unidad iii-i parte

UNEXPO- REDES ELECTRICAS

UNIDAD III: LA CARGA Y SUS CARACTERSTICAS. LA DEMANDA

IMPORTANCIA DE LAS CARGAS

Como ya hemos mencionado los sistemas de distribucin se utilizan para llevar la energa elctrica desde las subestaciones de subtransmisin hasta las cargas o puntos de consumo. Es decir, la finalidad de estos sistemas es satisfacer los requerimientos de las cargas considerando el crecimiento futuro de las mismas. El conocimiento detallado de las cargas se requiere para: 1. La planificacin de los sistemas de distribucin: Tomando en cuenta el

comportamiento de los diferentes tipos de cargas en un perodo de tiempo determinado (data histrica), se estima el crecimiento que esta tendr en un perodo futuro (corto y mediano plazo) con el propsito de disear la expansin del sistema de distribucin. Es decir cules son las obras que deben ejecutarse a partir de hoy y que permitan en un futuro abastecer los requerimientos de carga que existirn en ese momento.

2. Diseo y construccin del sistema de distribucin: Tomando en cuenta la

importancia de las cargas a ser servidas, se disean los sistemas que puedan satisfacer los requerimientos de calidad que estas cargas exigen. Cuando hablamos de calidad nos estamos refiriendo a los parmetros con que es entregado el servicio elctrico y a la confiabilidad de las redes. No es lo mismo alimentar una carga residencial que una carga crtica como es el caso de un hospital en donde se puede poner en riesgo la vida de las personas.

3. Operacin del sistema de distribucin: al igual que en caso anterior la

operacin del sistema de distribucin, en condiciones normales o de emergencia, consideran el tipo de cargas servidas para la programacin de las maniobras que deben realizarse en el sistema. En caso de contingencias la recuperacin de las cargas se hace en base a prioridades previamente establecidas. Igual es el caso cuando por problemas de inestabilidad de los sistemas es necesario realizar botes de carga, que se hacen en base a priorizaciones similares a las anteriores.

4. Anlisis de los circuitos: las cargas son necesarias para determinar los voltajes

y los flujos de carga en los sistemas, para la planificacin, operacin o mejoras en los mismos con el propsito de garantizar un servicio de calidad.

5. Facturacin: Luego del proceso de distribucin de la energa corresponde a las

empresas distribuidoras determinar el consumo de energa y demanda de cada uno de sus suscritores. Para ello deben realizar previamente los procesos de medicin, lectura y facturacin la cual se basa en estudios plasmados a travs de pliegos o cuadros tarifarios.

Estos son algunos ejemplos que nos permiten entender la importancia de las cargas en la planificacin, diseo, anlisis y operacin de los sistemas de distribucin.



CLASIFICACIN DE LAS CARGAS Existen diferentes maneras para clasificar las cargas, por ubicacin geogrfica, por tipo de consumidores, etc. Las clasificaciones de cargas ms frecuentemente utilizadas son las siguientes: 1. Por su ubicacin geogrfica:

Urbanas Rurales

2. Por el tipo de consumidor

Residencial Comercial Industrial

3. Por su dependencia del servicio elctrico.

Crtica Emergencia Normal



CARGA Y DEMANDA Carga: Capacidad de placa de un aparato operando bajo condiciones dadas. Se miden en kVA, kW, kVAr, A. Demanda: (de una instalacin o de un sistema) Es la carga promediada sobre un

intervalo de tiempo determinado. Se expresa en las mismas unidades de la carga, haciendo mencin al perodo sobre el cual se promedia. Intervalo de Demanda: perodo sobre el cual la carga se promedia.

El intervalo de demanda normalmente usado es de 15 min., sin embargo la escogencia del mismo depende de la duracin de las carga. Para cargas momentneas como la del arranque de los motores puede utilizarse un intervalo de 15 min., para cargas de mayor duracin este intervalo debe ser mayor. Demanda mxima: Mayor de todas las demandas que ocurren en un perodo de tiempo. Al hablar de demanda mxima debe indicarse el intervalo de demanda y el periodo en el cual fue la mxima demanda, como por ejemplo diariamente, mensualmente, anualmente. Ej: Demanda mxima para un intervalo de demanda de 10 minutos, en un perodo de un mes. Algunas definiciones contempladas en la Ley del Servicio y Sistema y otras reglamentaciones vigentes. Demanda elctrica: Requerimiento de potencia y energa elctrica de un usuario, sector o sistema elctrico. Carga Total Conectada o Instalada del usuario: Es la suma de la potencia nominal

(kVA o kW) de todos los equipos que se encuentren en el inmueble servido, conectados para el servicio del usuario. Capacidad o Carga Instalada de La Distribuidora: Es la potencia total en kVA que La Distribuidora pone exclusivamente a disposicin del usuario en el punto de entrega. Demanda Contratada: Es la demanda mxima que La Distribuidora est

comprometida a entregar al usuario de acuerdo con el contrato de servicio.



