promedio en cualquier período es igual al número de kilowatt-horaconsumidos, divididos entre el número de horas en el período considerado.

- Demanda máxima

Las cargas eléctricas por lo general se miden en amperes, kilowatts o kilovolt-amperes; para que un sistema de distribución o parte de éste se planeeeficientemente se debe conocer la "Demanda Máxima" del mismo.

Como ya se ha mencionado, en general las cargas eléctricas rara vez sonconstantes durante un tiempo apreciable, o sea que fluctúan de manera continua,en una curva de carga de 24 horas de un transformador de distribución, la cargavaría entre un máximo a las 19:30 horas y un mínimo a las 3:30 horas, aunque losvalores cambien, este tipo de curva se repetirá constantemente, así se presentaránvariaciones similares de máximo y mínimo en todas las partes del sistema dedistribución, el valor más elevado se denomina pico o demanda máxima.

El valor de la demanda anual es el más utilizado para la planeación de laexpansión del sistema de distribución, el término de demanda a menudo se usa enel sentido de máxima demanda para el período de se especifique, por supuesto esnecesaria la determinación exacta de la máxima demanda de una carga individual

cuando en la facturación del cliente se incluye el valor que tome la demandamáxima.


57/120

57

El conocimiento de la demanda máxima de un grupo de cargas y su efecto en elsistema de distribución es también de gran importancia, dado que la demandamáxima del grupo determinará la capacidad que requiera el mismo sistema, deigual modo, la demanda máxima combinada de un grupo pequeño deconsumidores determinará la capacidad del transformador que se requiere; así las

cargas que alimenta un grupo de transformadores dan por resultado una demandamáxima, la cual determina el calibre del conductor y la capacidad del interruptoro del regulador que formen parte de un alimentador primario. La máximademanda combinada de un grupo de alimentadores primarios determinará lacapacidad de la subestación hasta llegar a determinar en forma consecuente lacapacidad de generación necesaria para todo el sistema eléctrico de potencia.

Figura 3.3.2 (a) Grafica de Demanda Máxima

Como se puede observar, en todos los casos la determinación de la demandamáxima es de vital importancia, y si no se pueden obtener medidas precisas de la

demanda es necesario estimar su valor de la mejor manera posible para utilizarestos datos correctamente en el proceso de la planeación del sistema dedistribución.


58/120

58

La "Carga Conectada", es la suma de los valores nominales de todas las cargasdel consumidor que tienen posibilidad de estar en servicio al mismo tiempo para producir una demanda máxima. La carga conectada se puede referir tanto a una parte como al total del sistema de distribución y se puede expresar en watts,kilowatts, amperes, caballos de potencia, kilovolt-amperes, etc., dependiendo de

las necesidades o requerimientos para su estudio.

La carga conectada representa la demanda de carga máxima posible. Si porejemplo un consumidor tiene una carga conectada trabajando simultáneamente, lacual consiste en:

20 lámparas 100 watts = 2,00 kW.30 lámparas 250 watts = 7,50 kW1 motor 80 Cp = 64,00 kW

carga total: 73,50 Kw

expresada en kVA, la carga conectada en Kw se deberá convertir dividiendo suvalor entre el factor de potencia del sistema, siendo el factor de potencia de 0,9,se tiene:

carga conectada = 73,50 Kw = 81,66 kVA0,9


59/120

59

Figura 3.3.2 (b).-Promedio de demandas

3.3.3 Factor de carga

Es la relación entre la demanda promedio en un intervalo dado y la demandamáxima que se observa en el mismo intervalo; basándose en lo anterior se puedeexpresar el concepto en forma matemática:

DmxDd

Dd ervaloelenabsorbidaenergía

DmxDd

DmxDd

Dms

DmFc

.int....===

El pico de carga puede ser el máximo instantáneo o el máximo promedio en unintervalo (demanda máxima), en esta definición el pico de carga por lo regular seentiende como la mayor de todas las cargas promedio en un intervalo específico.

