apuntes generales sobre redes de distribucion electrica
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APUNTES GENERALES SOBRE REDES ELCTRICAS DE DISTRIBUCIN
SIXTO HUMBERTO ACHURI HOLGUN
Trabajo de grado para optar al ttulo de ingeniero electricista Modalidad de asistencia a la docencia
Director CARLOS MARIO RIOS SERNA Ingeniero Electricista
UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA MEDELLN 1.998
CONTENIDO
INTRODUCCIN
1
1 EL SISTEMA DE DISTRIBUCIN Y SUS COMPONENTES
3
1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4
SISTEMA ELCTRICO DE POTENCIA CIRCUITOS DE SUBTRANSMISIN PARTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN SUBESTACIN DE DISTRIBUCIN LNEAS PRIMARIAS O ALIMENTADORES PRIMARIOS RED SECUNDARIA ACOMETIDA SECUNDARIA TIPOS DE VOLTAJES UTILIZADOS EN DISTRIBUCIN CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN REDES DE DISTRIBUCIN AREAS REDES DE DISTRIBUCIN SUBTERRNEAS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ELECCIN DE UN SISTEMA AREO O SUBTERRNEO OBJETIVOS QUE DEBE CUMPLIR EL SISTEMA ELEGIDO
3 9 10 12 12 13 13 14 14 15 16 17 18
2 CARACTERSTICAS DE LAS CARGAS
19
2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1
CLASIFICACIN DE LAS CARGAS SEGN SU LOCALIZACIN GEOGRFICA SEGN LA CONFIABILIDAD SEGN LA TARIFA SEGN EL TIPO DE CONSUMIDORTARIFAS DEL SERVICIO DE ENERGA ELCTRICA
19 19 19 20 21 23 24
ESTRATO SOCIOECONMICO
2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.3.15 2.3.16 2.3.17 2.3.18 2.3.19 2.3.20 2.4 2.4.1 2.4.2
TARIFAS RESIDENCIALES TARIFAS NO RESIDENCIALES CARACTERSTICAS GENERALES Y DEFINICIONES CAPACIDAD CARGA INSTALADA DEMANDA DEMANDA PROMEDIO (DP) DEMANDA MXIMA (DMAX) CURVAS DE CARGA FACTOR DE DEMANDA (FD) FACTOR DE CARGA (FC) FACTOR DE UTILIZACIN (FU) FACTOR DE PLANTA NOMINAL (FPT) FACTOR DE POTENCIA (COS ) FACTOR DE PERDIDAS (FPERD) DENSIDAD DE CARGA DIVERSIDAD DE CARGA DEMANDA MXIMA DIVERSIFICADA (DMX) DEMANDA MXIMA DIVERSIFICADA PROMEDIO DEMANDA NO COINCIDENTE FACTOR DE DIVERSIDAD O DE GRUPO (FDIV) FACTOR DE COINCIDENCIA O DE SIMULTANEIDAD (FCO) CURVAS DE DEMANDA DIVERSIFICADA. EJERCICIOS DE APLICACIN EJERCICIO NO 1 EJERCICIO NO 2
24 25 27 27 27 27 28 28 29 32 34 36 37 38 38 39 40 40 41 41 42 45 45 47 47 52
3 PLANEAMIENTO DE SISTEMAS ELCTRICOS DE DISTRIBUCIN
55
3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2
ANTECEDENTES INVESTIGACION DEL SISTEMAINVENTARIO DEL SISTEMA
55 58 58 66 69 69 71 72
DESCRIPCIN DEL MERCADO INFORMACIN COMPLEMENTARIA QU ES EL DSM? (DEMAND SIDE MANAGMENT) ESTRUCTURA TARIFARA COBERTURA
3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7
PROYECCION DE LA DEMANDA PROYECCIN DE LA DEMANDA EN GRANDES CIUDADES PROYECCIN DE DEMANDA PARA CIUDADES INTERMEDIAS PROYECCIN DE DEMANDA PARA PEQUEAS CIUDADES Y SECTOR RURAL CRITERIOS DE PLANEAMIENTO NIVEL DE TENSIN REGULACIN CARGABILIDAD NIVEL DE CORTOCIRCUITO CONFIABILIDAD PRDIDAS CRITERIOS DE PLANEAMIENTO
72 73 83 84 86 87 88 88 90 90 93 93
4 CONFIGURACIONES DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION
96
4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.3 4.4 4.4.1 4.5
SISTEMA DE DISTRIBUCION RADIAL SISTEMA RADIAL SIMPLE SISTEMA RADIAL EXPANDIDO SISTEMA RADIAL CON UNIONESSISTEMA TIPO ANILLO
97 97 98 98 99 100 101 102 104 107 111
ANILLO ABIERTO ANILLO CERRADO SISTEMA SELECTIVO PRIMARIO SISTEMA SELECTIVO SECUNDARIO SISTEMA DE MALLA SECUNDARIA SISTEMA DE MALLA SECUNDARIA PUNTUAL
5 PRDIDAS DE ENERGA ELCTRICA EN EL SISTEMA ELCTRICO
114
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2
CLASIFICACIN DE LAS PRDIDAS DE ENERGA ELCTRICA SEGN SU NATURALEZA SEGN EL TIPO DE CAUSA SEGN EL TIPO DE CARGA METODOLOGA GENERAL PARA LA DISCRIMINAR LAS PRDIDAS DE ENERGA
114 114 114 115
116 116 117
5.3 5.4
PRDIDAS EN TRANSMISIN Y TRANSFORMACIN PRDIDAS EN ALIMENTADORES PRIMARIOS (PAP)
5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.11.1 5.11.2 5.11.3 5.11.4 5.11.5 5.12
PRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN PRDIDAS EN EL HIERRO (PFE). PRDIDAS EN EL COBRE (PCU) PRDIDAS EN CIRCUITOS SECUNDARIOS (PCS) PRDIDAS EN CONTADORES (PC) PRDIDAS POR ERROR EN LA LECTURA DE LOS CONTADORES PRDIDAS POR FRAUDE Y CONTRABANDO ESTIMACIN DE LAS PRDIDAS DE ENERGADETERMINACIN DE LAS PRDIDAS PICO
118 118 118 119 120 120 121 121 123 123 123 124 125 126
FACTOR DE RESERVA (FR) FACTOR DE RESPONSABILIDAD DEL PICO (FRP) FACTOR DE DISTRIBUCIN (FD) FACTOR DE CRECIMIENTO (FR) FACTOR DE TOLERANCIA DE PRDIDAS (FTP) MEDIDAS REMEDIALES PARA CONTROLAR Y REDUCIR LAS PRDIDAS EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN
130 130 131 131 131
5.12.1 5.12.2 5.12.3 5.12.4
REDISTRIBUCIN DE LA CARGA ENTRE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA EQUILIBRIO DE CARGA EN CIRCUITOS PRIMARIOS DISEO PTIMO DE ALIMENTADORES PARA PRDIDAS NORMALES REDUCCIN DE PRDIDAS NEGRAS
6 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN
135
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.6 6.7
CLASIFICACIN SEGN EL TIPO DE AISLAMIENTO. VENTAJAS DE LOS TRANSFORMADORES SECOS PRINCIPALES CARACTERSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES EN ACEITE. CLASIFICACIN SEGN EL NMERO DE FASES. CLASIFICACIN DE ACUERDO A LA PROTECCIN. TRANSFORMADORES CONVENCIONALES. TRANSFORMADORES AUTOPROTEGIDOS (CSP) CLASIFICACIN SEGN EL TIPO DE MONTAJE. CLASIFICACIN DE ACUERDO A LA POTENCIA.
135 136 137 137 138 138 140 141 142
7 CONDUCTORES ELCTRICOS
144
7.1 7.2
PROPIEDADES TIPOS DE CABLES
144 146
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.10.1 7.10.2 7.10.3 7.11
CABLES AREOS DESNUDOS CABLES AISLADOS CABLES PARA MEDIA TENSIN CONDUCTORES PARA TENSIONES INFERIORES A 600 V PROPIEDADES MECANICAS PROPIEDADES TRMICAS PROPIEDADES ELCTRICAS PROPIEDADES QUMICAS RESISTENCIA A LA LLAMA CONTAMINACIN DEL MEDIO AMBIENTE FABRICACIN DEL CABLE XLPE NIVELES DE AISLAMIENTO NIVEL 100% NIVEL 133% NIVEL 173% CAPACIDADES DE CORRIENTE
146 147 147 152 153 153 154 155 155 156 156 158 159 159 160 160
8 EL PROBLEMA DE LA REGULACIN DE VOLTAJE
164
8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1
EL CONCEPTO DE LA REGULACION DEL VOLTAJE
165 166 170 170 170 171 173 179 182
CADAS DE TENSIN EN EL SISTEMA ALIMENTADORES RURALES ALIMENTADORES INDUSTRIALES METODO PARA MEJORAR LA REGULACION DE TENSIN CONTROL DE VOLTAJE EN LA SUBESTACIN REGULACIN FUERA DE LA SUBESTACIN SOBRE LOS ALIMENTADORES PRIMARIOS MTODOS PARA LOGRAR LA REGULACIN DE VOLTAJE SIN EQUIPOS ADICIONALES EQUIPO PARA LA REGULACION AUTOMATICA DE VOLTAJE MECANISMOS CAMBIADORES DE DERIVACIN BAJO CARGA EN LOS TRANSFORMADORESDE SUBESTACIN Y DISTRIBUCIN
182 184 185
8.3.2 8.3.3
CAPACITORES EN PARALELO DESCONECTABLES CONEXIN DE CAPACITORES EN PARALELO
9 DISEO DE REDES DE DISTRIBUCIN
186
9.1 9.1.1
DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION LEVANTAMIENTOS TOPOGRFICOS
186 186
9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 9.1.6 9.1.7 9.1.8 9.1.9 9.1.10 9.1.11 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4 9.3.5 9.3.6 9.3.7
PROYECTO DE LA RED SECUNDARIA ESTIMATIVA DE LAS CARGAS UBICACIN DE LOS POSTES UBICACIN DE TRANSFORMADORES ACOMETIDAS ACOMETIDAS AREAS EN BAJA TENSIN ACOMETIDAS SUBTERRNEAS EN BAJA TENSIN PAUTAS GENERALES PARA ACOMETIDAS AREAS Y SUBTERRNEAS BAJANTES CUADRO DE CARGAS. CLCULOS DE REGULACIN CLCULO DE LA CADA DE TENSIN EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN CLCULO DE REGULACIN EN REDES DE DISTRIBUCIN SECUNDARIA CLCULOS DE CORRIENTE EN LA RED SECUNDARIA DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION PRIMARIAS SELECCIN DE VOLTAJE SELECCIN DEL CONDUCTOR SELECCIN DE LA DISPOSICIN DE LOS CONDUCTORES EN LA TRANSMISIN. CLCULOS DE REGULACIN POR EL MTODO MATEMTICO CLCULOS DE REGULACIN POR EL MTODO GRFICO CLCULO DE LA CORRIENTE EJEMPLOS DE CALCULO PARA REDES DE DISTRIBUCIN PRIMARIA
189 190 196 198 199 199 200 201 202 203 204 206 211 218 221 222 222 222 224 229 232 232
10 MATERIALES ELCTRICOS PARA REDES DE DISTRIBUCIN
239
10.1 10.1.1 10.1.2 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5
MATERIALES PARA LA RED AREA MATERIALES PRIMARIOS MATERIALES SECUNDARIOS REDES SUBTERRANEAS. SISTEMA TIPO PARRILLA COMPONENTES OPERACIN DEL SISTEMA. PROTECCIONES INSTALACIN DEL SISTEMA. EQUIPOS ESPECIALES.
