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Estructura utilizada para dirigir la transmisión de energía en forma de ondas electromagnéticas

Contenido: •

Sistema de Distribucion Primaria

Sistema de Distribucion Secundaria

Caídas de Tensión

Los problemas de energía eléctrica son la causa más importante de fallas en equipos

Las subestaciones eléctricas son un componente importante en los sistemas de potencia


Índice Pág. Sistema de Distribucion ………………………………………………………………….... 1 Como esta constituido el Sistema de distribución…………………………………. 1

Componentes del Sistema de Distribucion………………………………………..…. 2 Clasificación de los sistema de Distribucion…………………………………………..2 Sistema de Distribucion Primario…………………………………………. ……………. 3

Tensión de Distribucion Primario…………………………………………………………. 3 Componentes del Sistema de Distribucion Primario………………..…………….. 4 Componente de un Alimentador Primario…………………………………………….. 5 Arreglos típicos de circuitos primario…………………………………………..………. 5 Tipos de Construcción……………………………………………………………………….. 6 Sistema de Distribucion Secundario..…………………………………………………… 6 Tensión de Distribucion Secundaria…………………………………………………….. 7 Caídas de Tensión Permisible……………………………………………………………….7

Pasos para determinar cual es el sistema más eficiente desde el punto de vista de las perdidas………………………………………………………………..……..... 8 a) Sistema monofásico dos hilos…………………………………………… 8

b) Sistema monofásico tres hilos..………………………………………….9 c) Sistema trifásico cuatro hilos………………………………….............9 Elementos Secundario de los Sistema de Distribucion……………………………10

Caídas de Tensión……………………………………………………………………………..11 Los problemas de energía eléctrica……………………………………………………. 12 Cálculo de conductores Eléctricos……………………………………………………… 13 Caídas de Tensiones en los hogares y en las Industrias……………..………… 14


En la actualidad, las empresas de distribución eléctrica deben encargarse no solo de llevar energía hasta sus clientes, sino también, de ofrecer un nivel aceptable de calidad de dicha energía. Esto se da porque cada vez existen más aparatos eléctricos que son sensibles a los disturbios, pero en especial, porque los entes de control exigen que se cumplan parámetros de calidad establecidos por medio de regulaciones. Un sistema eléctrico de distribución esta constituido normalmente de un numero de subestaciones, cada unas de las cuales tiene ciertas cantidad de alimentadores que distribuyen la energía a los consumos. Por lo que las zonas servida por la totalidad de los alimentadores de una subestación conforma lo que denominamos ‘’A rea de servicio de la subestación’’.

Debido al cambio y normal crecimiento del consumo eléctrico, la carga total en una aérea podría llegar a exceder la capacidad de la subestación. Esto podría expandirse o en forma alternativa, el exceso de carga tendría que ser trasferido a una subestación vecina y el ultimo de los casos, seria necesario definir la ubicación de una nueva subestación. Pag.1


En todo sistema de distribución suelen encontrarse los siguientes elementos: alimentadores, transformadores, líneas y cables, capacitores o condensadores y equipos de protección. Lo mencionado anteriormente, son los componentes mínimos, los cuales pueden incrementarse o variarse de acuerdo a una determinada necesidad o realidad. Partiendo de la fuente principal de energía, ésta es llevada a través de líneas de su transmisión, hasta la subestación, donde la tensión es disminuida para la distribución en una Determinada área local. Cada subestación abastece su área de carga, por medio de los alimentadores o feeders.

Los sistemas de distribución pueden clasificarse de diversas formas: 1.

según la carga: alumbrado publico, industrial, comercial, residencial,

mixta. 2.

según la corriente: continua y alterna.

3.

según la tensión: distribución primaria, distribución secundaria.

4.

según su topología: radial, anillo, enmallada.

