DISEÑO DE UNA RED ELECTRICA SUBTERRANEA

1

CAPÍTULO IV 4. DISEÑO DE LA RED ELÉCTRICA ELÉ CTRICA SUBTERRÁNEA SUBTERRÁNEA 4.1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se realizará el diseño de la red de medio, bajo voltaje y alumbrado público que alimentará a la Av. Manuel Córdova Galarza, tomando como base la información obtenida en el diagnóstico de la red. Mediante los datos obtenidos en el diagnóstico de la red se hará un estudio de demanda, y considerando que una red de distribución debe ser planificada y construida para servir al futuro, se realizará la proyección de la demanda para un tiempo determinado. Posteriormente se describen los elementos que conformarán la nueva red, y se realizará el trazado de la misma. Se tomará en consideración las normas y ordenanzas vigentes para instalaciones subterráneas en la ciudad de Quito, ent re ellas se destacan: “Normas para Sistemas de Distribución parte A de la EEQ”, “Ordenanza Municipal No. 0022”, “Acuerdo Ministerial 211 del MEER”, y “Regulación 008/11 del CONELEC”.

4.2 ESTUDIO Y PROYECCIÓN DE DEMANDA POR MICRO-ÁREAS El estudio se enmarca en evaluar el nivel de demanda que hay que satisfacer, tanto la demanda actual como la demanda futura, debido a que el correcto análisis de demanda hará que el proyecto sea un éxito. Este estudio comprende dos etapas fundamentales: la estimación de la demanda, en donde se determinará cual es la demanda máxima por micro-área dentro del área de estudio, y la proyección de demanda, en donde se hará un

2 análisis del uso territorial de cada micro-área, acompañado de un análisis de las áreas en saturación, y en base a ello determinar una proyección que se ajuste a las condiciones reales de crecimiento de la zona. 4.2.1 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA Existen varias metodologías metodologías para elaborar una una estimación de demanda, demanda, una de las más conocidas y utilizadas es el método de la REA (Rural Electrification Administration) el cual consiste consiste en obtener la demanda demanda a través de dos factores que dependen principalmente del número de usuarios y del consumo de energía. La desventaja que se presenta en este método es que el proceso de estimación sigue una proceso que va de desde abajo hacia arriba, entendiéndose como tal al proceso de encontrar la demanda sobre un transformador a través de los usuarios, y posteriormente continuar ascendiendo hacia la red de medio voltaje. Con la ayuda de herramientas como el software CYME es posible determinar la demanda sobre cada transformador, con la ventaja de que los datos vienen dados por los medidores ubicados en las cabeceras de los alimentadores primarios, mismos que presentan registros durante todo el año. Este proceso tiene más certeza en la estimación de la demanda, motivo por el cual ha sido seleccionado para el presente análisis. Para realizar este estudio se solicitó al “Departamento Departamento de Control de Calidad de Producto y Perdidas Técnicas de la EEQ” los registros de demanda de los alimentadores primarios en estudio, y, adicionalm adi cionalmente, ente, los “Informes de Carga ”1 de

1 Informe de Carga, también t ambién

conocido como Toma de Carga es una medición que se realiza, durant e uno o máximo 7 días, a un transformador, para conocer el estado de operación actual. Previa solicitud por parte de un departamento de la EEQ.

2 análisis del uso territorial de cada micro-área, acompañado de un análisis de las áreas en saturación, y en base a ello determinar una proyección que se ajuste a las condiciones reales de crecimiento de la zona. 4.2.1 ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA Existen varias metodologías metodologías para elaborar una una estimación de demanda, demanda, una de las más conocidas y utilizadas es el método de la REA (Rural Electrification Administration) el cual consiste consiste en obtener la demanda demanda a través de dos factores que dependen principalmente del número de usuarios y del consumo de energía. La desventaja que se presenta en este método es que el proceso de estimación sigue una proceso que va de desde abajo hacia arriba, entendiéndose como tal al proceso de encontrar la demanda sobre un transformador a través de los usuarios, y posteriormente continuar ascendiendo hacia la red de medio voltaje. Con la ayuda de herramientas como el software CYME es posible determinar la demanda sobre cada transformador, con la ventaja de que los datos vienen dados por los medidores ubicados en las cabeceras de los alimentadores primarios, mismos que presentan registros durante todo el año. Este proceso tiene más certeza en la estimación de la demanda, motivo por el cual ha sido seleccionado para el presente análisis. Para realizar este estudio se solicitó al “Departamento Departamento de Control de Calidad de Producto y Perdidas Técnicas de la EEQ” los registros de demanda de los alimentadores primarios en estudio, y, adicionalm adi cionalmente, ente, los “Informes de Carga ”1 de

1 Informe de Carga, también t ambién

conocido como Toma de Carga es una medición que se realiza, durant e uno o máximo 7 días, a un transformador, para conocer el estado de operación actual. Previa solicitud por parte de un departamento de la EEQ.

3 varios transformadores ubicados ubicados en el área de estudio. Posteriormente se procede de la siguiente manera: 

Identificar a todos los elementos elementos que están está dentro de una micro-área.



Elaborar en CYME una simulación simulación del sistema sistema donde donde constan todos los elementos existentes en la zona.



Obtener un reporte donde donde se determina la demanda demanda máxima máxima por micro-área. micro-área.

Cabe mencionar que en este proceso es necesario analizar a todos los elementos que están dentro de una micro-área, y no únicamente a los que están a lo largo de la Av. Córdova Galarza. En las Figuras 4.1, 4.2, y 4.3 se muestra la demanda máxima que presenta cada micro-área. Y en la Tabla 4.1 se tiene el detalle det alle de las demandas máximas. máximas.

Figura 4.1: Demanda máxima en kVA por micro-área – Tramo 1

4



5

7 8 9 10 13 16 17 24 25 27 28

Total kVA conectados 480 595 150 105 105 400 15 53 80 190 195

Demanda Máxima kW 153 115 45 25 14 91 3 16 18 43 50

Demanda Máxima kVA 157 122 51 27 14 99 4 16 20 47 54

31 32 33 37 41 43 44 45 46 47 48 51

970 820 1225 388 2038 153 648 148 470 50 193 141

252 260 297 125 576 96 293 44 106 32 50 47

270 271 321 130 609 107 324 48 116 35 55 52

56 57 58 59 65 66 69 71 72 73 74 75 77 78 79 80 81 84 85

110 155 88 15 98 65 224 2250 191 101 101 140 180 118 128 63 155 365 608

25 35 39 9 43 21 51 511 106 62 24 41 114 54 81 28 34 83 179

27 38 43 11 48 23 55 559 116 67 26 43 126 60 89 30 35 91 197

Micro-área

Tabla 4.1: Detalle de demandas máximas de cada micro-área

6

En la tabla y en las figuras mostradas se pueden observar los resultados obtenidos del estudio de demanda realizado para las micro-áreas que conforman el área de estudio. Se puede notar que en ciertas cuadriculas no hay resultados, esto se debe a dos motivos; el primero es que podría no existir transformadores en esa zona, y el otro es que de los transformadores existentes en esa micro-área, ninguno de ellos está emplazado en la vía. Cabe destacar que las micro-áreas que presentan resultados son aquellas donde al menos uno de sus elementos se encuentra ubicado en la Av. Córdova Galarza. Anteriormente se explicó que se analizarán a todos los transformadores dentro de cada micro-área, y no únicamente a los que están en la vía, pero previamente, para que la micro-área sea analizada debe tener por lo menos un transformador en la vía. Adicionalmente se puede observar que hay diferencias notables en la Demanda que presentan las micro-áreas. Las micro-áreas con mayores demandas corresponden a los sectores donde el predominio de la carga es industrial, con valores máximos de 609 kVA (micro-área 41), seguido de 559 kVA (micro-área 71). Para el caso del sector predominante, que es el Residencial, se observan que las máximas Demandas son de 324 kVA (micro-área 44), seguido de 271 kVA (microárea 32). Estos últimos datos de los sectores donde se presenta mayor Demanda servirán para poder establecer un análisis en el cual se encuentre una relación entre el uso del suelo de estas micro-áreas y su Demanda Máxima, y en base a ello estudiar los usos de suelo de las demás zonas y establecer una proyección de la demanda en las micro-áreas.