239 240 248 254 255 256 257 257 258
11 PROTECCION Y EQUIPOS DE MANIOBRA EN LAS REDES DE DISTRIBUCION
259
11.1 11.2 11.2.1 11.2.2 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.4 11.4.1
TIPOS DE FALLAS PROTECCION DE SOBRECORRIENTE FUSIBLES EQUIPO DE RECIERRE PROTECCION DE SOBRETENSIN TIPOS DE SOBRETENSIONES PROTECCIN PARA SOBRETENSIONES EL PARARRAYOS SECCIONADORES ESPECIFICACIONES DE UN SECCIONADOR BAJO CARGA
260 261 261 269 270 271 273 275 283 286
12 LOS ARMNICOS Y EL SISTEMA DE DISTRIBUCIN
288
12.1 12.2 12.3 12.3.1 12.3.2 12.3.3 12.3.4 12.3.5 12.3.6 12.3.7 12.3.8 12.4 12.5 12.6 12.6.1 12.6.2 12.7
DEFINICIN FUENTES DE ARMNICOS EFECTOS DE LOS ARMNICOS FACTOR DE POTENCIA CONDENSADORES INTERFERENCIA ELECTROMAGNTICA DISTORSIN CALENTAMIENTO. EFECTO JITTEROTROS EFECTOS
288 291 293 294 294 294 295 295 295 296 297 297 299 300 300 301 304
EFECTOS QUE MS INCIDEN EN UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN CONTROL DE LOS ARMNICOS ARMNICOS Y EL PUNTO DE ACOPLE COMN (PCC) LIMITES DE DISTORSIN LMITES DE DISTORSIN DE VOLTAJE LMITES DE DISTORSIN DE CORRIENTE PALABRAS CLAVES PARA LEER LA NORMA STD 519
13 ILUMINACION
307
13.1 13.1.1 13.1.2 13.1.3
DEFINICIONES FLUJO LUMINOSO INTENSIDAD LUMINOSA ILUMINANCIA O ILUMINACIN
307 307 308 308
13.1.4 13.2 13.2.1 13.2.2 13.2.3 13.2.4 13.2.5 13.2.6 13.2.7 13.3 13.3.1 13.4 13.4.1 13.4.2 13.4.3 13.5 13.6
LUMINANCIA FUENTES LUMINOSASCLASIFICACIN Y CARACTERSTICAS
309 314 314 315 316 317 318 320 321 322 322 324 324 326 326 326
BOMBILLAS DE INCANDESCENCIA TUBOS HALGENOS (CICLO DE YODO) BOMBILLAS DE VAPOR DE MERCURIO BOMBILLAS DE YODUROS METLICOS (HALOGENUROS) BOMBILLAS DE SODIO A BAJA PRESIN BOMBILLAS DE SODIO DE ALTA PRESIN APARATOS DE ILUMINACIN (LUMINARIAS) REQUISITOS FUNDAMENTALES CLASIFICACIN LUMINOTCNICA REFLECTORES REFRACTORES DIFUSORES PARTES CONSTITUTIVAS DE UNA LUMINARIA DE ALUMBRADO PBLICO PROTECCIN CONTRA LOS CONTACTOS DIRECTOS Y CONTRA LA PENETRACIN DE LQUIDOS Y POLVO
327 329 330 332 351 352 352 352
13.7 13.8 13.8.1 13.9 13.9.1 13.9.2 13.9.3
CLASES DE POSTES DISEO DE ILUMINACION PARA VIAS PUBLICAS CLCULOS DE ILUMINACIN CONTROL DE LAS LUMINARIAS SISTEMA PILOTO SISTEMA DE COMANDO DE GRUPO SISTEMA DE CONTROL INDIVIDUAL
14 MANTENIMIENTO ELCTRICO EN LNEAS DE DISTRIBUCIN
354
14.1 14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.2.4 14.2.5 14.2.6 14.3
METODOLOGA PARA EL TRABAJO EN LNEAS DE DISTRIBUCIN EL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO HISTORIA DE LA RED INSPECCIONES REGULARES PROGRAMA DE REPOSICIN PROGRAMA DE MANTENIMIENTO EVALUACIN ECONMICA EVALUACIN POST TRABAJO PUESTA A TIERRA PARA EJECUCIN DE TRABAJOS
354 356 356 356 357 357 358 358 359
14.3.1 14.3.2 14.3.3 14.4
TIPOS DE PUESTAS A TIERRA. RAZONES PARA ATERRIZAR UNA LNEA DESENERGIZADA FORMA DE ATERRIZAR PARA EJECUCIN DE TRABAJOS REGLAS DE ORO PARA LA EJECUCIN DE TRABAJOS EN REDES DE DISTRIBUCIN
359 360 361
363 363 363 363 364
14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4
CORTE VISIBLE CONDENACIN CHEQUEO DE TENSIN PUESTA A TIERRA
15 AUTOMATIZACIN DE LA DISTRIBUCIN 15.1 OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIN DE LA DISTRIBUCIN 15.1.1 OBJETIVOS GENERALES. 15.1.2 15.2 15.3 15.3.1 15.3.2 15.3.3 15.4 15.4.1 15.4.2 15.5 15.5.1 15.5.2 15.5.3 15.6 15.7 15.7.1 15.7.2 15.8 OBJETIVOS ESPECFICOS. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN PROPUESTA DE AUTOMATIZACIN PARA UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN AUTOMATIZACIN DE EQUIPOS DE CAMPO IMPLANTACIN DE SISTEMAS SCADA CONVENCIONALES AUTOMATIZACIN DE LA SALA DE OPERACIONES: PROPUESTAS DE AUTOMATIZACIN PARA LA SALA DE OPERACIN. OPERACIN NORMAL OPERACIN DURANTE DAOS. AUTOMATIZACIN DE LA RED AREA A 44 KV Y A 13,2 KV. PROPUESTA DE AUTOMATIZACIN AL NIVEL DE 13.2 KV AUTOMATIZACIN PARA LA MALLA SECUNDARIA - PARRILLA. AUTOMATIZACIN PARA LA GESTIN DE SUBESTACIONES. EL SOFTWARE DE OPERACIONES EL SISTEMA SCADA DESCRIPCIN DEL SISTEMA SCADA REQUERIMIENTOS PARA UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN DE LA DISTRIBUCIN SISTEMA DE COMUNICACIONES PARA AUTOMATIZACINDE LA DISTRIBUCIN
365 366 366 366 367 367 368 368 368 370 371 373 375 376 378 379 380 382 383 385
387 387 389 393
15.8.1 15.8.2 15.8.3
SISTEMA DE COMUNICACIONES PARA EL SISTEMA SCADA ALTERNATIVAS DE COMUNICACIN EQUIPOS ELCTRICOS AUXILIARES
16 EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA SOBRE EL CUERPO HUMANO
394
16.1 16.2 16.3 16.3.1 16.3.2 16.3.3
EFECTOS FSICOS EFECTOS FISIOLGICOS FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL ACCIDENTE ELCTRICO. VALOR DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELCTRICA. VALOR DE LA RESISTENCIA HMICA DEL ORGANISMO. TIEMPO DE PASO DE LA CORRIENTE ELCTRICA
395 395 398 399 400 402
BIBLIOGRAFIA
403
ANEXOS
403
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Ejemplos de tensiones de servicio Tabla 2. Tensiones de generacin y distribucin Tabla 3. Factores de carga tpicos Tabla 4. Datos curva de carga - Factor de diversidad Tabla 5. Curvas de carga - Ejercicio de aplicacin Tabla 6. Horizontes de planeamiento Tabla 7. Criterios de planeacin Tabla 8. Resumen de propiedades de los conductores de cobre y aluminio Tabla 9. Propiedades de algunos materiales corrientes para aislamientos y cubiertas de cables Tabla 10. Demanda diversificada Tabla 11. Regulacin en los componentes del sistema Tabla 12. Porcentaje de cada de voltaje en transformadores monofsicos o en transformadores 3 equilibrados Tabla 13. Porcentaje de cada de voltaje en transformadores que alimentan carga monofsica en bancos delta abierta Tabla 14. Especificacin de fusibles para cajas primarias Tabla 15. Especificacin de fusibles para aisladeros Tabla 16. Curvas tpicas de armnicos en la industria. Tabla 17. Lmites de distorsin para Voltaje. Tabla 18. Lmites de distorsin para las corrientes. Tabla 19. Magnitudes fotomtricas Tabla 20. Ejemplos de magnitudes fotomtricas Tabla 21. Bombillas incandescentes Tabla 22. Bombillas de Halgeno
4 14 35 44 47 78 94 146
151 194 206
208
209 268 269 292 300 302 310 313 316 317
Tabla 23. Bombillas de vapor de mercurio Tabla 24. Bombillas de Halogenuros Tabla 25. Bombillas de sodio a baja presin Tabla 26. Bombilla de sodio alta presin Tabla 27. Proteccin IP en las luminarias Tabla 28. Efectos fisiolgicos producidos por la corriente elctrica Tabla 29. Efectos de la intensidad de corriente elctrica en mA.
318 319 321 322 328 397 400
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Diagrama en bloques de un sistema de potencia Figura 2. Prdidas en funcin del aumento de la tensin Figura 3. Diagrama unifilar de un sistema elctrico de potencia Figura 4. Partes constitutivas de un sistema de distribucin Figura 5. Tarifas de energa elctrica Figura 6. Curva de carga sector residencial Figura 7. Curva de carga sector comercial Figura 8. Curva de carga pequea industria Figura 9. Elementos de la curva de carga Figura 10. Datos de la curva de carga Figura 11. Curvas de carga - Factor de diversidad Figura 12. Curvas de demanda diversificada Figura 13. Grficas de las curvas de carga Ejercicio de aplicacin Figura 14. Etapas del planeamiento de un sistema de distribucin Figura 15. Proyeccin de la demanda en grandes ciudades Figura 16. Sistema radial simple Figura 17. Sistema radial expandido Figura 18. Sistema radial con uniones Figura 19. Sistema tipo anillo Figura 20. Sistema selectivo primario Figura 21. Sistema selectivo secundario Figura 22. Sistema de malla secundaria Figura 23. Sistema de malla secundaria cerrada Figura 24. Sistema de malla secundaria puntual Figura 25. Curva de demanda diversificada Figura 26. Transformador como centro de carga Figura 27. Acometida area Figura 28. Ramal tpico lnea trenzada
5 6 7 10 26 30 30 31 31 33 43 46 49 57 75 97 98 99 100 104 107 110 111 112 193 199 200 213
Figura 29. Ramal tpico lnea separada Figura 30. Equivalente de un par de conductores Figura 31. Diagrama fasorial de una lnea. Figura 32. Grfica cada de voltaje en red primaria Figura 33. Caja primaria Figura 34. Curvas caractersticas de algunos fusibles Figura 35. Fusible Tipo T Figura 36. Fusible Tipo K Figura 37. Recierre automtico trifsico Figura 38. Tipos de sobretensiones Figura 39. Caractersticas de las sobretensiones Figura 40. Onda sinusoidal pura Figura 41. Onda fundamental con armnico 3 Figura 42. Onda fundamental con armnicos 5, 7, 11 y 13 Figura 43. Seleccin del PCC donde otros usuarios pueden suplirse del servicio Figura 44. Distribucin de la intensidad luminosa Figura 45. Coeficiente de utilizacin Figura 46. La vertical de la luminaria coincide con el borde de la calzada Figura 47. Localizacin bilateral alternada Figura 48. Localizacin central doble Figura 49. Curva isolux Figura 50. Localizacin de los nueve puntos dependiendo de la disposicin de las luminarias Figura 51. Formato. Mtodo de los nueve puntos Figura 52. Localizacin de los 9 puntos en una calzada tpica Figura 53. Curva Isolux Altura 1m Flujo 1000 Lm Figura 54. Grfica del ejemplo Figura 55. Forma de aterrizar para ejecucin de trabajos Figura 56. Resistencia del organismo en funcin de la tensin a la que esta sometido
217 224 225 238 263 264 265 266 270 272 274 289 290 290 299 325 334 336 337 338 340
342 344 345 348 349 362 401
1
INTRODUCCIN
Las disposiciones reglamentarias de las leyes 142 y 143 de 1.994 y las respectivas resoluciones de la comisin de regulacin de energa y gas regulan la actividad de la transmisin y distribucin de la energa elctrica del pas, as mismo, establecen la relacin del sistema con los diferentes usuarios del mismo, con base en principios de eficiencia y calidad. Los criterios y procedimientos para la planeacin, el diseo, la expansin, la operacin y el mantenimiento de los sistemas de transmisin y distribucin elctrica deben ser conocidos por los usuarios y deben ser globales para las diferentes empresas que prestan estos servicios en el pas.
