distribución primaria

Area Electrotecnia y Máquinas Eléctricas Ing. Osvaldo Luis Mosconi

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Sistemas de energía eléctrica. Los sistemas de energía eléctrica pueden ser tan simples como una fuente monofásica y una o varias cargas en paralelo. Generación y consumo en baja tensión. Este sistema descripto tiene alcances muy limitados por los problemas de caída de tensión.

∆U

Una mejora a esto es el uso de un sistema trifásico, pero continúa teniendo limitaciones de alcance por el problema de la caída de tensión en los conductores.

A continuación se muestra el esquema unifilar del mismo sistema trifásico.

Otro sistema es generar en baja tensión, elevar a media tensión, efectuar una distribución primaria en media tensión, en distintos centros de carga se colocarán transformadores que reducen a baja tensión y allí se efectuará una distribución en baja tensión. (Caso Río Mayo).

0,4 KV 13,2 KV

0,4 KV 0,4 KV

Z


2

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Otra posibilidad es generar directamente en media tensión y distribuir en media tensión hasta los centros de carga donde están los transformadores.

13,2 KV

0,4 KV 0,4 KV

Todo esto es válido siempre que la fuente de generación y el consumo estén circunscriptos a una zona no muy amplia. Puede ocurrir que la fuente energética primaria esté muy lejos del consumo lo que obliga al uso de alta tensión. Entonces se genera en media tensión. Se eleva a alta tensión se trasmite en alta tensión, se reduce a media tensión, se distribuye en media tensión, se reduce a baja tensión y se distribuye en baja tensión. Los sistemas más extensos por lo general tienen varias centrales y grandes centros de consumo ubicados a grandes distancias entre sí y requieren distintos sistemas de transmisión que enlacen las distintas centrales y los distintos centros de consumo. En los grandes sistemas de energía eléctrica se pueden distinguir tres etapas: generación, transmisión y distribución.

13,2 KV

0,4 KV

330 KV

13,2 KV

0,4 KV

Generación Transmisión Distribución

Se comenzará con la distribución porque es el punto más cercano al consumo. Distribución.- La distribución puede efectuarse en media y en baja tensión. Y puede tener tres concepciones geométricas distintas: - Distribución radial. - Distribución en anillo. - Distribución enmallada. Distribución Radial.-


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La distribución radial es la más económica. En ella partiendo de una fuente o nudo central la red se va ramificando en forma de racimo o radial . esta forma de distribución es la más económica por lo tanto la más usada. La economía de este tipo de distribución radica en el hecho de que cuando se produce una ramificación, la sección de los conductores va disminuyendo. Este sistema de distribución es muy usado también porque en él es relativamente fácil efectuar la coordinación de protecciones. El único inconveniente que posee este sistema es que si hay una falla (cortocircuito) en uno de los alimentadores, se queda sin energía eléctrica todo lo que está conectado aguas abajo.

0,4 KV

330 KV

13,2 KV

Distribuciónradial

0,4 KV

0,4 KV

0,4 KV

13,2 KV

13,2 KV

13,2 KV

13,2 KV

Fuente

Distribución en anillo.- La distribución en anillo es la que brinda una mayor continuidad en el servicio. En ella se parte de una fuente o nudo central se recorre todo el sistema a alimentar y se vuelve al mismo nudo formando así un anillo.


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La mayor continuidad en el servicio radica en el hecho de que si se produce una falla en un alimentador. Las subestaciones se pueden seguir alimentando por el otro lado. Esto exige que la sección de los conductores del alimentador esté dimensionada para soportar toda la carga del sistema, lo cual implica un mayor costo. Otra inconvenientes de este sistema es la dificultad para la coordinación de protecciones (es muy difícil escalonarlas). Es recomendado el uso de este sistema de distribución en los sistemas en los que ante una falla es necesario reponer de inmediato el servicio, por ejemplo las industrias de proceso continuo en donde la interrupción de cualquier etapa del proceso implican la paralización total de la fábrica. También se emplea este sistema en los grandes centros urbanos en las líneas de alta tensión. Por ejemplo el anillo de alta tensión de la ciudad de Buenos Aires. Distribución mallada.- En la distribución urbana en baja tensión se emplea el sistema mallado, especialmente en sistemas muy densos.


