Curvas de Carga ,Factores Que Caracterizan Su Comportamineto

Diseño I Conferencia 5. Curvas de Carga. Factores que caracterizan su comportamiento. Bibliografía: Sistemas Eléctricos I. Dr.Héctor Silvio Llamo Laborí. Guía Práctica para el cálculo de Instalaciones eléctricas. Enrique Harper. Sumario: Introducción. Curvas Cronológicas de Carga Diaria (CCCD). Factores que caracterizan el comportamiento de las cargas. Conclusiones 1.1

Introducción

En esta clase se estudiarán las características de las Curvas Cronológicas de Carga Diaria también llamadas Curvas de Carga y su utilización en el cálculo de la demanda máxima de cargas nuevas. 1.2

Curvas Cronológicas de Carga Diaria (CCCD).

El comportamiento de la demanda eléctrica durante las 24 horas del día, representado e n un plano X-Y, recibe el nombre de Curva Cronológica de Carga Diaria, abreviadamemente, Curva de Carga Diaria o Curva de Carga. La figura 2.2.1.1 muestra la curva de carga del Sistema Electro Energético Nacional cubano (SEN) en el invierno y en el verano del año 2 010. De ella pueden extraerse algunos aspectos de interés: 

Posee un “pico” diurno debido a la carga industrial y un “p ico” nocturno, mucho mayor, debido a la carga residencial.



Hay una gran diferencia diferencia entre los valores de la la demanda por la madrugada llamado “valle” y la demanda máxima llamada “pico” o “punta” de la curva así como diferencias d iferencias notables entre las curvas de carga del invierno y del verano.

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

Las curvas con esta forma hacen que la operación del SEP sea poco eficiente porque hay que tener instalados generadores, líneas de transporte de energía eléctrica, transformadores, barras, etcétera para satisfacer la demanda máxima durante unas pocas horas que se desaprovechan el resto del día.



Los SEP con curvas de carga de esta forma tienen más pérdidas de potencia activa que los que tienen una curva más “plana”.

1.2.1 Curvas de carga diaria típicas típicas de las redes de distribución urbanas. En un SEP hay una gran variedad de cargas Industriales, Comerciales, Residenciales, de Alumbrado Público, Hoteles, Hospitales, Escuelas, Transporte Público con tracción eléctrica, etcétera. En las redes de distribución urbanas, las cargas más comunes son las comerciales, las residenciales, las de pequeñas industrias y las del alumbrado público ya que, por su magnitud y grado de confiabilidad, el transporte público eléctrico urbano, tiene una alimentación independiente de la red de distribución y algo similar sucede con las industrias grandes.







Figura 1. Curva cronológica de carga diaria del Sistema Electro Energético Nacional en un día de

verano e invierno del 2 010.

Cada tipo de carga tiene una CCCD típica que la caracteriza y de la que puede obtenerse una información precisa sobre su comportamiento lo que es de primera importancia durante la etapa de diseño de redes de distribución nuevas donde no es posible hacer mediciones.

1.2.1.1 Carga Residencial.

En los países subdesarrollados y en desarrollo, las cargas residenciales son las de mayor peso en la demanda total del sistema eléctrico, porque las cargas industriales están en proceso de desarrollo. La Figura La Figura 2 muestra una CCCD de un circuito donde predominan los consumidores residenciales en días no festivos. De ella se obtienen varias informaciones de interés:







a las 7:00 horas, la demanda aumenta ligeramente porque las familias se preparan para ir a la escuela, al trabajo, etcétera. De las 7:00 a las 19:00 hay poca gente en la casa por lo que la demanda es ligeramente menor y con poca variación debido al funcionamiento de los refrigeradores y otros aparatos electrodomésticos. De las 19:00 a las 21:00 21: 00 h ocurre el llamado “pico eléctrico residencial” debido a que toda la familia está en la casa. Una parte de ella está cocinando, otra bañándose, otra viendo la televisión, escuchando música, haciendo sus deberes escolares, la mayoría de las luces están encendidas, etcétera. De las 21:00 a las 24:00 h la demanda comienza a disminuir porque los miembros de la familia se retiran a dormir, las luces se apagan, etcétera.