En este orden de ideas es necesario que los ingenieros electricistas y los profesionales vinculados con el arte de la ingeniera elctrica se encuentren bien informados en todos lo concerniente al sistema elctrico; se hace necesario entonces, conocer los principios del diseo, los materiales utilizados en el levantamiento de estas obras y otros temas que de una u otra forma involucran el conocimiento de las redes de distribucin.
El texto que se presenta en este trabajo de grado rene en s los diferentes temas que contempla el programa detallado de la materia de redes de distribucin elctrica, ctedra que se dicta en la Universidad Pontificia Bolivariana para los estudiantes de
2
pregrado de ingeniera elctrica. El texto en s es un compendio de los temas ms relevantes que se desarrollan en dicha materia bajo la ptica de las disposiciones gubernamentales y las normas vigentes que son de obligatorio cumplimiento. En este trabajo de grado se desarrollan temas ya documentados en manuales, en otros libros y en una gran cantidad de artculos especializados, sin embargo, se reunen aqu todos esos esfuerzos diseminados y se logra obtener un libro que contemple de manera global todos los temas de la ctedra antes mencionada y de all su ttulo: apuntes generales sobre redes de distribucin elctrica.
Se espera que los captulos desarrollados en este trabajo llenen las expectativas de los estudiantes de pregrado, de los estudiantes de postgrado, de los ingenieros en pleno ejercicio y de aquellas personas interesadas en los diferentes temas, as mismo se espera que las personas interesadas encuentren en este trabajo un texto de obligada consulta para poder abordar literatura ms especializada.
El Autor.
3
1
EL SISTEMA DE DISTRIBUCIN Y SUS COMPONENTES
1.1
SISTEMA ELCTRICO DE POTENCIA
Un sistema de potencia elctrico se define como el conjunto de elementos como: centrales hidroelctricas o trmicas, subestaciones, lneas de transmisin y redes de distribucin que estn elctricamente unidas y cuya finalidad es hacer llegar a los usuarios de dicho sistema, la energa elctrica que necesitan en forma segura con los niveles de calidad exigidos por el consumidor.
Aproximadamente las dos terceras partes de la inversin total del sistema de potencia estn dedicadas a la distribucin, lo que implica un trabajo cuidadoso en el planeamiento, diseo, construccin y en la operacin de un sistema de distribucin, lo que requiere manejar una informacin voluminosa y tomar numerosas decisiones lo cual es una tarea compleja y de gran trascendencia. Algunos parmetros importantes del sistema elctrico son: Frecuencia de servicio. Esta se expresa en Hertzios (Hz), en nuestro medio est normalizada en 60 Hz. (CREG 070/98)
4
Nmero de fases. En nuestro sistema existen sistemas elctricos del tipo trifsico (los ms generalizados), monofsicos, y en algunos casos se utilizan sistemas bifsicos. Tensin de servicio. Es la principal caracterstica y la que determina el aislamiento de las partes constructivas de un sistema elctrico. Representa el voltaje que podrn utilizar los usuarios en los diferentes puntos del sistema.
Tabla 1 muestra algunas de las tensiones de servicio utilizadas en los sistemas elctricos.
Tabla 1. Ejemplos de tensiones de servicioTENSIN DE SERVICIO BAJA TENSIN MEDIA TENSIN 7.62 kV * De 120 V a 440 V 240/120 V, 208/120 V 220/127 V 13.2 kV * 34.5 kV * 44 kV * ALTA TENSIN 115 kV * 138 kV 161 kV 230 kV * EXTRA ALTA TENSIN 345 kV 500 kV * 735 kV 1000 kV > 1000 kV (Ultra Alta 440/240 V 66 kV Tensin) 69 kV * * Utilizados en Colombia **Fuente: Subestaciones de alta y extra alta tensin. Carlos Felipe Ramrez G. Pgina 4
El sistema elctrico de potencia incluye tres etapas bsicas: generacin, transmisin y distribucin. El diagrama de bloques de la Figura 1 da una idea de ello.
5
GENERACIN
SUBESTACIN ELEVADORA
SISTEMA DE TRANSMISIN
SUBESTACIN DE DISTRIBUCIN
CIRCUITOS PRIMARIOS
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIN
CIRCUITOS SECUNDARIOS
ACOMETIDAS
Figura 1. Diagrama en bloques de un sistema de potencia
La etapa de generacin es aquella en donde se hace el proceso de conversin de energa mecnica rotacional en energa elctrica, obtenindose un nivel de voltaje que ha de ser elevado mediante un transformador. La siguiente etapa es la de transmisin, la cual, consta de lneas o conductores, a travs de los cuales se transporta la energa generada hasta la subestacin de distribucin.
La tensin se eleva a travs de equipos de transformacin para aprovechar los beneficios de una transmisin con prdidas por efecto Joule bajas.
A continuacin se muestra matemticamente, los beneficios de transmisin a alto voltaje para una lnea trifsica.
6
Las prdidas por efecto Joule son: Pj 3* R * I 2
La potencia transmitida es: Pt 3 V I cos8
Despejando la corriente de la ecuacin I Pt 3 V cos8
Reemplazando en la ecuacin inicial se tiene: Pj Con 3 R Pt 2 3 V 2 cos 2 8 Pt 2 R V 2 cos 2 8
Pt = Constante R = Constante cos = Constante
De la ecuacin se observa que si se aumenta la tensin de transmisin (v), las prdidas por efecto Joule (Pj) disminuyen. A continuacin se muestra la tendencia de las prdidas a medida que los niveles de tensin aumentan.
PRD IDAS POR EFECTO J OU LE
P t : C o n s ta n te R : C o n s ta n te C o s :C o n s ta n te
T E N S I N
Figura 2. Prdidas en funcin del aumento de la tensin
7
La ltima etapa del sistema de potencia corresponde al sistema de distribucin, el cual parte de la subestacin de distribucin pasando por los circuitos primarios, los transformadores de distribucin, los circuitos secundarios y llegando al consumidor a travs de la acometida.
El nombre de redes de distribucin se deriva de la forma propia del trazado de las lneas de energa elctrica en los centros de consumo, ya que estas se hacen en forma de malla o red. Lo que representa a su vez un incremento en la confiabilidad, flexibilidad y seguridad de dicho sistema.
La Figura 3 es la representacin de un sistema elctrico de potencia.
Figura 3. Diagrama unifilar de un sistema elctrico de potencia
8
Subestaciones de Distribucin. Estas reciben la potencia del circuito de transmisin y la transforman al voltaje adecuado para el suministro a los alimentadores primarios.
Alimentadores Primarios.
Son circuitos 3
que salen de las subestaciones de
distribucin y proveen los caminos al flujo de potencia para los Transformadores de distribucin.
Transformadores de Distribucin. Reducen el voltaje de los alimentadores primarios al voltaje adecuado para el consumidor.
Distribucin Secundaria. Distribuye la potencia desde los bobinados secundarios de los transformadores de distribucin hasta los consumidores. El voltaje en la distribucin secundaria, vara de acuerdo a la carga que se vaya a alimentar. Ms adelante se hablar de los voltajes ms adecuados utilizados por las empresas de energa para las diversas clases de carga.
Hay una gran cantidad de combinaciones en los voltajes de transmisin - distribucin primaria y distribucin secundaria; pronto se ver que no hay una combinacin estndar debido a mltiples factores como densidad de carga, reas cubiertas, carga total servida, rata de crecimiento de la carga, geografa del terreno, disponibilidad de los derechos de va, sistema de voltaje existente, etc.
9
En muchos casos, uno o varios de los componentes que forman parte de un sistema de distribucin, pueden eliminarse. Por ejemplo, un pequeo pueblo que es servido por una planta independiente, la distribucin, consiste en algunos alimentadores primarios, que van a los transformadores de distribucin donde el voltaje se reduce al nivel requerido por los consumidores.
1.2
CIRCUITOS DE SUBTRANSMISIN
La tensin de estos circuitos est comprendida entre valores de transmisin y de distribucin. Estos circuitos parten de un transformador exclusivo que generalmente est en la subestacin de distribucin o del devanado auxiliar de un transformador de tres devanados.
A los niveles de subtransmisin se manejan en Colombia demandas de potencia del orden de 10 a 35 MVA, mientras que en distribucin las demandas estn entre 75 y 500 kVA.
Los niveles de tensin en redes de subtransmisin normalizados en Colombia son: 34.5 kV, 44 kV, 66 kV. En su recorrido estos circuitos generalmente alimentan
cargas industriales u otros municipios.
10
1.3
PARTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN
Las partes del sistema de distribucin se muestran en la Figura 4.
En ella se
observan los elementos necesarios para llevar la energa elctrica al usuario, desde el momento en que el transformador de la subestacin de distribucin recibe la potencia hasta entregarla finalmente transformada al usuario final para hacer uso de ella.
2
4 15 11 14 12 13
1
2 10
9
USUARIO 3 5 CP 7 CE 6SUBESTACIN DE DISTRIBUCIN
CE
CP
RA
9 8 16 17 IF RV 8
Figura 4. Partes constitutivas de un sistema de distribucin
11
Donde: 1 = Transformador de potencia. 2 = Interruptores. 3 = Barraje. 4 = Seccionador de puesta a tierra. 5 = Ingreso a la canalizacin. 6 = Canalizacin. 7 = Salida de circuito. 8 = Seccionadores o cuchillas. 9 = Aisladero. 10 = Transformador de distribucin. 11 = Pararrayos. 12 = Red secundaria. 13 = Acometida Secundaria. 14 = Contador. 15 = Interruptor de bajo voltaje. 16 = Acometida Primaria. 17 = Subestacin de edificio, Fbrica, Centro comercial, etcIngreso a la canalizacin RV = Regulador de voltaje. RA = Reconectador automtico. IF = Indicador de falla. CP = Circuito principal. CE = Circuito de emergencia.
12
1.3.1
Subestacin de distribucin
Reciben la potencia de los circuitos de transmisin o subtransmisin y transforman su voltaje a niveles adecuados para el suministro a los alimentadores primarios. En ella tenemos: Transformador de potencia. Interruptores. Seccionador de lnea de puesta a tierra. Este seccionador puede ser manual o automtico segn las necesidades del sistema. Equipos de proteccin.
1.3.2
Lneas primarias o alimentadores primarios
Son los circuitos que salen de la subestacin de distribucin y abastecen los caminos de flujo de potencia para los transformadores de distribucin, recorriendo el rea de carga. Estos alimentadores pueden ser de tipo trifsico o monofsico, areos o subterrneos.
Los alimentadores primarios incluyen elementos como los siguientes:
Elementos de maniobra y/o proteccin. seccionadores, reconectadores e interruptores.
Como aisladeros, pararrayos,
Elementos de sealizacin. Como por ejemplo el indicador de falla. Elementos que controlan la tensin como reguladores y capacitores.
13
Transformadores de distribucin.
Que se encargan de reducir el voltaje de los
alimentadores primarios a niveles adecuados de utilizacin para el consumidor. Salidas de circuitos. Acometida primaria. Entrada de la alimentacin en urbanizaciones, fbricas,
edificios, centros comerciales, etc. Se utiliza cuando es necesario alimentar un centro de transformacin (subestacin).
1.3.3
Red secundaria
Es la encargada de distribuir la potencia de los secundarios de los transformadores de distribucin a los usuarios, a un nivel de tensin adecuado para su utilizacin. Pueden ser trifsicas o monofsicas, area o subterrnea.
1.3.4
Acometida secundaria
Es la parte del sistema de distribucin que se encuentra entre la red secundaria y el contador del usuario. monofsica. Esta acometida puede ser area o subterrnea, trifsica o
Se resume entonces, que una red de distribucin es la parte de un sistema elctrico de potencia que le lleva al usuario la energa proveniente de la subestacin de distribucin, incluyendo la acometida.