El promedio y las cargas máximas instantáneas se deben expresar en las mismasunidades para que el factor de carga sea adimensional, la definición del factor decarga debe ser específica en el establecimiento del intervalo de la demanda asícomo el período en que la demanda máxima y la carga promedio se apliquen.

1155 mmiinn..

TTiieemmppoo

DDeemmaannddaa PPr r oommeeddiioo 11 HHoor r aa

11 HHoor r aa

DDeemmaannddaa 3300 mmiinn..

DDeemmaannddaa 1155 mmiinn ..

3300 mmiinn..

DD ee

mm aa nn dd aa

kk

WW


60/120

60

Para una carga dada, excepto una en que el ciclo de carga este compuesto deciclos idénticos, un período mayor dará un factor de carga más pequeño, dadoque el consumo de energía se distribuye en un tiempo mayor, el factor de cargaanual influido por las estaciones del año será considerablemente menor que el deun factor de carga diario o semanal, asimismo, el factor de carga semanal será

menor que un factor de carga diario.

Por lo tanto, es importante observar que cuando se quieran comparar diversosfactores de carga característicos esto se debe o puede hacer siempre y cuando losintervalos sean idénticos.

Una carga constante durante un período tendrá un factor de carga de 1,0 debido aque la carga promedio y el pico de carga son iguales, por lo general el factor decarga es mucho menor.

El factor de carga indica básicamente el grado en que el pico de carga se sostienedurante un período. Ciclos de carga de varias formas y diferentes picos de carga pueden tener factores de carga iguales, siendo el único requisito cuando larelación de los respectivos promedios a los picos de carga sean iguales.

En cuanto a los problemas concernientes de los sistemas de distribución, el factorde carga por sí solo no es usualmente tan importante como la curva de carga de lacual se deriva, la curva muestra las fluctuaciones de la carga de hora a hora o de

día a día a través del período que se considere.

El factor de carga es un índice de la eficiencia del sistema o parte del sistema dedistribución, siendo el 100% de factor de carga o el pico de carga constante de las24 horas por día el máximo posible.

3.3.4 FACTOR DE DEMANDA

El factor de demanda en un intervalo d de un sistema de distribución o de unacarga, es la relación entre su demanda máxima en el intervalo considerado y lacarga total instalada. Obviamente el factor de demanda es un númeroadimensional; por tanto la demanda máxima y la carga instalada se deberánconsiderar en las mismas unidades, el factor de demanda generalmente es menorque 1 y será unitario cuando durante el intervalo d todas las cargas instaladasabsorban sus potencias nominales.


61/120

61

Por lo tanto, el factor de demanda se expresa:

Pins

DmsFd =

Donde:

Fd = Factor de demanda del sistema de distribución. Dms = Demanda máxima del sistema de distribución en un intervalo ( d ).Pins = Carga total instalada en el sistema de distribución.

A continuación se enlistan los factores de demanda reales de serviciosindustriales, comerciales y residenciales más comunes que se deben utilizar parael diseño de sistemas de distribución.

CARGAS DE SERVICIOS HABITACIONALES

TIPOS DE SERVICIOSFactorDeDemanda ( % )

Asilos y casas de salud 45

Asociaciones civiles 40

Casas de huéspedes 45

Servicio de edificio residencial 40

Estacionamiento o pensiones 40

Hospicios y casas de cuna 40

Iglesias y templos 45

Servicio residencial sin aireacondicionado 40

Servicio residencial con aireacondicionado

55


62/120

62

CARGAS COMERCIALES:


Tiendas y abarrotes 65Agencias de publicidad 40

Alfombras y tapetes 65

Almacenes de ropa y bonetería 65

Artículos fotográficos 55

Bancos 50

Baños públicos 50

Boticas, farmacias y droguerías 50

Cafeterías 55

Camiserías 65

Centros comerciales, tiendas dedescuento

65

Colegios 40

Dependencias de gobierno 50

Embajadas, consulados 40

Gasolineras 45Imprentas 50

Jugueterías 55

Papelerías 50

Mercados y bodegas 50

Molinos de nixtamal 70

Panaderías 40

Peluquerías, salas de belleza 40

Restaurantes 60

Teatros y cines 50

Zapaterías 60


63/120

63

EQUIPOS DE FUERZA


Hornos de acero de inducción 100

Soldadoras de arco y resistencia 60

Motores para: bombas, compresores,elevadores, máquinas, herramientas,ventiladores

