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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA "ANTEPROYECTO DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARA USO DOMÉSTICO DE LAS COLONIAS JARDINES Y TRES LAJAS EN TELOLOAPAN, GUERRERO." P R E S E N T A N BRANDO KEVIN SALGADO MARTÍNEZ FÉLIX ADOLFO SANTILLÁN CARRERA ASESORES: ING. VALENTINA CASTILLO LÓPEZ M. EN C. ISABEL ALBARRÁN CARMONA CIUDAD DE MÉXICO, MAYO 2016 Dedicatoria La terminación de una etapa muy importante de mi vida queda plasmada en este trabajo de tesis, con el apoyo de todas aquellas personas que confían infinitamente en mí. A Dios, por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor. Con mucho cariño a ti Mamá por ser un gran ejemplo de vida y de fortaleza, a esa gran mujer que en su interior emana una inmensa luz con la que guía nuestro camino. Con gran admiración a ti Papá, que eres un ejemplo de que se pueden lograr las metas que se crucen en el camino, y demostrarnos que nunca es tarde para cambiar. A mis hermanas y hermano, que me han brindado apoyo, cariño y me han dado el mejor regalo, mis sobrinos. A mi compañero de tesis Brando Kevin Salgado Martínez, porque hubo quienes no creyeron en nosotros y les demostramos lo contrario, pero fuiste y seguirás siendo gran apoyo para mí, amigo. Porque eres esa persona por la cual inicie este camino que fue estudiar ingeniería, porque lograste cambiar mi forma de ver la realidad, porque sin ti no sería ni la mitad del gran ser humano que soy ahora, a ti te dedico todo mi esfuerzo, mi dedicación y paciencia, ahora puedo decir que esta tesis lleva mucho de ti, gracias por haber estado en mi vida… FELIX ADOLFO SANTILAN CARRERA Agradecimientos El presente trabajo va dirigido con una expresión de gratitud: A mí institución el “Instituto Politécnico Nacional” principalmente a la ESIME Zacatenco porque en sus aulas recibí las más gratas enseñanzas que nunca olvidare. A mis distinguidas profesoras M. en C. Isabel Albarrán Carmona y la Ing. Valentina Castillo López que son unas personas admirables, por su sencillez y agradable compañía, por darnos motivación, apoyo y sabios consejos para nuestra vida profesional y saber que podemos seguir contando con ustedes, A mis padres que han dado su esfuerzo para esta etapa de mi vida, darles las gracias por apoyarme en todo momento, gracias a ellos seré una gran profesional y un gran orgullo para todos los que confían en mí. FELIX ADOLFO SANTILLAN CARRERA Agradecimientos A dios que me ha permitido llegar hasta este punto de mi vida, por bendecir mi camino, ayudándome a conseguir este logro tan importante para mi vida. Agradezco eternamente a mi escuela “Instituto Politécnico Nacional”, por haberme preparado profesionalmente y brindarme esta experiencia universitaria única. A mis padres que, con su apoyo incondicional, amor y cariño he logrado salir adelante en el camino de la vida, sus sabios consejos que me han hecho ser la persona que soy, los amo con todo mi corazón y nunca podré pagar lo que han hecho por mí. A mi novia Itzamar Flores por apoyarme en todas las decisiones de mi vida, por estar conmigo y muchas gracias por creer en mí. A mi amigo Félix Santillán por apoyarme en este camino universitario, por la confianza para trabajar juntos en este proyecto. BRANDO KEVIN SALGADO MARTINEZ Índice Introducción ........................................................................................................................... I Resumen .............................................................................................................................. II Planteamiento del problema ................................................................................................ III Justificación ........................................................................................................................ IV Objetivo general ................................................................................................................... V Objetivos particulares .......................................................................................................... V CAPÍTULO 1 “LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN” ........................................................................ 1 1.1 Reseña histórica de la distribución eléctrica en México .............................................. 2 1.2 Líneas y redes de distribución .................................................................................... 4 1.2.1 Descripción de los sistemas de distribución ......................................................... 4 1.2.1.2 Definición de los elementos de los sistemas de distribución ......................... 5 1.2.1.3 Tensiones nominales en los sistemas de distribución ................................... 6 1.3 Generalidades de los Transformadores ...................................................................... 6 1.3.1 El transformador en los Sistemas Eléctricos de Potencia .................................... 6 1.3.2 Clasificación y Utilización de los Transformadores (TR’s) ................................... 7 1.3.2.1Por número de fases de acuerdo a las características al que sea conectad: . 8 1.3.2.2 Por su utilización de acuerdo a la posición que ocupan dentro del sistema: . 8 CAPÍTULO 2 “COMPONENTES BÁSICOS DE LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN” .......... 10 2.1 Componentes en las líneas de distribución .............................................................. 11 2.1.1 Conductores ....................................................................................................... 11 2.1.2 Equipo Eléctrico .................................................................................................. 16 2.1.3 Estructuras Aéreas En Media Tensión ............................................................... 17 2.1.3.1 Estructuras Aéreas En Baja Tensión ........................................................... 28 2.1.3.2 Retenidas ..................................................................................................... 32 2.2 Calculo de caída de tensión ...................................................................................... 37 CAPITULO 3 “PROPUESTA DE DISEÑO DE RED ELÉCTRICA” ..................................... 42 4.1 Conocimiento de la carga ......................................................................................... 43 4.2 Propuesta de diseño del circuito de media tensión ................................................... 44 4.3 Selección del Transformador de Distribución ........................................................... 46 4.3.1 Distribución de los transformadores ................................................................... 49 4.3.2 Selección de Conductor ..................................................................................... 55 4.3.2.1 Parámetros de los conductores ................................................................... 55 4.3.3 Distancias Interpostales ..................................................................................... 55 4.3.3.1 Estructuras de los postes ............................................................................. 57 4.3.4 Circuito primario (Media Tensión). ..................................................................... 59 4.3.4.1 Cálculo de corrientes de tramo en el circuito primario (M. T.). .................... 60 4.3.4.2 Cálculo de caída de tensión por tramos (circuito primario) .......................... 61 4.3.5 Cálculo de las corrientes de tramo circuito secundario ...................................... 64 4.3.5.1 Cálculo de caída de tensión en B.T. ............................................................69 4.3.6 Longitud del conductor ....................................................................................... 72 4.3.6.1 Longitud de conductores de Media Tensión. ............................................... 73 4.3.6.2 Longitud del circuito de baja tensión ............................................................ 78 CAPITULO 4 “PRESUPUESTO DE LA OBRA” .................................................................. 81 Conclusiones ...................................................................................................................... 86 ANEXO A “PLANOS” .......................................................................................................... 87 ANEXO B “TARJETAS DE PRECIOS UNITARIOS” .......................................................... 92 ANEXO C “TABLA DE VALORES” .................................................................................. 119 Glosario de siglas ............................................................................................................. 123 Referencias ....................................................................................................................... 124 Índice de Figuras Figura 1. Conductor ACC (all Aluminum) ........................................................................... 12 Figura 2. Conductor ACSR (Aluminium Coasted Steel Reinforced) ................................... 13 Figura 3. Alambre de cobre desnudo ................................................................................. 14 Figura 4. Cable compuesto tipo ACSR por diferentes tipos (AAC-AAC y Cu-Cu) ............. 