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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
DE MÉXICO 
 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
 
 
 
 
 
 
PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA LOGRAR UNA 
ALTA DISPONIBILIDAD EN EL SERVICIO DE ENERGÍA 
ELÉCTRICA EN LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN AÉREAS 
DE MEDIA Y BAJA TENSIÓN 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO ELÉCTRICO ELECTRÓNICO 
P R E S E N T A N : 
 CRISÓSTOMO RAMÍREZ JESÚS DAVID 
 PACHECO AGUILAR JOSÉ ALBERTO 
 
 
 
 
DIRECTOR DE TESIS: 
ASESOR: ING. AUGUSTO O. HINTZE VALDEZ 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F. 7 DE SEPTIEMBRE DE 2006 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
2 
Agradecimientos 
 
Sin lugar a dudas los únicos responsables de que yo esté escribiendo esta página son esas personas 
mágicas que todo el mundo llamamos Padres. Él siempre dedicado en su trabajo me enseñó que debo dar 
todo de mí para ser mejor y no quedarme atrás, a ese gran hombre de carácter fuerte le agradezco todo el 
apoyo, comprensión y confianza que depositó en mí para tomar siempre la decisión correcta. A ella, 
siempre cariñosa, le agradezco todos sus desvelos y el gran ejemplo que me dio para ser una persona 
humilde y sencilla pero luchador y persistente, una gran mujer. A ellos dos les agradezco profundamente 
la oportunidad que me han dado de crecer con la mejor educación que pude haber tenido. 
 
A mis hermanos y a todos mis sobrinos por ser un motor en mi vida que me impulsa cada día a poner todo 
mi esfuerzo en lo que hago. 
 
Al Ing. Augusto Hintze por aceptar ser nuestro guía y aportar todos sus conocimientos para la realización 
de este trabajo. Gracias por todo el tiempo que dedicó a las revisiones y reuniones que tuvimos en todo 
este tiempo donde siempre obtuve mucho más que una corrección o un comentario, siempre aprendía algo 
nuevo. Nuevamente muchas gracias por todo. 
 
A Alberto por su esfuerzo, dedicación y creatividad en momentos claves donde parecía que nos 
atorábamos. 
 
A todos mis amigos por hacer que el momento en un pasillo, en una jardinera o en cualquier rincón del 
gran universo llamado UNAM fuera siempre el más agradable y siempre incomparable. No quiero dejar a 
nadie sin nombrar pero cada uno de ustedes sabe que tuvimos excelentes momentos y sobretodo que fue y 
será por siempre la mejor época de nuestras vidas. 
 
Finalmente quiero expresar mi agradecimiento y orgullo por pertenecer a la mejor Universidad de México 
y una de las mejores del mundo, la Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM, por haberme 
brindado la oportunidad de crecer personal y profesionalmente y darme una valiosísima formación para 
enfrentar la vida. A la Facultad de Ingeniería, sus aulas, sus laboratorios y sus maestros por impulsarme 
cada día a ser mejor persona y un buen integrante de su gran sociedad. 
 
 
Jesús David Crisóstomo Ramírez 
“POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU” 
3 
Agradecimientos 
 
 
A mi familia por haberme brindado la oportunidad de estudiar, por apoyarme siempre en todo y 
comprenderme en momentos difíciles. 
 
A Maricela, esa persona tan especial y mágica, que tuvo el don de darme esperanzas y ánimos para 
conseguir una de las metas más importantes en mi vida. Que siempre estuvo al pendiente de mis 
necesidades sin escatimar muestras de amor y cariño. Gracias amor. 
 
A mis amigos (Oscar, Alex, Enrique, Edgar, Héctor y Gil), por que sin su compañía y sus pláticas, mi 
estancia en la carrera hubiese sido monótona. 
 
 
Al Ing. Augusto Hintze, por que su relación con nosotros fue la de un amigo que nos ofreció sus 
conocimientos y su confianza a lo largo de este proyecto. 
 
A David, por su dedicación y esmero en todo el proceso. 
 
 
 
José Alberto Pacheco Aguilar 
 
 
 
 
 
 
 
 Índice 
- 4 - 
Página 
Índice 4 
Índice de figuras 8 
Índice de tablas 10 
Introducción 12 
 
1. Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
Introducción 16 
1.1 Clientes del servicio de energía eléctrica 17 
1.1.1 Cliente doméstico 18 
1.1.2 Cliente comercial 18 
1.1.3 Cliente de servicios 18 
1.1.4 Cliente agrícola 18 
1.1.5 Cliente industrial 18 
1.2 Necesidad de proporcionar el servicio con una buena calidad 20 
1.2.1 Disponibilidad y confiabilidad del servicio 21 
1.2.2 Variaciones de voltaje 22 
1.2.3 Planeación de sistemas de distribución 22 
1.3 Necesidad de reducir costos 24 
1.3.1 Costos asociados a interrupciones en el suministro de energía 24 
1.4 Las entidades dedicadas a la supervisión de la calidad del servicio eléctrico 25 
1.5 Las componentes del la calidad del servicio eléctrico 26 
1.5.1 Disponibilidad del suministro 26 
1.5.2 Calidad de la onda de tensión 27 
1.5.3 Calidad de atención comercial 29 
 
2. Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
Introducción 32 
2.1 Fuentes de energía en media y baja tensión 33 
2.1.1 Subestaciones de distribución 34 
2.1.2 Bancos de capacitores 34 
2.2 Medios de transporte en media tensión 35 
2.2.1 Alimentador primario 35 
 Índice 
- 5 - 
2.2.2 Alimentador secundario 40 
2.3 Sistemas de control y protección 40 
2.3.1 Sistema de control supervisorio 41 
2.3.2 Dispositivos de protección 41 
 
3. Fallas en los Sistemas de Distribución 
Introducción 46 
3.1 Las fallas permanentes y su tratamiento 47 
3.1.1 Fallas en generación y transmisión 47 
3.1.2 Fallas en distribución 48 
3.2 Las falla transitorias y su tratamiento 53 
3.3 Causas de fallas y estadísticas 55 
3.3.1 Fallas de equipos 55 
3.3.2 Condiciones climáticas 57 
3.3.3 Factores humanos 58 
3.3.4 Estadísticas 58 
 
4. Técnicas para Evitar Fallas en Líneas Aéreas de Distribución 
Introducción 61 
4.1 Estándares de mantenimiento 62 
4.1.1 Registros 62 
4.1.2 Seguridad 63 
4.1.3 Herramientas 64 
4.2 Subestaciones de distribución 66 
4.2.1 Inspecciones a la subestación 66 
4.2.2 Aisladores 67 
4.2.3 Buses 67 
4.2.4 Transformadores de instrumento 68 
4.3 Bancos de capacitores 69 
4.4 Líneas aéreas de distribución 69 
4.4.1 Postes 70 
4.4.2 Conductores y cables en líneas aéreas 73 
4.4.3 Aisladores 77 
4.4.4 Apartarrayos80 
 Índice 
- 6 - 
4.4.5 Fusibles 81 
4.4.6 Cuchillas 82 
4.4.7 Interruptores 83 
4.5 Transformadores 86 
4.5.1 Inspección y mantenimiento 86 
4.6 Programación de mantenimiento 89 
 
5. Técnicas para Atenuar el Impacto de Fallas en Líneas Aéreas de Distribución 
Introducción 92 
5.1 Atención de fallas mediante operadores 93 
5.1.1 Operador de líneas de media tensión 93 
5.1.2 Receptor de quejas y operador en baja tensión 93 
5.1.3 Supervisor 94 
5.1.4 Transmisores 94 
5.1.5 Cuadrillas de mantenimiento 95 
5.2 Equipo de protección y seccionamiento automático 96 
5.2.1 Criterios de selección y coordinación de restauradores, 
 seccionalizadores y fusibles 96 
5.2.2 Coordinación fusible-fusible 99 
5.2.3 Coordinación restaurador-fusible 100 
5.2.4 Coordinación restaurador-restaurador 101 
5.2.5 Coordinación restaurador-seccionalizador 102 
5.2.6 Coordinación restaurador-seccionalizador-fusible 103 
5.3 Automatización en líneas aéreas de distribución 103 
5.3.1 Esquema de automatización en lazo 105 
5.3.2 Comunicación peer-to-peer en la automatización de líneas de distribución 106 
5.3.3 Automatización utilizando inteligencia distribuida 109 
 