14
1.3.5
Tipos de voltajes utilizados en distribucin
Hay una gran variedad de voltajes de generacin, transmisin, distribucin primaria, distribucin secundaria, etc. Ejemplo de ello son los siguientes:
Tabla 2. Tensiones de generacin y distribucinGENERACIN TRANSMISIN DISTRIBUCIN PRIMARIA *6.6 Kv *13.2 kV *13.8 kV 15 kV 35 kV *110 kV 138 kV 160 kV *220 kV 345 kV 400 kV *500 kV 750 kV * Utilizados en Colombia **Fuente: Subestaciones de alta y extra alta tensin. Carlos Felipe Ramrez G. Pgina 5 *7.62 kV (10) 11.4 kV (30) *13.2 kV (30) 6.6 kV (10) DISTRIBUCIN SECUNDARIA *240/120 V *220/127 V *208/120 V *440/240 V 480/277 V
1.4
CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN
En general se puede mencionar que para llevar la energa elctrica a los consumidores, desde el punto de vista de construccin se tienen dos tipos de instalaciones: areas y subterrneas.
15
En las redes areas los conductores van sostenidos en postes, mientras que en las subterrneas van en ductos o directamente enterrados.
1.4.1
Redes de distribucin areas
En esta modalidad los conductores, que usualmente se utilizan son desnudos, van soportados a travs de aisladores en crucetas metlicas, en postes fabricados en concreto o madera o metlicos en sistemas urbanos y rurales.
Comparativamente las instalaciones areas tienen un menor costo inicial que las subterrneas (10 veces menos). Pero, estn expuestas a un gran nmero de factores que pueden ocasionar muchas interrupciones en el servicio tales como: Descargas atmosfricas. Lluvias. Granizo. Vientos. Polvo. Temblores. Gases contaminantes. Contactos con ramas de rboles. Vandalismo. Choques de vehculos.
16
Otras desventajas al comparar con el sistema de distribucin subterrneo son: Poca esttica. Menos confiabilidad. Menos seguridad (Peligro a los transentes)
Sin embargo, a pesar de las contingencias a las que pueden estar sometidas, las redes areas son las ms utilizadas.
Las redes areas tienen las siguientes ventajas: Fcil mantenimiento. Rpida localizacin de fallas. Costo inicial bajo. Costos de mantenimiento bajos. Fcil diseo y construccin.
1.4.2
Redes de distribucin subterrneas
Son empleadas en zonas donde por razones de urbanismo, de concentracin de carga, congestin o condiciones de mantenimiento no es aconsejable el sistema areo. Actualmente el sistema subterrneo es competitivo frente al sistema areo en zonas urbanas cntricas.
Desventajas: Su alto costo inicial.
17
Dificultad para localizar las fallas cuando hay dao en el aislamiento. Mantenimiento costoso y complicado. Su diseo y construccin es complicado.
Respecto a la red area el sistema subterrneo resulta ser: Ms confiable. De mejor esttica. Ms seguro.
La razn de su alta confiabilidad radica en el hecho de que no se ve afectada por los factores mencionados para la red area.
1.4.3
Factores que influyen en la eleccin de un sistema areo o subterrneo
Densidad de carga. Confiabilidad. Esttica. Costo de inversin. Costo de operacin y/o mantenimiento. Facilidad de operacin. Seguridad. Aspectos ambientales y urbanismo.
18
1.4.4
Objetivos que debe cumplir el sistema elegido
Mantener la tensin de suministro a los consumidores dentro de los lmites permisibles. Mxima seguridad en el suministro de energa, estableciendo un equilibrio
tcnico-econmico. ptimo dimensionamiento en la instalacin para cubrir demandas futuras a un costo mnimo.
El sistema de distribucin elctrico se hace cada da ms importante, entre otras, por las siguientes razones: Cumple la funcin de enlace con el consumidor final. Representa un elevado costo de la inversin total del sistema de potencia, oscilando alrededor de un 50% del total de redes y se eleva a un 70% cuando son construidos con de redes subterrneas. Es la parte del sistema que ms aporta prdidas de energa al sistema (oscila en valores cercanos al 70% de las prdidas totales). El factor ms importante reside en el gran volumen de elementos que conforman estos sistemas. Supervisar y controlar el desarrollo de un sistema de distribucin requiere manejar una informacin voluminosa y tomar delicadas decisiones, lo cual es una tarea compleja y de gran trascendencia.
19
2
CARACTERSTICAS DE LAS CARGAS
2.1
CLASIFICACIN DE LAS CARGAS
2.1.1
Segn su localizacin geogrfica
Redes urbanas Suburbanas Rurales Centro de la ciudad.
2.1.2 2.1.2.1
Segn la confiabilidad
Primera categora Corresponde a los usuarios para los cuales una
Tambin llamada sensible.
interrupcin pondra en peligro vidas humanas; tambin para aquellos que tienen complicados y costosos procesos industriales; estos usuarios deben disponer de plantas de emergencia y circuitos de respaldo. Se pueden citar en esta categora los hospitales, grandes industrias (Empresas que tienen circuitos a 44 kV de diferentes
20
subestaciones), instalaciones de servicio pblico, iluminacin de pistas de aeropuertos, iluminacin de subestaciones, estaciones de bomberos, etc.
2.1.2.2
Segunda categora
Tambin llamada semisensible. Son aquellos usuarios a los cuales una interrupcin causa serios perjuicios, como es la pequea industria, zonas comerciales, poblaciones menores, etc.
2.1.2.3
Tercera categora o normal
Representada por las cargas que ante una interrupcin de la energa elctrica, no tengan asociadas unas prdidas econmicas altas o perjuicios de gran consideracin, como en el caso de las cargas residenciales.
2.1.3
Segn la tarifa
Cargas de pequea, mediana y gran industria Cargas residenciales Cargas comerciales Cargas de otros
En otros se considera la energa consumida por los edificios e instituciones del gobierno, el alumbrado pblico, instituciones de la iglesia, etc.
21
2.1.4 2.1.4.1
Segn el tipo de consumidor
Residencial
La empresa encargada suministra directamente el voltaje a niveles adecuados para el usuario 120 / 240 V 208 / 120 V.
Estas tendrn una subdivisin de acuerdo a su localizacin en el espacio geogrfico, as: Urbana, suburbana y rural.
2.1.4.2
Industrial
De acuerdo al tipo de industria, tal como se ha definido anteriormente, se dividen en pequea, mediana y gran industria. EL usuario de acuerdo a sus necesidades define la forma en que alimentar sus equipos.
2.1.4.3
Comercial
Son aquellas cargas que son vitales para el desarrollo econmico de un poblado. Se pueden clasificar as: reas del centro de la ciudad. Centros comerciales. Edificios y centros financieros.
22
Cabe mencionar que las cargas industrial y comercial reciben un voltaje para que ellos mismos lo transformen, normalmente en 13,2 kV hasta 500 kVA y de ah en adelante en 44 kV.
2.1.4.4
Tursticas
Balnearios, centros vacacionales, hoteles, etc.
2.1.4.5
Servicio oficial
Es el que se presta a las oficinas de carcter gubernamental o de orden nacional, departamental o municipal. Se presta tambin a los municipios para fines de
iluminacin de vas pblicas, parques y seales de trnsito; planteles educativos, hospitales, clnicas, ancianatos, orfanatos y en general empresas de carcter oficial.
2.1.4.6
Servicio especial:
Es el que se presta a entidades culturales sin nimo de lucro que reciben donaciones de entidades oficiales de cualquier orden, o que estas ltimas hayan participado en su constitucin. Tambin se podrn incluir instituciones de beneficencia, servicios sociales, instituciones eclesisticas, etc.
23
2.1.4.7
Servicio provisional
Es el que se presta a espectculos pblicos no permanentes, iluminaciones decorativas y otros servicios de carcter ocasional como en el sector de la construccin.
2.2
TARIFAS DEL SERVICIO DE ENERGA ELCTRICA
Para el cobro del servicio elctrico, las empresas de energa se rigen por la ley 142 de 1.994 (artculo 86), sta ley determina el rgimen tarifario y la comisin de
regulacin de energa y gas (CREG) expide resoluciones por medio de las cuales se dictaminan las tarifas que se aplican a los diferentes consumos.
Se recomienda al lector observar la Resolucin No. 078 del 29 de abril de 1997 Por la cual se establece la transicin en materia de tarifas de los usuarios regulados
Las tarifas se determinan con base en la estructura econmica de costos de la prestacin del servicio de energa en consideraciones de equidad social.
Las siguientes definiciones y criterios son los fundamentos para el cobro de este servicio:
24
2.2.1
Estrato socioeconmico
Nivel de clasificacin de la poblacin con caractersticas similares en cuanto a grado de riqueza y calidad de vida, determinada mediante las condiciones fsicas de la vivienda y su localizacin geogrfica.
2.2.2
Tarifas residenciales
Para efectos de facturacin se consideran como residenciales tambin a los pequeos establecimientos comerciales o industriales anexos a las viviendas.
Para el servicio a usuarios residenciales se establece un cargo fijo mensual, un cargo mensual por consumo y cuando es el caso, un cargo por demanda mxima.
El cargo fijo mensual es independiente del nivel de consumo y su valor depende del estrato socioeconmico.
El cargo por consumo se liquida de acuerdo a las tarifas para cada uno de los siguientes rangos: Primero: Consumo de subsistencia. Segundo: Consumo bsico. Tercero: Consumo intermedio. Cuarto: Consumo superior.
25
La magnitud de estos rangos se establecen con base en parmetros tales como los hbitos de consumo, la disponibilidad de sustitutos energticos y el estrato socioeconmico.
El cargo por demanda mxima se le asigna a toda unidad residencial con una carga instalada superior a 40 kW que se liquidar con las tarifas de demanda mxima del servicio industrial en el nivel de tensin correspondiente.
2.2.3
Tarifas no residenciales
Para este servicio se cobra un cargo fijo mensual, un cargo por consumo y cuando es el caso un cargo mensual por demanda mxima y uno por energa reactiva. Para estos cobros, se podrn establecer tarifas diferenciales segn los niveles de tensin a la cual se conecten los equipos de medida.
Las tarifas por concepto de consumo de energa activa y reactiva y de demanda mxima pueden ser objeto de diferenciacin horaria de all que existan tarifas por consumos de energa en punta o por fuera de punta.
A continuacin se muestra un anuncio de prensa que mes a mes las empresas que prestan el servicio de energa elctrica tienen que expedir. En dicho anuncio se consignan las tarifas de la energa para cada uno de los niveles de tensin y para cada uno de los tipos de usuario que la empresa atiende. (Observar Figura 5)
26
Figura 5. Tarifas de energa elctrica
27
2.3
CARACTERSTICAS GENERALES Y DEFINICIONES
2.3.1
Capacidad
Es la potencia nominal que un equipo o sistema elctrico tiene para entregar. En los datos de placa de los diferentes aparatos del sistema se lee la capacidad por ejemplo: Generador de 70 MVA. Transformador de 75 kVA.
2.3.2
Carga instalada
Es la sumatoria de las potencias nominales de todos los aparatos y equipos que se encuentran conectados a un sistema elctrico sea que estn en operacin no, o que potencialmente puedan conectarse al sistema. Se expresa en kVA, kW. Esta carga conectada puede referirse a todo un sistema o parte de l.
Para su evaluacin se toma como base, adems de las potencias especificadas en placas, las equivalencias dadas por el ICONTEC (Norma 2050).
2.3.3
Demanda
Es la cantidad de potencia que un consumidor utiliza de la red o del sistema en un intervalo de tiempo dado, llamado intervalo de demanda.
28
La demanda de un sistema o instalacin tambin puede definirse como la carga medida en los terminales del receptor en un intervalo definido de tiempo. La demanda puede darse tanto en kVA, kvar, kW, A demanda mxima (Por Unidad). o como porcentajes de la
2.3.4
Demanda promedio (DP)
Es el promedio de la demanda solicitada por el usuario durante un intervalo de tiempo dado. Se hace nfasis en la demanda promedio ya que las cargas instantneas no son importantes puesto que se presentan durante perodos de tiempo muy cortos. Dp Energa consumida en un intervalo de tiempo el intervalo de tiempo
Ejemplo: Si la energa consumida en una residencia en un da es 17,5 kWh. Encontrar la demanda promedio. Dp = (17,5 kWh) / 24 h Dp = 0,73 kW
2.3.5
Demanda mxima (DMax)
Es la mxima condicin de carga que se presenta en un sistema o instalacin durante un tiempo especfico. La demanda mxima es expresada en unidades
apropiadas dependiendo del tipo de carga, tales como kVA, kW, kvar o A.