15 Figura 5. Estructura VS2N .................................................................................................. 18 Figura 6. Estructura VD2N .................................................................................................. 20 Figura 7. Estructura VR2N .................................................................................................. 22 Figura 8. Estructura VA2N .................................................................................................. 24 Figura 9. Estructura RD2N ................................................................................................. 25 Figura 10. Estructura AD2N ................................................................................................ 27 Figura 11.Estructura de paso ............................................................................................. 28 Figura 12. Estructura de remate ......................................................................................... 29 Figura 13. Estructura de anclaje ......................................................................................... 30 Figura 14. Estructura con conexión a transformador tipo poste ......................................... 31 Figura 15. Retenida RSA .................................................................................................... 32 Figura 16. Retenida RDA .................................................................................................... 33 Figura 17. Retenida REA .................................................................................................... 34 Figura 18. Retenida RPP .................................................................................................... 35 Figura 19. Retenida RBA .................................................................................................... 36 Figura 20. Circuito equivalente de una linea corta ............................................................. 38 Figura 21. Sistema monofásico a dos hilos tomando en cuenta la caída de tensión ......... 39 Figura 22. Ubicación de la zona a través de Google Maps ................................................ 43 Figura 23. Mapeo de la ubicación de las calles .................................................................. 44 Figura 24. Levantamiento en Teloloapan Guerrero con ayuda del GPS “Mobile Mapper” . 45 Figura 25 .Curva de carga habitacional .............................................................................. 48 Figura 26. Circuito primario (distribución de transformadores). .......................................... 60 Figura 27. Circuito primario con distancias entre transformadores. ................................... 62 Figura 28. Transformador A con sus respectivas cargas alimentar desde el poste ........... 66 Figura 29. Transformador “D” con sus respectivas cargas ................................................. 67 Figura 30. Red del transformador “B” con sus respectivas cargas ..................................... 68 Índice De Tablas Tabla 1. Reseña histórica de la distribución de energía en México ..................................... 2 Tabla 2. “Tensiones en los sistemas de distribución” ........................................................... 6 Tabla 3. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor AAC ........................... 13 Tabla 4. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor ACSR ........................ 14 Tabla 5. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor de cobre desnudo ..... 15 Tabla 6. Especificaciones técnicas de la fabricación del cable múltiple forrado ................ 16 Tabla 7. Elementos constitutivos de la estructura VS20 .................................................... 17 Tabla 8. Elementos constitutivos de la estructura VS2N .................................................... 18 Tabla 9. Elementos constitutivos de la estructura VD20 .................................................... 19 Tabla 10. Elementos constitutivos de la estructura VD2N .................................................. 19 Tabla 11. Elementos constitutivos de la estructura VR20 .................................................. 20 Tabla 12. Elementos constitutivos de la estructura VR2N .................................................. 21 Tabla 13. Elementos constitutivos de la estructura VA20 .................................................. 22 Tabla 14. Elementos constitutivos de la estructura VA2N .................................................. 23 Tabla 15. Elementos constitutivos de la estructura RD2N ................................................. 24 Tabla 16. Elementos constitutivos de la estructura RD2N ................................................. 25 Tabla 17. Elementos constitutivos de la estructura AD20 .................................................. 26 Tabla 18. Elementos constitutivos de la estructura AD2N .................................................. 26 Tabla 19. Elementos constitutivos de la estructura de paso .............................................. 28 Tabla 20. Elementos constitutivos de la estructura de remate ........................................... 29 Tabla 21. Elementos constitutivos de la estructura de anclaje ........................................... 30 Tabla 22. Elementos constitutivos de la estructura de anclaje .......................................... 31 Tabla 23. Elementos constitutivos de retenida tipo RSA ................................................... 32 Tabla 24. Elementos constitutivos de retenida tipo RDA .................................................... 33 Tabla 25. Elementos constitutivos de retenida tipo REA .................................................... 34 Tabla 26. Elementos constitutivos de retenida tipo RPP .................................................... 35 Tabla 27. Elementos constitutivos de retenida tipo RBA .................................................... 35 Tabla 28. Caída de tensión por Ampere-Kilometro ........................................................... 41 Tabla 29. Apartado 02 00 06 longitud del claro en conductores con tensión menor a 1kV 46 Tabla 30. Carga instalada en una casa habitación............................................................ 47 Tabla 31. Factores de demanda de las cargas de alumbrado ........................................... 47 Tabla 32. Distribución de carga por transformador ............................................................ 50 Tabla 33. Ubicación de los transformadores con respecto al número de poste ................ 52 Tabla 34. Distancias entre transformador y cargas ............................................................ 53 Tabla 35. Distancias interpostales ...................................................................................... 56 Tabla 36. Estructura que contiene cada poste ................................................................... 57 Tabla 37 Cálculo de corrientes de tramo en circuito primario (M.T,) .................................. 59 Tabla 38. Cálculo de corrientes de tramo en circuito primario (M.T,) ................................. 61 Tabla 39. Resultados de caída de tensión por tramo ......................................................... 63 Tabla 40. Distancias máximas desde el punto de alimentación ......................................... 64 Tabla 41. Cálculo de corrientes de tramo para la red del TR “A” ....................................... 67 Tabla 42. Cálculo de corrientes de tramo para la red del TR “D” ....................................... 68 Tabla 43. Cálculo de corrientes de tramo para la red del transformador “B” ...................... 68 Tabla 44. Cálculo de caídas de tensión por cada tramo .................................................... 69 Tabla 45. Cálculo de caídas de tensión por cada tramo .................................................... 70 Tabla 46. Cálculo de caídas de tensión por cada tramo en la red del transformador “B” .. 71 Tabla 47 Longitud de conductor de media tensión AAC 1/0 .............................................. 74 Tabla 48. Longitud de conductor de media tensión ASCR 1/0 ........................................... 77 Tabla 49. Longitud de conductor múltiple forrado (2+1) 3/0 ............................................... 78 Tabla 50 Costo de material, equipo y mano de obra .......................................................... 