6. Medición y Benchmarking de la Confiabilidad del Servicio 
Introducción 113 
6.1 Antecedentes 114 
6.2 Con relación al cliente: SAIDI, SAIFI, CAIDI y ASAI 115 
6.2.1 SAIDI. Índice promedio de duración de las interrupciones del sistema 115 
6.2.2 SAIFI. Índice promedio de la frecuencia de interrupción del sistema 115 
 Índice 
- 7 - 
6.2.3 CAIDI. Índice promedio de duración de interrupciones por cliente 116 
6.2.4 ASAI. Índice promedio de disponibilidad del servicio 116 
6.2.5 Consideraciones para reducir los índices 116 
6.3 Con relación a la carga: ASIDI y ASIFI 118 
6.3.1 ASIDI. Índice promedio de duración de las interrupciones 118 
6.3.2 ASIFI. Índice promedio de la frecuencia de interrupción en el sistema 118 
6.4 Ejemplo de reducción de indicies de confiabilidad 119 
6.5 Problemas con los índices 122 
 
7. Conclusión 123 
8. Bibliografía 125 
 
 
 
 
 
 
 
 Indice de Figuras 
- 8 - 
Página 
Índice de Figuras 
 
Capitulo 1. Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
 Figura 1.1 Principales clientes del servicio de energía eléctrica 19 
 
Capítulo 2. Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
 Figura 2.1 Componentes de un Sistema de Potencia Eléctrica (SPE) 33 
 Figura 2.2 Bancos de capacitores en líneas aéreas de distribución 35 
 Figura 2.3 Alimentadores de distribución primarios 36 
 Figura 2.4 Conductores y aisladores en líneas aéreas de distribución 37 
 Figura 2.5 Transformadores de distribución. a) Trifásico b) Monofásicos 38 
 Figura 2.6 Equipos de protección contra sobrecorrientes y sobretensiones 39 
 Figura 2.7 Transformador de distribución y alimentador secundario 40 
 Figura 2.8 Restaurador telecontrolado 43 
 
Capítulo 3. Fallas en los Sistemas de Distribución 
 Figura 3.1 Restablecimiento del servicio después de una falla permanente 52 
 Figura 3.2 Principales causas de fallas en líneas de media y baja tensión 59 
 
Capítulo 4. Técnicas para Evitar Fallas en Líneas Aéreas de Distribución 
 Figura 4.1 Trabajadores en línea viva 63 
 Figura 4.2 Termografía en subestación 66 
 Figura 4.3 Transformadores de instrumento en buen estado 68 
 Figura 4.4 Postes deteriorados en su base 71 
 Figura 4.5 Retenidas 72 
 Figura 4.6 Cruceta, abrazadera y plataforma oxidadas 72 
 Figura 4.7 Empalme de a) compresión y b) automático de tensión 74 
 Figura 4.8 Empalme de conductores a) tipo compresión y b) amarre 74 
 Figura 4.9 Conectores 75 
 Figura 4.10 Ramas de árbol cerca de cubrir totalmente el transformador 75 
 Figura 4.11 Poda central 76 
 Figura 4.12 Poda lateral 76 
 Indice de Figuras 
- 9 - 
 Figura 4.13 Poda superior 77 
 Figura 4.14 Utilización de cable semi-aislado en zonas arboladas 77 
 Figura 4.15 Tipos de aisladores más comunes en líneas aéreas de distribución 78 
 Figura 4.16 Puntos calientes en aisladores y conexión 79 
 Figura 4.17 Aisladores poliméricos 80 
 Figura 4.18 Apartarrayos dañado sin reemplazar 81 
 Figura 4.19 Operación de un fusible durante una falla 82 
 Figura 4.20 Cuchillas tipo horizontal reemplazadas 83 
 Figura 4.21 Mecanismo de cierre/disparo de un interruptor monofásico 
 de media tensión 85 
 Figura 4.22 Transformadores en buen estado a) de distribución b) de potencia 86 
 Figura 4.23 Imagen térmica de boquillas de baja tensión y conexiones en 
 un transformador 87 
 Figura 4.24 Transformadores de distribución tipo poste deteriorados por oxidación 88 
 
Capítulo 5. Técnicas para Atenuar el Impacto de Fallas en Líneas Aéreas de 
Distribución 
 Figura 5.1 Operador de subestación y receptor de quejas 94 
 Figura 5.2 Cuadrillas de mantenimiento 95 
 Figura 5.3 Diagrama de flujo en la atención de quejas 95 
 Figura 5.4 Secuencia de operación típica de un restaurador 96 
 Figura 5.5 Curvas características tiempo/corriente de un restaurador 97 
 Figura 5.6 Criterio de coordinación fusible-fusible; t1<0.75t2 100 
 Figura 5.7 Coordinación restaurador-fusible lado fuente 100 
 Figura 5.8 Coordinación restaurador-fusible lado carga 101 
 Figura 5.9 Coordinación restaurador-seccionalizador 102 
 Figura 5.10 Tiempo de restauración del servicio con y sin automatización 104 
 Figura 5.11 Esquema en lazo con tres restauradores 105 
 Figura 5.12 Modelo de un sistema de distribución con una red 
 de comunicación peer-to-peer 107 
 Figura 5.13 Restablecimiento del suministro utilizando comunicación peer-to-peer 108 
 Figura 5.14 Ilustración del concepto de inteligencia distribuida aplicado 
 a líneas de distribución 109 
 Figura 5.15 Diagrama unifilar de una red de distribución automatizada 110 
 Indice de Figuras 
- 10 - 
 Figura 5.16 Servicio restablecido después de la operación inteligente 111 
 
Capítulo 6. Medición y Benchmarking de la Confiabilidad del Servicio 
 Figura 6.1 Análisis de índices en una alimentador radial 119 
 Figura 6.2 Análisis de índices en un esquema en lazo 121 
 Figura 6.3 Impacto de las trombas en los índices de confiabilidad122 
 
 Indice de Tablas 
- 11 - 
Página 
Índice de Tablas 
 
Capitulo 1. Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
 Tabla 1.1 Usuarios de Energía Eléctrica (miles de usuarios) 20 
 Tabla 1.2 Perturbaciones asociadas a las características de la onda de tensión 22 
 
Capítulo 2. Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
 Tabla 2.1 Clasificación funcional de los componentes del sistema de distribución 33 
 
Capítulo 3. Fallas en los Sistemas de Distribución 
 Tabla 3.1 Clasificación de las interrupciones largas según su origen 50 
 Tabla 3.2 Principales fallas permanentes y acciones preventivas 53 
 Tabla 3.3 Principales fallas transitorias y acciones preventivas 54 
 
Capítulo 4. Técnicas para Evitar Fallas en Líneas Aéreas de Distribución 
 Tabla 4.1 Programación de mantenimiento preventivo 90 
 
Capítulo 5. Técnicas para Atenuar el Impacto de Fallas en Líneas Aéreas de 
Distribución 
 ____ 
 
Capítulo 6. Medición y Benchmarking de la Confiabilidad del Servicio 
 Tabla 6.1 Índices utilizados para medir la disponibilidad del servicio 115 
 Tabla 6.2 Resultados del análisis en un alimentador radial 120 
 Tabla 6.3 Resultados en la reducción de los índices en un esquema en lazo 121 
 
 
 
 Introducción 
Introducción 
 
El problema de la calidad de la energía se analiza desde el punto de vista de tres componentes principales; 
la disponibilidad o continuidad del servicio, la calidad de la onda y la atención comercial. El primero es el 
tema principal de estudio de este trabajo y de él se derivarán las recomendaciones adecuadas para mejorar 
la disponibilidad del servicio. La calidad de la onda y la atención comercial son otros aspectos de gran 
importancia, sin embargo, salen del objetivo de la tesis. 
 
En un sistema eléctrico de potencia se tienen tres componentes principales que son susceptibles de falla y 
que afectan directamente la continuidad del servicio de energía eléctrica. El primero de ellos es el sistema 
de generación En este nivel encontramos problemas principalmente en la capacidad de satisfacer la 
demanda, esto es, al no haber suficiente capacidad instalada hay cortes en el servicio para los clientes 
finales. La red de transmisión es el segundo nivel. Aquí encontraremos principalmente fallas en las líneas 
ya que son de gran tamaño y se encuentran expuestas a todo tipo de factores que pueden provocar una 
falla y con ello una interrupción del servicio. En ambos casos, una falla representa grandes pérdidas en 
muchos sectores ya que se afecta a un gran número de clientes que van desde grandes industrias hasta 
clientes residenciales. Debido a lo anterior, tanto en la generación como en la transmisión se ha invertido 
una gran cantidad en investigación y tecnología para evitar y/o atenuar el impacto que causan las fallas en 
este nivel, recayendo la mayor parte del porcentaje de baja disponibilidad del servicio en la red de 
distribución. 
 