60

Motores para: operaciones semicontinuas en fábricas y plantas de proceso

70

Motores para: operaciones continuastales como fábricas textiles

80

3.3.5 FACTOR DE POTENCIA

El factor de potencia se define básicamente como la relación entre la potenciaactiva (Kw) y la potencia aparente (kVA), cuando se aplica a circuitos polifásicosen que la tensión y la corriente son senoidales y balanceados, el circuito se analiza por fase, así, el factor de potencia esta dado de la siguiente manera:

fp = cos ( a - b )

fp = cos Φ

Donde a y b son dos ángulos de fase del voltaje y corriente respectivamente, y Φ es el ángulo de atraso de la corriente con respecto a la caída de tensión en lacarga.

kW

kVAkVARs


64/120

64

TensiTensióónn

PotenciaPotencia

CorrienteCorriente

TensiTensióónn

CorrienteCorriente

F.PF.P. = Cos. = Cos φφ

φφ

Figura 3.3.4 (a).- Onda senoidal y vector

La definición anterior por lo general no es aplicable a la carga distribuida o a ungrupo de cargas individuales, las cuales cambian continuamente. En este caso elfactor de potencia se debe aplicar a una condición particular de la carga tal comoun pico de carga.

Si es necesario considerar el factor de potencia en un punto más cercano a lascargas individuales, entonces se debe calcular el factor de potencia del grupoexistente en cada carga, tal consideración puede producir un error, por lo tanto, sedebe saber cuales son las cargas que conforman ese grupo, dado que el factor de

potencia del grupo se puede deber a una carga muy grande que no representaadecuadamente a las cargas individuales.

Para determinar que un factor de potencia del grupo es aplicable a cada carga demanera individual, es fundamental imaginar que las potencias totales, aparentes,activas y reactivas, se distribuyen de manera similar a lo largo del alimentador dedistribución. De la misma manera, se considera razonable determinar el factor de potencia promedio en lugar que un factor de potencia para una condición de carga

en particular. Este caso, es frecuente cuando se consideran servicios industriales ycomerciales en que por lo general existen cláusulas que muestran valoresmínimos de factores de potencia. Para estas condiciones el factor de potencia promedio se determina por la potencia promedio activa y la potencia promedioreactiva, las cuales serán proporcionales a los kWh y los kilovars-hora.


65/120

65

3.3.6 FACTOR DE UTILIZACION

El factor de utilización de un sistema de distribución es la relación entre demandamáxima y la capacidad nominal del sistema de distribución que lo suministra.

El factor de utilización es adimensional, por tanto la demanda máxima y la

capacidad del sistema de distribución se deberán expresar en las mismasunidades. Se puede decir entonces que mientras el factor de demanda expresa el porcentaje de potencia instalada que ésta siendo alimentada, el de utilizaciónestablece qué porcentaje de la capacidad del sistema de distribución esta siendoutilizando durante el pico de carga.

Esto se puede expresar de la siguiente manera:

Cs

Dms

Fu = donde:

Fu = Factor de utilización del sistema. Dms = Demanda máxima del sistema de distribución.Cs = Capacidad del sistema de distribución.

3.3.7 FACTOR DE DIVERSIDAD

Cuando se proyecta un alimentador de distribución para determinado consumidorse debe tomar en cuenta se demanda máxima debido a que ésta es la queimpondrá las condiciones más severas de carga y caída de tensión, sin embargo,surge inmediatamente la pregunta ¿ Será la demanda máxima de un grupo deconsumidores igual a la suma de las demandas máximas individuales ?, larespuesta a esta pregunta en no, pues en todo el sistema de distribución existediversidad entre los consumidores, es lo que hace por regla general que lademanda máxima de un conjunto de cargas sea menor que la suma de lasdemandas máximas individuales.