7 4.2.2 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA En un estudio de Distribución los principales aspectos que ayudan a determinar la demanda futura son varios, entre los más importantes podemos mencionar: 

El crecimiento de la población.



Datos históricos de demanda y consumo de usuarios.



Planes de expansión y de desarrollo de las ciudades.



Uso actual y futuro del suelo según las regulaciones existentes.

Tomando en consideración lo expuesto, la proyección de la demanda se hará con la ayuda del “Plan de Uso y Ocupación del Suelo ”, el cual establece un “Coeficiente de Ocupación del Suelo ” (COS) para el área de estudio. Con el uso del

suelo actual y el uso permitido establecido en las ordenanzas se podrá estimar de forma muy aproximada las nuevas condiciones de la zona, en términos de urbanidad, lo cual se traduce a demanda de energía eléctrica. Adicionalmente, tomando en consideración los planes de desarrollo de las ciudades, se hace necesario un análisis de la influencia de la “Cocción Eficiente” (cocinas de inducción) sobre la demanda. Con estos dos parámetros se podrá establecer una proyección de demanda muy acertada. 4.2.2.1 Plan de uso y ocupación del suelo (PUOS) El PUOS delimita las zonas de circunscripción territorial de Quito, y establece los usos del suelo, la ocupación del suelo a través de los coeficientes de ocupación. La asignación de usos se establece de acuerdo al destino de cada zona, es decir a las actividades a ser desarrolladas en ellas. Y según nuestro interés se clasifican en: 

Residencial: tiene como destino vivienda permanente



Múltiple: predios en áreas donde pueden coexistir residencia y comercio.

8



Industrial: destinado a zonas de producción de bienes o productos.



Equipamiento: destinada a actividades que generen bienes y servicios para satisfacer necesidades de la población.

Figura 4.4: Plan de Uso y Ocupación del Suelo – Mapa de uso de suelo principal

9 En la Figura 4.4 se observa Mapa de Uso de Suelo correspondiente al área de estudio, allí se puede ver la asignación de usos que está establecida en la zona. Existen varias asignaciones dentro del área de estudio, principalmente existe Uso Residencial, seguido de Uso Múltiple, Uso de Equipamiento y en una menor parte Uso Industrial. Con este análisis del Uso de Suelo se definen cuáles son las micro-áreas que están saturadas en cada uno de los diferentes grupos de uso, es decir se deberán obtener 4 micro-áreas, cada una que pertenezca a un diferente tipo de uso, y éstas serán utilizadas como referencia para hacer crecer a las demás microáreas. 4.2.2.1.1 Zonificación del área de estudio

Para la zonificación del área de estudio se procede de la siguiente manera: 

Mediante la Ordenanza Metropolitana 0171, la cual contiene el PUOS, se obtiene la “Tipología de Zonificación para Edificación y Habilitación del Suelo”, mediante este documento se obtienen las zonas y los valores de

COS para cada una de las micro-áreas. 

Con la ayuda de archivos en formatos especiales (Shape files) se obtienen las zonas que corresponden a cada una de las micro-áreas. Las micro-áreas tienen, por lo general, más de una zona dentro de su perímetro. T ambién se obtienen los usos en cada micro-área (Residencial, Múltiple, Industrial, Equipamiento).



Con las zonas establecidas para cada micro-área se obtiene el COS de zona, es decir el porcentaje permitido de uso de suelo, con esto se obtienen varios COS en una misma cuadrícula, uno por cada tipología o zona.



El siguiente paso es determinar qué porcentaje de incidencia tiene cada tipología en la micro-área, entendiéndose como tal al proceso de definir qué

10 área le corresponde a cada tipología, donde la suma de todas las áreas siempre debe ser igual al área de la cuadrícula (250 x 250 m). 

Con el dato anterior de incidencia, y el COS, se puede establecer cuál es el área de uso permitida por tipología, este valor se debe multiplicar por el número de pisos (establecido también en la tipología), y con ello se obtiene el área total permitida dentro de la micro-área.



Finalmente se obtiene el área total neta habilitada en la micro-área que corresponde al área total menos el área que es ocupada por las vías.

Los resultados de este procedimiento se lo detalla en la Tabla 4.2. Cabe destacar que en los resultados presentados se hizo una diferenciación de las cuadriculas mediante colores, los cuales coinciden con el Mapa de Uso de Suelo Principal: Residencial (amarillo), Múltiple (naranja), Industrial (rosado), y Equipamiento (gris). De esta manera se pueden relacionar los distintos tipos de uso versus la influencia en el área de estudio.

11

Cuadrícula 7 8 9 10 13 16 17 24 25 27 28 31

Tipo de Uso Industrial

Zona A804i-60

Altura Máxima (pisos) 4

COS (%) 60

Incidencia en la cuadrícula (%)

Área de uso por tipología (m2)

Área total permitida (m2)

100

37500

150000

Industrial

A804i-60

4

60

70

26250

105000

Residencial

A603-35

3

35

30

6563

19688

Equipamiento

A604-50

4

50

70

21875

87500

Residencial

A603-35

3

35

30

6563

19688

Equipamiento

A1004-40

4

40

80

20000

80000

Residencial

D203-80

3

80

20

10000

30000

Protección Ecológica

PQ

0

0

80

0

0

Residencial

D203-80

3

80

20

10000

30000


PQ

0

0

80

0

0

Equipamiento

ZC

2

60

20

7500

15000


PQ

0

0

100

0

0

Equipamiento

ZC

2

60

20

7500

15000

Residencial

D203-80

3

80

100

50000

150000

Residencial

D203-80

3

80

80

40000

120000


PQ

0

0

20

0

0

Residencial

C303-70

3

70

100

43750

131250

Equipamiento

A606-50

6

50

50

15625

93750

Residencial

A604-50

4

50

50

15625

62500

Equipamiento

A606-50

6

50

60

18750

112500

Residencial

A604-50

4

50

40

12500

50000

Área total bruta habilitada (m2)

Área total neta habilitada (m2)

150000

135000

124688

112219

107188

96469

110000

99000

30000

27000

15000

13500

15000

13500

150000

135000

120000

99600

131250

118125

156250

129688

162500

134875

12

Cuadrícula

Tipo de Uso

Zona

Altura Máxima (pisos)

COS (%)




Equipamiento

A606-50

6

50

10

3125

18750

Residencial

A604-50

4

50

90

28125

112500

33

Industrial

A804i-60

4

60

100

37500

37

Industrial

A804i-60

4

60

100

37500

Industrial

A804i-60

4

60

80

30000

120000

Equipamiento

ZC

2

60

20

7500

15000

32

41

Área Total habilitada por micro-área


131250

105000

150000

150000

127500

150000

150000

127500

135000

112050

43

Industrial

A804i-60

4

60

100

37500

150000

150000

127500

44

Residencial

D203-80

3

80

100

50000

150000

150000

127500

Residencial

D302-80

2

80

60

30000

60000

140000

116200

Múltiple

D304-80

4

80

40

20000

80000

46

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

47

Residencial

D202-80

2

80

100

50000

100000

100000

83000


PQ

0

0

10

0

0

Múltiple

D202-80

2

80

50

25000

50000

85000

68000

Equipamiento

C302-70

2

70

40

17500

35000

Residencial

D202-80

2

80

50

25000

50000

150000

120000

Múltiple

D304-80

4

80

50

25000

100000

56

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

55781

57

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

Residencial

A1002-32

2

32

60

12000

24000

50250

41708

Residencial

A603-35

3

35

40

8750

26250

45

48

51

58

12

Cuadrícula

Tipo de Uso

Zona


COS (%)