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La Red de Distribucion Primaria esta constituida por Conjuntos de cables o conductores, sus elementos de instalación y sus accesorios, proyectado para operar a tensiones normalizadas de distribución primaria, que partiendo de un sistema de generación o de un sistema de transmisión, está destinado a alimentar/interconectar una o más subestaciones de distribución, el abarca los terminales de salida desde sistema alimentador hasta los de entrada a la subestación alimentada

Los niveles de tensión aprobados para los sistema de distribución primaria que abastecen servicios públicos, son los indicados a continuación:

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La sección de los conductores deberá calcularse en tal forma que la caída de tensión desde os terminales de salida del sistema alimentador hasta el primario de la subestación de distribución mas lejana eléctricamente, no exceda, de la tensión nominal mencionada en la tabla anterior

Son los encargados de llevar la energía eléctrica desde las subestaciones de potencia hasta los transformadores de distribución. Los conductores van soportados en poste cuando se trata de instalaciones aéreas y en ductos cuando se trata de instalaciones subterráneas. Los componentes de un alimentador primario son: •Troncal.

* Ramal.

Pag.4


Los alimentadores primarios normalmente se estructuran en forma radial, en un sistema de este tipo la forma geométrica Del alimentador semeja la de un árbol, donde por el grueso del tronco, el mayor flujo de la energía eléctrica se transmite por toda una troncal, derivadas a la carga a lo largo de los ramales. La ruta troncal es la cadena de nodos por donde se sirve el flujo de potencia mayor del circuito en condiciones normales o de emergencia cuando se transfieren cargas a este. En esta ruta por lo general ocurre la mayor caída de tensión y posee el conductor con el mayor calibre del circuito.

Las variantes más aceptadas en la práctica son: Primario radial: Consiste en crear un eje de distribución que se denomina troncal, por donde fluye el mayor volumen de potencia, y tramos de menor sección de conductor que se denominan ramales o laterales que son los que se distribuyen dependiendo de la ubicación de las cargas. Primario en anillo: Lo conforman dos circuitos primarios troncales interconectados por un interruptor o seccionalizador normalmente abierto. Está configuración se realiza para que cuando ocurra una falla la carga pueda ser suplida por uno de los extremos donde se encuentra la alimentación.

Primarios mallados: Este sistema esta formado por mallas que son alimentadas por un grupo de transformadores. Un interruptor es conectado entre el transformador y la malla y es controlado por reconectadores que operan con la corriente en sentido inverso a la normal. Pag.5


Hay dos tipos básicos: Líneas aéreas: Consisten en conductores desnudos, y en casos especiales aislados, suspendidos en el aíre soportados por postes generalmente. Las líneas primarias aéreas suelen compartir las mismas estructuras de apoyo del sistema secundario en zonas urbanas. Estos ofrecen muchas variantes en cuanto a la disposición de los conductores y a los materiales usados en los soportes. Líneas subterráneas: Constituidas por Conductores aislados ubicados en ductos construcciones subterráneas presentan Ventajas en zonas de alta densidad de población que necesitan grandes flujos de potencia por una misma ruta.

enterrados. Las

Conjunto de cables o conductores, sus elementos de instalación y sus accesorios proyectado para operar a tensiones normalizadas de Distribucion secundaria, que partiendo de un Sistema de Generación o de un Sistema de Distribucion Primaria, esta destinado a alimentar a los consumidores, comprende la red de alumbrado publico y la red de servicios particular Tensiones de Distribucion Secundarias : Los niveles de tensión aprobadas para los sistema de distribución secundaria que abastecen servicios públicos, son los indicados a continuación:

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Los niveles de tensión aprobados para los Sub-Sistema de distribución secundaria e instalaciones de alumbrado publico que abastecen servicios públicos, son los indicadores a continuación

Las secciones de los cables y conductores serán calculados en tal forma que la caída de tensión no exceda del 5% de las tensiones nominales dadas en la tabla mostrada entre el secundario del trasformador de distribución y el punto de empalme de la acometida con la red de Distribución secundaria

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En la mayoría de los casos estos alimentadores secundarios son circuitos radiales, salvo en los casos de las estructuras subterráneas malladas (comúnmente conocidas como redes automáticas) en las que el flujo de energía no siempre sigue la misma dirección. Los alimentadores secundarios de distribución, por el número de hilos, se pueden clasificar en: 1- Monofásico dos hilos. 2- Monofásico tres hilos. 3- Trifásico cuatro hilos. Para conocer las ventajas técnicas y económicas inherentes a los alimentadores secundarios de distribución se deben realizar estudios comparativos que esclarezcan estos méritos y permitan seleccionar el sistema de distribución más adecuado a las necesidades del caso.