29
La demanda mxima es de gran inters, ya que representa las condiciones ms severas de operacin impuestas a un sistema desde el punto de vista trmico y de cadas de voltaje. Puede ser tomada como la demanda mxima instantnea, pero en la prctica se define tambin para la demanda mxima un intervalo de demanda. La mayora de estos intervalos usados en medidores de demanda son 5, 15, 30, 60 minutos, sin embargo, tambin se puede definir cual es la demanda mxima diaria, semanal, mensual o anual.
2.3.6
Curvas de carga
Estn formadas por las demandas mximas que se presentan en un intervalo de tiempo dado, por ejemplo, si la curva de carga es diaria, se tomar las demandas mximas presentadas durante el da.
El anlisis de estas curvas constituye una base para determinar las tendencias de la carga y permite seleccionar los equipos de transformacin y proteccin. Tambin se pueden obtener datos que indican el comportamiento propio de la carga y de sta en relacin con la capacidad instalada. Por ejemplo si el perodo tomado para la curva de carga es de un ao, la demanda mxima ser un dato importante para ser, por ejemplo, utilizado para la planeacin del crecimiento y expansin de un sistema elctrico.
A continuacin se muestran algunas curvas de carga tpicas. Cabe mencionar que los valores estn expresados como un porcentaje de la demanda mxima (p.u.). La
30
importancia de estas curvas radica en que su forma determina el comportamiento elctrico de las cargas residenciales, comerciales y de la pequea industria
CURVA DE CARGA SECTOR RESIDENCIAL1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 P.U. 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 22:00 22:00 22:45 22:45 23:30 23:30 0:15 1:00 1:45 2:30 3:15 4:00 4:45 5:30 6:15 7:00 7:45 8:30 9:15 10:00
TIEM PO (hh:m m )
Figura 6. Curva de carga sector residencial
C U R V A D E C AR G A M O RF O L O G A C O M ER C I O1 0 ,9 0 ,8 0 ,7 0 ,6 P.U. 0 ,5 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,1 0 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 0:15 1:00 1:45 2:30 3:15 4:00 4:45 5:30 6:15 7:00 7:45 8:30 9:15
T IEM P O ( h h :m m )
Figura 7. Curva de carga sector comercial
31
C UR V A D E CAR G A M O R FO L O G A P EQ U E A I ND U S T RI A1 0 ,9 0 ,8 0 ,7 0 ,6 P.U. 0 ,5 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,1 0 0:15 1:00 1:45 2:30 3:15 4:00 4:45 5:30 6:15 7:00 7:45 8:30 9:15 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 22:00 22:45 23:30
T IEM PO ( h h :m m )
Figura 8. Curva de carga pequea industria
CURVA DE CARGA EN P.U. CLASE ALTA1.2 Demanda Mxima 1 Demanda Promedio 0.8
P.U.
0.6
0.4 EL REA BAJO LA CURVA ES LA ENERGA CONSUMIDA
0.2
0 00:15 01:00 01:45 02:30 03:15 04:00 04:45 05:30 06:15 07:00 07:45 08:30 09:15 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 22:00 22:45 23:30
TIEMPO (hh:m m )
Figura 9. Elementos de la curva de carga
32
En general las curvas de carga se expresan en por unidad ya que este manejo de unidades permite mayor flexibilidad al usuario de la misma, en el eje X se tiene el tiempo, las unidades varan segn las necesidades. En la figura se muestra la
demanda mxima de la curva y la demanda promedio, as mismo se indica que el rea bajo la curva es la energa. ENERGA D(t) dt , Donde D(t) es la demanda en el tiempo (curva de carga)
Toda curva de carga debe ir acompaada de una tabla donde se indiquen los datos de la curva y sus unidades. (Observar Figura 10)
2.3.7
Factor de demanda (Fd)
Es la relacin entre la demanda mxima de un sistema o parte de l y la carga total instalada o conectada al sistema o parte de l. El Fd siempre es menor o igual a 1, ya que la demanda mxima es menor o a lo sumo igual a la carga conectada del sistema.
Fd
Demanda Mxima Carga instalada
Este factor indica la simultaneidad en el uso de la carga total conectada. Es decir, los aparatos elctricos de una instalacin, normalmente no sern accionados al mismo tiempo a plena carga, en cuyo caso el factor de demanda es menor que la unidad, a excepcin de algunos casos por ejemplo, de la red de alumbrado pblico cuyo factor
33T ABL A DE DAT OS C U R V A D E C A R G A EN P.U . CLASE ALT A T IE M P O (h h : m m ) 0 0 :1 5 0 0 :3 0 0 0 :4 5 0 1 :0 0 0 1 :1 5 0 1 :3 0 0 1 :4 5 0 2 :0 0 0 2 :1 5 0 2 :3 0 0 2 :4 5 0 3 :0 0 0 3 :1 5 0 3 :3 0 0 3 :4 5 0 4 :0 0 0 4 :1 5 0 4 :3 0 0 4 :4 5 0 5 :0 0 0 5 :1 5 0 5 :3 0 0 5 :4 5 0 6 :0 0 0 6 :1 5 0 6 :3 0 0 6 :4 5 0 7 :0 0 0 7 :1 5 0 7 :3 0 0 7 :4 5 0 8 :0 0 0 8 :1 5 0 8 :3 0 0 8 :4 5 0 9 :0 0 0 9 :1 5 0 9 :3 0 0 9 :4 5 1 0 :0 0 1 0 :1 5 1 0 :3 0 1 0 :4 5 1 1 :0 0 1 1 :1 5 1 1 :3 0 1 1 :4 5 1 2 :0 0 P . U . M X IM A 0 .5 0 0 0 .4 5 4 0 .4 3 7 0 .4 4 0 0 .4 3 2 0 .4 2 8 0 .4 0 5 0 .4 0 0 0 .4 1 4 0 .3 8 1 0 .4 1 5 0 .4 0 7 0 .4 0 6 0 .4 1 2 0 .3 8 5 0 .4 0 4 0 .4 4 2 0 .4 7 0 0 .4 9 1 0 .4 9 6 0 .5 2 8 0 .5 1 4 0 .4 8 4 0 .4 5 1 0 .5 2 0 0 .6 1 9 0 .6 7 8 0 .6 6 2 0 .6 2 1 0 .6 5 3 0 .6 1 8 0 .6 2 6 0 .6 2 5 0 .6 5 2 0 .6 5 0 0 .6 5 8 0 .6 0 5 0 .6 2 8 0 .5 4 7 0 .6 1 8 0 .5 8 2 0 .6 1 1 0 .5 7 4 0 .5 9 1 0 .6 4 2 0 .6 7 1 0 .7 1 2 0 .6 8 8 T IE M P O ( h h :m m ) 1 2 :1 5 1 2 :3 0 1 2 :4 5 1 3 :0 0 1 3 :1 5 1 3 :3 0 1 3 :4 5 1 4 :0 0 1 4 :1 5 1 4 :3 0 1 4 :4 5 1 5 :0 0 1 5 :1 5 1 5 :3 0 1 5 :4 5 1 6 :0 0 1 6 :1 5 1 6 :3 0 1 6 :4 5 1 7 :0 0 1 7 :1 5 1 7 :3 0 1 7 :4 5 1 8 :0 0 1 8 :1 5 1 8 :3 0 1 8 :4 5 1 9 :0 0 1 9 :1 5 1 9 :3 0 1 9 :4 5 2 0 :0 0 2 0 :1 5 2 0 :3 0 2 0 :4 5 2 1 :0 0 2 1 :1 5 2 1 :3 0 2 1 :4 5 2 2 :0 0 2 2 :1 5 2 2 :3 0 2 2 :4 5 2 3 :0 0 2 3 :1 5 2 3 :3 0 2 3 :4 5 0 0 :0 0 5.2 k W P . U . M X IM A 0 .6 7 0 0 .6 5 4 0 .6 7 1 0 .6 2 1 0 .5 5 6 0 .5 0 1 0 .5 0 6 0 .5 0 0 0 .4 6 8 0 .4 6 1 0 .4 1 4 0 .3 9 5 0 .4 1 9 0 .4 5 3 0 .4 6 0 0 .4 1 7 0 .4 0 6 0 .4 1 5 0 .4 3 2 0 .4 2 8 0 .3 9 8 0 .3 9 9 0 .4 6 4 0 .5 1 9 0 .7 2 0 0 .7 7 8 0 .8 5 3 0 .9 2 0 0 .9 7 6 1 .0 0 0 0 .9 4 8 0 .9 4 1 0 .9 0 6 0 .9 2 6 0 .9 3 6 0 .8 9 4 0 .8 2 5 0 .8 2 3 0 .8 0 9 0 .8 3 3 0 .8 1 5 0 .7 8 7 0 .7 0 1 0 .6 9 5 0 .6 1 5 0 .5 6 1 0 .5 6 9 0 .5 3 3
D e m a n d a M x im a
Figura 10. Datos de la curva de carga
34
de demanda es 1, ya que todas las cargas estn conectadas simultneamente en condiciones normales. En resumen este factor indica como se est usando la carga conectada al sistema.
El factor de demanda resulta ser adimensional, dado que la carga conectada y la demanda mxima deben estar expresadas en las mismas unidades.
Para ser especficos, un registro del factor de demanda debera indicar el intervalo de demanda y el perodo sobre el cual la demanda mxima es aplicada.
Aunque puede ser aplicado a un gran sistema, este factor es usualmente aplicable a usuarios de tipo industrial, comercial, residencial, etc.
2.3.8
Factor de carga (Fc)
Mide el grado de variacin de carga en un perodo determinado, es decir, indica el comportamiento general de la demanda comparado con su pico mximo. Como la mayora de las cargas son variables durante un perodo de tiempo dado y slo tendrn algunos picos de demanda mximos; esta variacin es medida a travs del factor de carga, el cual est definido como: Fc Demanda promedio Demanda Mxima
35
La demanda mxima, debe ser el pico ocurrido en el mismo perodo en el cual se toma la demanda promedio. Este factor es adimensional y siempre es menor o igual que uno.
El rea bajo una curva de carga diaria representa el consumo de kWh durante las 24 horas del da, por lo tanto, el factor de carga tambin puede ser definido como:
Fc
Energa consumida en 24 horas Demanda Mxima en 24 horas x 24 horas
Tabla 3. Factores de carga tpicos ZONAZONAS RESIDENCIALES
FC (R ) ANGO(0,40 0,60)
ZONAS COMERCIALES
(0,60 0,70)
ZONAS INDUSTRIALES
(0,68 0,75)
* Estos rangos han sido establecidos en los estudios de caracterizacin de la carga.
El factor de carga es mayor que cero y menor que la unidad. Una carga constante en un determinado perodo de tiempo tiene un factor de carga igual a 1, puesto que la carga promedio y el pico son iguales como el caso del alumbrado pblico.
36
Es necesario especificar el intervalo de tiempo en el que estn considerados los valores de la demanda mxima instantnea y la demanda promedio, ya que para una misma carga en un periodo de tiempo mayor se obtiene un factor de carga menor. Debido a esto: Fc Anual < Fc Mensual < Fc Semanal < Fc Diario
Bsicamente el factor de carga indica el comportamiento general de la demanda comparado con su pico mximo. Los ciclos de carga de varias formas y picos pueden tener igual factor de carga; el nico requerimiento para esta igualdad es que la relacin entre los respectivos promedios de carga y el pico sean iguales.
2.3.9
Factor de utilizacin (FU)
Es la relacin entre la mxima demanda de un sistema o parte de l y la capacidad nominal del sistema o parte de l.