Figura 2. Curva Cronológica de Carga Diaria de una carga residencial en un día no festivo.

1.2.1.2 Carga Comercial.

La Figura 3 muestra la CCCD de una carga comercial perteneciente a una tienda por departamentos. De las 00 a las 10:00 h la tienda está cerrada. La carga es pequeña y está formada por la







provoca que funcionen más los aires acondicionados, los elevadores, las escaleras rodantes, los refrigeradores, las batidoras, las mezcladoras, las tostadoras, los ho rnos “micro wave” etcétera. De las 16:00 h en adelante, la demanda disminuye por la natural disminución de la afluencia de público a la tienda hasta su cierre.

Figura 3 Curva Cronológica de Carga Diaria de una carga comercial (tienda por departamentos)

El alumbrado público es la única carga que no presenta “picos” picos” en el sentido ordinario de la palabra. La Figura 4muestra 4muestra que, normalmente, las luces están todas encendidas o todas apagadas. Su duración depende del tipo de control utilizado para encenderlas y apagarlas. Si es automático, basado en la intensidad luminosa, dependerá de la claridad del día y por ende de su duración en el invierno y en el verano. La magnitud de la demanda debida al alumbrado público depende del tipo de iluminación utilizada (incandescente, de descarga, etcétera) y de la importancia de la vía iluminada (las grandes avenidas llevan un nivel de iluminación mayor que las secundarias).







Figura 4. Curva Cronológica de Carga Diaria de alumbrado público.

1.2.1.3 Carga Industrial En las redes de distribución hay una gran variedad de industrias medianas y pequeñas cuyas CCCD son muy diferentes. La Figura 5 es la curva de carga de una industria con un turno de trabajo, mientras que la figura 2.2.1.6 es la de una industria de producción continua. En ambas se muestra como varía la demanda durante las horas del día. Cada tipo de carga tiene una CCD típica y a su vez, cada red de transmisión, subtransmisión y distribución urbana o industrial tiene una curva de carga formada por la combinación de las cargas que la componen. El conocimiento de las curvas de carga permite: 

A los trabajadores de los despachos de de carga regionales y nacionales. hacer un cubrimiento efectivo, desde el punto de vista económico , de las curvas de carga activa ac tiva y reactiva a partir del pronóstico de carga diaria



A los proyectistas. calcular la demanda demanda máxima de las cargas nuevas para proyectar los componentes de su alimentación: Conductores, transformadores, barras, interruptores, etcétera.









Figura 5 Curva Cronológica de Carga Diaria de una industria con un turno de trabajo

Figura 6 Curva Cronológica de Carga Diaria de una industria con producción continua







1.3.2 Factor de Demanda (FD) Cada aparato eléctrico tiene una capacidad máxima para absorber potencia (1). Es usual que varios aparatos eléctricos que forman un grupo que es parte de un consumidor individual, puedan funcionar independientemente. Si todos los aparatos eléctricos operaran a su máxima capacidad simultáneamente la máxima demanda sería igual a la carga conectada. Sin embargo, la experiencia muestra que la demanda máxima real de un consumidor es menor que la carga conectada porque todos los aparatos eléctricos nunca operan a plena carga al mismo tiempo (vea la Figura la Figura 7). 7) . La relación entre la máxima demanda y la carga conectada se mide mediante el Factor de Demanda (FD)(ver ecuación 1):

Figura 7 Relación gráfica entre la demanda máxima y la carga conectada







demanda depende de la carga conectada. Mientras menor es la carga conectada, mayor es el factor de demanda. Para las viviendas muy humildes, el Factor de Demanda es la unidad. un idad.