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En estos casos la distribución en media tensión es radial pero la distribución en baja tensión es una serie de anillos que siguen los recorridos de las calles. Estos anillos incluso pueden en caso de ser necesario interconectarse entre sí, asegurando de esta forma la restitución rápida del servicio en caso de falla de algún transformador. Sistemas mixtos.- En las empresas de cierta magnitud que poseen algunos sectores críticos se suelen emplear sistemas mixtos. Estos sistemas consisten básicamente en un sistema primario de distribución radial y a los puntos críticos se les brinda una doble alimentación con posibilidad de conexión rápida. En algunos casos si se trata de un punto muy crítico puede llegar a tener generación propia. Esto se suele emplear también en los establecimientos hospitalarios para sala de cirugía y de terapia intensiva pero con algunas consideraciones especiales.


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0,4 KV13,2 KV

0,4 KV

0,4 KV

0,4 KV

Fuente

13,2 KV

Fuente

Zonacrítica

0,4 KV

En base a estas 4 configuraciones típicas de distribución se pueden hacer una gran cantidad de combinaciones. Instalaciones Eléctricas de Usuarios. Los usuarios pueden ser de dos tipos: consumo domiciliario, y consumo industrial o comercial. Los sistemas eléctricos dependerán del tipo y de la potencia. Consumo domiciliario.- Lógicamente el consumo domiciliario es la instalación más sencilla y de pende del grado de electrificación.

Grado de electrificación

Demanda de potencia máx.

simultánea

Límite de aplicación (superficie cubierta)

Circuitos de

alumbrado

Circuitos de

tomacorr.

Circuitos para usos especiales

Mínima hasta 3.000 VA hasta 60 m2 1 1 - Media hasta 6.000 VA hasta 150 m2 1 1 1 Elevada más de 6.000 VA >150 m2 2 2 2


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El circuito eléctrico básico es el siguiente:

Kwh

línea

fusible

medidorde energía

interruptortermomag.

interruptortermomag.

iluminación

tomacorr.

Para los distintos grados de electrificación va aumentando el número de salidas en la electrificación de grado tres se puede llegar a emplear el criterio de tablero general y tableros seccionales.

fusible

tablerogeneral

Kwh

Para determinación de la demanda en instalaciones domiciliarias se utiliza el siguiente criterio: • Iluminación.- Se toma como potencia demandada el 66% de lo que resulte de

considerar todas las bocas a razón de 125 VA c/u. Este criterio es válido para grados de electrificación mínima, media y elevada.

• Tomacorrientes.- Para la línea de tomacorrientes se consideran 2200 VA en uno de los tomacorrientes. Este criterio es válido para grados de electrificación mínima y media. Para cada circuito de tomacorrientes se consideran 2200 VA en uno de los tomacorrientes. (grado de electrificación elevada).

• Usos especiales.- Para el circuito de usos especiales se consideran 2750 VA en uno de los tomacorrientes.( grado de electrificación media) y 2750 VA en uno de los tomacorrientes de cada circuito.(grado de electrificación elevada).

Edificios de departamentos.- En los edificios de departamentos el proveedor de energía provee una única alimentación que puede provenir de línea de baja tensión de la vereda o de una subestación construida exclusivamente para el edificio en cuestión.


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El esquema unifilar de la instalación eléctrica en forma general será como el que sigue:

Kwh

desde línea osubestación

fusible

medidorde energía

tablero generalde servicioscomunes del edificio

Kwh Kwh Kwh Kwh

a tableros individuales de cada departamento

La carga total resulta de la suma de la carga correspondiente al conjunto de unidades de vivienda, la de los servicios generales del edificio y la de los locales comerciales. La carga del conjunto de viviendas se obtiene multiplicando el número de ellas por la demanda máxima prevista según el grado de electrificación. Este valor se afectará por el coeficiente de simultaneidad de la siguiente tabla.

Coeficiente de simultaneidad Cantidad de viviendas Electrifiación

Mínima y media Electrifiación

elevada 2 a 4 1 0,8 5 a 15 0,8 0,7 15 a 25 0,6 0,5

> 25 0,5 0,4 La carga de los servicios generales del edificio es la suma de la potencia instalada en ascensores, bombas de agua, alumbrado de espacios comunes y todos los servicios eléctricos generales del edificio. La carga correspondiente a locales comerciales y oficinas, se calcula en base a 125 VA por m2, con un mínimo de 3750 VA por local.