FU
Demanda mxima del sistema Capacidad instalada
Un registro de factor de utilizacin indicara el intervalo de demanda y el perodo sobre el cual la demanda mxima es aplicada. El factor de utilizacin indica el grado al cual la capacidad de un sistema est siendo utilizado durante un pico de carga. Se usa en sistemas que proporcionan potencia, por ejemplo los transformadores. El siguiente es un ejemplo para el factor de utilizacin:
37
Se tiene un transformador de distribucin de 75 kVA, durante un mes se registro su demanda y se encontr que la mxima demanda fue de 24 kVA FU = 24 kVA / 75 kVA FU = 0,32
Si FU es mayor que 1 indica que el transformador est siendo sobrecargado ya que los usuarios le estn exigiendo ms de su capacidad nominal.
El factor de demanda
nos indica que porcentaje de la carga instalada se est
alimentando, en cambio el factor de utilizacin nos indica la fraccin de la capacidad del sistema que se est utilizando durante el mximo pico de carga (Indica la utilizacin mxima del equipo).
2.3.10 Factor de planta nominal (Fpt) Se define como la relacin entre la demanda promedio y la capacidad instalada
Fpt
Demanda Promedio Capacidad instalada
Este factor nos informa acerca de la utilizacin promedio del equipo o instalacin.
38
2.3.11 Factor de potencia (Cos ) Es la relacin entre la potencia activa y la potencia aparente. La incidencia ms
importante del factor de potencia se da en el porcentaje de prdidas y en la regulacin de voltaje por lo tanto en la calidad y economa del servicio de energa.
FP
Cos
Potencia Activa Potencia Aparente
Para sistemas de distribucin se fija como norma un valor de 0.9, y en caso de que presenten valores menores a ste, se deber corregir a travs de condensadores o cualquier otro mtodo.
2.3.12 Factor de perdidas (fperd) Para el clculo de prdidas de energa a partir de las prdidas de potencia se utiliza el factor de prdidas. Este factor se define como la relacin entre el valor medio y el valor mximo de la potencia disipada en prdidas en un intervalo de tiempo considerado.
Fperd
Valor medio de kWh de prdidas durante un periodo kW mximos de prdidas x No. de horas del periodo
El factor de prdidas es el porcentaje de tiempo que requiere el valor pico de una carga para producir las mismas prdidas que las producidas por la carga real en un
39
periodo dado. Para efectuar el clculo de este factor se pueden utilizar las siguientes expresiones: Fperd k Fc (1 k) Fc 2 Frmula de Buller
Fc : Factor de carga k : Coeficiente estadstico (1+k) cos 2
La ecuacin ms utilizada para el clculo del factor de prdidas es la siguiente:
Fperd
0,3 Fc 0,7 Fc 2
2.3.13 Densidad de carga Este parmetro nos indica cunta es la carga por unidad de rea. Es frecuentemente til para medir las necesidades elctricas de un rea determinada. Se puede medir en kVA por metro cuadrado y se define como la carga instalada por unidad de rea; el trmino voltio-amperio por pie cuadrado es usado tambin al referirse a la densidad de la carga, sin embargo, es limitado a edificios comerciales o plantas industriales.
Conociendo la densidad de carga y el rea de la seccin en estudio, se puede conocer el valor de la carga instalada.
Ejemplo: encontrar la densidad de carga de una zona residencial de 500 metros cuadrados y cuya carga conectada es de 1800 kVA. Densidad de carga = 1800 kVA / 500 m2 = 3,60 kVA/ m2
40
2.3.14 Diversidad de carga La diversidad de carga se presenta en un grupo de consumidores que tienen una demanda especfica, pero, por razn de sus diferentes hbitos, sus curvas de carga varan unas de otras y sus demandas mximas no coinciden en el tiempo.
Este concepto indica que los picos de demanda individuales no ocurren simultneamente. En los transformadores de distribucin casi que coinciden en el tiempo las demandas mximas individuales, pues generalmente alimentan cargas relacionadas, lo que no ocurre con transformadores de potencia en subestaciones. Para el primer caso se dice que hay menor diversificacin de carga que para el segundo caso.
2.3.15 Demanda mxima diversificada (Dmx) Es la mxima demanda encontrada en un grupo de consumidores cuyas curvas de carga varan unas de otras y sus demandas mximas no coinciden en el tiempo. Esta demanda determina la capacidad del sistema alimentador: as, la demanda mxima diversificada de un grupo de usuarios determina la capacidad del transformador; la demanda mxima diversificada de un grupo de transformadores determina la capacidad de la lnea primaria, y la demanda mxima de un grupo de alimentadores primarios determina la capacidad de la subestacin.
41
En caso de que no se pueda hacer una medicin exacta de la demanda mxima diversificada, debe utilizarse datos histricos que representan una buena aproximacin.
2.3.16 Demanda mxima diversificada promedio Es la relacin entre la demanda mxima diversificada de un sistema y el nmero de usuarios que alimenta este sistema. Dmax div promedio Demanda mxima diversificada del grupo Nmero de usuarios
Por ejemplo si se tienen 20 usuarios y la mxima demanda del grupo fue de 50 kVA el factor de demanda diversificada ser: Dmax div. Promedio = 50 kVA / 20 Instalaciones = 2,50 kVA / Inst.
2.3.17 Demanda no coincidente Se define como la suma de las demandas mximas individuales sin importar que coincidan o no en el tiempo.
Bsicamente la demanda mxima no coincidente es muy til cuando se trabaja con cargas no homogneas, mientras que la demanda mxima coincidente o diversificada se aplica ante todo a cargas del mismo tipo.
42
2.3.18 Factor de diversidad o de grupo (Fdiv) Se define como la relacin entre las sumas de las demandas mximas individuales y la demanda mxima de todo el grupo. Puede referirse a dos o ms cargas separadas, o puede incluir todas las cargas de cualquier parte de un sistema elctrico o el sistema total.n
Demandas mximas individuales i
Fdiv
i 1
Demanda Mxima diversificada del grupo
El factor de diversidad se utiliza para determinar la demanda mxima que resulte de la combinacin de un grupo de cargas individuales o de la combinacin de dos o ms grupos de stos. Estas combinaciones puede representar un grupo de usuarios alimentados por un transformador, un grupo de transformadores conectados a un alimentador primario, un grupo de alimentadores conectados a una subestacin, etc.
Mientras que el factor de demanda indica la simultaneidad en el uso de los equipos instalados por el usuario, el factor de diversidad permite juzgar el hecho de que tan coincidentes en el tiempo son las demandas mximas individuales y aprovechar la diversidad para hacer ms econmicos los diseos y construcciones de los sistemas de distribucin puesto que se ajustan a la realidad. Los factores de diversidad son diferentes para las distintas regiones del pas, pues dependen del clima, de las costumbres, del grado de industrializacin de la zona y de las diferentes clases de consumo.
43
Las siguientes curvas de carga se utilizan para mostrar el clculo del factor de diversidad, estas curvas simulan comportamientos residenciales de los estratos 1 y 2. (Observar la Figura 11)
kVA 80 70 60 50 40 30 20 10 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Curva 1
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T ie m p o ( h h )
kVA 70 60 50 40 30 20 10 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
C urva 2
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T ie m p o ( h h )
kVA 90 80 70 60 50 40 30 20 10 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
C urva 3
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T ie m p o ( h h )
kVA 180 160 140 120 1 00 80 60 40 20 01 2 3 4 5 6 7 8 9
S UM A C 1 + C 2 + C 3
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T ie m p o ( h h )
Figura 11. Curvas de carga - Factor de diversidad
44
Tabla 4. Datos curva de carga - Factor de diversidadTIEMPO (hh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 CURVA 1 CURVA 2 CURVA 3 kVA kVA kVA 10 15 5 10 15 5 10 15 5 10 15 20 10 15 20 20 15 30 20 15 30 20 15 30 20 40 50 20 40 50 20 40 80 20 40 80 70 40 50 70 40 50 50 40 30 50 60 30 30 60 30 30 50 10 60 50 10 60 50 10 60 50 5 10 50 5 10 5 5 10 5 5 SUMA kVA 30 30 30 45 45 65 65 65 110 110 140 140 160 160 120 140 120 90 120 120 115 65 20 20
Dem. Mx Intervalo de Dem. Mx Dem. Promedio
70.00 13 14 29.17
60.00 16 - 17 32.50
80.00 11 12 26.88
160.00 13 - 14 88.54
Demanda no coincidente = 70 kVA + 60 kVA + 80 kVA = 210 kVA Demanda mxima diversificada del grupo = 160 kVA Fdiv = (70 + 60 + 80) kVA / 160 kVA Fdiv = 0,50
45
El factor de diversidad puede ser igual o mayor que la unidad: es igual a 1 cuando todas las demandas mximas individuales ocurran simultneamente o son coincidentes.
2.3.19 Factor de coincidencia o de simultaneidad (Fco) En muchos casos se prefiere emplear el inverso del factor de diversidad, el cual se denomina factor de coincidencia. El factor de coincidencia es la relacin entre la demanda mxima diversificada del grupo y la suma de las demandas mximas individuales.
Fco
1 Fdiv
Demanda Mxima diversificada del grupon i 1
Demandas mximas individuales i
A mayor factor de coincidencia, ms coincidentes en el tiempo son las demandas mximas individuales. En lo posible se debe reducir este factor.
2.3.20 Curvas de demanda diversificada. La demanda diversificada, es la demanda de un grupo o conjunto de cargas en un mismo intervalo de tiempo, con base en este concepto se obtienen una serie de curvas que indican cual es la demanda mxima por instalacin dependiendo del nmero de usuarios.
46
El comportamiento de las curvas sigue una ecuacin inversa del tipo Y = A + B / No Usuarios. En el eje Y se encuentran los kVA por instalacin y en el eje X el nmero de usuarios, de tal manera que al conocer el nmero de instalaciones de un sistema cualesquiera podemos conocer los kVA/Inst. y de all conocer los kVA totales .
Estas curvas son de gran importancia para el diseo de las redes de distribucin, en un captulo posterior se mostrar la forma de su utilizacin.
Zona s de de ma nda7.00
6.00
Clase de Carga Alta
5.00
Clase de Carga Media
kVA/instalacin
4.00 Clase de Carga Baja 3.00
2.00
1.00
0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Nm e ro de us uar ios
Figura 12 . Curvas de demanda diversificada*Segn norma RA8-008 de Empresas Pblicas de Medelln
47
2.4
EJERCICIOS DE APLICACIN
2.4.1
Ejercicio No 1
Tres equipos registradores se han conectado para medir tres cargas de pequea industria, en la siguiente tabla se muestran los resultados de un da tpico de cada una de esas muestras. Se requiere encontrar los siguientes parmetros:
a. Curva de la carga total b. Grficas de las curvas de carga c. Energa de cada carga d. Demanda no coincidente e. Factor de diversidad f. Factor de carga y factor de prdidas
Tabla 5 . Curvas de carga - Ejercicio de aplicacinTIEMPO (hh) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CURVA 1 KVA 5 5 10 10 10 20 30 30 20 50 CURVA 2 kVA 15 15 15 15 15 15 15 15 40 40 CURVA 3 kVA 5 5 60 60 60 30 30 30 50 50
48 TIEMPO (hh) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 F.P. CURVA 1 KVA 50 20 20 80 80 10 10 20 60 60 60 10 10 10 0,85 CURVA 2 kVA 60 90 100 100 40 50 50 10 10 50 50 50 5 5 0,87 CURVA 3 kVA 80 80 50 50 30 30 30 100 100 10 5 5 5 5 0,85
a. Curva de la carga total. Para encontrar la curva total se debe sumar punto a punto las tres cargas. La suma es la siguiente:TIEMPO SUMA TIEMPO SUMA hh kVA hh kVA 1 25 13 170 2 25 14 230 3 85 15 150 4 85 16 90 5 85 17 90 6 65 18 130 7 75 19 170 8 75 20 120 9 110 21 115 10 140 22 65 11 190 23 20 12 190 24 20
b. Graficar las cargas individuales y la suma (Carga Total)
49kV A 100 8080
C u r va 1120
k VA
Cu r va 2
6060
4040
20 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 9 20 21 22 23 24
T ie m po ( hh)
Tie mpo ( hh )
k VA 1 20
Cu r va 3250
k VA
SUM A C 1 + C2 + C3
100
200
80 150 60 100 40
20
01 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1 2 1 3 14 1 5 16 17 1 8 19 20 21 22 23 24
01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Tie mpo ( h h )
T iem po ( h h)
Figura 13. Grficas de las curvas de carga Ejercicio de aplicacin
c. Determinar la energa que consume cada carga en un da tpico. El concepto de energa es muy claro, consiste en hallar el rea bajo la curva de carga, sin embargo se debe ser cuidadoso ya que la energa tiene unidades de kWh y estas curvas de carga se expresan en kVA, por lo tanto es necesario realizar un procedimiento adicional para encontrar la energa. Es posible multiplicar punto a punto cada una de las curvas de carga por su respectivo factor de potencia y obtener la potencia activa para cada hora, de esta manera obtendremos tres curvas expresadas en kW. Potencia Activa = Cos x Potencia Aparente
Con estas tres curvas es posible hallar el rea bajo la curva.