En el diseño de un sistema de distribución no interesará el valor de cada demandaindividual, pero sí la del conjunto. Se define entonces que demanda diversificada


66/120

66

es la relación entre la sumatoria de las demandas individuales del conjunto en untiempo (ta) entre el número de cargas. En particular la demanda máximadiversificada será la relación de la sumatoria de las demandas individuales del

conjunto cuando se presente la demanda máxima del mismo (t máx) y el número

de cargas; la demanda máxima diversificada es la que se obtiene para la demandamáxima del conjunto.

Se define la demanda máxima no coincidente de un conjunto de cargas como larelación entre la suma de las demandas máximas de cada carga y el número decargas, lo que matemáticamente se expresa como:

D div =n

ta Din

i∑ =1 )(

Dmnc =n

Dmin

i∑ =1

donde:

D div .- demanda diversificada del conjunto en el instante ta. Di (ta) .- demanda de la carga en i en el instante ta (i = 1,2,.......n). D mnc .- demanda máxima no coincidente del conjunto D mi .- demanda máxima de la carga i.

La diversidad entre las demandas se mide por el factor de diversidad, que se puede definir como la relación entre la suma de las demandas máximasindividuales entre la demanda máxima del grupo de cargas.

El factor de diversidad se puede referir a dos o más cargas separadas o se pueden

incluir todas las cargas de cualquier parte de un sistema de eléctrico o de unsistema de distribución, esto se puede expresar matemáticamente como sigue:

F div =Dms

Dmin

i∑ =1


67/120

67

En la mayoría de los casos el factor de diversidad es mayor que la unidad (F div ≥ 1). Si se conocen las demandas máximas individuales de cualquier grupo decargas y el factor de diversidad, la demanda del grupo será igual a la suma de las

demandas individuales divididas entre el factor de diversidad, éste se usa paradeterminar la máxima demanda resultante de la combinación de un grupoindividual de cargas, o de la combinación de dos o más grupos. Estascombinaciones podrán representar un grupo de consumidores alimentados porun transformador o un grupo de transformadores cuyo suministro proviene de unalimentador primario o un grupo de alimentadores primarios dependientes de unasubestación.

En ocasiones se prefiere un factor de multiplicación más que de división, por loque se definió lo que se conoce como factor de coincidencia que será entonces elrecíproco del factor de diversidad de tal manera que la demanda máxima se puedecalcular multiplicando la suma de un grupo de demandas por el factor decoincidencia.

3.3.8 FACTOR DE SIMULTANEIDAD

Al proyectar un alimentador de distribución para un consumidor deberá tomarseen cuenta siempre su demanda máxima a que esta impondrá las condiciones másseveras de carga y caída de tensión. Cuando más de un consumidor decaracterísticas similares es alimentado por un mismo cable, es necesarioconsiderar la simultaneidad existente en el uso de la energía eléctrica para losdistintos tipos de consumidores.

n Dm Dm Dm

Dms

Fc +++= .............21


68/120

68

Número deconsumidores

Factores decoincidencia osimultaneidad

1 a 4 1,00

5 a 9 0,78

10 a 14 0,63

15 a 19 0,53

20 a 24 0,49

25 a 29 0,46

30 a 34 0,44

35 a 39 0,42

40 a 49 0,41

50 o más 0,40

Figura 3.3.8(a) Tabla de factores de Simultaneidad

3.3.9 FACTOR DE COINCIDENCIA

Mientras que el factor de diversidad nunca es menor que la unidad, el factor decoincidencia nunca es mayor que la unidad. El factor de coincidencia puedeconsiderarse como el porcentaje promedio de la demanda máxima individualde un grupo que es coincidente en el momento de la demanda máxima del grupo.

Los factores de diversidad y coincidencia se afectan por el número de cargas

individuales, el factor de carga, las costumbres de vida de la zona, etc. El factorde diversidad tiende a incrementarse con el número de consumidores en un grupocon rapidez al principio y más lentamente a medida que el número es mayor. Porotra parte, el factor de coincidencia decrece rápidamente en un principio y conmás lentitud a medida que el número de consumidores se incrementa.