TIPO DE ALIMENTADOR DENSIDAD DE CARGA LINEAL kVA/km

Muy Baja Densidad kVA/km



La demanda mxima es el valor de mayor inters porque es la condicin normal ms severa impuesta a un sistema.

En general para un grupo de cargas la mxima demanda de cada una de ellas no coincide con otras, en consecuencia la mxima demanda del grupo es menor que la suma de las mximas demandas individuales.

Curvas de caracterizacin de las cargas por tipo de cliente

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

MW

h

Hora

CURVA DE CARGA PROPIA DEL SISTEMA CORPOELEC LARA

CCP

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

MW

h

Hora

CLIENTES DE ALTA TENSIN (115 kV)

AT2 HIDROLARA

AT2 SIDETUR



0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00

175,00

MW

h

Hora

CLIENTES DE BAJA TENSION RESIDENCIAL

BTR

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00

175,00

00

:00

01

:00

02

:00

03

:00

04

:00

05

:00

06

:00

07

:00

08

:00

09

:00

10

:00

11

:00

12

:00

13

:00

14

:00

15

:00

16

:00

17

:00

18

:00

19

:00

20

:00

21

:00

22

:00

23

:00

MW

h

Hora

CLIENTES DE BAJA TENSION (No Residenciales)

BTNR

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

MW

h

Hora

CLIENTES DE MEDIA TENSION (24 kV)

MT1



Demanda Mxima de Potencia del Sistema Elctrico Nacional La demanda mxima del sistema es el valor mximo de potencia neta horaria medido por el Centro de Control del CNG, que considera todas las empresas que conforman la Corporacin Elctrica Nacional.

Demanda Mxima de Potencia (Abril2012): 17.026MW.

Demanda Mxima de Potencia (Ao2011*): 17.157MW.

Demanda Mxima de Potencia (Ao2010): 16.755MW

Da de demanda mxima (2012): 25/04/12 a las 20:00 horas



Corregido



Trminos utilizados para describir la demanda

Demanda diversificada o demanda coincidente: si se considera un grupo de

cargas; es la demanda del grupo como un todo (suma de las demandas impuestas por cada carga) sobre un intervalo particular. Es decir; es la suma de las contribuciones de las demandas individuales a la demanda diversificada.

Demanda no coincidente: Es la suma de las demandas de un grupo de cargas sin

ninguna restriccin en el intervalo en el cual cada demanda es aplicable. Las demandas consideradas son las mximas demandas individuales.

La mxima demanda diversificada o demanda coincidente y la demanda no coincidente se expresan en unidades de demanda por nmero de cargas. En consecuencia la demanda mxima no coincidente resulta en el promedio aritmtico de las mximas demandas individuales, cuando los grupos de carga son homogneos.

Ej: Para un grupo de 10 viviendas (Urbanismo) donde cada vivienda tiene una demanda mxima de 3 kVA, la demanda no coincidente del grupo ser 3 kVA.

Factor de demanda

El factor de demanda es la relacin entre la mxima demanda de un sistema y la carga total conectada al sistema.



La carga total conectada es la suma de la carga continua de todos los aparatos consumidores conectados al sistema.

DF = mxima demanda / carga total conectada

Para ser especifico, un valor de factor de demanda debera indicar el intervalo de demanda y el periodo sobre el cual la mxima demanda se aplica. El factor de demanda es generalmente menor que la unidad, puede ser la unidad si la carga conectada es energizada simultneamente por un periodo similar al intervalo de demanda. El factor de demanda puede interpretarse como el valor que indica en qu grado la carga total conectada es operada simultneamente.

Ej. Para una residencia la carga total conectada puede llegar a 10 kVA y la demanda mxima ser de 3 kVA, luego el DF= 0,3

Factor de utilizacin: relacin entre la mxima demanda de un sistema y la capacidad nominal del sistema, o de una parte, la capacidad nominal puede ser definida por criterio trmico o por cada de tensin.

Fu = mxima demanda / capacidad nominal del sistema

El factor de utilizacin debe indicar el intervalo de demanda y el perodo sobre el cual se aplica la mxima demanda. Indica el grado en que un sistema es cargado durante el pico de carga con respecto a su capacidad.

El factor de utilizacin puede aplicarse a un sistema o parte de un sistema, como por ejemplo el factor de utilizacin de un transformador o conductor. Es menor o igual que la unidad.

Factor de carga: relacin entre la carga promedio en un determinado periodo y la

carga pico de ese mismo periodo. Este factor se puede definir diario, mensual, anual.