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Edificios comerciales de gran magnitud y establecimientos industriales.- La cantidad de variantes que pueden presentarse en este tipo de instalaciones depende fundamentalmente de la potencia instalada. Por ejemplo, en el orden local (S.C.P.L.) hasta 250 KVA se suministra en baja tensión y para potencias mayores el suministro es en media tensión. Hasta 50 KVA se efectúa medición de energía activa y de energía reactiva. A partir de los 50 KVA se agrega el control de demanda máxima. Los esquemas unifilares genéricos para alimentación en baja tensión y para alimentación en media tensión son los siguientes:

línea

fusible

tablerogeneral

Kwhmedidorde energía

Tableros seccionales

línea

tablerogeneral

Kwh medidoresde energía

Tableros seccionales

K hVAR

Estos esquemas pueden tener distintas configuraciones según el sistema de distribución que se adopte.

Potencia de una instalación.- Cualquiera sea el destino de una instalación eléctrica lo primero que debe plantearse es la determinación de la potencia requerida. Se podría pensar que la potencia total es la sumatoria de las potencias individuales instaladas. (P = Σ Pi ) En la práctica no ocurre así ya que no todos 1os equipos eléctricos insta1ados están conectados simultáneamente

La forma correcta de determinar la potencia demandada es:

P = fS ·Σ Pi Donde “fS” es el factor de simultaneidad el cual es un valor estadístico que se puede obtener en algunas tablas. A continuación se dan algunos va1ores de“fS”


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Factor de simultaneidad Fábrica de productos lácteos 0,6 Fábrica de dulces 0,5 Fábricas textiles 0,6 Fábricas de bizcochos 0,6 Clubes 0,8 Comercios minoristas 0,6 Talleres de galvanoplastia 0,7 Imprentas 0,6. Fábricas de muebles 0,6 Talleres metalúrgicos 0,6 Elevadores de granos- 0,7 Hoteles 0,6 Heladerías 0,8 Talleres mecánicos 0,6 Oficinas públicas 0,4 Industrias químicas 0,6 Molinos harineros 0,6 Restaurantes 0,6 Aserraderos 0,6 Talleres textiles 0,7 Hay situaciones en que hay que apartarse un poco de estos factores de simultaneidad, y es el caso en que existen cargas únicas muy grandes. (hornos ) a 1as cua1es no se 1es puede afectar del factor de simu1taneidad. P = Phorn + fS ·Σ Pi También es aconsejable considerar 1a potencia de iluminación como un sumando aparte, ya que por 1o general 1a i1uminación de una instalación industrial o comercia1 se enciende en forma simu1tánea. P = Pilum + Phorn + fS ·Σ Pi Ubicación de subestaciones y tableros.- La ubicación de subestaciones y tableros debe hacerse en función de la economía de conductor y respetando las imposiciones físicas del espacio o los edificios. En el caso particular de una alimentación en baja tensión el tablero general debe estar lo más cerca posible del punto de suministro ya que debe ahorrarse el conductor de mayor sección.

tablerogeneralpunto de

suministro


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En el caso particular de una alimentación en media tensión la subestación y el tablero general debe estar lo más cerca posible del centro de carga para ahorrar conductor de baja tensión.

tablerogenerallínea de

media tensión

Para determinar la ubicación del centro de carga (coordenadas) se emplea una procedimiento igual a la determinación del centro de gravedad de una figura plana.

x

y

xixcc

yi

ycc

yi

Pi

centro decarga

Suponiendo un establecimiento que tiene varias cargas de potencia Pi (edificios, galpones o sectores) ubicadas cada una de ellas a distancias Xi e Yi de un par de ejes coordenados de referencia. PCC = Σ Pi Σ Pi · Xi Σ Pi · Yi XCC = ; YCC = PCC PCC


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No siempre es posible ubicar la subestación y el tablero general en el centro de carga teórico. Puede ocurrir que en ese lugar exista algún impedimento pero en ese caso se toma siempre un lugar próximo. Los tableros seccionales se ubicarán en cada sector tratando de hacerlo en lugares seguros. El criterio de distribución dependerá de las características de cada sector pero básicamente hay que prever una o más líneas de fuerza motriz de conexión permanente, una o más líneas de tomacorrientes, y una o más líneas para iluminación. Un esquema genérico para una distribución radial en una industria sería como el que sigue

tablero general

Iluminación subestación tomacorrientes subestación

tablero seccionalsector 1



ilum

inac

.

fuer

zam

otriz

1fu

erza

mot

riz 2

tom

as 1

tom

as 2

ilum

inac

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fuer

zam

otriz

1fu

erza

mot

riz 2

tom

as 1

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tom

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