82 I Introducción Como un factor importante, los usuarios que no cuentan con suministro de energía eléctrica, nos muestra una problemática y una indiferencia ante el abandono que se presenta en redes de distribución ubicadas en las zonas rurales de nuestro país. Una problemática de la distribución es diseñar, construir y mantener el sistema de distribución que proporcione un servicio eléctrico adecuado a la zona o área a considerarse, debido a esto no aplica un mismo sistema para una zona rural que una zona industrial por la cantidad de carga consumida en cada uno de ellos. El sistema de distribución debe proveer servicio con un mínimo de interrupciones y variaciones de tensión, debe ser flexible, así permitiendo la expansión en pequeños incrementos de cambios en las condiciones de la carga. En este caso particular en el municipio de Teloloapan, Guerrero, después de realizar un análisis de campo, se encontró que en unas zonas la infraestructura se encontraba realizada provisionalmente por los habitantes, para satisfacer la necesidad de contar con energía eléctrica. Por este motivo se diceno una red de distribución para el suministro de energía eléctrica, basando dicho trabajo en normas vigentes y en especificaciones de construcción de redes de baja y media tensión que proporciona la compañía suministradora Comisión Federal de Electricidad (CFE). II Resumen Las líneas y redes de distribución son muy importantes, ya que se encuentran dentro de un Sistema Eléctrico de Potencia y estos a la vez se componen de tres grupos importantes, Sistema de Generación, Transmisión y distribución formando el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) en México. Los sistemas de distribución tienen como función principal transportar energía eléctrica de las fuentes de generación a los centros de consumo, todo esto con la implementación y el desarrollo de equipos eléctricos como el transformador, contando con un suministro con ciertos parámetros de calidad, como son tensión, frecuencia y continuidad. Los conductores son la vía por la cual se distribuye la energía eléctrica e interconecta a los equipos eléctricos con la red, se eligen con respecto a su ampacidad, lo cual es la corriente eléctrica que pueden conducir en forma continua, y debe su magnitud. La circulación de corriente en los conductores, produce una caída de tensión debido al conductor, lo cual nos da una diferencia entre las terminales de la fuente y en la carga; esta caída de tensión debe ser menor que los límites marcados en la Norma vigente. Este criterio suele ser determinante cuando las líneas son de larga longitud. Solo se considera para su cálculo un elemento serie que es una resistencia con una reactancia inductiva para las longitudes a utilizar y tipo de carga que alimenta con factores de potencia (F. P.) elevados. III Planteamiento del problema Una de las principales desventajas en la actualidad con la compañía suministradora de energía eléctrica CFE, es que es la única que genera y distribuye el servicio eléctrico contando con el 94.70% (CFE, 2015) a nivel nacional, y el sobrante se encuentra en zonas rurales, a consecuencia que se encuentran lejano de las zonas urbanas en los estados de la República Mexicana, se sitúan sin el servicio eléctrico. En este caso el estado de Guerrero, que a pesar de ser una de las principales zonas turísticas en México, una parte de la población se encuentra sin este servicio como es el caso de las colonias “Jardines y Tres Lajas” ubicadas en el Municipio de Teloloapan, siendo 79 casas con un promedio de seis habitantes por casa aproximadamente; con este anteproyecto se propone el suministro de energía eléctrica a estas dos colonias que son de las más alejadas del Municipio, de esta manera reducir el porcentaje de la población que no cuenta el suministro de energía para un desarrollo óptimo en la productividad de esa área, siendo una de las soluciones que nos aqueja para este desarrollo. IV Justificación La energía eléctrica es uno de los principales servicios que facilitan el trabajo de todo ser humano y el desarrollo tecnológico de cualquier país; como en el caso de dos colonias del municipio de Teloloapan, que se encuentran sin suministro de energía eléctrica. Con la propuesta de diseño de las líneas de baja tensión, se pretende suministrar energía eléctrica a las colonias Jardín y Tres Lajas, debido a que la comunidad de Teloloapan con el paso de los años su población ha crecido, por lo tanto, la sociedad necesita de los servicios esenciales como lo es la energía eléctrica, y de esta manera satisfacer una de las necesidades primordiales de una sociedad. Con el suministro de energía eléctrica será beneficiada una comunidad; de esta forma se pondrá en marcha los principales servicios con los que se debe contar, como lo es alumbrado público, servicios de comunicación y suministro de agua potable, ya que este se basa principalmente en plantas de bombeo con motores eléctricos de gran potencia. Por lo que el suministro de energía eléctrica es fundamental para el desarrollo de esta región. V Objetivo general Diseñar la red distribución para el suministro de energía eléctrica en baja tensión hasta los consumidores en las colonias Jardines y Tres Lajas, del Municipio de Teloloapan Guerrero. Objetivos particulares Realizar la estimación de carga total del tipo doméstico en el municipio de Teloloapan. Diseñar plano anteproyecto con la ubicación real de las cargas. Realizar memoria técnica descriptiva de la distribución de cargasde acuerdo a parámetros normativos. Realizar el presupuesto de la obra. CAPÍTULO 1 “LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN” 2 1.1 Reseña histórica de la distribución eléctrica en México Tabla 1. Reseña histórica de la distribución de energía en México (CFE, 2015) Fecha Evento 1879 El inicio de la generación de energía eléctrica en México a fines del siglo XIX. La primera planta generadora que se instaló en el país ubicada en León, Guanajuato, y era utilizada por la fábrica textil “La Americana” 1881 Comienza a instalarse alumbrado público eléctrico en la Cd. de México. 1889 Opera la primera planta hidroeléctrica en Batopilas Chihuahua extendiendo sus redes de distribución hacia mercados urbanos y comerciales donde la población contaba con mayores recursos económicos. 1902 Nace la Mexican light and Power Co. LTD y subsidiarias, instalada en Necaxa una hidroeléctrica de 31500 kW, más tarde sería la Compañía Mexicana de Luz y Fuerza Motriz, posteriormente Luz y Fuerza Principios del siglo XX había 1777 plantas 1928 Ya existían tres sistemas interconectados en el país: SI Puebla – Veracruz (Puebla, Tlaxcala y Veracruz), SI Guanajuato (Michoacán, Querétaro, San Luis Potosí, Jalisco y Guanajuato), SI Torreón – Chihuahua (Coahuila, Durango y Chihuahua). 2 de diciembre de 1933 El Presidente Gral. Abelardo L. Rodríguez envío al congreso la iniciativa para la creación de la CFE. En ese momento menos de la mitad de los habitantes del país contaba con energía eléctrica. Se tenían casi 30 tensiones de distribución diferentes y dos diferentes frecuencias. 14 de agosto de 1934 Siendo ya presidente el Gral. Lázaro Cárdenas promulgó la ley de creación de CFE. El primer proyecto importante fue la planta de Ixtapantongo. • Comenzó a realizar electrificación rural, lo que no era negocio para las compañías privadas. 1960 Se encontraban en construcción 20 plantas, con capacidad total de 1 900 000 kW. 27 de Septiembre de 1960 Se adquiere el 90% de las acciones de la CML y FM y de otras compañías extranjeras. 1960 La capacidad instalada en el Sector Eléctrico Nacional era de 2 308 MW, para 1975 eran 9 830 MW. 3 FECHA EVENTO 1962 Se tenían 2 449 583 consumidores, ya se cuenta con líneas en 115 kV y de 161 kV. A mediados de los sesenta Se cuenta con el primer enlace de 400 kV, para la planta de Infiernillo. 1962 Se creó la Oficina Nacional de Operación de Sistemas para el control de la energía, en 1973 se convierte en el Despacho Nacional de Carga y en 1977 se convierte en el Centro Nacional de Control de Energía. 1967 Se terminan los estudios para la unificación de frecuencias (50 Hz en el centro del país y 60 Hz en el resto), en 1973 se inicia y se termina en 1976. 1976 Se decreta la Compañía de Luz y Fuerza del Centro en Liquidación y hasta cerca del año 2000 se decreta la constitución de Luz y Fuerza. A inicios del año 2000 Se tenía ya una capacidad instalada de generación de 35,385 MW, cobertura del servicio eléctrico del 94.70% a nivel nacional, una red de transmisión y distribución de 614,653 kms, lo que equivale a más de 15 vueltas completas a la Tierra y más de 18.6 millones de usuarios, incorporando casi un millón cada año. octubre de 2009 CFE es la encargada de brindar el servicio eléctrico en todo el país. 4 1.2 Líneas y redes de distribución 1.2.1 Descripción de los sistemas de distribución Los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP’S) están compuestos básicamente por tres grandes grupos: a. Sistemas de generación: La generación de energía eléctrica tiene lugar en las centrales eléctricas; mediante distintos procesos de conversión de la energía, todo depende de la energía que se quiera transformar en electricidad. La mayor parte de las centrales son hidráulicas y térmicas, tanto convencionales (carbón, fuel y gas), etc. b. Sistemas de transmisión: La red de transporte y distribución está formada por las líneas que llevan esa energía hasta los consumidores. El transporte se hace en alta tensión (400, 220 y 132 kV) para disminuir las pérdidas. La red de alta tensión es una red geográficamente extensa, va más allá de las fronteras de los países, y mallada; en los nudos de esa malla, donde las líneas se interconectan (es decir, a donde llegan y de donde salen), se encuentran las subestaciones en las que están los transformadores, para cambiar a los niveles de tensión de las líneas, los elementos de mando y de protección, que sirven para manipular y proteger la red (interruptores, seccionadores, fusibles, pararrayos, etc.). c. Los sistemas de distribución: interactúan en forma directa con la mayoría de los usuarios en el suministro de energía eléctrica. El sistema de distribución como un eslabón principal de suministro de energía eléctrica, tiene como principal función transportar bloques energía eléctrica de las subestaciones de potencia o fuentes de generación al centro de consumo, el suministro de energía eléctrica