A nivel de distribución nos encontramos ante el verdadero problema de la disponibilidad, debido a que a 
este nivel los alimentadores llevan la energía a un “menor numero” de clientes y la inversión en tecnología 
para minimizar los efectos de una falla no ha sido representativa, sin embargo, el sistema de distribución 
requiere de la implantación de una serie de medidas adecuadas para mejorar la disponibilidad del servicio 
de energía eléctrica para que en conjunto con los aspectos de la calidad de la onda y de la atención 
comercial, se pueda ofrecer un servicio de excelente calidad. 
 
Para proponer las medidas adecuadas y lograr una mayor disponibilidad en el servicio se debe conocer los 
componentes del sistema de distribución y sus fallas más comunes. Se debe contar con estadísticas del tipo 
y causa de las fallas, y además se debe realizar un análisis de los índices de confiabilidad del servicio de 
energía eléctrica que nos permitan comparar el desempeño de los sistemas de media y baja tensión. El 
principal objetivo de este trabajo es aportar soluciones que ayuden a disminuir los índices de confiabilidad 
ligados a la frecuencia (SAIFI) y duración (SAIDI) de las interrpciones. 
- 12 - 
 Introducción 
El fallo de los diferentes componentes de las líneas aéreas de media y baja tensión tiene varios orígenes. 
Se puede citar un mal diseño y, por tanto, su utilización bajo condiciones que salen de sus características 
de operación normales, así como las condiciones ambientales como alta contaminación o salinidad que, de 
igual forma, afectan el funcionamiento de los equipos. Una propuesta de solución a estos problemas se 
basa en conocer las principales causas de falla en los componentes del sistema eléctrico y realizar una 
serie de recomendaciones centradas en mantenimiento que ayuden a mantener en buenas condiciones a los 
equipos, logrando, por una parte, alargar la vida útil del equipo y por otra parte, minimizar los puntos 
vulnerables del sistema eléctrico de distribución disminuyendo la posibilidad de ocurrencia de fallas. 
Además de lo anterior, se cuenta con otras herramientas que ayudan a aumentar la confiabilidad de las 
instalaciones. Una de ellas es la reingeniería que es un proceso en el cual se logra aumentar la 
confiabilidad de los equipos en base a la utilización de nuevas tecnologías sin la necesidad de una 
sustitución total de equipo. Este concepto se sirve de los avances en tecnología y materiales que, aplicados 
a los componentes de las líneas de distribución, aumentan la confiabilidad del sistema y reducen la 
posibilidad de falla en los componentes. 
 
Los programas de mantenimiento y los procesos de reingeniería ayudan a disminuir la ocurrencia de 
fallas, sin embargo, existen condiciones anormales que pueden provocar una interrupción del servicio de 
energía eléctrica. Para la atención de estos conflictos existe un sistema de atención de fallas en las 
empresas suministradoras de energía eléctrica que sigue un protocolo. El problema de esto es que afecta 
directamente la disponibilidad y se transforma en un proceso lento e ineficiente, susceptible de ser 
sustituido por otro esquema de monitoreo y reparación de falla mas eficiente. La utilización de nuevos 
equipos y tecnologías disponibles son una opción viable en la disminución del impacto de las fallas, dando 
mayor calidad al servicio y disminuyendo el número de usuarios afectados por la falla. 
 
En el capítulo 1 se analizan los principales clientes del servicio de energía eléctrica, la dependencia y los 
componentes de la calidad del servicio. También se menciona el impacto que tiene una interrupción de 
servicio en cuanto a costos se refiere y algunas consideraciones en la planeación de los sistemas eléctricos. 
 
En el capítulo 2 se estudia las componentes de un sistema de distribución y su ubicación dentro del 
sistema eléctrico de potencia. Se describen los principales equipos que componen los alimentadores de 
distribución y sus características de operación principales. 
 
- 13 - 
 Introducción 
En el capítulo 3 se hace una revisión de los tres puntos susceptibles de provocar una interrupción del 
servicio de energía eléctrica, recayendo el análisis principal en las fallas de naturalezatransitoria y 
permanente en los sistemas de distribución y la forma en que se pueden tratar. 
 
En el capítulo 4 se analizan los componentes principales del sistema de distribución y las condiciones que 
afectan su desempeño dentro de sistema eléctrico. Se hace una serie de recomendaciones centradas en 
mantenimientos y, en algunos casos, la aplicación de un proceso de reingeniería para aumentar su 
confiabilidad y disminuir el riesgo de una falla por malas condiciones. 
 
En el capítulo 5 se describe el actual sistema de atención de quejas de una empresa suministradora de 
energía eléctrica y el procedimiento de atención a fallas. Se analizan los principales equipos de 
seccionamiento automático y la coordinación de estos. Finalmente, se explica en forma general las 
ventajas de la implantación de esquemas de automatización con respecto a sistemas no automatizados. 
 
En el capítulo 6 se realiza un breve análisis de los índices de confiabilidad sobre los cuales tiene impacto 
directo el objetivo de esta tesis; reducción del número de interrupciones y reducción del tiempo de 
interrupción por usuario. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- 14 - 
 
15 
 
Capítulo I 
 
Dependencia del Servicio de 
Energía Eléctrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 16 - 
1. Dependencia del servicio de energía eléctrica 
 
Introducción 
 
La energía eléctrica representa uno de los insumos más importantes para el desarrollo de un país. La 
principal preocupación que tienen las empresas que prestan el servicio de la distribución de esta energía a 
los sectores industrial, comercial, agrícola y doméstico es que el servicio sea de excelente calidad. 
 
Los clientes o usuarios de la energía eléctrica requieren un servicio lo más continuo posible, que les brinde 
confianza en su utilización. Generalmente, una interrupción en el suministro de energía representa grandes 
pérdidas económicas en un proceso productivo o bien, la dependencia del servicio eléctrico en zonas 
rurales para sus sistemas de riego son dos casos que destacan la importancia del servicio. En el área del 
comercio cuando la interrupción es corta ocasiona problemas menores, pero si esta se alarga el problema 
se multiplica. Para un usuario doméstico una interrupción en el servicio no tiene repercusiones 
económicas graves, pero no se debe olvidar que este sector representa el mayor porcentaje de los clientes. 
 
En el México actual son dos las empresas encargadas de la distribución y comercialización de la energía 
eléctrica: Luz y Fuerza del Centro (LyFC) y Comisión Federal de Electricidad (CFE). LyFC centra sus 
actividades en la distribución de energía eléctrica en media y baja tensión en la zona central del país, 
abarcando el Distrito Federal, y parte de los Estados de México, de Morelos, y de Hidalgo. CFE, con 
actividades de generación, transmisión y distribución, suministra la energía eléctrica en el resto del país. 
Ambas empresas, preocupadas por brindar un servicio de calidad, trabajan constantemente en la 
modernización de sus instalaciones y realizando diversos programas para aumentar la confiabilidad del 
servicio. 
 
Para medir la calidad del servicio de energía eléctrica se contemplan tres aspectos principales: la 
continuidad o disponibilidad del suministro, la calidad de la onda y la atención comercial. El primero de 
ellos es el objetivo de este trabajo y se asocia a fallas largas o permanentes en el sistema. El segundo se 
relaciona con fallas de tipo transitorio y defectos en la forma de la onda de voltaje como armónicas, 
parpadeos, atenuaciones temporales, sobrevoltajes transitorios y otros. La atención comercial es el que 
refiere a los procesos de relación entre el proveedor del servicio y el cliente, por ejemplo, el cumplimiento 
de compromisos, tiempo de conexión, tiempo de atención de reclamaciones, etc. Estos dos últimos 
aspectos salen del alcance de este trabajo. 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 17 - 
1.1 Clientes del servicio de energía eléctrica 
 
Desde que en el mundo los gobiernos de los países decidieron desagregar los procesos de generación 
transmisión y distribución y darlos en concesión a particulares, la energía eléctrica se considera un 
producto y es, por lo tanto, materia de un contrato entre un proveedor y un cliente que se debe sujetar a 
determinados compromisos. En la actualidad los usuarios de energía eléctrica se conocen como clientes y 
tienen derechos sobre el producto que reciben. La idea de separar los procesos obedece a intentar 
establecer una competencia entre los diversos generadores, transmisores y distribuidores que deben 
ofrecer un producto de calidad, so pena de que se les penalice. Si bien en México aún no se desagregan 
los procesos la idea de competencia se establece entre áreas de generación, de transmisión y de 
distribución para comparar calidades y costos, que deben conducir a mejorar la eficiencia de las empresas. 
 
En el lenguaje del ingeniero, un cliente representa una carga para el sistema eléctrico y es el único factor 
sobre el que no se tiene control, por lo que el diseño de un sistema de distribución se lleva a cabo 
considerando los diferentes tipos de carga con el fin de satisfacer las necesidades de cada uno. Los 
factores más importantes considerados en el diseño de los sistemas de distribución para satisfacer la 
demanda de las diferentes cargas son: la demanda a satisfacer, la tensión a la que proporcionará, la 
capacidad de conducción de los conductores y la capacidad de cortocircuito. 
 