Equipamiento

A606-50

6

50

10

3125

18750

Residencial

A604-50

4

50

90

28125

112500

33

Industrial

A804i-60

4

60

100

37500

37

Industrial

A804i-60

4

60

100

Industrial

A804i-60

4

60

80

Equipamiento

ZC

2

60

43

Industrial

A804i-60

4

44

Residencial

D203-80

Residencial

D302-80

Múltiple 46

Residencial

47

32



131250

105000

150000

150000

127500

37500

150000

150000

127500

30000

120000

135000

112050

20

7500

15000

60

100

37500

150000

150000

127500

3

80

100

50000

150000

150000

127500

2

80

60

30000

60000

140000

116200

D304-80

4

80

40

20000

80000

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

Residencial

D202-80

2

80

100

50000

100000

100000

83000


PQ

0

0

10

0

0

Múltiple

D202-80

2

80

50

25000

50000

85000

68000

Equipamiento

C302-70

2

70

40

17500

35000

Residencial

D202-80

2

80

50

25000

50000

150000

120000

Múltiple

D304-80

4

80

50

25000

100000

56

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

55781

57

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

Residencial

A1002-32

2

32

60

12000

24000

50250

41708

Residencial

A603-35

3

35

40

8750

26250

41

45

48

51

58

13

Cuadrícula 59 65 66 69

Tipo de Uso

Zona


COS (%)




Residencial

A25002-1.5

2

1.5

100

938

1875

Residencial

A1002-32

2

32

70

14000

28000


PQ

0

0

30

0

0

Residencial

A603-35

3

35

70

15313

45938

Residencial

A1002-32

2

32

30

6000

12000

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625



1875

1594

28000

23240

57938

48088

65625

54469

118125

100406

43750

35000

99375

79500

Industrial

A1004i-60

4

60

70

26250

105000

Residencial

A1002-35

2

35

30

6563

13125

Residencial

A1002-35

2

35

100

21875

43750

Residencial

A603-35

3

35

60

13125

39375

Residencial

D303-80

3

80

40

20000

60000

74

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

75

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

Residencial

A603-35

3

35

60

13125

39375

99375

82481

Residencial

D303-80

3

80

40

20000

60000

Equipamiento

A1002-35

2

35

20

4375

8750

61250

49000

Residencial

A603-35

3

35

80

17500

52500

Múltiple

C304-70PB

4

70

50

21875

87500

120313

96250

Residencial

A603-35

3

35

50

10938

32813

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

65625

54469

Múltiple

A604-50

4

50

60

18750

75000

92500

64750

Equipamiento

A1002-35

2

35

40

8750

17500

71 72 73

77 78 79 80 81

13

Cuadrícula 59

Tipo de Uso


COS (%)




A25002-1.5

2

1.5

100

938

1875

Residencial

A1002-32

2

32

70

14000

28000


PQ

0

0

30

0

0

Residencial

A603-35

3

35

70

15313

45938

Residencial

A1002-32

2

32

30

6000

12000

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

Industrial

A1004i-60

4

60

70

26250

105000

Residencial

A1002-35

2

35

30

6563

13125

Residencial

A1002-35

2

35

100

21875

43750

Residencial

A603-35

3

35

60

13125

39375

Residencial

D303-80

3

80

40

20000

60000

74

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

75

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

Residencial

A603-35

3

35

60

13125

39375

Residencial

D303-80

3

80

40

20000

60000

Equipamiento

A1002-35

2

35

20

4375

8750

Residencial

A603-35

3

35

80

17500

52500

Múltiple

C304-70PB

4

70

50

21875

87500

Residencial

A603-35

3

35

50

10938

32813

Residencial

A603-35

3

35

100

21875

65625

Múltiple

A604-50

4

50

60

18750

75000

Equipamiento

A1002-35

2

35

40

8750

17500

65 66 69 71 72 73

77 78 79 80 81

Residencial

Zona



1875

1594

28000

23240

57938

48088

65625

54469

118125

100406

43750

35000

99375

79500

65625

65625

54469

65625

65625

54469

99375

82481

61250

49000

120313

96250

65625

54469

92500

64750

14

Cuadrícula

Tipo de Uso

Zona


COS (%)






84

Residencial

A602-50

2

50

100

31250

62500

62500

50000

85

Residencial

A602-50

2

50

100

31250

62500

62500

56250

Tabla 4.2: Zonificación del área de estudio – Determinación del uso de suelo p ermitido para cada micro-área.

14

Cuadrícula

Tipo de Uso

Zona


COS (%)






84

Residencial

A602-50

2

50

100

31250

62500

62500

50000

85

Residencial

A602-50

2

50

100

31250

62500

62500

56250

Tabla 4.2: Zonificación del área de estudio – Determinación del uso de suelo p ermitido para cada micro-área.

15

4.2.2.2 Influencia de las cocinas de inducción [1] Este análisis se lo hace debido a que en la actualidad se atraviesa una etapa donde se estima que habrá una alta penetración de cocinas de inducción en el sistema eléctrico. Se estima que el 90% de clientes residenciales en el área de servicio de la EEQ, y por ende en el área de estudio, tendrán cocinas de inducción dentro de los próximos años. De esta manera se procede a elaborar una metodología la cual permita determinar la demanda proyectada en cada una de las micro-áreas en estudio. Estas cocinas tendrán una potencia de placa de 3000 W, el National Electric Code (NEC) establece en el artículo 220, que estas cocinas deben tener un factor de demanda de 80%, con ello se establece que la demanda individual es de 2.4 kW, valor que sirve de base para determinar la demanda adicional por concepto de cocción eficiente.

15

4.2.2.2 Influencia de las cocinas de inducción [1] Este análisis se lo hace debido a que en la actualidad se atraviesa una etapa donde se estima que habrá una alta penetración de cocinas de inducción en el sistema eléctrico. Se estima que el 90% de clientes residenciales en el área de servicio de la EEQ, y por ende en el área de estudio, tendrán cocinas de inducción dentro de los próximos años. De esta manera se procede a elaborar una metodología la cual permita determinar la demanda proyectada en cada una de las micro-áreas en estudio. Estas cocinas tendrán una potencia de placa de 3000 W, el National Electric Code (NEC) establece en el artículo 220, que estas cocinas deben tener un factor de demanda de 80%, con ello se establece que la demanda individual es de 2.4 kW, valor que sirve de base para determinar la demanda adicional por concepto de cocción eficiente. Para analizar la incidencia de la cocción sobre cada micro-área, el valor de demanda individual debe ser afectado por el factor de coincidencia correspondiente al número de usuarios presentes en dicha zona. Para esto se presenta una referencia universalmente aceptada la cual permite obtener los factores de coincidencia, y se muestra a continuación.