Pasos para determinar cual es el sistema más eficiente desde el punto de vista de las perdidas. 1- Sistema monofásico dos hilos, este sistema se alimenta de un transformador monofásico, con un secundario de solo dos hilos. En este caso la potencia de la carga es "P", la tensión en el extremo de la carga es "V" y la resistencia de los conductores es "R". La corriente de línea considerando que la carga tiene un factor de potencia igual a Cos f es: I=P V Cos f Las pérdidas Per: Per = 2RI² = 2RP² V²Cos²f

haciendo el cociente RP²/V²Cos²f igual a una constante, el valor de las pérdidas es: Per = 2K. Pag.8


2- Sistema monofásico tres hilos, este sistema se alimenta de un transformador monofásico con un devanado secundario del que salen tres hilos, con el hilo neutro derivándose del centro del devanado. En este caso la potencia de la carga se equilibra entre los dos hilos de fase y el neutro, la tensión en el extremo de la carga es "V" y la resistencia de los tres conductores es "R". La corriente de línea, considerando que la carga tiene un factor de potencia igual a Cos f es: I=P 2V Cos f El valor de las pérdidas Per: Per = 2RI² = RP² 2V²Cos²f haciendo el cociente RP²/V²COS²f = K, el valor de las pérdidas es: Per = k2 3- Sistema trifásico cuatro hilos, este sistema se alimenta de un transformador trifásico con un devanado secundario del que salen cuatro hilos, con el hilo neutro derivándose del punto de conexión de los devanados. En este caso la potencia de la carga se equilibra entre los tres hilos de fase y el neutro, la tensión en el extremo de la carga es "V" y la resistencia de los cuatro conductores es "R". La corriente de línea considerando que la carga tiene un factor de potencia igual a Cos f es: I=P 3VCos f El valor de las pérdidas Per: Per = 3RI² = RP² 3V²Cos²f Haciendo el cociente RP²/V²Cos²f = K, el valor de las pérdidas es: Per = k3 Pag.9


Es evidentemente que el sistema trifásico cuatro hilos permite distribuir la energía con mayor eficiencia que los demás, sin embargo como se mencionó en un principio este análisis es muy sencillo y para hacerlo más completo es necesario introducir otros factores tales como costo de los transformadores, costo de los conductores, regulación, etc.

1)- Las cuchillas: son los elementos que sirven para seccionar o abrir alimentadores primarios de distribución, su operación es sin carga y su accionamiento de conectar y desconectar es por pértiga, abriendo o cerrando las cuchillas una por una o en grupo según el tipo; montaje en poste puede ser horizontal o vertical. 2)- Los reactores: son dispositivos utilizados para introducir reactancia en alimentadores primarios de distribución con el propósito de limitar la corriente que fluye en un circuito. 3)-Los interruptores: son dispositivos que permiten conectar o desconectar con carga un alimentador primario de distribución, son instalados en poste o estructura en juegos de tres interruptores. 4)- Los capacitores: son dispositivos cuya función primordial es introducir capacitancia, corrigiendo el factor de potencia en alimentadores primarios de distribución. 5)- Los fusibles: son dispositivos de protección que interrumpen el paso de la corriente eléctrica. fundiéndose cuando el amperaje es superior a su Valor nominal, protegen transformadores de distribución y servicios interiores de media tensión contra sobre corriente y corriente de cortocircuito. 6)- Los restauradores: son equipos que sirven para reconectar alimentadores primarios de distribución. Normalmente el 80 % de las fallas son de naturaleza temporal, por lo que es conveniente restablecer el servicio en la forma más rápida posible para evitar interrupciones de largo tiempo. Pag.10


La caída de tensión en el conductor se origina debido a la resistencia eléctrica al paso de la corriente. Esta resistencia depende de la longitud del circuito, el material, el calibre y la temperatura de operación del conductor. El calibre seleccionado debe verificarse por la caída de tensión en la línea. Al suministrar corriente a una carga por medio de un conductor, se experimenta una caída en la tensión y una disipación de energía en forma de calor. En circuitos de corriente continua (c.c.) la caída de tensión se determina por medio de la siguiente fórmula, conocida como la Ley de Ohm:

V=I·R Donde:

V es la caída de tensión.