Las cargas de un sistema de distribución son alimentadas en niveles de baja y media tensión. En baja 
tensión se tiene una red instalada en la Ciudad de México de 38,400 Km. utilizada principalmente para 
suministrar energía eléctrica a pequeños comercios y consumidores domésticos en tensiones de 120/220 V 
y 480 V. La longitud de la red de media tensión es de 28,021 Km. y es utilizada para suministrar energía a 
consumidores mayores en tensiones de 23, 13.2 y 4.16 kV. A este nivel de tensión se tienen consumidores 
mayores como plantas industriales, edificios comerciales o de oficinas y es, por lo tanto, el tipo de cliente 
que requiere de una alta disponibilidad en el servicio de energía eléctrica. 
 
Las aplicaciones que da el usuario al consumo de energía son la base para agruparlos en diferentes 
sectores. El sector doméstico con la mayor densidad de carga, el sector comercial le sigue en demanda de 
energía y los sectores de servicios, agrícola e industrial con menor concentración de carga pero con alta 
exigencia en la disponibilidad del servicio eléctrico. 
 
 
 
 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 18 - 
1.1.1 Cliente doméstico 
 
Los usuarios de servicio doméstico son responsabilidad directa de la compañía encargada de suministrar la 
energía eléctrica. Este tipo de usuarios representa zonas densamente pobladas (áreas urbanas) y una carga 
importante para el sistema, sin embargo tienen diferencias considerables con otros tipos de clientes, por lo 
que debe ser considerado un sistema de distribución con las características adecuadas para este tipo de 
carga. Los usuarios domésticos son principalmente casas residenciales, condominios, pequeños comercios 
y talleres, con una tensión de suministro de 120 V y un consumo máximo de 250 kW. 
 
1.1.2 Cliente comercial 
 
Los usuarios de servicio comercial son grandes centros comerciales, edificios, bancos, supermercados, 
aeropuertos, hospitales, entre otros, y su demanda es mayorcon respecto a los usuarios domésticos. Este 
tipo de clientes requiere mayor confiabilidad en el servicio de energía y utiliza como respaldo en sus 
instalaciones plantas de emergencia para satisfacer sus necesidades en caso de interrupciones por parte de 
la compañía suministradora. La demanda de este sector es hasta 25 kW. 
 
1.1.3 Cliente de servicios 
 
En este sector entran todos los servicios públicos que requieren de energía eléctrica como el servicio a 
semáforos, alumbrado, alumbrado por temporadas o el bombeo de aguas potables o residuales. La 
importancia de ofrecer un servicio con alta disponibilidad a este tipo de clientes radica en casos históricos 
de apagones en grandes ciudades donde los resultados son un importante caos social. Este cliente deberá 
pagar una tarifa de acuerdo a la totalidad de la carga conectada en todos estos servicios. 
 
1.1.4 Cliente agrícola 
 
Los clientes de este sector destinan la energía eléctrica para el bombeo de agua utilizada en el riego de 
tierras para cultivo y para alumbrado. No representan un sector importante de usuarios sin embargo el 
suministro continuo de la energía resulta vital por no contar con plantas de emergencia que los respalden. 
La ubicación geográfica de estos clientes complica el suministro de energía y su costo resulta muy elevado 
por lo que las soluciones a la demanda de este sector siempre serán especiales. 
 
 
1.1.5 Cliente industrial 
 
Desde el punto de vista de la demanda, este consumidor es mayor a todos los anteriores y la mayoría del 
suministro de la energía se realiza en media tensión. Parques industriales, pequeñas y medianas industrias 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 19 - 
son los principales usuarios de la energía en este sector. Otro tipo de cliente industrial es aquel que tiene la 
capacidad de generar su propio consumo y solo contrata un suministro de energía de respaldo. Es preciso 
señalar que el cliente industrial es quien requiere mayor confiabilidad del servicio de energía por el alto 
costo que le representa una interrupción en el sistema. Es por eso que el sistema de distribución destinado 
a este tipo de usuarios debe ser altamente confiable de acuerdo con el tipo de carga que alimenta. La 
tensión de suministro a este tipo de clientes se hace en orden de kilovolts, obligando al cliente a contar con 
la instalación de una subestación que reduzca la tensión de suministro a 480 V en las aplicaciones que así 
lo requieran. 
 
 
Figura 1.1. Principales clientes del servicio de energía eléctrica 
 
 
Luz y Fuerza del Centro (LyFC), ubicada en la parte central del país, suministra el 24% de la energía 
eléctrica generada a todo el Distrito Federal y Area Metropolitana, Estado de México, Hidalgo y pocos 
usuarios de Morelos y Puebla, lo que representa más de 20 millones de usuarios en todos los sectores. 
Comisión Federal de Electricidad (CFE) por ser una empresa que dedica gran parte de sus actividades a la 
generación y transmisión de energía es la encargada de suministrar al resto del país, sin embargo son 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 20 - 
pocas las ciudades con una densidad de población elevada y eso se refleja en lo usuarios a los que 
suministra la energía. 
 
En la tabla 1.1 se puede observar la distribución de los usuarios por sector donde resalta el usuario 
doméstico como el mayor demandante de energía eléctrica. 
 
Tabla 1.1 Usuarios de Energía Eléctrica (miles de usuarios) 
 Fuente: Comisión Federal de Electricidad y Luz y Fuerza del Centro 
 
 
El sector industrial es uno de los más afectados por la interrupción del servicio eléctrico y aunque, 
normalmente, es productor de su propio consumo no siempre tiene la capacidad de generar la totalidad de 
la energía que necesita y depende, en casos de emergencia, de un servicio de respaldo que contrata a la 
compañía suministradora. 
 
 
 
1.2 Necesidad de proporcionar el servicio con una buena calidad 
 
La creciente demanda del servicio de energía eléctrica ha llevado a las empresas distribuidoras a pensar en 
una planeación a futuro donde la principal preocupación es brindar un servicio de calidad y confiable. 
Anteriormente, por razones técnicas y económicas la confiabilidad era una preocupación exclusiva de los 
sistemas de generación y transmisión, es decir, de los sistemas de potencia. Sin embargo, en la actualidad 
la problemática que enfrentan los clientes del servicio de energía eléctrica tiene que ver con el aspecto de 
la calidad en el suministro de energía y sobretodo con una alta disponibilidad. La razón más importante 
para preocuparse por los sistemas de distribución se debe a que a este nivel se tiene el mayor problema en 
la disponibilidad del suministro de energía. Esta situación obliga, tanto a la compañía suministradora 
como al cliente, a contar con instalaciones altamente confiables. 
 Sector 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Sep 2004 
Domestico 19,562 20,236 21,055 21,872 22,784 23,692 
Comercial 2,299 2,367 2,492 2,622 2,751 2,864 
Servicios 0,108 0,116 0,123 0,131 0,139 0,145 
Agrícola 0,089 0,092 0,094 0,097 0,099 0,102 
Industrial 0,097 0,106 0,117 0,129 0,140 0,151 
 Empresa mediana 0,098 0,106 0,117 0,128 0,139 0,151 
 Gran industria 0,000 0,000 0,000 0,001 0,001 0,001 
 Total 22,155 22,917 23,881 24,851 25,913 26,954 
 
 CFE 17,173 17,863 18,682 19,529 20,421 21,338 
 LFC 4,981 5,054 5,199 5,321 5,491 5,615 
 24,405 
 2,940 
 0,150 
 0,104 
 0,161 
 0,161 
 0,001 
 27,760 
 
 22,074 
 5,685 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 21 - 
 
La incertidumbre en la disponibilidad de la energía es un tema que preocupa a todos los sectores que la 
consumen. En la industria, una interrupción provoca automáticamente una pérdida en la producción. En el 
sector de servicios el funcionamiento de alumbrado, elevadores, escaleras eléctricas, aire acondicionado, 
etc., se ve afectado por una interrupción del servicio eléctrico. La complejidad del sistema y el tipo de 
carga que alimentan determinan la gravedad del daño por una interrupción del servicio. 
 
De acuerdo con los usos que se le da a la energía, la disponibilidad y calidad se convierten en aspectos 
fundamentales para aplicaciones de control, robótica y en general para todas las cargas sensibles que no 
pueden aceptar una mala calidad de la energía. Debido a lo anterior, el sistema de distribución debe 
cumplir, por lo menos, con dos objetivos principales: 
 
1. Garantizar un alto valor de disponibilidad y confiabilidad. 
2. Proporcionar un servicio con calidad respecto a la tensión y sus transitorios. 
 