16

Figura 4.5: Demanda diversificada para cocinas de inducción Fuente: Distribution Systems de Westinghouse

Una vez establecida la demanda individual de cocción y la curva que nos permita conocer el factor de coincidencia, la incidencia de la cocción sobre la demanda se determinará multiplicando 2.4 kW por el número de cocinas y por el factor de coincidencia correspondiente al número de cocinas que se incorporaran en una micro-área. A fin de aclarar estos conceptos se incluye a continuación un ejemplo. Ejemplo: Se toma la micro-área 32, la cual presenta los siguientes datos: 

Demanda actual: 271 kVA

17



Número de abonados: 420 residenciales El número de cocinas se obtiene mediante la ecuación 4-1:   =   ∗ 0.9

(Ecuación 4-1)

  = 420 ∗ 0.9   = 378

El factor de coincidencia se lo calcula a partir de los valores de demanda, que se obtienen de la curva “Ranges ” de la Figura 4-5, mediante la ecuación 4-2: ( ) = ( ) =

 .  .

(Ecuación 4-2)

0.8 3.7

( ) = 0.216

Finalmente, la demanda de cocción se determina con l a ecuación 4-3:  =  .∗   ∗  .

(Ecuación 4-3)

 = 2.4  ∗ 378 ∗ 0.216  =  .

4.2.2.3 Proyección de demanda por micro-áreas Para determinar cuál será la demanda proyectada en el área de estudio se utilizó la metodología que se ha venido explicando, tomando los resultados obtenidos en la “Zonificación del área de estudio”, y el procedimiento explicado en la “Influencia de las cocinas de inducción”.

18 En la Tabla 4-2 se presentan los resultados obtenidos en el proceso de proyección de demanda. Para ilustrar y a manera de ejemplo, se muestra el proceso aplicado en la micro-área 31, hasta lograr obtener su Demanda Proyectada. De la micro-área 31 se tiene la siguiente información que en su mayoría ha sido mostrada anteriormente: Tipología de Uso:

Residencial

Área neta habilitada:

134875 m2

Número de abonados actuales:

266

Demanda actual:

270 kVA

Ahora, el primer paso es determinar el “Factor de saturación ” de la micro-área

el cual esta dado en función del uso del suelo. Este factor es el mismo para todos los usuarios residenciales, y se lo obtiene mediante una relación entre el área que utiliza la micro-área mas saturada vs la demanda existente en la misma, por tal motivo viene dado en kVA / m 2. Para el sector residencial se determinó que la micro-área mas saturada tiene una demanda de 271kVA en una superficie de 105000 m 2. Y el factor de saturación o crecimiento es:   ó =   ó =

  ó  

271 105000

  ó = 0,0026

 

.

(Ecuación 4-4)

19 Una vez determinado el factor de crecimiento podemos definir la potencia de saturación de esta micro-área, a través de su área neta habilitada:   =   ℎ.∗ .  ó   = 134875  ∗ 0,0026

(Ecuación 4-5)

 

  = 348 

La demanda de cocción se halla mediante la Ecuación 4-3:  =  .∗   ∗  .  = 2.4  ∗ 308 ∗ 0.222  = 164 .

Finalmente la Demanda Proyectada (DP) para esta micro- área es: DP = Potencia de saturacion + D cocción

(Ecuación 4-6)

 = 348  + 164   =  .

En la Tabla 4.3 se presentan los resultados de la determinación de la Demanda Proyectada para cada una de las 42 micro-áreas existentes en el área de estudio.

20

INFLUENCIA DE LA ZONIFICACION (PUOS) TIPOLOGIA DE USO

RESIDENCIAL

Cuadrícula

INFLUENCIA DE LAS COCINAS DE INDUCCION

DEMANDA PROYECTADA POR MICRO-AREA (kVA)

Área Neta habilitada (m2)

Factor de crecimiento (kVA/m2)

Potencia de Saturación (kVA)

N° Abonados actuales

N° Abonados proyectados

N. Cocinas

Factor de coincidencia

Demanda de Cocción (kVA)