debe darse bajo ciertos parámetros de calidad, como son tensión, frecuencia, forma de onda, secuencia de fases 5 y continuidad. Los sistemas eléctricos de distribución en nuestro país están constituidos principalmente de seis partes: I. Líneas de subtransmisión II. Subestaciones de distribución III. Circuitos de media tensión IV. Transformadores de distribución V. Circuitos de baja tensión VI. Acometidas 1.2.1.2 Definición de los elementos de los sistemas de distribución LÍNEAS DE SUBTRANSMISIÓN: Son circuitos que transportan energía eléctrica a distancia que alimenta e interconecta las Subestación de distribución y potencia. Los niveles de tensión utilizados en nuestro país son 138, 115, 85 y 69 KV. SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN. La subestación de distribución es un conjunto de equipos eléctricos utilizados para transformación y seccionamiento de energía eléctrica recibida de las líneas de transmisión o subtransmisión en bloques y distribuida en diferentes trayectorias a través de los circuitos de distribución aumentando o disminuyendo la tensión a los niveles adecuados. CIRCUITOS DE MEDIA TENSIÓN. Son circuitos eléctricos que transportan la energía y parten de la subestación de distribución y proporcionan la potencia eléctrica a los transformadores de distribución, los niveles de tensión normalizados en el país van desde 13.8, 13.2, 23 y 34.5 KV. TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN: Son equipo eléctrico encargados de reducir la tensión de los circuitos de media tensión a tensiones aplicables en zonas de consumo (puede ser baja tensión). CIRCUITOS DE BAJA TENSIÓN: Circuitos que parten desde el transformador de distribución hasta las acometidas de los usuarios y proporcionan a la potencia eléctrica que será entregada. 6 ACOMETIDAS: Son los circuitos que interconectan al usuario con los circuitos de baja tensión. (Manual de lineas y redes, 1988). 1.2.1.3 Tensiones nominales en los sistemas de distribución Las tensiones utilizadas en los sistemas de distribución y sus límites de operación se pueden agrupar de acuerdo a lo indicado en la “Tabla No. 2”. Tabla 2. “Tensiones en los sistemas de distribución” (Manual de lineas y redes, 1988) Clasificación de Tensión Componente del sistema Tensión nominal kV Preferente Restringida Congelada Baja tensión (Menor de 1000V) Acometidas y circuitos de baja tensión 0.120 0.127 0.220 0.240 Media tensión (Mayor a 1000V y menor a 35000V) Circuitos de media tensión 13.2 23 34.5 2.4 4.4 6.9 11.8 Alta Tensión (Mayor a 35000V y menor a 230000V) Líneas de Subtransmision 69 115 230 85 138 1.3 Generalidades de los Transformadores 1.3.1 El transformador en los Sistemas Eléctricos de PotenciaDesde siempre la necesidad de transportar grandes flujos de energía desde la generación hasta los centros de consumo no sería concebible sin la implementación 7 y el desarrollo de ciertos equipos eléctricos como lo es el caso de los transformadores. Conforme la demanda de energía eléctrica aumento, en esos momentos la generación de energía, fue corriente directa, y muy ineficiente en la transmisión de grandes bloques de energía, surgió entonces la necesidad de elevar el nivel de tensión y cambiar a corriente alterna desde los centros de generación y reducirla a llegar a los centros de consumo o de carga. Todo este cambio se logró ya que el dispositivo para llevar a cabo este proceso de transformación es el TR. Las grandes plantas de generación o estaciones centrales, generan energía en forma masiva, la cual es transmitida a subestación en punto cercano a los sitios donde será utilizada. La aplicación de los transformadores en los sistemas de protección, medición y control en los sistemas eléctricos de potencia es muy esencial, porque existen además TR´s especiales y para instrumentación. Los transformadores son una parte fundamental en los Sistemas Eléctricos en general, particularmente en distribución los TR´s tienen una alta demanda por su pequeña capacidad, y podemos decir que en potencia la clasificación es la siguiente. (Pérez, 2008) 1.3.2 Clasificación y Utilización de los Transformadores (TR’s) Los TR´s se pueden clasificar en distintas maneras, como puede ser por su operación, utilización o su construcción: Por la operación. Se refiere a la energía o potencia que maneja dentro del sistema eléctrico. Transformadores de distribución. Los que su capacidad de 5 hasta 500 kVA (Monofásicos y Trifásicos). Transformador de Potencia. Los que tienen capacidad mayor que 500 kVA. 8 1.3.2.1Por número de fases de acuerdo a las características al que sea conectado: Monofásico. Transformadores de potencia o de distribución que están conectados a una fase y uno a neutro o tierra Trifásico. Transformadores de potencia o de distribución que están conectados a 3 líneas y pueden estar o no conectados a un neutro común o tierra. 1.3.2.2 Por su utilización de acuerdo a la posición que ocupan dentro del sistema: Transformadores para generador. Son transformadores de potencia que están conectados a la salida del generador. Proporcionan la energía en línea de transmisión. Transformadores de subestación. Los transformadores de potencia se conectan al final de la línea de transmisión para reducir la tensión al nivel de subtransmisión. Transformadores de distribución. Reducen la tensión de distribución a tensiones aplicables en zonas de consumo (baja tensión). Transformadores especiales. Son transformadores de potencia diseñados para aplicaciones no incluidas en las anteriores y pueden ser: o Reguladores de tensión o Transformador para rectificador o Transformador de horno de arco eléctrico o Transformador desfasadores o Autotransformadores o Transformador de prueba o Transformador para fuentes de CD 9 Transformadores de instrumentos. Son transformadores de potencia y transformador de corriente que son usados en la medición, en la protección y en el control. (Pérez, 2008) CAPÍTULO 2 “COMPONENTES BÁSICOS DE LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN” 11 2.1 Componentes en las líneas de distribución La normatividad para el diseño e instalación de redes de distribución en México se rige principalmente por la normatividad de la compañía suministradora CFE mediante el compendio: “NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN – INSTALACIONES AÉREAS EN MEDIA Y BAJA TENSIÓN, EDICIÓN 2006 (en adelante NDCI-CFE-2006)”, además de la “Norma Oficial Mexicana NOM-001- SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas (utilización)” cuando los materiales que se utilizan en las redes no se especifican en la Normativa interna de la compañía. Por otra parte, la CFE menciona otro lineamiento donde se exige que los proyectos entregados a la compañía en materia de diseño y construcción de obras de distribución aéreas en media y baja tensión debe cumplir con lo establecido en el procedimiento “PE-D-1300-001 Procedimiento para la Construcción de Obras por Terceros (NDCI-CFE-2006 - 01 00 05)”. Este proyecto se realizará con base a las siguientes Normas y Procedimientos: NDCI-CFE-2006 NOM-001-SEDE-2012 PE-D-1300-001 Entre otras normas que incluyen especificaciones de materiales y construcción de los equipos a utilizar. 2.1.1 Conductores De igual manera que las corrientes de falla dañan al transformador, se debe considerar que estas corrientes elevan la temperatura de los conductores de las líneas; por lo tanto, es necesario conocer cómo se conlleva los conductores durante esta condición. (Manual de lineas y redes, 1988) 12 Estudios de ampacidad de acuerdo a la norma IEEE 399-1990 establecen que para los conductores de más de 600V el dispositivo de protección podrá ser ajustado al 600% de la ampacidad del conductor. Los conductores son la vía por la cual se distribuye la energía eléctrica e interconecta a los equipos eléctricos con la red, se eligen con respecto a la ampacidad, corriente eléctrica que pueden conducir en forma continúa, la cual depende de la carga que se está alimentando. Los conductores se clasifican con respecto a la tensión: Media tensión AAC ACSR Cobre Baja tensión: Cable Múltiple Forrado Conductor AAC (ALL Aluminum Conductor) Los cables tipo AAC están formados a partir de aluminio obtenido por refinación electrolítica con pureza de 99.5% y conductividad mínima de 61.0% de la conductividad del cobre a 20 oC. Figura 1. Conductor ACC (all Aluminum) (Conductores Del Norte, 2016) 13 Los conductores AAC se usan en la distribución y transmisión de la energía eléctrica. Las líneas aéreas formadas por estos conductores se construyen con distancias interpostales cortas, son usadas en ciudades, distribución rural, industrial, alimentación a subestaciones, etc. (Conductores Del Norte, 2016) Tabla 3. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor AAC (Conductores Del Norte, 2016) Calibre AWG o kcmil Numero De Hilos Diámetro Total del Cable mm Área de sección transversal mm2 Masa Aprox. kg/km Resistencia Eléctrica 20 oC Ω/km Calibre Equivalente en cobre AWG kcmil Ampacidad Amperes (A) 10 7 2.93 5.26 14.5 5.4 12 45 8 7 3.7 8.36 23.07 3.4 10 65 6 7 4.67 13.3 36.6 2.16 8 92 4 7 5.88 21.1 58.3 1.36 6 138 2 7 7.42 33.62 92.6 0.857 4 185 1/0 7 9.36 53.48 147.4 0.539 2 247 2/0 7 10.51 67.43 185.9 0.427 1 286 3/0 7 11.8 85.01 234.4 0.339 1/0 330 Conductor ACSR (Aluminum Coated Steel Reinforced) Los conductores tipo ACSR están formados a partir de aluminio obtenido por refinación electrolítica con pureza de 99.5% y conductividad mínima de 61.0% de la conductividad del cobre a 20oC. Figura 2. Conductor ACSR (Aluminium Coasted Steel Reinforced) (Conductores Del Norte, 2016) 14 Los conductores tipo ACSR son utilizados como líneas de transmisión en altos voltajes a grandes distancias, y líneas de distribución en circuitos de alta y baja tensión en áreas urbanas y rurales, así como alimentación general a empresas y subestaciones, a una mayor distancia interpostal. Tabla 4. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor ACSR (Conductores Del Norte, 2016) Calibre AWG o kcmil Número De Hilos Aluminio Número De Hilos Acero Equivalente en Cobre AWG kcmil Resistencia Eléctrica a 20 oC Ω/km Ampacidad Amperes (A) 6 6 1 8 2.150 100 4 6 1 6 1.350 140 2 6 1 4 0.853 180 1/0 6 1 2 0.535 230 2/0 6 1 1 0.424 270 3/06 1 1/0 0.336 300 Conductor de cobre Alambre de cobre desnudo, fabricado con cobre electrolítico pureza 99.9%, conductor solido en temple duro, semiduro o suave. Figura 3. Alambre de cobre desnudo (Conductores Del Norte, 2016) Este conductor es utilizado en líneas aéreas de transmisión o distribución eléctrica en alta o baja tensión en lugares salinos y ambientes corrosivos, redes de tierra, hilos de guarda o neutro, conexión a tierra de equipos eléctricos como transformadores, apartarrayos, tableros de control, motores etc. 15 Tabla 5. Especificaciones técnicas de la fabricación del conductor de cobre desnudo (Conductores Del Norte, 2016) Duro Semiduro Suave Calibre AWG Diámetro Del Conductor Área del Conductor mm2 Resistencia Eléctrica a 20 oC Ω/km Resistencia Eléctrica a 20 oC Ω/km Resistencia Eléctrica a 20 oC Ω/km 2 6.54 33.6 0.533 0.5305 0.512 3 5.82 26.6 0.672 0.668 0.646 4 5.18 21.1 0.847 0.843 0.815 5 4.62 16.7 1.069 1.064 1.028 6 4.11 13.2 1.348 1.341 1.298 7 3.66 10.5 1.7 1.691 1.632 Cable múltiple forrado Los cables para distribución aérea formados por uno a tres conductores de cobre o Aluminio, aislados con polietileno de alta densidad, resistente a la intemperie (WP) marcados permanentemente para identificar las faces, los conductores aislados son reunidos (Cableados) en forma helicoidal sobre un conductor desnudo de Cobre, Aluminio AAC o ACSR, que es utilizado como soporte o mensajero. Cables compuestos por un conductor desnudo de soporte y varios cables aislados dispuestos alrededor del cable desnudo, pueden ser compuestos por cables de tipo ACSR (1/0 – 3/0 AWG), AAC –AAC (8 – 3/0 AWG) y Cu – Cu (8 – 3/0 AWG). Figura 4. Cable compuesto tipo ACSR por diferentes tipos (AAC-AAC y Cu-Cu) (Conductores Del Norte, 2016) La siguiente tabla muestra los parámetros del conductor que se usara en baja tensión: 16 Tabla 6. Especificaciones técnicas de la fabricación del cable múltiple forrado (Conductores Del Norte, 2016) Parámetros Unidades Magnitud Resistencia del Conductor en CC a 20º C Resistencia del Conductor en CC a la temp. De operación Resistencia del Conductor en CA a al temp. De Operación Inductancia Reactancia Inductiva (Ω/km) (Ω/km) (Ω/km) (Ω/km) (Ω/km) 0.339 0.414 0.415 2.47 E-04 9.30 E-02 2.1.2 Equipo Eléctrico a) Aisladores Los aisladores cumplen la función de sujetar mecánicamente el conductor manteniéndolo aislado de tierra y de otros conductores. Deben soportar la carga mecánica que el conductor transmite a la torre a través de ellos. Deben aislar eléctricamente el conductor de la torre, soportando la tensión en condiciones normales y anormales, y sobretensiones hasta las máximas previstas (que los estudios de coordinación del aislamiento definen con cierta probabilidad de ocurrencia). b) Apartarrayos Es un dispositivo que nos sirve para eliminar sobre-voltajes transitorios de las líneas de distribución eléctrica. Estos sobre-voltajes se producen por descargas atmosféricas sobre las líneas o por cambios repentinos en las condiciones del sistema. c) Cuchillas Seccionadoras Son dispositivos que conectan o desconectan diversas partes de una red, para maniobras de operación o mantenimiento. Su operación se limita a condiciones sin carga. 17 d) Transformador de distribución El transformador eléctrico es una máquina electromagnética que se usa para aumentar o disminuir una fuerza electromotriz (Potencial, tensión eléctrica o voltaje); también se puede usar para aislar eléctricamente un circuito. Está compuesto de dos embobinados independientes (devanados) en un núcleo de aire o material electromagnético. Su principio de funcionamiento es la inducción electromagnética y sólo funciona con C. A. o corriente directa pulsante. e) Restauradores Son equipos eléctricos de seccionamiento auto-controlados para abrir y cerrar un circuito cuando ocurre una falla a fin de aislarla mediante la coordinación con otros dispositivos de protección. f) Reguladores Dispositivo que tiene como finalidad mantener el nivel de tensión dentro de los parámetros establecidos del sistema se instalan en redes de distribución en bancos de tres reguladores monofásicos. 2.1.3 Estructuras Aéreas En Media Tensión a) VS20: Volada, cruceta sencilla, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 7. Elementos constitutivos de la estructura VS20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PV-200 1 4 Pza. Placa 1PC 2 5 Pza. Tirante T2 1 6 Pza. Abrazadera 1BS 1 7 Pza. Tornillo maquina 16x76 1 9 Pza. Aislador 13PD 2 10 Pza. Varilla protectora S/N 07 FC 02 2 11 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 05 2 18 b) VS2N: Volada, cruceta sencilla, 2 fases, neutro corrido. Tabla 8. Elementos constitutivos de la estructura VS2N (CFE, 2006) Ref. No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PV-200 1 3 Pza. Abrazadera UC 1 4 Pza. Placa 1PC 2 5 Pza. Tirante T2 1 6 Pza. Abrazadera 1BS 1 7 Pza. Tornillo maquina 16x76 1 8 Pza. Aislador 13PD 2 12 Pza. Abrazadera 2BS 1 11 Pza. Bastidor B1 1 13 Pza. Aislador carrete H 1 14 Lote Bajante de tierra S/N 09 00 02 1 15 Pza. Varilla protectora S/N 07 FC 02 2 16 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 04 2 17 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 05 1 18 Pza. Conectador 07 CO 02 2 Figura 5. Estructura VS2N (CFE, 2006) 19 c) VD20: Volada, doble cruceta, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 9. Elementos constitutivos de la estructura VD20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PV-200 2 3 Pza. Placa 1PC 10 4 Pza. Tirante T2 2 5 Pza. Abrazadera 1BS 1 6 Pza. Perno DR 16x305 4 8 Pza. Aislador 13PD 4 9 Pza. Varilla protectora S/N 07 FC 02 2 11 Lote Retenida S/N 06 00 04 1 12 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 05 2 d) VD2N: Volada, doble cruceta, 2 fases, neutro corrido. Tabla 10. Elementos constitutivos de la estructura VD2N (CFE, 2006) Ref. No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PV-200 2 3 Pza. Perno DR 16x305 4 4 Pza. Placa 1PC 5 6 Pza. Tirante T2 2 7 Pza. Abrazadera 1BS 1 8 Pza. Aislador 13PD 4 11 Pza. Bastidor B1 1 12 Pza. Abrazadera 2BS 1 13 Pza. Carrete H 1 14 Lote Bajante de tierra S/N 09 00 02 1 15 Lote Retenida S/N 06 00 04 2 16 Pza. Varilla protectora S/N 07 FC 02 2 17 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 04 2 18 Lote Amarre de alambre S/N 07 FC 05 1 19 Pza. Conectador 07 CO 02 1 20 Figura 6. Estructura VD2N (CFE, 2006) e) VR20: Volada, remate, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 11. Elementos constitutivos de la estructura VR20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta RV-200 2 3 Pza. Placa 1PC 5 4 Pza. Tirante T2 2 5 Pza. Abrazadera 1BS 1 21 6 Pza. Perno DR 16x305 4 7 Pza. Ojo RE 2 8 Pza. Aislador 7SVH10 2 9 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 2 10 Pza. Grillete GA1 2 11 Lote Retenida S/N 06 00 04 1 f) VR2N: Volada, remate, 2 fases, neutro corrido. Tabla 12. Elementos constitutivos de la estructura VR2N (CFE, 2006) Ref. No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta RV-200 2 3 Pza. Perno DR 16x305 4 4 Pza. Placa PR 10 5 Pza. Tornillo Maquina 16x76 2 6 Pza. Tirante T2 2 7 Pza. Abrazadera 1BS 1 9 Pza. Aislador 13 SHL45N 2 12 Pza. Bastidor B1 1 13 Pza. Abrazadera 2BS 1 14 Pza. Carrete H 1 15 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 03 2 16 Pza. Ojo RE 2 17 Pza. Retenida S/N 06 00 04 2 18 Lote Bajante de Tierra S/N 09 00 02 1 19 Pza. Remate Reformado S/N 07 FC 04 1 20 Pza. Conectador, 07CO 02 1 22 Figura 7. Estructura VR2N (CFE, 2006) g) VA20: Volada, anclaje, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 13. Elementos constitutivos de la estructura VA20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PV-200 2 3 Pza. Placa 1PC 5 4 Pza. Tirante T2 2 23 5 Pza. Abrazadera 1BS 2 6 Pza. Perno DR 16x305 4 7 Pza. Ojo RE 2 8 Pza. Aislador 7SVH10 4 9 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 4 11 Pza. Aislador 13ª 2 12 Pza. Perno 1PO 1 13 Pza. Tornillo Maquina 16x76 2 14 Lote Retenida S/N 06 00 04 1 15 Lote Amarre De Alambre AS4 S/N 07 FC 05 2 16 Pza. Placa 1PC 2 h) VA2N: Volada, anclaje, 2 fases, neutro corrido. Tabla 14. Elementos constitutivos de la estructura VA2N (CFE, 2006) Ref. No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta RV-200 2 3 Pza. Perno DR 16x305 4 4 Pza. Placa PR 10 5 Pza. Tornillo 16x76 2 6 Pza. Tirante T2 2 7 Pza. Abrazadera 1BS 2 8 Pza. Aislador 13SHL45N 4 11 Pza. Aislador 13PD 2 14 Pza. Ojo RE 2 15 Pza. Bastidor B1 2 16 Pza. Abrazadera 2BD 1 17 Pza. Carrete H 2 18 Lote Bajante De Tierra, 09 00 02 1 19 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 4 20 Pza. Placa 1PC 2 22 Lote