1.2.1 Disponibilidad y confiabilidad del servicio 
 
La disponibilidad del servicio se refiere a la continuidad en el suministro de energía eléctrica y es el 
aspecto de la calidad de la energía quemas se ha estudiado, sin embargo, es un tema que no deja de tener 
importancia en el ámbito actual. 
 
La confiabilidad en los sistemas de distribución es una característica fundamental que determina el 
funcionamiento correcto y continuo del sistema, entendiendo esto como una baja ocurrencia de fallas y un 
funcionamiento constante la mayor parte del tiempo. 
 
Un estudio acertado de la confiabilidad y disponibilidad de un sistema eléctrico involucrando los aspectos 
técnicos y económicos ayuda en la ubicación de los puntos débiles del sistema y los costos asociados a las 
fallas. En este estudio se pueden tener dos enfoques distintos: un registro histórico con los eventos pasados 
y otro considerando una predicción a futuro. Normalmente la empresa que suministra la energía eléctrica 
tiene sus propias estadísticas que sirven para evaluar el funcionamiento del sistema. La predicción en el 
estudio pretende determinar el comportamiento que tendrá el sistema, tomando como referencia los 
registros pasados y ayudar en la toma de decisiones sobre posibles modificaciones en la topología del 
sistema, elementos de protección, programas de mantenimiento y operación, automatización de elementos, 
entre otros. 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 22 - 
1.2.2 Variaciones de voltaje 
 
Las variaciones de voltaje pertenecen al aspecto de calidad de la onda. La onda de tensión suministrada 
debe tener una forma de onda senoidal con amplitud y frecuencia definidas e invariables. Se dice que hay 
una perturbación en la onda cuando sus características rebasan límites aceptables. La evolución en la 
tecnología de muchos equipos ha provocado que haya un mayor número de perturbaciones en la red 
afectando directamente la calidad de la onda. Las características de forma de onda, amplitud y frecuencia 
sufren diferentes perturbaciones. En la tabla 1.2 se pueden observar las perturbaciones mas frecuentes para 
cada una de las características de la onda. Una breve explicación de cada una se dará en la sección 1.5. 
 
Tabla 1.2 Perturbaciones asociadas a las características de la onda de tensión 
Características de la onda de tensión Perturbaciones asociadas 
Frecuencia Variaciones de frecuencia 
Variaciones de la tensión suministrada 
Variaciones rápidas de tensión (flicker) 
Interrupciones breves de tensión suministrada 
Huecos de tensión 
Sobretensiones temporales en la red entre fases y tierra 
Amplitud 
Sobretensiones transitorias entre fases y tierra 
Simetría de fases Desequilibrio de la tensión suministrada 
Tensiones armónicas 
Tensiones interarmónicas Forma de onda 
Señales de información transmitidas por la red 
 Fuente: Rivier Abbad, Juan. Calidad del servicio. Regulación y optimización de inversiones 
 
 
1.2.3 Planeación de sistemas de distribución 
 
La industria eléctrica enfrentará un gran reto ante la capacidad de respuesta a la demanda de energía. La 
creciente dependencia de la energía, la necesidad de reducir el uso de combustibles fósiles y la reducción 
del impacto ambiental de las instalaciones eléctricas junto con la presión social de alcanzar una mayor 
disponibilidad del servicio eléctrico son objetivos de la planeación de los sistemas de distribución con la 
meta fija de ofrecer un servicio de calidad. 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 23 - 
Los avances tecnológicos ofrecen la posibilidad de una mejora en la operación y control de los sistemas de 
distribución. El desarrollo del control remoto, la introducción de programas de supervisión y adquisición 
de datos y de herramientas computacionales de ayuda son algunas de las opciones que las empresas 
distribuidoras tienen a su alcance en la actualidad. 
 
La planeación del sistema de distribución se debe realizar de manera que en su estructura más simple se 
pueda localizar los puntos débiles y fuertes de la red, para mejorar la redundancia de los sistemas y la 
calidad de los componentes. Un esquema que permite lograr un buen nivel de confiabilidad considerando 
lo anterior se desarrolla en tres etapas: especificación, diseño y demostración. 
 
En la especificación se identifican los objetivos y se elige la configuración o topología más adecuada, 
apoyándose de registros históricos de fallas, de la normatividad, del costo de las interrupciones y de la 
identificación de las peores condiciones. Esta etapa define en gran parte el éxito del sistema, por la 
importancia de elegir y definir correctamente los objetivos. 
 
En el diseño se requiere especial atención en el efecto de las fallas y la posibilidad de controlarlas. La 
calidad del diseño, la calidad de los componentes y la redundancia del sistema necesitan de un análisis 
técnico-económico que muestre la viabilidad del funcionamiento de varias componentes en paralelo con lo 
que se logra mayor confiabilidad. 
 
En la demostración de la solución se obtiene el grado de seguridad que ofrece el diseño propuesto 
tomando como base los objetivos de la especificación. Para comprobar lo anterior en el sistema primero se 
debe eliminar las fallas debidas al propio diseño y posteriormente la previsión de las fallas, considerando 
para ello aspectos de la calidad de la energía como el nivel de confiabilidad de la red, la operación de la 
tensión fuera de los límites establecidos, fallas entre fases y distorsión armónica en alimentación a cargas 
sensibles. En la medida que se cumplan los objetivos planteados se tendrá un sistema que ofrezca 
confiabilidad a los usuarios. 
 
El diseño de sistemas de distribución con alta disponibilidad es necesario en los sistemas eléctricos 
actuales. Los clientes del servicio eléctrico demandan una mayor calidad en el suministro y es en la 
planeación donde resulta indispensable tomar en cuenta estos requerimientos para apoyar las decisiones 
sobre el tipo de red y su diseño, sin dejar de considerar los datos estadísticos del comportamiento de los 
sistemas, indisponibilidad y causas. 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 24 - 
1.3 Necesidad de reducir costos 
 
Un sistema eléctrico se puede juzgar en función de su confiabilidad y disponibilidad como parte 
fundamental de la calidad del servicio que ofrece, sin embargo, su eficiencia económica debe satisfacer un 
suministro de energía confiable al menor costo posible. Las condiciones geográficas y de desarrollo de su 
localización serán parte fundamental en el análisis económico adecuado para elegir el diseño que cumpla 
con los objetivos de eficiencia. 
 
Los cambios que se están llevando a cabo en los sistemas eléctricos de muchos países consideran los 
aspectos económico y tecnológico. En el sentido económico se busca aumentar la eficiencia económica 
del sector eléctrico de los nuevos esquemas de regulación considerando que el sector esta en un proceso de 
apertura a nuevos productores de energía. Por otro lado, se esta trabajando en la modernización de los 
sistemas eléctricos utilizando tecnología de punta con el objetivo de mejorar las condiciones de operación 
del sistema y minimizar los impactos de las fallas. 
 
La importancia de los estudios técnico-económicos y la planeación de los sistemas eléctricos radica en su 
utilidad para ofrecer una mejor calidad en el suministro a un costo óptimo. En el sistema de distribución, 
por ser el enlace final entre en generador de energía y el usuario, se debe poner especial atención en la 
planeación futura. Históricamente, la confiabilidad y seguridad de los sistemas eléctricos era preocupación 
exclusiva de los sistemas de generación y transmisión en alta tensión por tener mayores impactos debidoa 
fallas, sin embargo, las necesidades actuales reflejan una gran necesidad de comenzar a trabajar en los 
sistemas de media y baja tensón, de tal forma que se garantice una alta disponibilidad y confiabilidad y se 
minimicen los impactos por interrupciones a los diferentes clientes que atiende la compañía 
suministradora. 
 
1.3.1 Costos asociados a interrupciones en el suministro de energía 
 
La confiabilidad y seguridad ofrecida a los usuarios no es el único objetivo de la compañía suministradora. 
Una falla en el suministro afecta directamente la economía de la empresa y esta función del tipo de falla, 
la duración de la interrupción, el momento del día en que ocurre la falla, el número de usuarios afectados y 
el tipo de actividad de cada uno, entre otros. 
La interrupción en el suministro de energía eléctrica genera dos tipos de costos clasificados como costos 
directos y costos indirectos. Los costos directos deben ser la principal preocupación de la compañía 
suministradora por tener un impacto económico importante y es donde se debe poner especial atención en 
la planeación a futuro. Los costos indirectos no dejan de ser importantes, principalmente, por las 
repercusiones sociales que tienen. 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 25 - 
Son costos directos: 
• La energía no suministrada (ENS) debido a la interrupción en el suministro. 
• La infraestructura y personal de mantenimiento y reparación de fallas. 
• Costo de reparación del elemento dañado y del mantenimiento. 
• Costos legales por reclamaciones de los clientes afectados 
 
Son costos indirectos: 
• El perjuicio de las interrupciones en el suministro para los usuarios. 
• Costo social como consecuencia de la interrupción de servicios públicos fundamentales. 
• Costo en imagen para la compañía suministradora. 
 