24 25

135000

0.0026

348

25

533

480

0.22

249

597

99600

0.0026

257

40

517

465

0.22

241

27 31

118125

0.0026

304

85

548

494

0.22

256

498 561

134875

266

343

308

0.22

164

105000

0.0026 0.0026

348

32

271

420

420

378

0.22

196

512 467

44 45

127500

0.0026

329

118

120

108

0.25

64

393

116200

0.0026

299

100

625

562

0.21

284

584

46

54469

0.0026

140

209

253

227

0.23

124

264

47

83000

0.0026

214

102

622

560

0.21

283

56

55781

0.0026

144

10

53

47

0.27

31

497 174

57 58

54469

0.0026

140

11

40

36

0.30

26

166

41708

0.0026

107

15

37

34

0.30

24

1594

0.0026

30

10

29

26

0.32

20

131 50

23240

0.0026

100

130

271

244

0.23

133

233

59 65 66

48088

0.0026

124

49

265

238

0.23

130

254

69

54469

0.0026

140

131

333

300

0.22

159

300

72 73

35000

0.0026

150

138

178

160

0.24

92

242

79500

0.0026

205

82

250

225

0.23

123

327

21


RESIDENCIAL

MULTIPLE

INDUSTRIAL

Cuadrícula








N. Cocinas



74

54469

0.0026

140

29

156

141

0.24

81

222

75 77

54469

0.0026

140

55

178

161

0.24

92

232

82481

0.0026

213

315

530

477

0.21

245

457

78

49000

0.0026

126

79

167

150

0.24

86

212

84

50000

0.0026

129

26

37

33

0.30

24

153

85

56250

0.0026

248

105

132

119

0.24

69

317

48

68000

0.0037

253

318

1472

736

0.21

363

616

51

120000

0.0037

446

165

1422

711

0.21

350

797

96250

0.0037

358

172

688

344

0.22

179

536

80

54469

0.0037

202

143

955

477

0.21

245

447

81

64750

0.0037

241

21

144

72

0.26

44

285

7

9

86

1

1.00

2

1505

79

135000

0.0111

1502

8

112219

0.0111

1249

9

92

1

1.00

2

1251

33

127500

0.0111

1419

58

256

3

0.68

4

1423

37

127500

0.0111

1419

18

196

2

0.81

4

1423

41

112050

0.0111

1247

192

393

4

0.54

5

1252

43

127500

0.0111

1419

49

650

6

0.47

7

1426

71

100406

0.0111

1117

4

8

0

0.00

0

1117

21


RESIDENCIAL

MULTIPLE

Cuadrícula







N. Cocinas



74

54469

0.0026

140

29

156

141

0.24

81

222

75 77

54469

0.0026

140

55

178

161

0.24

92

232

82481

0.0026

213

315

530

477

0.21

245

457

78

49000

0.0026

126

79

167

150

0.24

86

212

84

50000

0.0026

129

26

37

33

0.30

24

153

85

56250

0.0026

248

105

132

119

0.24

69

317

48

68000

0.0037

253

318

1472

736

0.21

363

616

51

120000

0.0037

446

165

1422

711

0.21

350

797

79

96250

0.0037

358

172

688

344

0.22

179

536 447

54469

0.0037

202

143

955

477

0.21

245

81

64750

0.0037

241

21

144

72

0.26

44

285

7

135000

0.0111

1502

9

86

1

1.00

2

1505

8

112219

0.0111

1249

9

92

1

1.00

2

1251

33

127500

0.0111

1419

58

256

3

0.68

4

1423

37

80

INDUSTRIAL


127500

0.0111

1419

18

196

2

0.81

4

1423

41

112050

0.0111

1247

192

393

4

0.54

5

1252

43

127500

0.0111

1419

49

650

6

0.47

7

1426

71

100406

0.0111

1117

4

8

0

0.00

0

1117

22


EQUIPAMIENTO

PROTECCION ECOLOGICA

Cuadrícula







N. Cocinas




9

96469

0.0017

160

36

112

1

1.00

3

162

10

99000

0.0017

164

22

132

1

1.00

3

167

28

129688

0.0017

215

3

12

0

0.00

0

215

13

27000

0.0005

14

1

1

0

0.00

0

14

16

13500

0.0005

100

1

1

0

0.00

0

100

17

13500

0.0005

7

1

1

0

0.00

0

7

Tabla 4.3: Resultados de la Proyección de Demanda por micro-áreas

22


EQUIPAMIENTO

PROTECCION ECOLOGICA

Cuadrícula








N. Cocinas



9

96469

0.0017

160

36

112

1

1.00

3

162

10

99000

0.0017

164

22

132

1

1.00

3

167

28

129688

0.0017

215

3

12

0

0.00

0

215

13

27000

0.0005

14

1

1

0

0.00

0

14

16

13500

0.0005

100

1

1

0

0.00

0

100

17

13500

0.0005

7

1

1

0

0.00

0

7

Tabla 4.3: Resultados de la Proyección de Demanda por micro-áreas

23 Finalmente, se presentan graficas comparativas entre los resultados obtenidos en la estimación y en la proyección de demanda, en esto cabe destacar que la proyección está hecha para el tiempo de saturación de cada micro-área, y no para un determinado año.

DEMANDA ACTUAL VS DEMANDA PROYECTADA 600 500 A V k 400 N E A300 D N A M200 E D

100 0 24 25 27 31 32 44 45 46 47 56 57 58 59 65 66 69 72 73 74 75 77 78 84 85 MICRO - ÁREA RESIDENCIAL Sitación Actual Año de Saturacion

23 Finalmente, se presentan graficas comparativas entre los resultados obtenidos en la estimación y en la proyección de demanda, en esto cabe destacar que la proyección está hecha para el tiempo de saturación de cada micro-área, y no para un determinado año.

DEMANDA ACTUAL VS DEMANDA PROYECTADA 600 500 A V k 400 N E A300 D N A M200 E D

100 0 24 25 27 31 32 44 45 46 47 56 57 58 59 65 66 69 72 73 74 75 77 78 84 85 MICRO - ÁREA RESIDENCIAL Sitación Actual Año de Saturacion

Figura 4.6: Demanda máxima en kVA para situación actual y para el año de saturación de la carga residencial.

DEMANDA ACTUAL VS DEMANDA PROYECTADA 1600 1400 A1200 V k N1000 E A 800 D N A 600 M E D 400

200 0 9

10

28

13 16

17

48

51

79

80

81

7

8

33

37

41

43

71

MICRO - ÁREA EQUIPAMIENTO, MULTIPLE, E INDUSTRIAL. Situación actual Año de saturación

Figura 4.7: Demanda máxima en kVA para situación actual y para el año de saturación de cargas de: equipamiento, múltiples, e industriales.

24

4.3 DISEÑO DE LA RED DE MEDIO, BAJO VOLTAJE, Y ALUMBRADO PÚBLICO. Una vez que se ha realizado el estudio y proyección de la demanda, el proceso continúa con el diseño de las redes de medio, bajo voltaje y alumbrado público. De manera que en esta sección se desarrolla la metodología y los procedimientos para el dimensionamiento de los elementos componentes de la red, su distribución y localización. Todos los criterios de diseño irán de la mano con lo establecido en las normas de diseño y construcción de redes subterráneas, en temas referentes a calibres de los conductores, centros de transformación, caídas de voltaje, etc. 4.3.1 RED DE BAJO VOLTAJE (BV) Se efectuará un análisis para determinar la capacidad de los centros de transformación y la sección de los conductores de la red secundaria, de manera que conduzca al costo mínimo y a la utilización más eficiente de estos elementos. Al finalizar esta etapa se obtendrá como resultado el trazado de la red de bajo voltaje, desde los centros de transformación hasta las acometidas domicili arias. 4.3.1.1 Centros de transformación (CT) En base al estudio de demanda, donde se determinó la potencia requerida para cada micro-área, se distribuyeron los centros de transformación y se ubicaron a lo largo de la vía. Adicionalmente se consideró el espacio físico disponible, la separación mínima entre ellos (120 m para zonas residenciales), y el centro de carga. En la tabla 4.3 se detalla su ubicación, potencia y primario asociado.

25

CENTRO DE TRANSFORMACION (CT)

MICROAREA DE UBICACIÓN

PRIMARIO ASOCIADO

POTENCIA NOMINAL (kVA)

CT-01

7

19B

100

CT-02

7

57C

300

CT-03

8

57C

150

CT-04

8

57C

300

CT-05

9

57C

100

CT-06

25

19B

300

CT-07

27

19B

250

CT-08

31

57C

100

CT-09

31

19B

100

CT-10

37

57C

100

CT-11

40

19B

50

CT-12

43

57D

300

CT-13

44

57D

300

CT-14

45

19B

100

CT-15

45

57D

200

CT-16

47

57D

300

CT-17

48

57D

150

CT-18

48

19B

300

CT-19

51

57D

300

CT-20

51

19B

250

CT-21

56

19B

200

CT-22

58

19B

50

CT-23

66

57D

200

CT-24

71

19B

100

CT-25

74

19B

300

CT-26

78

57D

150

CT-27

81

19B

300

CT-28

79

57D

300

CT-29

76

57D

200

CT-30

84

19B

100

CTe-01

8

19B

300

CTe-02

13

19B

90

CTe-03

16

19B

400

Tabla 4.4: Distribución de los nuevos Centros de Transformación.

Una vez que se conocen los nuevos centros de transformación, se mencionan algunas de las características más importantes de los mismos:

26 El área de intervención requiere 30 nuevos centros de transformación (CT) y 3 cámaras de transformación existentes (CTe), sumando así un total de 33 transformadores necesarios para alimentar el área de estudio. Todos los centros de transformación excepto los CT28 y CT29 son ubicados en cámara de transformación, mientras que los restantes son transformador tipo pedestal, estos últimos debido a la falta de espacio en la zona a ubicar. Las cámaras de transformación tienen dimensiones mínimas de 3 m x 4 m x 2.80 m, todas ellas están ubicadas sobre el nivel del piso. Los dos transformadores tipo pedestal están ubicados en la Av. Equinoccial, lugar donde la disponibilidad de espacio físico es limitada. Se uniformizó la capacidad de los transformadores, utilizando 50, 100, 150, 200, 250 y 300 kVA con la finalidad de facilitar los procesos de compras. 4.3.1.2 Trazado de la red En este punto se trabajó con la ayuda del software DISREQ, y el proceso descrito a continuación se lo realizo en su totalidad en este programa: Inicialmente se ubican los centros de transformación y se define de la ruta de los circuitos secundarios sobre los planos del proyecto. En la ubicación de cables se considera la máxima aproximación de los circuitos de bajo voltaje a los usuarios. Se eliminaron todos los transformadores aéreos existentes a lo largo de la vía y se ubicaron cámaras de transformación en lugares donde existe disponibilidad física para su construcción. El recorrido de la red de bajo voltaje se lo hi zo tomando en cuenta las condiciones que impone la ubicación de las cámaras, primero se ubicaron las cámaras y después se definió la ruta más conveniente para los circuitos de BV.

27 Debido a la baja densidad de población los pozos se ubicaron en promedio cada 50 m, y desde el pozo más cercano salen las acometidas a los clientes. El programa DISREQ presenta ciertos defectos cuando se trata de redes subterráneas, los pozos de revisión son un ejemplo de ello, el programa no los reconoce como nodos eléctricos, sin embargo aún es de gran ayuda para el diseño. En el anexo 4.2 se detalla el diseño de la Red de Bajo Voltaje, con la siguiente distribución: 

Plano 1: Red de Bajo Voltaje 1 Este plano contiene desde CT01 hasta CT06, incluyendo CTe1. Abarcando el área comprendida entre el redondel del condado hasta la calle Carlos Cevallos, en el inicio del sector Pusuquí.