A continuacin se propone una metodologa ms rpida.
50
Se encuentra la demanda promedio de cada una de las tres curvas (kVA) a partir de los datos de la tabla; se multiplica este dato por el factor de potencia, el resultado obtenido ser la demanda promedio expresada en kW, como los datos se han tomado cada hora durante un da completo se multiplica el valor obtenido por 24 horas y el resultado es el rea bajo la curva.
Energa en un da = Demanda Promedio (kW) x 24 horas Demanda Promedio (kW) = Demanda Promedio (kVA) x Factor de Potencia
CARGA 1 Dem. Promedio (kVA) Factor de Potencia 28,75 0,85 !Especifi cacin de carcter no vlida 586,5
CARGA 2 36,25 0,87
CARGA 3 40,00 0,85
Dem. Promedio (kW)
31,538
34,00
Energa (kWh)
756,9
816,0
La energa total ser la sumatoria de la energa obtenida para cada una de las tres curvas: Energa Total (suma) = 2159,40 kWh
d. Encontrar la demanda no coincidente.
51
La demanda no coincidente se define como la suma de las demandas mximas individuales sin importar que coincidan o no en el tiempo. Dem. No Coincidente = 80 kVA + 100 kVA + 100 kVA = 280 kVA
e. Encontrar el factor de diversidadn
Demandas mximas individuales i
Fdiv
i 1
Demanda Mxima diversificada del grupo
La demanda mxima diversificada de grupo es el mximo valor de la suma de las curvas de carga. Demanda mxima diversificada de grupo = 230 kVA
Fdiv = (80 kVA + 100 kVA + 100 kVA ) / 230 kVA = 1,217
El Factor de simultaneidad = 1 / 1,217 = 0,821
f. Encontrar el Factor de carga y el factor de prdidas
El factor de carga se define as:
Fc
Demanda promedio Demanda Mxima
Y el factor de prdidas se calcula a partir de la siguiente expresin: * Fperd 0,3 Fc 0,7 Fc 2
52
CUADRO DE RESULTADOS CARGA CARGA 1 Dem. Promedio (kVA) Dem. Mxima (kVA) Factor de Carga Factor de Prdidas* 0,359 0,198 0,362 0,201 0,400 0,232 0,456 0,283 80 100 100 230 28,75 2 36,25 CARGA 3 40,00 105,00 SUMA
2.4.2
Ejercicio No 2
Se instala un registrador en 20 cargas comerciales cada una con 8 kW instalados y se obtuvo la siguiente curva de carga.
kW 90 80 70 60 50 40 30 20 10 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
C u r va 1
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T ie m p o ( h h )
53
Se deben determinar los siguientes parmetros: a. La energa total b. Demanda mxima c. Demanda promedio d. Carga conectada e. Factor de carga f. Factor de demanda g. Factor de prdidas
a. La energa total La energa es el rea bajo la curva. Se toma cada intervalo de tiempo y se multiplica por la potencia en kW del mismo intervalo as: 4 h x 15 kW + 5 h x 40 kW + 4 h x 20 kW + 4,5 h x 80 kW + 4,5 h x 18 kW + 2 h x 30 kW = 841 kWh
b. Demanda mxima El valor mximo presentado en la curva de carga es de 80 kW Dem. Mx = 80 kW
c. Demanda promedio Dem. Promedio = 841 kWh / 24 h Dem. Promedio = 35,04 kW
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d. Carga conectada Carga Conectada = 20 x 8 kW = 160 kW
e. Factor de carga Factor Carga = Dem. Promedio / Dem. Mx Factor Carga = 35,04 ./ 80 = 0,44
f. Factor de demanda Factor de demanda = Dem. Mx. / Carga Conectada Factor de demanda = 80 / 160 = 0,5
g. Factor de prdidas Fperd 0,3 Fc 0,7 Fc 2
Fperd = 0,3 x 0,44 + 0,7 x 0,44 2 Fperd = 0,27
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3
PLANEAMIENTO DE SISTEMAS ELCTRICOS DE DISTRIBUCIN
Este captulo es un resumen de la metodologa para el planeamiento de sistemas elctricos de distribucin propuesta por el Ministerio de Minas y Energa e Interconexin Elctrica S.A. ISA en la cual se integr un grupo de representantes de las empresas del sector elctrico colombiano para obtener un manual que sirva para unificar criterios y que sirva de gua a las empresas elctricas para efectuar el planeamiento de los sistemas de distribucin.
3.1
ANTECEDENTES
Los sistemas elctricos de distribucin (incluida la subtransmisin), en el Sector Elctrico Colombiano, se caracterizan por estos dos aspectos:
Demandan unas inversiones que son de orden comparable a las requeridas para los planes de expansin de generacin y transmisin a alta tensin. En ellos se presenta el mayor porcentaje de prdidas del Sistema, siendo del orden de las 4/5 partes del total del pas en energa y en una proporcin mayor en las prdidas de potencia.
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A diferencia de la generacin y la transmisin en alta tensin en donde existe un planeamiento centralizado con elevado nivel tecnolgico y concertado con las empresas responsables de su desarrollo, en los sistemas de distribucin el planeamiento es disperso, con muy diferentes grados de desarrollo y dependiente de la orientacin y criterios de cada empresa distribuidora de energa que en el pas suman alrededor de treinta hasta 1.992.
El planeamiento de sistemas de distribucin de energa elctrica es una actividad en la cual el principal objetivo es adecuar bajo el criterio de eficiencia econmica, el sistema elctrico propiamente dicho y el sistema de soporte (vehculos, personal, etc.) con los crecimientos futuros de la demanda, garantizando un suministro de energa elctrica con unos niveles de confiabilidad y calidad determinados.
Existen diversos aspectos inherentes a los sistemas de distribucin que complican el proceso de planeamiento, entre los cuales se podran mencionar los siguientes:
Se presenta siempre una diferencia entre densidades de cargas, naturaleza de stas y topografa que no permiten aplicar econmicamente un mismo criterio de planeamiento. Se debe elaborar un diseo que sea flexible, permitiendo ampliaciones o modificaciones futuras que no den lugar a gastos excesivos.
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La eleccin de alternativas se dificulta ante la multiplicidad de situaciones y la interrelacin econmica entre los diversos elementos del sistema. Las mismas caractersticas de este subsistema obligan a disponer de un volumen muy alto de informacin.ETAPAS D EL PLAN EAMIENTO DE SIST EMAS ELECT RIC OS DE D ISTRIBU CION
CR IT ER IO S DE P L ANE AM IE NTO
INVE ST IG AC ION D E L S IST EMA
P RO T ECC IO N DE LA MAN DA PR O YE CC IODE ND E LA D E MAN DA - G R A ND ES C IUDAD ES - C IUD A DES IN TE R MED IAS - PE Q U EAS CIUD ADES Y Z O NA RURAL
P LAN D E EX PAN S ION - S UBE ST AC IO NES - DIS T RIBUCIO N P RIMA R IA - E ST IMA T IV OS P AR A LA RED S ECU ND A RIA
P L AN DE EXP ANS ION - G E N E RA CION - T R A NS M IS ION - S UBT RANS M ISION
P RO GR A MA DE INVE RS IO NES
EV AL UACIO N SO CIO ECO NO M IC A Y F INAN CIERA
Figura 14. Etapas del planeamiento de un sistema de distribucin
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3.2
INVESTIGACION DEL SISTEMA
El objetivo de una investigacin del sistema dentro del proceso de planeamiento de distribucin es conocer las caractersticas tcnicas y generales del sistema elctrico atendido por la empresa, de tal forma que permitan analizar e identificar adecuadamente las necesidades de expansin del sistema.
3.2.1
inventario del sistema
Comprende el levantamiento fsico del sistema de subtransmisin y distribucin que incluye lneas, subestaciones, red primaria, red secundaria, as como los predios urbanos y rurales propios de la entidad. Tambin en este paso se investigan las caractersticas generales de los sistemas de generacin y transmisin que tienen una influencia directa en el rea de estudio, como plantas de generacin y las lneas y subestaciones en las fronteras de la zona atendida por la empresa.
3.2.1.1
Sistema de generacin
Consiste en hacer una descripcin tcnica muy general sobre las plantas de generacin y que se resumen en los siguientes aspectos: Localizacin Tipo (hidrulica, trmica, etc.) Tensin nominal
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Potencia nominal y efectiva Confiabilidad
En algunos casos, las plantas estn conectadas directamente al sistema de distribucin, por lo cual se hace necesario tener mayor detalle en la informacin de stas referente a las impedancias de ella y del transformador de acoplamiento a la barra de medida tensin.
3.2.1.2
Sistema de transmisin
Es utilizado para transportar grandes bloques de energa desde un nodo de envo hacia otro de recepcin, los cuales corresponden a centros de generacin, mercados o empresas. El inventario que se rene, comprende informacin general sobre lneas y subestaciones.
Nivel de tensin Longitud Subestaciones que interconecta Nmero de circuitos Diagrama unifilar del sistema de transmisin Calibre y tipo del conductor Localizacin de la subestacin Capacidad de la subestacin
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Configuracin y nmero de unidades de transformacin Diagrama unifilar de la subestacin
3.2.1.3
Sistema de Subtransmisin
Es el conjunto de elementos elctricos que permiten llevar bloques de energa desde un nodo de envo hacia otro de recepcin dentro de un mismo mercado o empresa.
La informacin que se levanta para las lneas es un poco ms detallada que para lneas de transmisin: Niveles de tensin Longitud Subestaciones que interconecta Nmero de circuitos Calibre, material y configuracin de los conductores por tramo Calibre, material y nmero de cables de guarda. Tipo y clase de aislamiento. Diagrama unifilar del sistema de subtransmisin.
Las subestaciones de subtransmisin corresponden topolgicamente a nodos de empalme con el sistema de distribucin por lo cual el levantamiento de informacin es ms amplio: Localizacin Niveles de tensin
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Capacidad de transformacin Caractersticas elctricas de los transformadores de potencia Lneas de subtransmisin asociadas Diagrama unifilar
3.2.1.4
Sistema de distribucin
El inventario que se debe hacer para el sistema de distribucin es ms exhaustivo que para los otros sistemas funcionales (generacin, transmisin y subtransmisin) y rene informacin sobre subestaciones, distribucin primaria y distribucin secundaria, esta ltima conformada por los transformadores de distribucin y la red secundaria.
3.2.1.4.1 Subestaciones Es el centro de transformacin que alimenta la distribucin primaria. Para cada una de ellas se recopila la siguiente informacin: Localizacin Capacidad total y posibilidades de ampliacin Potencia firme de la subestacin Niveles de tensin Ao de puesta en operacin Nmero y clasificacin de mdulos Cantidad y caractersticas de las celdas de distribucin
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Reconectadores Compensacin reactiva Transformadores de potencia indicando sus caractersticas Esquema de suplencia entre transformadores Interruptores y sus caractersticas Seccionadores y sus caractersticas Pararrayos y sus caractersticas Transformadores de medida y sus caractersticas Otros equipos de patio, tales como: trampas de onda, barrajes, aisladores, etc. Protecciones, clase y caractersticas de los rels Aparatos de control y medida y sus caractersticas Servicios auxiliares Equipos de comunicacin Diagrama unifilar
3.2.1.4.2 Distribucin Primaria Conformada por todos los elementos que permiten llevar energa desde una subestacin hasta el lado de alta tensin de los transformadores de distribucin.