Retenida S/N 06 00 04 4 23 Lote Amarre De Alambre AS4 S/N 07 FC 04 2 24 Pza. Conectador 07 CO 02 1 24 Figura 8. Estructura VA2N (CFE, 2006) i) RD20: Remate, cruceta doble, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 15. Elementos constitutivos de la estructura RD20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PR-200 2 25 3 Pza. Perno DR 16x457 4 4 Pza. Ojo RE 2 5 Pza. Aislador 7SVH10 2 6 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 2 7 Lote Retenida S/N 06 00 04 2 j) RD2N: Remate, cruceta doble, 2 fases, neutro corrido Tabla 16. Elementos constitutivos de la estructura RD2N (CFE, 2006) Ref. No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PR-200 2 3 Pza. Perno DR 16x457 4 4 Pza. Ojo RE 2 5 Pza. Aislador Polimérico Asus 15kV 2 8 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 2 9 Lote Retenida S/N 06 00 04 2 10 Lote Bajante de tierra, 09 00 02 1 11 Pza. Abrazadera 2BS 1 12 Pza. Carrete H 1 Figura 9. Estructura RD2N (CFE, 2006) 26 k) AD20: Anclaje, doble cruceta, 2 fases, retorno por tierra. Tabla 17. Elementos constitutivos de la estructura AD20 (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PR-200 1 5 Pza. Placa IPC 2 6 Pza. Ojo RE 4 8 Lote Aislador 13PD 2 9 Pza. Abrazadera 2AG 2 10 Pza. Aislador 7SVH10 4 11 Pza. Grapa Remate S/N 07 FC 04 4 12 Lote Bajante de tierra S/N 09 00 02 1 13 Lote Retenida S/N 06 00 04 4 14 Lote Amarre Alambre S/N 07 FC 05 1 15 Pza. Perno D.R. 16X305 4 l) AD2N: Anclaje, doble cruceta, 2 fases, neutro corrido Tabla 18. Elementos constitutivos de la estructura AD2N (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 2 Pza. Cruceta PR-200 1 3 Pza. Perno DR 16x457 1 4 Pza. Ojo RE 4 5 Pza. Aislador 13SHL45N 4 8 Pza. Grapa remate 6 9 Pza. Abrazadera 3AG 2 10 Pza. Aislador 13PD 2 13 Lote Retenida 4 14 Lote Bajante de tierra 1 15 Lote Alambre 4 2 16 Pza. Grillete GA1 2 17 Pza. Conector 1 27 Figura 10. Estructura AD2N (CFE, 2006) 28 2.1.3.1 Estructuras Aéreas En Baja Tensión a) Estructura de paso Tabla 19. Elementos constitutivos de la estructura de paso (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad AAC 2+1 1 Pza. Poste de concreto PCR-9-400 1 3 Pza. Abrazadera 2BS 1 5 Pza. Bastidor B2 1 6 Pza. Bastidor B1 1 7 Pza. Aislador 1C 3 8 Pza. Conectador 1/0 1 9 Pza. Conectador 2/0 2 11 M Alambre de cobre TW 10 4 12 Lote Alambre aluminio suave 4 1 14 Lote Bajante de tierra 1 Figura 11.Estructura de paso (CFE, 2006) 29 b) Estructura de Remate Tabla 20. Elementos constitutivos de la estructura de remate (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad AAC 2+1 1 Pza. Poste de concreto PCR-9-400 1 3 Pza. Abrazadera 2BS 1 4 Pza. Abrazadera 1BD 1 5 Pza. Bastidor B2 1 6 Pza. Bastidor B1 1 7 Pza. Aislador 1C 3 8 Pza. Conectador 1/0 3 9 Pza. Conectador 3/0 2 10 Pza. Remate P ACSR * 5 1 11 M Alambre de cobre TW 10 4 12 Lote Retenida 1 13 Lote Bajante de tierra 1 Figura 12. Estructura de remate (CFE, 2006) 30 c) Estructura de anclaje Tabla 21. Elementos constitutivos de la estructura de anclaje (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad AAC 2+1 1 Pza. Poste de concreto PCR-9-400 1 3 Pza. Abrazadera 1BS 2 4 Pza. Abrazadera 1BD 1 5 Pza. Bastidor B2 1 6 Pza. Bastidor B1 2 7 Pza. Aislador 1C 4 8 Pza. Conectador (3) 4 9 Pza. Conectador (4) 6 10 Pza. Conectador (5) 1 11 M Alambre de cobre TW 10 2 12 Pza. Remate preformado 2 Figura 13. Estructura de anclaje (CFE, 2006) 31 d) Estructura con conexión a transformador tipo poste Tabla 22. Elementos constitutivos de la estructura de anclaje (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad AAC 2+1 1 Pza. Poste de concreto PCR-12-750 1 3 Pza. Abrazadera 3BS 2 4 Pza. Abrazadera 3BD 1 5 Pza. Bastidor B2 1 6 Pza. Bastidor B1 2 7 Pza. Aislador 1C 4 8 Pza. Conectador (3) 4 9 Pza. Conectador (4) 3 10 Pza. Conectador (5) 3 12 M Alambre de cobre TW 10 2 13 Pza. Remate preformado 2 Figura 14. Estructura con conexión a transformador tipo poste (CFE, 2006) 32 2.1.3.2 Retenidas a) RSA: Retenida sencilla de ancla para línea de media y baja tensión Tabla 23. Elementos constitutivos de retenida tipo RSA (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Lote Cable para retenida 1 2 Pza. Aislador 3R (M.T.) & Aislador 2R (B.T.) 1 3 Pza. Guardacabo G2 1 4 Pza. Remate preformado P, 3 5 Pza. Remate preformado PRA 1 6 Pza. Perno ancla 1PA 1 7 Pza. Ancla cónica C3 1 8 Pza. Protector para retenida R1 1 Figura 15. Retenida RSA (CFE, 2006) 33 b) RDA: Retenida doble de ancla en media y baja tensión Tabla 24. Elementos constitutivos de retenida tipo RDA (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Lote Cable para retenida 2 2 Pza. Aislador R 2 3 Pza. Guardacabo G2 2 4 Pza. Remate preformado P, 6 5 Pza. Remate preformado PRA, 2 6 Pza. Perno ancla 1PA 1 7 Pza. Ancla cónica C3 1 Figura 16. Retenida RDA (CFE, 2006) 34 c) REA: Retenida a estaca y ancla en media tensión Tabla 25. Elementos constitutivos de retenida tipo REA (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Pza. Poste de concreto PCR-7C-500 1 2 Lote Cable para retenida 1 3 Pza. Aislador R 2 4 Pza. Guardacabo G2 2 5 Pza. Remate preformado P, 6 6 Pza. Remate preformado PRA, 2 7 Pza. Perno ancla 1PA 1 8 Pza. Ancla cónica C3 1 9 Pza. Abrazadera 2AG 1 10 Pza. Grillete GA1 1 Figura 17. Retenida REA (CFE, 2006) 35 d) RPP: Retenida poste a poste en media tensión Tabla 26. Elementos constitutivos de retenida tipo RPP (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Lote Cable para retenida 1 2 Lote Remate preformado PARA 2 Figura 18. Retenida RPP (CFE, 2006) e) RBA: Retenida de banqueta y ancla en media y baja tensión Tabla 27. Elementos constitutivos de retenida tipo RBA (CFE, 2006) No. Unidad Descripción corta Cantidad 13kV 1 Lote Cable para retenida 1 2 Pza. Abrazadera BS 2 3 Jgo. Grapa y base RB 1 4 Pza. Tubo de acero galvanizado 51mm 1 5 Pza. Aislador 3R 1 6 Pza. Remate preformado P 3 36 7 Pza. Remate preformado PARA 1 8 Pza. Guardacabo G2 1 9 Pza. Perno ancla 1PA 1 10 Pza. Ancla cónica C3 1 Figura 19. Retenida RBA (CFE, 2006) 37 2.2 Calculode caída de tensión Criterio de caída de tensión Aun cuando actualmente la mayoría de los cálculos eléctricos para las redes de distribución se hacen apoyados de softwares de cálculo digital, para facilitar estudios relacionados con la selección de conductores, caída de tensión, regulación de voltaje, perdidas, cortó circuito, etc. (Conductores Monterrey, S.A. de C.V., 2011) La circulación de corriente en los conductores, produce una caída de tensión en cada conductor, y este factor debe ser menor que los límites marcados en la Norma vigente. Este criterio suele ser determinante cuando las líneas son de larga longitud. (Guias, 2015). Solo se considera para su cálculo un elemento serie que es una resistencia con una reactancia inductiva para las longitudes a utilizar y tipo de carga que alimenta con factores de potencia (fp) elevados; Para la representación del circuito serie elemental, formado por una resistencia R= rL (Ω) Ec. (1) Donde: L=longitud de la línea r=resistencia por unidad de kilómetro (ohm/km) y también una reactancia inductiva enserie) XL=X⋅ L (Ω). Ec. (2) Siendo: XL= reactancia inductiva X = reactancia inductiva por unidad de longitud, para una carga con factor de potencia (cos∅) atrasado, tiene una representación fasorial como la mostrada en la siguiente figura, se muestra la representación de circuitos elementales. 38 L= longitud de la línea Dónde: ∅= ángulo del factor de potencia del circuito Figura 20. Circuito equivalente de una linea corta (Conductores Monterrey, S.A. de C.V., 2011) Donde: V1 = Tensión en las terminales de la fuente V2 = Tensión en la carga o receptora La reactancia capacitiva para el caso de redes de baja tensión presenta valores muy bajos en magnitud por lo que se considera despreciable. Los valores proporcionados siempre están dados en unidades de [Ω/km] y de acuerdo a la Tabla 9 en el capítulo 10 de la NOM-001-SEDE-2012, La resistencia de la línea por unidad de longitud depende del área o sección del conductor y de su material, el valor se obtiene de tablas. En tanto que el valor de la reactancia inductiva por unidad de longitud. Por lo tanto, la caída de tensión debida al conductor será: Ec. (3) Donde: Caída de tensión en el conductor (Volts) I= Corriente que pasa por el conductor 39 ZC= Impedancia del conductor O bien: ∅ ∅) Ec. (4) Los valores de impedancia, resistencia y reactancia inductiva de los conductores eléctricos, se obtienen de los datos proporcionados por los fabricantes, o en su caso por la tabla 9 del NEC. 1. 1. Sistema monofásico a dos hilos (fase y neutro). Figura 21. Sistema monofásico a dos hilos tomando en cuenta la caída de tensión de los conductores (Conductores Monterrey, S.A. de C.V., 2011) Habrá que considerar la impedancia de los conductores más la de la carga en la formula anterior como sigue: ∗ Ec. (5) Donde: = Impedancia de la fase = Impedancia del neutro 40 =Impedancia de la carga L= Longitud en Km La caída de tensión también expresada en porciento es: % ∗ 100 Ec. (6) Donde: e= Caída de tensión en volts = Voltaje de fase a neutro Sustituyendo valores % ∗ ∗ 100 Ec. (7) Los valores de impedancia, resistencia y reactancia inductiva de los conductores eléctricos, se obtienen de los datos proporcionados por los fabricantes, o en su caso por la tabla 9 del NEC. Notas a la tabla 9 de la NOM: 1. Estos valores de resistencia son válidos únicamente para 75 °C y para los parámetros dados, pero son representativos para conductores de 600 Volts. 