FLD = carga promedio / pico de carga (demanda mxima)

El factor de carga indica el grado en el cual el pico de carga se mantiene durante un periodo. Esto quiere decir que si el factor de carga es 1, la demanda mxima se mantiene constante, si el factor de carga es alto (por ejemplo 0.9), la curva de carga tiene muy pocas variaciones y en cambio si el factor de carga es bajo (por ejemplo 0.2), la curva de carga sufre muchas variaciones con picos y valles pronunciados. Es menor o igual que la unidad.

Factor de diversidad: suma de las demandas mximas individuales, dividido entre la demanda mxima coincidente.

FD = (D1 + D2 + D3 +... ) / Dg



Donde Di = DFi x Cinsi

Este factor es mayor o igual a la unidad. Es igual a la unidad cuando las demandas mximas individuales se dan simultneamente.

Factor de coincidencia: es la relacin mxima demanda total coincidente de un grupo

de cargas, y la suma de las mximas demandas individuales.

Fc = Dg/(D1 + D2 + D3 +... )

Fc = 1 / FD

Diversidad de carga: es la diferencia entre la suma de los picos de dos o ms cargas

individuales y el pico de las cargas combinadas.

LD = (D1 + D2 + D3 +... ) - Dg

Factor de contribucin: es el factor con que contribuye una carga individual a la

mxima demanda.

Dg = c1 * D1 + c2 * D2 + c3 * D3 +...

Factor de prdidas: relacin entre las prdidas promedio y las prdidas en el pico de

carga.

FLS = prdidas promedio / prdidas en el pico

Esta relacin es vlida para las perdidas dependientes de la carga, perdidas en el cobre, pero no para las perdidas en vaco, perdidas en el hierro. Indica el grado para el cual la prdida de carga dentro de un aparato durante la carga pico d se mantiene en un periodo considerado.

FLS = 0.3FLD + 0.7(FLD)2



Tabla resumen

Factor Frmula Caractersticas

Factor de demanda DF = mxima demanda /

carga total conectada

Valor que indica en que grado la carga total conectada es operada simultneamente. Es menor o igual a 1.

Factor de utilizacin Fu = mxima demanda / capacidad nominal del

sistema

Indica el grado en que un sistema es cargado durante el pico de carga con respecto a

su capacidad. Es menor o igual que la unidad.

Factor de carga FLD = carga promedio / pico de carga (demanda

mxima)

El factor de carga indica el grado en el cual el pico de carga se mantiene durante un periodo. Es menor o igual que la unidad.

Factor de diversidad FD = (D1 + D2 + D3 +... ) /

Dg Este factor es mayor o igual a la unidad

Factor de coincidencia Fc = Dg/(D1 + D2 + D3 +.. )

Fc = 1 / FD

Este factor es menor o igual a la unidad

Diversidad de carga LD = (D1 + D2 + D3 +... ) -

Dg

Factor de contribucin Dg = c1 * D1 + c2 * D2 + c3

* D3 +...

Factor de prdidas

FLS = prdidas promedio / prdidas en el pico

FLS = 0.3FLD + 0.7(FLD)2

Distribucin de cargas y densidades de carga

En un sistema de distribucin las cargas suelen ser grupos de cargas concentradas en un punto en el sistema o grupos de carga distribuidos a lo largo del sistema. Las cargas concentradas son usuales en circuitos de subtransmisin y de transmisin pero no en circuitos de distribucin.

Las cargas pueden estar distribuidas uniformemente o no uniformemente a lo largo de un circuito. Para propsitos de estudios normalmente se consideran las cargas distribuidas uniformemente.



Las densidades de carga pueden medirse linealmente o en funcin de rea. En el caso de los conductores se expresa en kVA/km y en el caso de reas servidas por subestaciones en kVA/km2.

Densidades de carga para reas residenciales

Tipo de rea Densidad en kVA/km2

Residencial baja densidad - rea rural 4 - 100

Residencial media densidad - rea suburbana 100 - 500

Residencial alta densidad - rea urbana 400 - 2000

Residencial muy alta densidad - rea totalmente electrificada 5000 - 7500

Comercial 4000 - 100000

Densidades de carga para industrias representativas

Tipo de Industria Densidad en kVA/km2

Fbrica de aviones 215000

Centrales azucareros 204000

Fbricas de papel y cartones 151000

Fbrica de motores 129000

Textileras 129000

Tabacaleras 118000

Industrias manufactureras 108000

Talleres de reparacin 81000

Fbrica de pequeos artefactos 81000

Fbrica de lmparas 52000

Fbrica de pequeos dispositivos 38000

Centro de servicio automotor 40000



Fbrica de productos qumicos 108000

Fbrica de productos electrnicos 111000

Fundiciones y siderrgicas 107000

Fbricas de porcelanas 22000

Imprenta peridicos 32000

Industrias pesadas 100000

Industrias medianas 80000

Industrias pequeas 50000

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