La diversidad entre las cargas individuales o grupos separados tiende aincrementarse si las características de la carga difieren, de tal manera que si ungrupo de cargas individuales tienen normalmente su demanda máxima por la

tarde (como las cargas residenciales) y se combina con un grupo formado porcargas individuales que normalmente tienen sus demandas máximas en la mañana(como en pequeñas o medianas industrias), el factor de diversidad será mayor que

si todas las cargas tuvieran su máxima demanda en la tarde o todos sus máximosen las mañanas.


69/120

69

FACTORES DE DIVERSIDAD Y DE COINCIDENCIA

El factor de coincidencia para cargas comerciales o industriales puede ser hastadel doble que para cargas residenciales. El factor de coincidencia promedio

mensual usualmente será mayor que el factor correspondiente para un año. Estose debe a los cambios de estación en la carga y debido a que la diversidad anualse basa en 12 diferentes demandas máximas durante el año, mientras que ladiversidad mensual se apoya únicamente en la más grande de ésta. En laestimación de carga para el diseño de un sistema de distribución por lo general seemplea el factor de coincidencia anual.

Por lo tanto, el factor de coincidencia es la relación de la demanda máxima de unsistema de distribución respecto a la suma de sus demandas máximas individualesy es menor o igual a uno.

Equipo / sistemaFactordiversidad

Factorcoincidencia

Entre transformadores de distribución 1,2 -1,35 74 – 83,5

Entre alimentadores primarios 1,08 – 1,2 83,3 – 92,5

Entre subestaciones de distribución 1,05 – 1,25 80 – 95,5


70/120

70

PARA CALCULO DE CAPACIDAD DE CONDUCCIONDE CORRIENTE Y DIMENSIONES DE CONDUCTORES

ELECTRICOS VINANEL 2000

TABLA 3.4 A)

CalibreAwg/kCM

TuboConduit1-3conductores

Aire LibreCharola1 -3Conductores

DiámetroExterior Nominal

Peso

75ºC 90ºC 75ºC 90ºCMm2 Kg/km

20 8 10 16 18 23 1018 12 14 20 18 26 1316 15 18 25 34 29 1914 20 25 30 35 35 2912 25 30 35 40 40 4310 35 40 50 55 48 638 50 55 70 80 61 1046 65 75 95 105 78 1404 85 95 125 140 90 2512 115 130 170 190 105 3781/0 150 170 230 260 136 603

2/0 175 195 265 300 148 7433/0 200 225 310 350 161 9194/0 230 260 360 405 17.5 1,139250 255 290 405 455 19..5 1,356300 285 320 445 505 20.9 1,603350 310 350 505 570 22.2 1,853400 335 380 545 615 23.4 2,101500 380 430 620 700 25.5 2,593600 420 475 690 780 28.3 3,119750 475 535 785 885 31.0 3,8521000 545 615 935 1,055 34.9 5.068


71/120

71

Tabla de factores de corrección paraCables instalados en tubos conduit y charola

Tabla 3.5 A) T ubo Conduit

Num. De conductores en tubo Porcentaje utilizable del área del tubo

1 a 34 a 67 a 9

10 a 2021 a 3031 a 40

41 y más.

1.00.800.700.500.450.400.350

Tabla 3.6 A) Charola*

Num. De conductores queLlevan corriente

Factores de Corrección porAgrupamiento

1 a 34 a 6

7 a 2425-42

43 y mas

1.00.800.700.600.500

*Los factores de corrección de esta tabla se aplican a las capacidades de corriente de la tabla 4.0 donde indica“al aire libre” . Para Grupos de Cables monoconductores como los triples o cuádruples o los grupos de cablesmonoconductores amarrados entre si deben debe aplicar las capacidades de corriente de la tabla 4.0 donde indica“Tubo Conduit” aplicando los factores de corrección de esta tabla para el numero de conductores de cada grupo.


72/120

72

proyectoselecc media tension.pdf

Documents