2. La impedancia efectiva Z se define como R cos j + X sen j, donde j es el ángulo del factor de potencia del circuito. Multiplicando la corriente por la impedancia efectiva proporciona una buena aproximación para la caída de tensión de fase a neutro. Los valores de impedancia mostrados en esta tabla son válidos únicamente para un factor de potencia de 0.85. Para cualquier otro factor de potencia, la impedancia efectiva (Ze) puede calcularse de los valores dados de R y X en esta tabla como sigue: Ze = R cos j + X sen j Ec. (8) 41 Tabla 28. Caída de tensión por Ampere-Kilometro (NOM-001-SEDE-2012, 2012) Conductor Factor de Potencia en % Calibre AWG o KCM Material 75 80 85 90 95 100 6 4 2 1/0 3/0 Cobre 2.33 1.66 1.25 0.96 0.77 2.39 1.69 1.24 0.94 0.75 2.45 1.7 1.23 0.92 0.71 2.48 1.7 1.2 0.88 0.66 2.49 1.66 1.15 0.80 0.59 2.33 1.47 0.94 0.59 0.37 2 1/0 3/0 266.4 336.8 AAC ACSR 1.68 1.24 0.96 0.74 0.67 1.7 1.24 0.94 0.71 0.64 1.72 1.23 0.92 0.68 0.61 1.72 1.21 0.88 0.64 0.56 1.69 1.15 0.81 0.57 0.49 1.51 0.95 0.6 0.37 0.29 Para determinar las características del conductor se considera un circuito de longitud “L” por donde circule una corriente de carga “I”, con un valor máximo permitido de caída de tensión “e” que comúnmente se obtiene de la NOM-001-SEDE-2012 del artículo 210-19, Nota 4 en base a las características del circuito (alimentador o derivado), el conductor a seleccionar, por ultima instancia debe tener un valor K menor o igual al calculado. La ecuación a utilizar: (CIME QR, A.C., 2015) Ec. (9) CAPITULO 3 “PROPUESTA DE DISEÑO DE RED ELÉCTRICA” 43 4.1 Conocimiento de la carga El proyecto de electrificación para dar suministro de energía eléctrica a las colonias Jardín y Tres Lajas, ubicadas en el Municipio de Teloloapan, al norte del estado de Guerrero, siendo 34 usuarios en la colonia Jardines y 53 usuarios en la colonia Tres Lajas, dando un total de 87 usuarios a alimentar. Dado el caso que la demanda en zonas urbanas el promedio es de 2.5 a 3kW y en zonas rurales el consumo promedio es de 1.5kW a 2.5kW; estandarizando una carga por usuario de 2.5kW para la tarifa doméstica uno, que es hasta 3kW para uso doméstico. La ubicación de las cargas está distribuida a través de ocho calles siendo estas: calle bugámbilias, Jazmín, rosas, gardenias, dalias, gladiolas, y dos principales calle pascuas y calle principal tres lajas; la figura número 10 muestra la zona donde se encuentran las dos colonias, como se puede observar, no se muestran las colonias debido a que la plataforma de Google Maps no está actualizada en esta región. Figura 22. Ubicación de la zona a través de Google Maps 44 Debido a que en la plataforma de Google Maps no está actualizada en esta región se hizo el trazo de las ocho calles de las dos colonias, como se puede mostrar en la figura número 26. Figura 23. Mapeo de la ubicación de las calles 4.2 Propuesta de diseño del circuito de media tensión Se hizo un levantamiento con la ayuda de un GPS “Mobile Mapper” con el cual mostramos una propuesta de la ubicación de los postes ubicados en la vía pública, tomando libramientos con una distancia interpostal de ≤ 50m dando como un resultado 50 postes en total de los circuitos de Media y Baja tensión, los cuáles 40 conforman el circuito principal de media tensión junto con el de circuito de baja tensión y 10 adicionalmente conforman solamente el circuito de baja tensión. La propuesta de la ubicación de los postes se hizo a través del levantamiento realizado, desde el punto de conexión en el último poste existente de la colonia dos de Octubre, como lo establece la NOM 02 00 00 CFE “Construcción de Instalaciones aéreas en media y baja tensión” en el apartado 02 00 10 “En los poblados o periferia 45 de las ciudades sin planificación urbana; la estructura debe cumplir con las separaciones a edificios y construcciones indicadas en la sección 02 00 04” (CFE, 2014), comoes en este caso para utilizar estructuras tipo V que son las que se proponen, el ancho de la banqueta debe ser mayor a 2 m. Figura 24. Levantamiento en Teloloapan Guerrero con ayuda del GPS “Mobile Mapper” En el plano “Levantamiento eléctrico I” (Ver Plano Eléctrico I en Anexo A) que fue diseñado con la paquetería de AutoCAD 2010 utilizando como herramienta DeProRED 4.1, se muestra el diseño de la distribución de la posteria incluyendo la 46 propuesta del circuito de media tensión, tomando en cuenta factores que marca la norma 02 00 00 CFE, “seguridad a la población, urbanización, derechos de vía, protección al medio ambiente, niveles de terreno, libramiento y obstáculos naturales o artificiales” (CFE, 2014), en el apartado 02 00 06 “Espaciamiento entre conductores soportados en bastidores verticales”; para el circuito secundario de baja tensión por las condiciones del terreno que en su mayoría es rocoso, por esto fue necesario tomar una distancia interpostal de 50m a un máximo de 60m, que en este caso nos lo permite la norma, siempre que la estructura no sea de madera y que estén bien sujetos a un lado de la estructura, como lo muestra la tabla 29. Tabla 29. Apartado 02 00 06 longitud del claro en conductores con tensión menor a 1kV (CFE, 2014) C Nota 3 Longitud del claro (m) Separación entre conductores 0-1kV en bastidores verticales (cm) Hasta 60 15 Entre 60 y 80 20 Entre 80 y 90 30 4.3 Selección del Transformador de Distribución Para la selección de los transformadores a utilizar, se estandarizo una carga típica considerando una vivienda de zona rural. Esta selección es aplicable a unidades de vivienda popular de hasta 60m2, el cálculo de los circuitos derivados se realizará con base al artículo 220 de la NOM-SEDE- 2012. a) Cargas del circuito de aparatos pequeños. “En cada unidad de vivienda, la carga del alimentador debe calcularse a 1500 voltamperes por cada circuito derivado de 2 hilos para aparatos pequeños”. b) Carga del circuito de lavadora. “Una carga de cuanto menos 1500 voltamperes se debe incluir por cada circuito derivado de 2 hilos para lavadora instalado. Se 47 permite que esta carga se incluya con la carga de alumbrado general y se le apliquen los factores de demanda permitidos en la tabla 31. Tabla 30. Carga instalada en una casa habitación Carga Voltamperes Aparatos pequeños 1500 Lavadora 1500 Total 3000 Tabla 31. Factores de demanda de las cargas de alumbrado (NOM-001-SEDE-2012, 2012) Tipo de inmueble Parte de la carga de alumbrado a la que se aplica el factor de demanda (voltamperes) Factor de demanda (%) Almacenes Primeros 12 500 o menos A partir de 12 500 100 50 Hospitales* Primeros o menos 50 000 o menos A partir de 50 000 40 20 Hoteles y moteles, incluyendo los apartamentos sin cocina para los inquilinos Primeros 20 000 o menos De 20 001 a 100 000 A partir de 1 00000 50 40 30 Unidades de vivienda Primeros 3000 o menos De 3001 a 120 000 A partir de 120 000 100 35 25 Todos los demás Voltamperes totales 100 * Los factores de demanda no se deben aplicar a la carga calculada de los alimentadores que dan suministro a las zonas de hospitales, hoteles y moteles en las que es posible que se deba utilizar todo el alumbrado al mismo tiempo, como salas de operaciones, comedores y salas de baile. 48 Al proyectar un alimentador para un determinado consumidor se tomara un factor de diversidad de 0.405 como se muestra en la figura 28 “curva de carga habitacional”. Figura 25 .Curva de carga habitacional (Espinosa y Lara, 1990) Considerando el factor de diversidad de 0.405 . . Ec. (10) 3000 0.405 1.215 kVA Ec. (10) De acuerdo al Plano Eléctrico II (ver Anexo A) se muestra como están distribuidas las cargas, como la zona de mayor concentración de carga se encuentra en la calle Tres Lajas y calle Gladiolas, que cuenta con 14 casas, y la zona de menor concentración de carga cuenta con 10 casas. La selección del transformador es de la siguiente manera: kVAT= (No. Casas) (kVA por Casa) Ec. (11) 49 kVAT= (14) (1.215) = 17.01 kVA Ec. (11) Se propone un transformador con una capacidad de 25 kVA, tomando en cuenta que operará a un 60% de su capacidad, teniendo un 20% de capacidad de sobra, para futuros usuarios o el incremento en dichas cargas. Para corroborar que el transformador trabajara a 60% de su capacidad, calcularemos su factor de utilización: . 100% Ec. (12) . . 17.01 25 100% 68.04% Ec. (12) Con este factor de utilización sabemos que el transformador con más carga trabajara a un 68.04 % de su capacidad nominal, lo que nos da hasta un 20% libres para cumplir con un factor de utilización de 80 %, considerando el incremento que se pueda presentar en un futuro. De acuerdo al Plano Eléctrico III (ver Anexo A) se hizo una distribución de 7 zonas por lo cual se requieren 7 transformadores con una capacidad de 25kVA por ser zona rural está sujeta a un crecimiento a futuro, tanto en carga como el incremento de usuario, es por esta razón que el factor de utilización se encuentra a un 68%. 4.3.1 Distribución de los transformadores Con respecto al Plano Eléctrico III (ver Anexo A) se pueden observar las 7 zonas, de esta manera se hará la distribución de un transformador en cada zona, se iniciará la distribución de cargas por transformador; en la tabla número 15 se muestra las cargas que corresponden a cada transformador. 