Plano 2: Red de Bajo Voltaje 2 Desde CT07 hasta CT09 ubicados entre las calles Pedro Porras hasta la calle El Vergel, ambas en el sector de Pusuqui.



Plano 3: Red de Bajo Voltaje 3 Desde CT10 hasta CT15, desde el inicio hasta el final de la calle Independencia, en el sector del Colegio Francés.



Plano 4: Red de Bajo Voltaje 4 Desde CT16 hasta CT21, desde la entrada a Villa María, hasta la Quinta Santa Cecilia, incluyendo aquí el sector de Pomasqui.



Plano 5: Red de Bajo Voltaje 5 Desde CT22 ubicado en la entrada al complejo de la Contraloría, hasta CT24 el cual está ubicado en la “Y” de Maresa.

28



Plano 6: Red de Bajo Voltaje 6 Contiene los CT25, 26, y 27 ubicados cerca de la Hostería Alemana, hasta CT30 ubicado en la calle Moraspungo.



Plano 7: Red de Bajo Voltaje 7



Plano 8: Red de Bajo Voltaje 8 Contienen los CT28 y CT29 respectivamente, ambos ubicados en la Av. Equinoccial.

Todos los planos están dibujados a escala 1:1000. Cada uno de estos planos contiene adicionalmente un croquis del sector para conocer fácilmente su ubicación (escala 1:10000, 1:16000 o 1:25000). Además se muestra un cuadro con la simbología de los elementos que son los que conforman esta etapa de diseño, estos son: cámara de transformación existente, cámara de transformación nueva, calibre de conductores, red de bajo voltaje, y acometida subterránea. Si bien los planos de la red contienen la ruta de los circuitos de bajo voltaje y los calibres a utilizar, la definición de calibres de conductores se hace luego del estudio de caídas de voltaje. 4.3.1.3 Cálculo de caída de voltaje Con la configuración de la red secundaria adoptada y mostrada en el anexo 4.2, se determina la caída de voltaje para verificar que los límites establecidos no sean superados. Con esto se definieron los calibres de los cables de cada circuito secundario de la red. A continuación se detallan las características más relevantes consideradas para dicho análisis: 

Los clientes existentes en la zona pertenecen al estrato de consumo tipo C.

29



La Demanda Máxima Unitaria (DMU) utilizada para los cálculos es 6.5 kVA. (Tomada del “Acuerdo Ministerial 211 del MEER”).



La caída máxima de voltaje admisible en el punto más alejado de la fuente de alimentación, con la demanda de diseño establecida, no debe superar 4%.



Los valores de kVA-m y los kVA de límite térmico de los cables de bajo voltaje están establecidos en las normas de diseño, y mostrados en la Tabla 4.4. Calibre del conductor (AWG - MCM)

Capacidad de conducción por metro (kVA-m)

Límite Térmico (kVA)

1/0

1170

88

2/0

1430

109

3/0

1730

122

4/0

2090

141

250

2360

158

300

2700

175

Tabla 4.5: Capacidad de cables en kVA-m y kVA máximo por limite térmico

El programa DISREQ realiza el flujo correspondiente y entrega los resultados considerando varias de las condiciones antes mencionadas, sin embargo es necesario modificar algunos de estos parámetros ya que el programa no tiene su base de datos actualizada. En la Figura 4.6 se puede apreciar el resultado final que se obtiene al hacer el cálculo de caídas de voltaje. Éste es el formato normalizado por la EEQ, el cual es distinto al que entrega el programa DISREQ, de éste último solo se tomaron las tres primeras columnas, a partir de la columna 4 los cálculos se hacen en base a las características mencionadas anteriormente. Finalmente se puede observar que el CT del ejemplo tiene dos circuitos y sus las caídas de voltaje máximas son 2,1 y 1,66 respectivamente, definiendo un calibre de 1/0 AWG para dichos circuitos. En el anexo 4.3 se detallan los cálculos de caída de voltaje de cada uno de los centros de transformación.

30

CÓMPUTO DE CAÍDA DE VOLTAJE DE CIRCUITOS SECUNDARIOS NOMBRE DEL PROYECTO

CENTRO DE TRANSFORMACIÓN N°

N° DEL PROYECTO

USUARIO TIPO

TIPO DE INSTALACIÓN

DMU

VOLTAJE

V N° FASES

LÍMITE DE CAÍDA DE VOLTAJE

3

6,5

kVA

CIRCUITO N°

4%

MATERIAL DEL CONDUCTOR

ESQUEMA

C T 2 0 -2 5 0 k V A

ESQUEMAS

DEMANDA

TRAMO

NÚMERO DE

DESIGNACIÓN LONG. (M)

USUARIOS

KVA ( d)

CONDUCTOR

COMPUTO V %

D

CALIBRE KVA(LT) KVA-m KVA-m PARCIAL

TOTAL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0-1

8,252

10

24

1/0

88

1170

202

0,17

0,17

1-2 2-3

43,8 5,504

10 10

24 24

1/0 1/0

88 88

1170 1170

1070 134

0,91 0,11

1,09 1,20

3-4

37,09

10

24

1/0

88

1170

906

0,77

1,98

4-5

10,97

4

13

1/0

88

1170

142

0,12

2,10

0-6

7,597

6

17

1/0

88

1170

128

0,11

0,11

6-7

49,67

6

17

1/0

88

1170

835

0,71

0,82

7-8

48,12

3

11

1/0

88

1170

527

0,45

1,27

8-9

5,495

1

7

1/0

88

1170

36

0,03

1,30

9 - 10

14,6

1

7

1/0

88

1170

95

0,08

1,39

10 - 11

4,691

1

7

1/0

88

1170

30

0,03

1,41

11 - 12

44,25

1

7

1/0

88

1170

288

0,25

1,66

Figura 4.8: Ejemplo de cálculo de caída de voltaje

31 4.3.1.4 Selección de Conductores Con los resultados de las caídas de voltaje se obtiene directamente los calibres de los conductores de la red de bajo voltaje. En este proceso se considera que el mínimo calibre de conductor para instalación subterránea deber ser 1/0 AWG, mientras que el máximo calibre de conductor debe ser 300 MCM. Los calibres de conductores seleccionados son 1/0, 2/0, 4/0 AWG y 300 MCM para las fases, y 1/0 y 2/0 AWG para el neutro. Los conductores de bajo voltaje son tipo TTU de cobre electrolítico, unipolares, con aislamiento de polietileno para 2000 V, mientras que para el neutro es conductor de cobre desnudo. En la Tabla 4.5 y Tabla 4.6 se muestran los circuitos de cada centro de transformación y los conductores seleccionados para las fases: CENTRO DE TRANSFORMACIÓN (CT) CT01 CT02 CT03 CT04 CT05 CT06 CT07 CT08 CT09 CT10 CT11 CT12 CT13

CIRCUITO C1 C1 C2 C1 C1 C2 C1 C2 C1 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C1 C2 C1 C2 C1 C2

CALIBRE DE CONDUCTOR (AWG o MCM) 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 4/0 1/0 1/0 1/0 300 1/0 1/0 4/0 2/0 2/0 1/0 2/0 1/0 1/0 1/0 1/0

Tabla 4.6: Selección de conductores por centro de transformación

32

CENTRO DE TRANSFORMACIÓN (CT) CT14 CT15 CT16 CT17 CT18 CT19 CT20 CT21 CT22 CT23 CT24 CT25 CT26 CT27

CT28

CT29

CT30 CTe1

CIRCUITO C1 C2 C1 C2 C1 C1 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C3 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 C5 C1 C2 C1

CALIBRE DE CONDUCTOR (AWG o MCM) 4/0 4/0 1/0 1/0 1/0 300 4/0 4/0 2/0 2/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 4/0 1/0 4/0 4/0 4/0 2/0 1/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 2/0 1/0 4/0

Tabla 4.7: Selección de conductores por centro de transformación

Los circuitos que tienen para sus fases calibres 1/0 y 2/0 AWG, l es corresponde conductor 1/0 AWG para el neutro, mientras que para los circuitos donde sus fases tienen calibres 4/0 AWG y 300 MCM, al neutro le corresponde el calibre 2/0 AWG.