El levantamiento de las caractersticas de la distribucin primaria contempla los siguientes puntos para cada circuito. Niveles de tensin Tipo de red (area o subterrnea)
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Codificacin de postes, tipo de estructura y localizacin Caractersticas fsicas de la canalizacin subterrnea Subestaciones a la que pertenece y mdulo Calibre de salida y material Estado normal del interruptor de salida (abierto-cerrado) Caractersticas elctricas del interruptor (corriente nominal, corriente de corto, etc) Distancias de tramos entre postes o cmaras de inspeccin y longitud total Cantidad y caractersticas de las celdas de distribucin Topologa Calibres por tramo y material Caractersticas elctricas de conductores, nmero de fases Equipo conectado (transformadores, seccionadores, bancos de condensadores), localizacin y caractersticas. Estado normal (abierto-cerrado) del equipo conectado
3.2.1.4.3 Distribucin secundaria Esta conformada por todos los elementos que permiten llevar energa desde el lado de alta tensin de los transformadores de distribucin hasta el equipo del usuario inclusive, esto es, transformadores y red secundaria.
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3.2.1.4.3.1 Red secundaria Representada por elementos necesarios para llevar la energa desde los bornes de baja tensin de los transformadores de distribucin hasta el equipo de medida del usuario inclusive. En el levantamiento de la informacin se incluyen los siguientes aspectos:
Niveles de tensin Tipo de red (area o subterrnea) Caractersticas de los conductores por tramo Longitud por tramos Topologa Tipo de estructuras y localizacin Caractersticas de canalizaciones Identificacin de cargas conectadas Alumbrado y caractersticas Transformador que alimenta el ramal.
Esta informacin se presenta generalmente en planos elaborados a escala normalizada o directamente en bases de datos. Con respecto a los clientes, se deben conocer: Direccin Transformador de distribucin que lo alimenta Apoyo (poste o cmara de inspeccin) al cual est conectado
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Tipo de conexin (trifsico - monofsico) Zona geogrfica (microrea o morfologa) a la que pertenece Clase de carga a la que pertenece (residencial, comercial, etc.)
3.2.1.4.3.2 Transformadores La informacin referente a cada transformador de distribucin, cubre los siguientes aspectos: Identificacin (codificacin) Ubicacin geogrfica (coordenadas o direccin) Circuito primario Fases Capacidad Aos de fabricacin o reparacin e instalacin Usuarios a los que alimenta (nmero e identificacin) Caractersticas elctricas (impedancias, relacin de transformacin, prdidas sin carga y con carga, aislamiento) Carga de alumbrado pblico que alimenta (nmero de luminarias y potencia total) Tensin primaria y secundaria (doble o sencilla) y taps Protecciones Montado en poste o en subestacin
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3.2.2
Descripcin del mercado
La descripcin del mercado investiga las caractersticas de los usuarios, evaluacin de consumos de energa, estructura tarifara, estratificacin y cobertura. Tambin es importante conocer la evolucin histrica del mercado en aspectos como nmero de usuarios, carga mxima, curvas de carga diaria de consumidores, factores de demanda, carga, prdidas y diversidad, etc.
Clasificacin de los usuarios: Sector Residencial Sector Industrial Sector Comercial Sector Oficial Sector Alumbrado Pblico Otros Adicionalmente se tienen divisiones para las clases de carga. Las ms conocidas son las aplicadas a la carga residencial, las cuales se conocen actualmente bajo la denominacin de estratos socioeconmicos: Estrato 6 (Alto) Estrato 5 (Medio-alto) Estrato 4 (Medio-medio) Estrato 3 (Medio-bajo) Estrato 2 (Bajo) Estrato 1 (Bajo-bajo)
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Para la clasificacin de los usuarios no residenciales se consideran el nivel de tensin al cual estn conectados y su actividad econmica. Los usuarios industriales se pueden determinar teniendo en cuenta la clasificacin dada por el CIU (Clasificacin Internacional Industrial de actividades econmicas Uniforme) la cual los agrupa en nueve clases: Alimentos, bebidas y tabacos Textiles, confeccin de calzado y cuero Maderas y muebles Papel e imprentas Sustancias qumicas industriales Cemento, vidrio y cermicas Hierro, acero, minerales no ferrosos Maquinaria y equipos Otros
De igual forma se puede clasificar los usuarios comerciales por actividad econmica desarrollada. Los usuarios oficiales incluyen las entidades oficiales de orden
nacional, departamental y municipal.
El sector alumbrado pblico comprende la energa empleada para el alumbrado en calles, avenidas, parques, etc.
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En el sector "Otros" se incluyen las ventas en bloque a otras entidades del sector elctrico y los consumos propios de las compaas prestadoras del servicio.
3.2.2.1
Consumos de energa
El comportamiento del consumo de energa es el que define cmo se debe adecuar el sistema elctrico para poder atender los diferentes tipos de usuarios. Este
comportamiento se puede analizar para diferentes niveles o agrupaciones de carga como subestaciones, alimentadores, transformadores de distribucin o el usuario mismo.
Al nivel de las subestaciones, la informacin tpica que se rene es la siguiente: Demanda mxima en kVA, discriminada por barrajes y transformador Factor de carga Tensin en cada barraje Factor de potencia Cantidad y causas de fallas en circuitos y equipos Curvas de carga Factor de demanda Factor de prdidas Generalmente se tienen tambin sobre la diversidad de la carga entre subestaciones.
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3.2.3
Informacin complementaria
Es de tipo general, generalmente trata aspectos como manejo de costos, reglamentacin del servicio, normalizacin del equipo empleado por la empresa, dimensionamiento y configuraciones utilizadas para las redes y horizonte de los estudios.
3.3
QU ES EL DSM? (DEMAND SIDE MANAGMENT)
El Manejo o Gestin de la carga es el conjunto de actividades que llevan a cabo las empresas con el fin de modificar la curva de carga del sistema. Estas actividades se agrupan en dos categoras, las que realizan un manejo directo de la carga (interruptores de tiempo, limitaciones de carga, controladores de demanda lgicos programables, contadores con prepago y el manejo remoto) y aquellas que hacen un manejo indirecto de la carga elctrica como polticas de precios, sustitucin de electricidad y programas de conservacin y ahorro.
El plan de gestin de la demanda (DSM) incluye todas aquellas actividades dirigidas a mejorar la eficiencia y costo del uso de la energa
Los beneficios que traen estos programas son mltiples, entre ellos: Disminucin de costos de operacin y requerimientos de capacidad instalada. Un mejor aprovechamiento de las plantas de carga base y por ende una reduccin en los costos medios de suministro.
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Las actividades que tenga planeadas realizar la empresa con relacin al manejo de la carga se consideran directamente en los procesos de proyeccin de demanda si hay certeza de su ejecucin o se plantea como cualquier alternativa de expansin evalundola tcnica y econmicamente, a partir de las proyecciones de demanda que resulten de tener o no, Gestin de la carga elctrica.
La evaluacin en la proyeccin de demanda se hace con base en una caracterizacin de la carga que describa para cada sector de consumo o clase de carga sus curvas de carga diaria, mensual y anual tpicas con sus correspondientes factores de carga, diversidad y demanda.
Para el estado actual, la labor se fundamenta en tomar medidas a las redes de distribucin mediante un procedimiento de muestreo, teniendo como unidad de la muestra, el conjunto conformado por un transformador, su red de distribucin y los usuarios conectados a la misma. Se evala el tamao de la muestra de tal manera que su confiabilidad sea superior al 95% para cada uno de los sectores acordados en este estudio y establecidos por el DANE.
Para cada conjunto la investigacin se divide en tres aspectos fundamentales a saber: Inventario de carga instalada por usuario, mediante la elaboracin de un censo de carga.
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Mediciones dentro de la red de baja tensin y en diferentes puntos, con la utilizacin de equipos de medicin y registro. Se toman lecturas de corriente y tensin en las derivaciones de los usuarios, con la ayuda de pinzas voltiamperimtricas, tendientes a complementar la informacin obtenida de los equipos registradores de medicin continua. Verificacin de consumo con los archivos de facturacin para los usuarios de cada conjunto.
3.3.1
Estructura tarifara
Es la forma como se realiza el cobro del servicio de energa elctrica y la descripcin de los diferentes factores que intervienen en la fijacin de las tarifas para los diferentes tipos de usuarios.
La estructura es el esquema establecido para identificar los procedimientos y factores que intervienen en la definicin de las tarifas del servicio de energa elctrica aplicadas a los diferentes tipos de usuarios. Algunos de los factores con mayor incidencia en clasificacin y fijacin de las tarifas son: Sector socioeconmico del usuario y utilizacin de la energa Estratificacin Medicin. (Sin contador, con contador, etc.) Caractersticas de consumo (tarifa sencilla, doble, etc.) Tipo de carga (activa, reactiva)
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Disponibilidad de potencia (carga contratada) Nivel de tensin.
Actualmente la estructura tarifara que se aplica al sector elctrico colombiano est regida por la Junta Nacional de tarifas de Servicios Pblicos como organismo regulatorio en estos aspectos.
3.3.2
Cobertura
Representa el alcance de la entidad en el suministro del servicio de energa dentro del rea de influencia que atiende (urbano y rural) y las ventas en bloque a otras empresas del sector.
La investigacin sobre el crecimiento del rea de influencia se adelanta con entidades oficiales y privadas tales como Municipio, Departamento Administrativo Nacional de Estadsticas (DANE), la Asociacin Nacional de Industriales (ANDI), la Cmara Colombiana de la Construccin (CAMACOL), etc.
3.4
PROYECCION DE LA DEMANDA
La estimacin del crecimiento de la carga constituye un aspecto bsico en planeacin de sistemas de distribucin debido a que es punto de partida para la elaboracin de planes de expansin.
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Los modelos para estimar el crecimiento de la carga se dividen en dos grandes grupos: proyeccin global de demanda (utilizados para el planeamiento de los sistemas de generacin y transmisin) y proyeccin de demanda por pequeas reas, los cuales se aplican a los sistemas de distribucin.
La prediccin de la carga adems de indicar su tamao, debe predecir con suficiente detalle su localizacin, con el fin de dotar al planificador de slidos criterios en la toma de decisiones relacionadas con la ubicacin y diseo de subestaciones y alimentadores.
3.4.1
Proyeccin de la demanda en grandes ciudades
El desarrollo de este captulo est basado en modelos prcticos actualmente utilizados o en plan de implementacin por parte de las empresas de energa que atienden las ciudades de mayor tamao del pas.
Aunque existen numerosos modelos explicados en la literatura tcnica sobre este tema, la presente metodologa toma nicamente aquellos que entregando buenos resultados sean lo ms simple posible y por ende de una implementacin ms sencilla.
Se determina el rea de estudio a partir de un marco de referencia definido por la empresa de energa, luego se hace una divisin de sta, conformando una
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cuadrcula de pequeos cuadrados de 25 ha. El objetivo es encontrar los centros de carga (demanda concentrada en forma puntual en el centro de cada microrea), los cuales con buena aproximacin resuelven el problema de determinar la localizacin de la demanda. La magnitud de la carga se soluciona para cada microrea
estableciendo las tendencias de crecimiento de los diferentes tipos de consumidores en cada pequea rea, utilizando para ello ecuaciones matemticas ajustadas al comportamiento histrico de la demanda y a parmetros economtricos de crecimiento
La metodologa, se ilustra en forma esquemtica en la Figura 15.
3.4.1.1
Definicin del marco de referencia
En este paso se establecen todas aquellas condiciones, suposiciones y caractersticas generales asociadas al estudio de la carga actual y futura del rea de trabajo, y al mismo sistema elctrico, las cuales en ltimo trmino determinan el alcance del estudio de proyeccin de demanda.
Para el caso de proyeccin de demanda para grandes ciudades es de uso comn considerar los siguientes aspectos: La empresa tiene claramente definida su rea de cobertura del servicio. El tamao del rea de estudio amerita un tratamiento con metodologa apropiada para grandes ciudades. Se dispone de un nivel adecuado de informacin.
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M A R C