50 Tabla 32. Distribución de carga por transformador Transformador Zona No. De usuario A 1 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10A B 2 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 9B 10B C 3 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8C 9C 10C 11C 12C 13C 14C 51 TRANSFORMADOR D ZONA 4 No. De Usuario 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 10D 11D 12D 13D 14D E 5 1E 2E 3E 4E 5E 6E 7E 8E 9E 10E 11E 12E 13E F 6 1F 2F 3F 4F 5F 6F 7F 8F 9F 10F 11F 12F 13F 52 TRANSFORMADOR G ZONA 7 No. de Usuario 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8G 9G 10G 11G 12G 13G Con ayuda del Plano Eléctrico III (ver Anexo A) se distribuyeron los transformadores por zonas, seleccionando el poste más céntrico entre las cargas, la distribución de los transformadores se puede mostrar en Plano Eléctrico IV (ver Anexo A); en la tabla número 33 se pude observar en que numero de poste quedara instalado el transformador. La propuesta del transformador es monofásico a una boquilla, lo cual requiere de neutro corrido y además de aterrizar el transformador a tierra, proponiendo un arreglo de tres electrodos en delta por seguridad, empleando bentonita por el tipo de terreno, en este caso se trata de un terreno rocoso en la mayor parte de esta zona. Tabla 33. Ubicación de los transformadores con respecto al número de poste Zona Transformador No. De Poste 1 A PCR–12-4 2 B PCR–12-15 3 C PCR–12-9 4 D PCR–12-22 5 E PCR–12-33 6 F PCR–12-39 7 G PCR–12-30 53 La nomenclatura de la tabla anterior es: PCR-12: Poste de concreto de 12 metros. En la tabla número 33 se pude observar el transformador con su respectiva distancia a la carga alimentar, de esta manera obtener los datos de distancias para el posterior cálculo de caída de tensión. Tabla 34. Distancias entre transformador y cargas TRANSFORMADOR CARGA DISTANCIA TR-CARGA [m] A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10ª 78 58 52 45 55 8 25 63 75 60 B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 9B 92 58 42 32 10 30 42 60 90 C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8C 9C 10C 90 80 60 50 30 20 28 60 80 72 D 1D 2D 3D 80 72 65 54 TRANSFORMADOR CARGA 4D 5D 6D7D 8D 9D 10D 11D 12D 13D 14D DISTANCIA 40 20 15 35 90 55 50 80 85 90 95 E 1E 2E 3E 4E 5E 6E 7E 8E 9E 10E 11E 12E 80 70 40 20 10 5 17 40 92 45 80 60 F 1F 2F 3F 4F 5F 6F 7F 8F 9F 10F 11F 12F 13F 90 40 60 75 95 20 10 10 45 50 70 85 90 G 1G 2G 4G 5G 6G 7G 8G 9G 10G 11G 90 50 10 15 35 50 20 30 80 90 55 4.3.2 Selección de Conductor La selección del conductor para los circuitos primario (M.T.) y secundario (B.T.) debe ser bajo ciertos factores que marca la NOM 07 00 00 CFE que son: “eléctricos, mecánicos, ambientales y económicos” (CFE, 2014); entre los más importantes calibres en función de la carga a alimentar y la distancia entre la fuente y dicha la carga. En los circuitos primarios de media tensión los cables más utilizados son: o AAC o ACSR o Cobre En los circuitos secundarios de baja tensión aérea se usan: o Cable múltiple forrado 4.3.2.1 Parámetros de los conductores Estos cables son propuestos para esta propuesta de suministro de energía eléctrica; los cuales en esta propuesta se usaran conductores que fabrica la marca Conductores Del Norte, ya que sus productos se apegan a las Normas Mexicanas y a las especificaciones de CFE (especificación CFE E0000-03 CONDUCTORES CON AISLAMIENTO TERMOPLÁSTICO PARA INSTALACIONES HASTA 600V PARA 75oC, especificación de construcción), (CFE E000-30 CABLE DE ALUMINIO DESNUDO AAC), y la norma de referencia NRF-017-CFE-2008 Cable ACSR. 4.3.3 Distancias Interpostales Con la ayuda del Plano Eléctrico IV (ver Anexo A) se muestra donde están ubicados los postes y las distancias entre ellos, de igual manera los postes que sostienen a 56 los transformadores, para facilitar los posteriores cálculos; la tabla 34 muestra las distancias interpostales: Tabla 35. Distancias interpostales POSTE INICIAL POSTE FINAL DISTANCIA [m] E3 P12-1 20 P12-1 P12-2 50 P12-2 P12-3 60 P12-3 P9-49 45 P12-3 P12-4 45 P12-4 P12-5 50 P12-5 P12-13 45 P12-13 P12-14 40 P12-14 P12-15 45 P12-15 P12-16 60 P12-16 P12-17 50 P12-5 P12-6 55 P12-6 P12-7 50 P12-7 P12-8 60 P12-8 P12-9 45 P12-9 P12-10 50 P12-10 P12-11 60 P9-11 P9-12 60 P12-7 P12-50 35 P12-5 P12-18 60 P12-18 P12-19 50 P12-19 P12-43 40 P12-19 P12-20 20 P12-20 P12-21 55 P12-21 P12-22 50 P12-22 P12-23 30 P12-23 P12-24 60 P12-24 P12-25 40 P12-25 P12-26 50 P12-26 P12-27 50 P12-27 P12-28 40 P12-28 P12-29 50 P12-29 P12-30 50 P12-30 P12-45 50 P12-30 P12-46 35 P12-46 P12-47 50 P12-47 P12-48 40 P12-23 P12-31 50 P12-31 P9-44 55 57 POSTE INICIAL POSTE FINAL DISTANCIA (m) P12-31 P12-32 50 P12-32 P12-33 50 P12-33 P12-34 50 P12-34 P12-35 40 P12-35 P12-36 45 P12-36 P12-37 45 P12-37 P12-38 45 P12-38 P12-39 45 P12-39 P12-40 40 P12-40 P12-41 60 P12-40 P9-42 45 Las nomenclaturas son: P12-# Indica que es un poste tipo PCR-12-750 (Poste de Concreto 12m) y el # indica el número de poste. P9-# Indica que es un poste tipo PCR-9-400 (Poste de Concreto 9m) y el # indica el número de poste. 4.3.3.1 Estructuras de los postes En la siguiente tabla se mostrará el número de poste con sus respectivas estructuras aéreas: Tabla 36. Estructura que contiene cada poste No De Poste Estructura en M.T. Estructura en B.T. E3 VR/VR 1 AD20 R 2 VD20 D 3 VD20 D 4 VS20 R 5 VD20/VA2N R/R 6 VS2N D 7 VR2N/RD20 R/R 8 VD20 D 9 VS20 P 10 RD20 R/R 11 S-E R/R 12 S-E R 13 VS2N D 58 No De Poste Estructura en M.T. Estructura en B.T. 14 VS20 P 15 VS20 P 16 VR20 P 17 S-E R 18 VS2N P 19 RD20/VR2N R/R 20 RD20/VR2N R 21 VA20 R/R 22 VD20 D 23 VD20 D 24 VS20 P 25 VD2N R 26 RD20 27 VD2N R 28 RD20 R/R 29 RD20 R/R 30 RD20 R/D 31 AD20 R/D 32 VD20 D 33 VD20 D 34 RD20/VR2N R/R 35 VR20 R/R 36 VD2N R 37 VS2N R 38 RD20 R/R 39 VS20 P 40 RD20 R/D 41 S-E R 42 S-E R 43 S-E R 44 S-E R 45 S-E R 46 S-E R/R 47 S-E R/R 48 S-E R 49 S-E R 50 S-E R Las nomenclaturas que se emplearan en la siguiente tabla son: VS20: Volada, cruceta sencilla, 2 fases, retorno por tierra. VD20: Volada, doble cruceta, 2 fases, retorno por tierra. VR20: Volada, remate, 2 fases, retorno por tierra. 59 VA20: Volada, anclaje, 2 fases, retorno por tierra. RD20: Remate, cruceta doble, 2 fases, retorno por tierra. AD20: Anclaje, doble cruceta, 2 fases, retorno por tierra. R: Estructura de remate. R/R: Estructura con dos remates a 90º P: Estructura de paso. D: Estructura de deflexión. De igual manera estas fueron mencionadas con detalle en capítulo 2 en el apartado de estructuras áreas. Las estructuras propuestas anteriormente, fueron seleccionadas cuando se realizaba el levantamiento eléctrico ya que cuando se realizaba se podía observar que tipo de estructura se tenía que usar. 4.3.4 Circuito primario (Media Tensión). Para obtener la corriente del transformador por ser monofásico a una tensión de 13200/√3, en este caso se calcula de la siguiente manera: Ec. (13) 25000 13200/ 3 3.3 A Ec. (13) La corriente será la misma para los 6 transformadores restantes. Tabla 37 Cálculo de corrientes de tramo en circuito primario (M.T,) Transformador Corriente en el lado primario [A] A 3.3 B 3.3 60 Transformador Corriente lado primario (A) C 3.3 D 3.3 E 3.3 F 3.3 G 3.3 A continuación, se calcularán las corrientes de tramo para el circuito primario de media tensión, de acuerdo al siguiente circuito que representa la distribución de los transformadores en las dos colonias. Figura 26. Circuito primario (distribución de transformadores). 4.3.4.1 Cálculo de corrientes de tramo en el circuito primario (M. T.). El cálculo de corrientes de tramo se iniciará desde uno de los dos trasformadores transformadores más lejanos, en este caso se iniciara el análisis con el transformador “G” hasta llegar al más cercano a la alimentación. 61 " "= 3.3 A " "= 3.3 A " "= 3.3+3.3= 6.6 A = 3.3+6.6= 9.9 A " "=9.9+3.3= 13.2 A " "= 3.3 A " "= 3.3 A 3.3+3.3+13.2= 19.8 A " "= 19.8+3.3= 23.1 A Tabla 38. Cálculo de corrientes de tramo en circuito primario (M.T,) Tramo Corriente de tramo [A] IPG 3.3 IEF 3.3 IPE 6.6 IDP 9.9 IQD 13.2 IQC 3.3 IQB 3.3 IAQ 19.8 IOA 23.1 4.3.4.2 Cálculo de caída de tensión por tramos (circuito primario) Para el cálculo de caída de tensión (e) se tomará en cuenta las distancias entre cada transformador desde el punto de alimentación hasta el último transformador (circuito de la figura 32); se propone usar un conductor AAC calibre 1/0. 62 Figura 27. Circuito primario con distancias entre transformadores. La impedancia del conductor está tomada de la tabla número 3 y la ecuación 8 para el cálculo de la caída de tensión. Z1/0AAC = 0.539 Ω/km ePG= IPG * LPG * Z1/0AAC = 3.3*0.34*0.539= 0.604 v eEF= IEF * LEF * Z1/0AAC =3.3*0.27*0.539= 0.480 v ePE= IPE * LDE * Z1/0AAC =6.6*0.15*0.539= 0.533 v eDP= IDP * LDP * Z1/0AAC =9.9*0.03*0.539= 0.160 v eQD= IQD * LQD * Z1/0AAC =13.2*0.235*0.539= 1.671 v eQC= IQC * LQC * Z1/0AAC =3.3*0.210*0.539= 0.373v 63 eQB= IQB * LQB * Z1/0AAC =3.3*0.13*0.539= 0.231 v eAQ= IAQ * LAQ * Z1/0AAC =19.8*0.095*0.539= 1.045 v eOA= IOA * LOA * Z1/0AAC =23.1*0.13*0.539= 1.618 v Tabla 39. Resultados de caída de tensión por tramo Tramo Distancia [km] Corriente de Tramo [A] Impedancia conductor AAC 1/0 [Ω/km] Caída de tensión e [V] PG 0.340 3.3 0.539 0.604 EF 0.270 3.3 0.539 0.480 PE 0.150 6.6 0.539 0.533 DP 0.030 9.9 0.539 0.160 QD 0.235 13.2 0.539 1.671 QC 0.210 3.3 0.539 0.373 QB 0.130 3.3 0.539 0.231 AQ 0.095 19.8 0.539 1.045 OA 0.130 23.1 0.539 1.618 ∑ = 6.715 Posteriormente obtendremos el porcentaje de caída de tensión %e con la ecuación 21: % 6.715 13200 * 100 = 0.050%
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