33 Como parte complementaria de la red da bajo voltaje, se incluyen las acometidas domiciliarias, las cuales serán diseñadas con cable tipo TTU de cobre, aislado con polietileno para 2000 V, calibre No. 6 AWG. 4.3.2 RED DE MEDIO VOLTAJE (MV) Continuando con la definición y diseño de la red, en esta etapa se definen los elementos de la red de medio voltaje, en primera instancia se seleccionó la topología de la red, con ello se define la ruta de los conductores de medio voltaje y la ubicación de las cámaras de seccionamiento. 4.3.2.1 Selección de Topología La selección de la topología tomó como referencia el marco teórico, con ello, se define que la topología seleccionada para este estudio es de tipo “Anillo Abierto”, el criterio de selección fue el respaldo que brinda a la red ante situaciones de emergencia, lo cual se traduce a tener una alta confiabilidad del sistema. Además la topología existente en la red aérea actual es del mismo tipo y ha tenido buenos resultados en su funcionamiento. Con esta topología adoptada se establece que cualquier punto de consumo puede ser alimentado por dos posibles caminos eléctricos, pero solo uno de ellos es el efectivo, y el otro se lo utiliza en situaciones de emergencia. En este estudio los principales caminos eléctricos son los alimentadores primarios 19B, 57C y 57D, cada uno de ellos son los principales puntos de abastecimiento de energía a las cargas. Adicionalmente existe la posibilidad de alimentar a dichas cargas a través de otros caminos, que son: 

El primario 19B tiene como respaldo los alimentadores 57C y 57D.



El primario 57C tiene como respaldo los alimentadores 57D y 18C.



El primario 57D tiene como respaldo los alimentadores 57C y 19B.

34 En la Figura 4.7 se puede observar la topología de tipo anillo abierto que representa al área de estudio:

SE 19

SE 57

Figura 4.9: Representación de la topología tipo anillo abierto para el área de estudio

En esta figura se ilustra la topología escogida y aplicada a la red, en donde los colores verde, rojo y amarillo representan a los alimentadores primarios que forman parte del sistema (19B, 57C y 57D respectivamente), además se muestran las interconexiones entre ellos de manera que se forma el anillo abierto antes descrito. 4.3.2.2 Cámaras de seccionamiento y transferencia de carga Una vez definida la topología, se construye paso a paso la red, y previo a realizar su trazado se hace un estudio para definir los puntos de transferencia de carga. A continuación se describe el proceso y criterio analizado para definir los puntos de seccionamiento y transferencia, este criterio se lo hace tomando como base las posibles contingencias de los primarios, con ello se crea una situación de emergencia en un alimentador primario y se establece cuáles son los respaldos de manera de seguir abasteciendo a la carga.

35

4.3.2.2.1 Respaldo del primario 19B

El caso más crítico se presenta al tener una salida del primario, es decir una posible falla en la S/E 19 (Cotocollao). Ante esta situación de emergencia el respaldo lo brinda el primario 57C (S/E Pomasqui), el cual toma la carga que va desde el inicio hasta el final de la Av. Manuel Córdova Galarza, el punto de transferencia se lo hace en la cámara de seccionamiento “SECC 02”, ubicada cerca al Colegio Eugenio Espejo. La carga restante, que va desde el redondel de la Av. Equinoccial hacia el Noroccidente se conecta al primario 57D, el punto de conexión es “SECC 08” ubicado dentro de la cámara de transformación CT27.

Otro caso que se presenta frecuentemente es la caída de voltaje mayor a l os limites admisibles en la cola del primario 19B, para esto se prevé una transferencia al 57D solo de la carga que va desde el redondel de la Av. Equinoccial hacia el Noroccidente. 4.3.2.2.2 Respaldo del primario 57C

Nuevamente, el peor caso es una salida de la S/E 57, en esta situación el respaldo lo brinda el primario 18C (S/E Cristianía), mismo que tiene dos puntos de conexión con el primario 57C, uno de ellos es el punto de transfe rencia “SECC 01” (CT3) el cual toma la carga que está ubicada a lo largo de la Av. Manuel Córdova Galarza, hasta el punto “SECC 02”. El otro punto de transferencia está ubicado

fuera del aérea de estudio pero vale recalcar que toma el resto de carga del primario 57C sirviendo así como respaldo total ante una emergencia. Adicionalmente el primario 57C tiene respaldo del primario 57D (nótese que en este caso el respaldo lo brinda un primario de la misma S/E), aquí es posible brindar respaldo solamente a la carga del primario 57C que se encuentra ubicada dentro del área de estudio, esta carga se conecta al 57D en “ SECC 03” (ubicado dentro de CT10 ) y se desconecta del 57C en “SECC 02”.

36

4.3.2.2.3 Respaldo del primario 57D

En este caso, el respaldo principal ante una emergencia lo da el primario 19B, tomando la carga en el punto “SECC 07” en la Y de Maresa, en este caso el

primario se desconecta en su cabecera para proceder a la transferencia. Adicionalmente se puede transferir únicamente la carga del primario 57D que se encuentra ubicado a lo largo de la Av. Equinoccial, en este caso la transferencia se hace desde “SECC 08”, aquí se conecta con el primario 19B y se puede hacer el

seccionamiento del 57D en el punto “SECC 09”, ubicado en CT29. Esta situación se considera para brindar un respaldo especial al boulevard que se construye en la Av. Equinoccial. Adicionalmente se presentan dos puntos de transferencia en el primario 57D, estos puntos son “SECC 04” y “SECC 05” y se conectan con el primario 57E, pero

cabe destacar que estos puntos existen en la red actual y son un respaldo que brinda el primario 57D para emergencias del 57E. El equipo a utilizar para estos fines son celdas de seccionamiento compactas modulares, aisladas en SF6 para 24 kV con un BIL de 125 kV, para un nivel de voltaje de 22.8 kV. 4.3.2.3 Preselección de conductores En este punto se analiza cuáles son los calibres de conductores a implementar en la red de medio voltaje. Aquí se considera la diferencia entre una red primaria troncal y una derivación de red troncal, donde el calibre mínimo para red troncal a 22,8 kV debe ser 4/0 AWG, y 2/0 AWG para derivación de red troncal. Los troncales y las derivaciones de medio voltaje son trifásicos y conformados por cables de cobre unipolar, aislados con polietileno reticulado XLPE a 25 kV, y con calibres que se muestran en la Tabla 4.8.