I es la corriente de carga que fluye por el conductor. R es la resistencia a c.c. del conductor por unidad de longitud. Por otra para para conocer el calculo de los conductores eléctricos: se toma en consideración la corriente por transportar y la caída de tensión máxima permisible según el caso. W: potencia, carga por alimentar o carga total instalad expresada en watt EN: tensión o voltaje entre fase y neutro (127.5 volts 000 =220/3). Valor comercial conocido como 110 volts EF: tensión o voltaje entre fases. I: corriente en amperes por conductor. Cos: factor de potencia.

Material Conductores para instalaciones eléctricas en baja tensión: Pag.11


Las perturbaciones en un sistema eléctrico como caídas de tensión, ruido eléctrico, picos, sobretensión, mala instalación, son causantes de alteraciones que degradan el funcionamiento de dispositivos, maquinas, equipos, dando lugar a fallas prematuras, costosas reparaciones.

Estas perturbaciones cuando no son detectadas o son omitidas, tienen una afectación directa con el precio del producto, ya sea en los hogares o poniendo en riesgo la supervivencia de la empresa.

Un estudio de eficiencia energética, nos permitirá contar con un plan de soluciones de mejora, así como ahorros reflejados a corto tiempo. para un estudio de eficiencia energética es necesario : 1.

Obtención de datos a cada máquina (Analizador de energía Fluke)

2.

Revisión y Análisis de tierras físicas (Analizador de tierras físicas)

3.

Análisis de Calidad Eléctrica detallado a cada máquina con reportes de consumo, Potencia, Voltajes, Factor de Potencia y Ruidos.

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Es fundamental la elección del conductor eléctrico adecuado que dependerá 1. 2.

Tipo de conductor según condiciones ambientales Sección adecuada según intensidad a trasportar

Para las distinta condiciones de servicios y clase de instalación, existe variedad en cuando a tipo de conductores a utilizar e intensidad máxima a trasportar para una sección determinada. Es por ellos que un calculo aproximado de la sección de los conductores, caídas de tensión y perdidas de potencia se efectúa utilizando las siguientes relaciones

A través de esta tabla podemos realizar los calculo para un sistema de distribución, que generalmente se efectúan por cálculos de caída de voltaje aplicando el criterio de cálculo para líneas cortas, es decir aquellas donde se desprecia el efecto de la capacitancia de los conductores

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La sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de tensión entre el origen de la instalación interior y cualquier punto de utilización sea, salvo lo prescrito en las instrucciones particulares, menor del 3 % de la tensión nominal para cualquier circuito interior de viviendas, y para otras instalaciones interiores o receptoras, del 3 % para alumbrado y del 5 % para los demás usos. Esta caída de tensión se calculará considerando alimentados todos los aparatos de utilización susceptibles de funcionar simultáneamente. El valor de la caída de tensión podrá compensarse entre la de la instalación interior y la de las derivaciones individuales, de forma que la caída de tensión total sea inferior a la suma de los valores límites especificados para ambas.

Viviendas 3%

Industriales 3% Alumbrado. 5% para lo demás usos

Lugares de gran consumo para alumbrado 4,5% 5% para los demás Usos

Para instalaciones industriales que se alimenten directamente en alta tensión mediante un transformador de distribución propio, se considerará que la instalación interior de baja tensión tiene su origen en la salida del transformador. En este caso, las caídas de tensión máximas admisibles serán del 4,5 % para alumbrado y del 6,5 % para los demás usos.

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Sistema de Distribucion Electrica