El constante crecimiento del sistema de distribución y la complejidad, considerando los requerimientos de 
calidad de la energía por los usuarios, tienen la necesidad de contar con modernos equipos de detección y 
personal calificado originando costos directos. Así mismo, en algunos países como España donde se tiene 
una estricta regulación de la energía eléctrica representa una penalización económica para la empresa 
rebasar índices establecidos de disponibilidad. 
 
Por otro lado, las interrupciones perjudican considerablemente a usuarios con cargas sensibles debido a la 
gran variedad de equipos electrónicos con que se cuenta en la actualidad, además de los procesos 
productivos en las empresas. El daño puede ser desde una simple inconveniencia para usuarios 
domésticos, pasando por la pérdida de ventas en comercios, hasta importantes pérdidas de la industria 
como horas de producción fuera o pérdida de la producción. 
 
Los costos sociales se asocian al vandalismo y saqueo por falta de alumbrado e incluso en vidas humanas 
en casos de urgencias médicas. Finalmente, en países con un mercado abierto de energía eléctrica donde 
hay mas de una compañía suministradora, la confiabilidad y disponibilidad en el suministro refleja una 
buena imagen de la empresa y una opción viable y segura para los usuarios. 
 
1.4 Las entidades dedicadas a la supervisión de la calidad del servicio eléctrico 
 
El objetivo de estas entidades es determinar las condiciones de la calidad del servicio del suministro de 
energía eléctrica a los usuarios finales, considerando entre otros aspectos: la confiabilidad, interrupciones 
del servicio, las variaciones rápidas y lentas de voltaje, el efecto de los transitorios de voltaje, el problema 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 26 - 
de la presencia de armónicas, el flicker, el efecto de la conexión a tierra, la interferencia electromagnética, 
etc. 
 
En el reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica se establece el entregar energía con 
calidad, con una buena frecuencia y con parámetros de voltaje adecuados para el usuario. 
 
 
 
1.5 Las componentes de la calidad del servicio eléctrico. 
 
La calidad de la energía eléctrica proporcionada, debe ser una de las principales preocupaciones y 
objetivos de las compañías suministradoras; por lo tanto, ésta debe fijar sus niveles de confiabilidad en 
base a las necesidades de los usuarios que debe atender, por lo que es necesario aplicar correctamente 
todos los conocimientos referentes a las características de la carga conectada a la red. 
 
Los aspectos que componen la calidad del servicio eléctrico son los siguientes: 
 
• Disponibilidad o continuidad del suministro. 
• Calidad de la onda de tensión. 
• Calidad de atención comercial. 
 
1.5.1 Disponibilidad del suministro 
 
La disponibilidad o continuidad del suministro es el aspecto de calidad más inmediato y evidente haciendo 
referencia a la existencia o no de tensión en el punto de conexión. A medida que los países se han ido 
desarrollando, se han alcanzado unos niveles de disponibilidad del suministro cada vez más aceptables 
ganando mayor aceptación del cliente, sobre todo en zonas urbanas o de gran consumo. 
 
En disponibilidad, únicamente se tienen en cuenta las interrupciones largas de más de cinco minutos de 
duración. Las interrupciones breves, o menores de cinco minutos, se consideran un problema de calidad de 
onda, ya que son debidas a la operación de sistemas de protección de las redes; reenganches rápidos 
debidos a fallas transitorias, operación de aislamiento de tramos con fallas, etc. Las interrupciones largas 
de suministro en cambio suelen necesitar de la reparación de algún elemento defectuoso de la red, la 
inspección de los tramos con problemas, así como la reposición manual de la tensión. 
 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 27 - 
1.5.2 Calidad de la onda de tensión 
 
El surgimiento de nuevos equipos electrónicos utilizados por los usuarios finales del servicio de energía ha 
aumentado el número de perturbaciones en la red de distribución impactando directamente en la forma de 
onda de la tensión de suministro, siendo además más sensibles a esas mismas perturbaciones u otras ya 
existentes en la red. Debido a ello, el aspecto de calidad de onda suministrada está tendiendo cada vez más 
importancia. 
 
A continuación se describen los tipos de perturbaciones de la onda de tensión más comunes: 
 
Variaciones de frecuencia. Este no es un problema que se genere en las líneas de distribución. La 
frecuencia es una variable controlada por el operador del sistema en la generación, ya que las desviaciones 
provienen de posibles desequilibrios instantáneos de la generación y la demanda. Los efectos negativos de 
esta perturbación son cambios de velocidad en máquinas rotativas, el mal funcionamiento de equipos que 
incorporen sincronizadores, sobrecalentamientos, etc. La frecuencia del sistema debe ser de 60 [Hz] en 
sistemas síncronos inmediatos de media y baja tensión, permitiendo una variación de ±1%. 
 
Variaciones en la tensión suministrada. Esta perturbación es debida principalmente al diseño de la red de 
distribución: líneas demasiado largas, cargas demasiado grandes, etc. También puede aparecer con 
variaciones de la carga total de la red de distribución. Esta perturbación puede provocar dificultades en 
arranques de motores, sobrecalentamientos, reducción de la vida útil de equipos, etc. El nivel de tensión 
suministrada en baja tensión debe de ser de 120 V entre fase y neutro y 220 V entre fases. En media 
tensión, la tensión de referencia será pactada entre el distribuidor y el cliente como tensión declarada de 
suministro. Los límites de variación en torno a la tensión de referencia,tanto en baja como en media 
tensión, son del ±10%. 
 
Variaciones rápidas de tensión. Es un cambio del valor eficaz de la tensión de alimentación dentro de los 
límites aceptados del nivel de tensión en poco tiempo. El origen de esta perturbación son las conexiones y 
desconexiones de cargas importantes o la atenuación de protecciones en otras líneas provocando en 
algunas ocasiones el fenómeno visual llamado flicker. Los límites de variación son los mismos que para 
el caso anterior. 
 
Flicker (parpadeo). Se percibe como una impresión de parpadeo inducida por un estímulo de luz cuya 
luminancia o distribución espectral fluctúa con el tiempo. Suele ser provocado por cargas fluctuantes muy 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 28 - 
importantes: hornos de arco, soldadura por puntos, motores de arranques frecuentes, etc. Para medir el 
flicker, se ha diseñado el índice de severidad de corto plazo que debe ser menor a uno. 
 
Sags. Se presentan cuando la tensión suministrada disminuye bruscamente por debajo del 90% de la 
tensión acordada y por encima del 1%, recuperándose al cabo de un corto lapso de tiempo. Los sag se 
originan por fallas en otras líneas, operación de los sistemas de protección, conexión de cargas, etc. Este 
tipo de fallas producen mal funcionamiento de equipos electrónicos de control y protección, variación de 
la velocidad de motores o para de éstos, fallos y errores en procesos informáticos, apagado de lámparas de 
arco, etc. 
 
Swells. Son sobretensiones temporales que se dan entre fases y tierra, de valores significativos y duración 
relativamente larga en un lugar dado, sin afectar las características senoidales y de frecuencia normales. 
Se originan cuando hay fallas de una fase a tierra provocando que en las otras dos fases suba 
momentáneamente la tensión, en la desconexión de cargas, etc. Pueden quemar el aislamiento de los 
equipos o provocar funcionamientos inadecuados. 
 
Sobretensiones transitorias. También llamadas impulsos de tensión, son fuertes y de una duración que va 
desde algún microsegundo hasta varios milisegundos. Estos impulsos son debidos principalmente a los 
rayos que caen en la red y a la conexión de bancos de capacitares, aunque también pueden ser debidos a la 
operación de los sistemas de protección. Pueden quemar componentes electrónicos en equipos conectados 
en ese momento. 
 
Desequilibrios de la tensión suministrada. Se presenta cuando el valor eficaz de las tensiones de fases o 
los desfases entre fases no son iguales. Para medirlo se utiliza el valor eficaz de la componente negativa de 
las tensiones trifásicas. El origen está en cargas monofásicas importantes como hornos de inducción, 
cargas trifásicas desequilibradas, hornos de arco, distribución de 1 ó 2 fases, mala planificación de las 
cargas, etc. Produce u origina pares de frenado parásitos y sobrecalentamiento de máquinas rotativas, mal 
funcionamiento de equipos electrónicos de control y protección, fallos en la operación de rectificadores 
controlados, etc. 
 