Figura 8. Tabla Factores de Demanda para cargas compuestas por motores eléctricos







1.3.3 Factor de Diversidad (FDiv). La experiencia muestra que las demandas máximas de los consumidores individuales del mismo tipo no ocurren simultáneamente. Esta característica se tiene en cuenta mediante el Factor de Diversidad que se define como: Σ 

 .  =      ≥ 1

Ec. 2

El factor de diversidad tiene una gran importancia económica porque permite determinar el tamaño de los componentes que alimentan un grupo de cargas de forma más racional. El Factor de Diversidad existe entre dos o más cargas porque todas las demandas máximas no tienen que ser coincidentes en el tiempo, es decir, no ocurren a la misma hora. El factor de diversidad para los consumidores residenciales es alto y depende del número de viviendas involucradas, este puede variar de un país a otro, a continuación de muestra la de un país de latinoamerica.







1.3.5 Factor de Diversidad Máximo o al Pico. El Factor de Diversidad Máximo da la relación entre la máxima demanda de un grupo de consumidores y la demanda del grupo cuando ocurre la máxima demanda del circuito:      

   = DM del grupo cuando ocurre la DM del circuito

Ec. 4

1.3.6 Factor de Diversidad entre las cargas adyacentes de un sistema eléctrico. Los SEP están formados por la generación, la transmisión, la subtransmisión y la distribución primaria y secundaria con sus subestaciones correspondientes. Los siete elementos que, en el caso más simple están conectados en serie o en cascada tienen factores diversidad porque las demandas máximas de sus cargas no son coincidentes en el tiempo. Así, el incremento de 1 MW en la distribución no tiene porque representar un incremento de 1 MW en la generación (note que se habla de potencia, no de energía) y esta diferencia se debe al factor de diversidad. La Figura La Figura 11 es un esquema, muy simplificado de esos es os sistemas para que se comprenda como se calcula el incremento de la demanda en la generación por un incremento en la distribución.









∆ó )(ó )( )( )( )( )  )(

∆ = (

Ec. 5

La ecuación 5 muestra que el Factor de Diversidad entre las partes adyacentes de un SEP es igual al producto de los Factores de Diversidad de las diferentes partes del sistema involucradas. Así, el Factor de Diversidad entre la distribución primaria y la generación es el resultado del denominador de la ecuación 5. 1.3.7 Tiempo de de Utilización Utilización de la Demanda Máxima (Tmax). Definición: Es el tiempo que tiene que estar conectada la demanda máxima de un circuito para entregar la misma energía que la carga real con todas sus variaciones durante un año (ver Ec. 6).

 =

í    ñ  à  ñ

1.3.8 Factor de Carga (FC).

=

Á      ñ  á  ñ

=

 ñ

≤ 8760 Ec.6







etcétera. Si se conocen las curvas puede pronosticarse la demanda futura o la de cargas nuevas de forma aproximada. El comportamiento de la curva de carga diaria, da una idea de las características de la región, es decir, de su desarrollo industrial, sus costumbres, su nivel de vida, etcétera. Pero, de la misma forma, las alteraciones de las costumbres, o de las condiciones del tiempo, modifican la forma de la curva. Por ejemplo, una tarde lluviosa provoca un oscurecimiento prematuro que eleva la demanda que normalmente había a esa hora. La regularidad de las CCCD se mantiene si las condiciones para las que fueron obtenidas se mantienen. Durante el año, son muchas las condiciones naturales que las alteran como por ejemplo, las condiciones meteorológicas, la duración de la luz solar en el invierno y en el verano, el aumento o la disminución del nivel de vida de la población, la existencia de un programa de televisión de mucha tele audiencia, etcétera. Por otro lado, las condiciones del trabajo en las industrias, también influyen en su comportamiento. Por ejemplo, en Cuba, la zafra azucarera influye fuertemente en la demanda diar ia pero dura sólo unos meses del año y la mayoría de las fábricas de azúcar poseen generación propia que ayuda a la generación

Curvas de Carga ,Factores Que Caracterizan Su Comportamineto

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