Tensiones armónicas. Son las tensiones senoidales cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia 
fundamental de la tensión de suministro. Son causadas por las cargas no lineales conectadas a la red que 
demandan intensidades no senoidales. Entre ellas, se pueden encontrar cargas de uso industrial como 
rectificadores, hornos de inducción y hornos de arco, y también cargas de uso doméstico televisores, 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 29 - 
aparatos controlados por tiristores, lámparas fluorescentes, etc. Estas perturbaciones pueden provocar 
daños en aislamientos, sobrecalentamiento de motores y condensadores, aumento de pérdidas, errores en 
la medición de energía eléctrica, interferencia con sistemas de telecomunicación, etc. 
 
Tensiones interarmónicas. Son tensiones senoidales cuya frecuencia no es múltiplo entero de la frecuencia 
fundamental de la tensión de suministro. Se miden como la amplitud relativa de su valor eficaz frente al 
de la frecuencia fundamental. Son generadas por ciertas cargas que demandan intensidades no senoidales 
tales como convertidores de frecuencia estáticos, cicloconvertidores, cascada de convertidores 
subsíncronos, motores de inducción, soldadura por arco, hornos de arco, etc. Los interarmónicos perturban 
esencialmente el funcionamiento de los sistemas de transmisión de señales por telemando. 
 
Señales de información transmitidas por la red. En algunos casos se superponen señales a la tensión 
suministrada con objeto de transmitir información por la red general de distribución y a las instalaciones 
de los clientes. El único origen es el uso de las redes para comunicaciones: Su efecto es similar al de los 
armónicos, provocando perturbaciones radiadas o conducidas sobre receptores de radio o TV y teniendo 
influencia mutua con perturbaciones en la red provenientes de sistemas vecinos. 
 
1.5.3 Calidad de atención comercial 
 
La calidad de atención comercial esta tomando cada vez más importancia ya que la relación es directa 
entre cliente y suministrador. Este aspecto no es exclusivo del suministro de energía eléctrica, ya que en 
toda la sociedad existe una mayor exigencia sobre la calidad en este tipo de servicios. El caso del 
suministro de energía eléctrica al ser tradicionalmente un servicio brindado por empresas paraestatales en 
donde no hay ningún incentivo para una buena atención comercial. El proceso de liberación de los 
mercados eléctricos le está dando un protagonismo añadido, al crearse la figura de las comercializadoras 
en las que recaerá esta función. 
 
Los conceptos que se manejan en el caso de calidad de la atención comercial son el tiempo de espera para 
un cliente, una consulta telefónica, tiempo de resolución de quejas, información incluida en la factura, el 
tiempo de conexión de nuevos clientes, medición de los consumos (número de mediciones reales frente a 
estimadas), etc. 
 
Se puede conseguir medir la percepción que tiene los clientes de la calidad del servicio ofrecido mediante 
encuestas apropiadas. Hay índices para medir la calidad de la atención comercial, aunque cualquier índice 
que mida la satisfacción del cliente con el servicio ofrecido sería muy discutible, sobre todo en situaciones 
 Capítulo 1 Dependencia del Servicio de Energía Eléctrica 
- 30 - 
de monopolio en donde la relación entre cliente y empresa suministradora no sigue los mismos patrones 
que en una situación de competencia. Si se aplica todo lo anterior de una manera objetiva llevará a una 
producción del servicio eléctrico a niveles eficientes, proporcionando con ello la completa satisfacción de 
los usuarios. 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
- 31 - 
 
Capítulo II 
 
 Componentes del sistema de 
distribución de media y baja 
tensión 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
- 32 - 
2. Componentes del sistema de distribución de media y baja tensión. 
 
Introducción 
 
El sistema de distribución corresponde al último paso de la energía eléctrica antes de ser consumida por lo 
usuarios y es necesario estudiar sus principales bloques para comprender y ubicar los puntos vulnerables 
del sistema. 
 
Las subestaciones tienen un papel importante en la disponibilidad de la energía eléctrica y son el eslabón 
que une los sistemas de transmisión y subtransmisión con el sistema de distribución,y junto con los 
bancos de capacitores representan las fuentes de energía para los sistemas de media y baja tensión. 
 
En el siguiente bloque tenemos los alimentadores primario y secundario. Formados por conductores, 
aisladores, postes, transformadores, etc., son el principal medio de transporte de la energía eléctrica y la 
parte del sistema mas expuesta a factores ambientales, accidentales y de vandalismo entre otros. 
 
Finalmente, se tiene todo el conjunto de dispositivos de protección, encargados de dar seguridad al sistema 
y de minimizar el efecto de las fallas. Junto con los sistemas de control representan el medio para lograr 
una mejor disponibilidad del servicio de energía eléctrica. 
 
 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
- 33 - 
2.1 Fuentes de energía en media y baja tensión 
 
El sistema eléctrico de potencia (SPE) incluye en su estructura la central generadora encargada de 
producir la energía eléctrica, las subestaciones de transformación para aumentar o reducir los niveles de 
tensión, las líneas de transmisión y subtransmisión para llevar la energía a los centros de consumo, el 
sistema de distribución como medio final para el consumo de la energía y los usuarios de la energía que 
representan la carga del sistema (Figura 2.1). 
 
 
Figura 2.1. Componentes de un Sistema de Potencia Eléctrica (SPE) 
 
 
El sistema de distribución se compone de la subestación de distribución, los alimentadores primarios, los 
transformadores de distribución y los alimentadores secundarios. La función del sistema de distribución es 
tomar la energía eléctrica de la fuente y distribuirla a los usuarios finales a niveles de tensión 
normalizados y en las condiciones de seguridad establecidas por las normas vigentes en la zona (Tabla 
2.1). 
 
Tabla 2.1 - Clasificación funcional de los componentes del sistema de distribución 
Subestación de 
distribución 
Recibe energía del sistema de subtransmisión, la transforma y la 
entrega a la tensión de los alimentadores primarios 
Alimentador 
primario 
Circuitos que salen de las subestaciones de distribución y alimentan 
los transformadores de distribución 
Transformador 
de distribución Transforma a la tensión de utilización 
Alimentador 
secundario Distribuye energía a los consumidores 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
- 34 - 
2.1.1 Subestaciones de distribución 
 
Una subestación es una componente del sistema eléctrico de potencia a la cual convergen uno o mas 
circuitos por lo que se pueden clasificar como reductoras, de maniobra, de potencia, de distribución e 
industrial. 
 
La subestación de distribución tiene la función de reducir la tensión de subtransmisión y alimentar las 
líneas primarias de distribución o alimentadores primarios para llevar la energía a los centros de consumo 
a los niveles de tensión normalizados para la zona. 
 
En una subestación de distribución los voltajes en lado de media tensión son de 23, 13.2 y 6 kV, con la 
tendencia a manejar solo la tensión de 23 kV en áreas de alta densidad de carga. Normalmente son 
subestaciones tipo intemperie donde todos los componentes operan en áreas abiertas y expuestas a los 
agentes externos. Los arreglos más comunes en este tipo de subestaciones son de interruptor y medio o 
barra principal y auxiliar. Los transformadores de potencia trifásicos o monofásicos, las barras colectoras, 
interruptores de potencia, cuchillas desconectadoras, apartarrayos, transformadores de instrumento y 
tableros de protección, control y medición son los equipos más importantes para la correcta operación de 
la subestación. 
 
En la actualidad la tecnología para las subestaciones de distribución ha tenido avances significativos y los 
diseños convencionales están siendo sustituidos por nuevos diseños. Las subestaciones encapsuladas son 
instalaciones más modernas, todas sus partes energizadas se aíslan en Hexaflouro de Azufre (SF6) que es 
un excelente medio aislante y sus principales ventajas son las reducidas dimensiones de todo el equipo. 
Pueden ser alojadas dentro de un edificio disminuyendo el impacto visual a la sociedad, son muy 
compactas y con muy alta confiabilidad, aunque inicialmente representan una inversión muy elevada. Otro 
tipo de subestaciones que ha aparecido es el tipo hibrido. Este tipo de subestaciones permite combinar el 
tipo de tecnología en el equipo eléctrico, combinando equipos encapsulados e intemperie. Con este tipo de 
subestación también se reduce el tamaño de la instalación aunque el grado de confiabilidad es menor 
respecto a las encapsuladas al igual que el costo. 
 
2.1.2 Bancos de capacitores 
 
Los capacitores utilizados en los sistemas de distribución son condensadores constituidos por placas de 
hoja de papel o aluminio y con un dieléctrico en varias capas impregnados con un líquido aislante. Las 
hojas de aluminio y el material aislante se enrollan y después se comprimen para darles una forma 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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rectangular y colocarlos en un recipiente metálico, el cual se llena con el líquido para impregnar el 
dieléctrico. 
 
La instalación de bancos de capacitores conectados en paralelo en los sistemas de distribución ayudan a 
mejorar el factor de potencia, logrando beneficios como el suministro de potencia reactiva demandada por 
la red, la reducción de perdidas por efecto Joule en los conductores y la elevación de los niveles de 
tensión, mejorando la regulación. 
 
La producción de potencia reactiva en sistema de distribución debe ser suficiente para cubrir la demanda. 
En horas de baja carga se utiliza un número reducido de capacitores en paralelo para evitar elevaciones de 
tensión en los alimentadores. En las horas de carga alta se utilizan capacitores con conexión y desconexión 
automática para sacarlos de operación cunado disminuya la demanda de potencia reactiva. La conexión de 
los capacitores es en estrella con el neutro separado y aislado de tierra. 
 
 
Figura 2.2. Bancos de capacitores en líneas aéreas de distribución 
 
 
 
2.2 Medios de transporte en media tensión 
 
Son redes que parten de las subestaciones de distribución o de los transformadores de distribución para 
repartir la energía a los grandes centros de consumo. Los dos principales medios de transporte del sistema 
de distribución son los alimentadores primarios y los alimentadores secundarios. 
 
2.2.1 Alimentador primario 
 
El término de alimentador primario se aplica a la parte del sistema de distribución que comprende desde el 
bus de media tensión de la subestación de distribución hasta los transformadores de distribución. La 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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configuración mas sencilla que se utiliza para los alimentadores primarios es la que lo divide en troncal y 
ramal. La troncal es el tramo de mayor capacidad del alimentador que transmite la energía desde la 
subestación hasta los ramales. El ramal es la parte del alimentador primario energizado a través de un 
troncal en donde se conectan los transformadores de distribución y servicios especiales de media tensión. 
 
 
Figura 2.3. Alimentadores de distribución primarios 
 
 
Los alimentadores primarios son trifásicos de 3 o 4 hilos y la troncal puede ser trifásica o monofásica. La 
tensión de suministro alcanza los 23 kV y se estructuran en forma radial con una forma geométrica 
semejante a la de un árbol y donde se concentra la mayor parte de la energía en la troncal, derivándose la 
carga a lo largo de los ramales, aunque en servicios importantes como hospitales,edificios públicos o 
fabricas, que requieren de una alta disponibilidad del servicio de energía, se les suministra con doble 
alimentación. 
 
Los alimentadores se componen de diferentes equipos que son parte fundamental para la continuidad en el 
suministro, destacando por su importancia los conductores, aisladores, postes y herrajes, transformadores 
de distribución, cuchillas e interruptores. 
 
Conductores: Son el principal medio de transporte de la energía eléctrica en los sistemas de distribución y 
es importante conocer su características de conductividad y fortaleza mecánica para optimizar su 
operación. El material más común para conductores aéreos es el aluminio, cobre o combinaciones de 
cobre y acero o aluminio y acero. El cobre puro tiene mayor conductividad que el aluminio y es fácil de 
manejar. Existen combinaciones de hilos de acero y aluminio que ofrecen buena conductividad y aguante 
a la tensión como el conductor de aluminio con acero reforzado o ACSR. 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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Aisladores: Son elementos muy importantes en las líneas aéreas, ya que los conductores utilizados están 
desnudos o con aislamientos insuficientes y es necesario un elemento aislante que los soporte en posición 
apropiada y a distancia conveniente de las partes estructurales u otros conductores. 
 
Los aisladores son elementos que tienen una rigidez dieléctrica suficiente para que su tensión de 
perforación sea muy superior a su tensión de operación con el fin de que soporten las sobretensiones que 
se presentan en las líneas. Otras características importantes de los aisladores deben ser una forma 
adecuada para evitar descargas entre el conductor y los soportes metálicos, disminuir corrientes de fuga 
entre el aislador y el soporte y además tener una resistencia mecánica suficiente para soportar los 
esfuerzos que le transmite el conductor. 
 
 
Figura 2.4. Conductores y aisladores en líneas aéreas de distribución 
 
 
Los principales tipos de aisladores que se utilizan son de suspensión, tipo poste y tipo alfiler y están 
hechos con materiales como el vidrio, la porcelana o la esteatita, lo que determina las características 
dieléctricas y mecánicas del aislador. 
 
Postes y herrajes: Su función es soportar a los conductores y al equipo instalado en sistema de 
distribución como transformadores, interruptores, cuchillas, restauradores, etc. mientras que los herrajes se 
ocupan para fijar al poste el equipo que soportan. 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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Transformadores de distribución: Su función es reducir la tensión con la que operan los alimentadores 
primarios a la tensión de utilización que es suministrada por los circuitos de los alimentadores 
secundarios. 
 
La capacidad de un transformador se define en función del valor de la carga que va a alimentar, del tipo de 
red de la zona y del porcentaje de reserva en la capacidad del transformador que requiera para su 
alimentación. Un transformador de distribución en una línea aérea de 23 kV se instala en 45, 75, 112.5, 
150 y 225 kVA, los cuales se conectan al alimentador primario de distribución mediante fusibles y 
apartarrayos como equipo de protección contra fallas de cortocircuito y sobrecarga. 
 
En las redes de distribución se utilizan transformadores monofásicos o trifásicos con relaciones de 
transformación de 23kV a 127 V de fase a neutro o 220 V entre fases. Los transformadores de 
distribución pueden ser tipo poste o tipo pedestal. Los transformadores tipo poste se utilizan en líneas de 
distribución aéreas mientras el tipo pedestal se utiliza en distribución subterránea, comercial o residencial. 
 
 
 a) b) 
Figura 2.5. Transformadores de distribución. a) Trifásico b) Monofásicos 
 
Apartarrayos: Son dispositivos que protegen los aislamientos de equipos importantes del sistema de 
distribución contra fallas que pueden producirse por sobretensiones que se generan en el sistema debido a 
descargas atmosféricas, por maniobra o rechazo de carga. Estas fallas pueden ser de corta duración o 
transitorias. 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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Al presentarse una sobretensión, el apartarrayos descarga a tierra y limita la tensión a un valor tal que no 
produzca fallas en otra parte del sistema. Tiene la característica de que una vez hecha la descarga, 
interrumpe la corriente de falla a frecuencia nominal volviendo a la condición estable. Sus principales 
parámetros son su tensión nominal, su corriente de descarga y el margen de protección que ofrece para la 
coordinación de aislamiento. 
 
Fusibles: Los fusibles son dispositivos monofásicos que proporcionan una protección económica en 
condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Esta formado por un elemento metálico, como plata o cobre 
que se funde al circular por el una corriente determinada por un tiempo definido y por un tubo que sirve 
para evitar daños como incendios a causa de la fundición del elemento fusible. 
 
Existen los cortacircuitos fusibles comúnmente utilizados para la protección de equipos aéreos y para 
seccionar líneas. Lo fusibles de potencia pueden ser limitadores de corriente pueden ser fijos o de 
expulsión mientras que los no limitadores de corriente son fijos. Este tipo de fusibles es apto para su 
utilización en contenedores. También hay fusibles electrónicos, que proporcionan una alta velocidad de 
interrupción en corrientes de falla. 
 
 
 
 
 
 
 Apartarrayos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cortacircuitos fusible 
 
 
Figura 2.6. Equipos de protección contra sobrecorrientes y sobretensiones 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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2.2.2 Alimentador secundario 
 
Los alimentadores secundarios son el último eslabón en el sistema eléctrico de potencia ya que su función 
consiste en llevar la energía eléctrica de los transformadores de distribución hasta las acometidas de los 
usuarios finales. Estos circuitos son generalmente trifásicos y la tensión de suministro es de 220 V entre 
fases y de 120 V entre fase y neutro, tensiones normalizadas para servicios a comercios, pequeños talleres 
y uso doméstico. 
 
Al diseñar un alimentador secundario es necesario tomar en cuenta la caída de tensión por fase, el 
porcentaje de pérdidas, el factor de potencia de la carga, entre otros, para contar con una operación 
económica y confiable. Sin embargo, con el fin de contar con una mayor confiabilidad en el servicio, los 
alimentadores se instalan formando una malla que permite varios caminos para el flujo de la energía 
eléctrica del transformador de distribución a la carga. 
 
 
Figura 2.7. Transformador de distribución y alimentador secundario 
 
 
 
2.3 Sistemas de control y protección 
 
El conjunto de dispositivos de protección y control es el encargado de dar seguridad al sistema y de 
minimizar el efecto de las fallas y representan el medio para lograr una mejor disponibilidad del servicio 
eléctrico. 
 
 Capítulo 2 Componentes del Sistema de Distribución de Media y Baja Tensión 
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El sistema de control es un conjunto de instalaciones de baja tensión, interconectadas entre sí, necesarias 
para efectuar maniobras en forma manual y automática. Pueden ser de aplicación local o remota. El 
sistema de protección es el conjunto de dispositivos de vigilancia permanente que