37

ALIMENTADOR PRIMARIO

CALIBRE PARA TRONCAL

CALIBRE PARA DERIVACIONES

19B 57C 57D

4/0 AWG 4/0 AWG 4/0 AWG

2/0 AWG 2/0 AWG 2/0 AWG

Tabla 4.8: Calibres de conductores para la red de medio voltaje

Cabe recalcar que esta preselección está sujeta a verificación y comprobación en la fase de análisis técnico, donde se presentaran las simulaciones de la red. Ahí se determinará que los calibres cumplen con las condiciones de operación establecidas sin superar márgenes admisibles de caídas de voltaje, corrientes, etc. 4.3.2.4 Trazado de la Red Los análisis realizados sobre la topología de la red, cámaras de transformación y seccionamiento, y conductores, permiten definir el trazado de la red de medio voltaje, es decir, dibujar en los planos las rutas de los conductores troncales y derivaciones a cámaras, además de los puntos de transferencia de carga. La red de medio voltaje es alimentada desde dos subestaciones, S/E Cotocollao (19), y S/E Pomasqui (57), ubicadas fuera de los límites del área de intervención, con un nivel de voltaje de 22,8 kV. Desde las subestaciones salen primarios aéreos, y en los sitios previstos se realiza la transición de red de distribución aérea a subterránea, desde ahí un troncal de medio voltaje se dirige hacia las celdas instaladas en las cámaras de transformación y seccionamiento, las cuales a su vez se interconectan con otras celdas. Se inicia el proceso con la definición de la ruta del alimentador primario 19B, mismo que inicia en el redondel del condado, y se extiende por el lado occidental de la Av. Manuel Córdova Galarza hasta la calle Moraspungo. Una característica es que el primario 19B es una troncal, y por ello los puntos de seccionamiento son relativamente pocos, el primario se conecta o tiene seccionamiento en 17 cámaras, adicionalmente existe un tramo en donde la red pasa a ser aérea puesto que la

38 troncal abandona la calle principal y pasa a la calle Independencia, seguido de ello la troncal vuelve a ser subterránea hasta completar la ruta definida. Las 17 cámaras sirven además como puntos de derivación para alimentar a l as redes aledañas que también pertenecen al primario 19B. En cuanto a la ruta del primario 57C inicia en la cámara de seccionamiento SECC 02, éste es el punto de conexión con el primario que viene de la S/E 57 aquí se hace la transición de aéreo a subterráneo, desde aquí el primario alimenta a las cargas conectándose en 6 cámaras, mismas que también tienen derivaciones en medio voltaje hacia otros puntos. Al igual que en el primario 19B existe un tramo donde la red tiene una transición y pasa a ser aérea debido a que está fuera del área de intervención. Finalmente el primario 57D inicia su ruta en la cámara CT10 y se dirige hacia el sector de la mitad del mundo conectándose en 12 cámaras, que en su mayoría son de seccionamiento y transformación. Cabe destacar que en el sector de la Y de Maresa la red pasa a ser aérea, y en la Av. Equinoccial se tiene otra transición a subterránea. En la Tabla 4.7 se indican las cámaras o puntos de seccionamiento a los que están conectados cada primario, el número de derivaciones en medio voltaje que tiene cada cámara, y las transferencias que se realizan en dichas cámaras. En el Anexo 4.3 se presentan los planos de la red de medio voltaje, donde se observan los detalles de: cámaras, rutas de los conductores de medio voltaje, transiciones de aérea a subterránea, y derivaciones desde cámaras para alimentación a redes aledañas. Estos planos tienen similares características a los planos de la red de bajo voltaje, con la diferencia que la red de medio voltaje tiene 11 planos debido a que ésta red es más extensa. Finalmente se presenta el plano del diagrama unifilar del sistema.

39

Primario

19B

57C

57D

Cámara CT 01 CTe 3 CT 06 CT 07 CT 09 SECC 02 CT 11 CT 14 CT 18 CT 20 CT 21 CT 22 SECC 06 CT 24 CT 25 CT 27 CT 30 SECC 02 CT 08 CT 05 CT 04 CT 03 CT 02 CT 10 CT 10 CT 12 CT 13 CT 15 CT 16 CT 17 CT 19 CT 23 CT 24 CT 27 CT 28 CT 29

Derivaciones Transferencia en MV 1 2 2 1 2 0 2 1 1 2 2 2 3 2 1 1 1 2 2 0 0 1 2 1 0 1 0 1 0 0 1 2 1 0 1 1

57C 57D 57D 19B 18C 57D 57C 57E 57E 19B 19B -

Tabla 4.9: Datos de cámaras de conexión de los primarios.

40 4.3.3 RED DE ALUMBRADO PÚBLICO (AP) Esta fase comprende la determinación de los equipos de iluminación a instalar, la potencia de luminarias, la distancia entre postes, etc. En las normas de diseño de la EEQ se recomiendan varios de estos valores, mismos que se determinan en base a los niveles de iluminación que debe tener la vía. T ambién se considera la regulación 008/11 del Conelec. 4.3.3.1 Selección de equipos y conductores Como resultado de analizar las normas mencionadas se definen dos tipos de fuentes de iluminación para el diseño de la red: 

Puntos de luz doble: posee un poste metálico de 10 metros, con dos brazos integrados, cada uno con una luminaria de 400 y 150 W, para iluminación vial y peatonal respectivamente.



Puntos de luz simple: posee un poste metálico de 10 metros, con un brazo integrado, con una luminaria de 400 W para iluminación vial. La definición de los puntos de luz doble se hace debido a que la Av.

Equinoccial es una zona con alta circulación de peatones (pues se construye un boulevard a lo largo de esa calle) y por ello se considera la iluminación peatonal. Por el contrario, el resto de la vía corresponde a sectores donde la circulación peatonal es baja y no justifica tener iluminación más que la vial. Adicionalmente se tiene que los equipos de iluminación vial son de tipo vapor de sodio de alta presión, mientras que los de iluminación peatonal son de halogenuro metálico. En cuanto a los conductores se utilizará conductor tipo TTU de cobre electrolítico con aislamiento de polietileno para 2000 V, calibre 4 AWG, el cual está entre los límites establecidos (mínimo 6 y máximo 2 AWG), y que será confirmado en el cálculo de caídas de voltaje.

41 4.3.3.2 Cálculo de caída de voltaje Se realizó el cálculo de caída de voltaje considerando que para instalaciones subterráneas la caída máxima de voltaje en redes de AP no debe superar el 6% del voltaje nominal de línea. Para este cálculo se considera que la distancia de separación entre cada punto de luz (y por ende la distancia de cada tramo) es 40 m, y que la carga representativa en estos tramos es constante (400 W en puntos de luz simples y 550 W en puntos dobles), con esto se elabora un ejemplo de caída de voltaje en donde se plantean estos valores constantes y con ello se determina cual es el número máximo de puntos de luz simples o dobles que pueden formar parte de un mismo circuito sin sobrepasar el límite de caída de voltaje admisible. En las Figuras 4.8 y 4.9 se muestran ejemplos de caídas de voltaje con los detalles mencionados. CÓMPUTO DE CAÍDA DE VOLTAJE DE ALUMBRADO PUBLICO NOMBRE DEL PROYECTO

CENTRO DE TRANSFORMACI ÓN N°

TIPO DE INSTAL ACIÓN

DMU

VOLTAJE

V N° FASES

LÍMITE DE CAÍDA DE VOLTAJE TRAMO

KVA (d)

kVA

CIRCUITO N°

6%

NÚMERO DE


3

0,4348

MATERIAL DEL CONDUCTOR V %

D

CA LIBRE KVA (L T) KVA- m KVA -m PARCIAL

TOTAL

1

2

USUARIOS 3

4

5

6

7

8

9

10

0-1 1-2

40 40

18 17

7,8 7,4

4 4

57 57

510 510

313 296

0,61 0,58

0,61 1,19

2-3

40

16

7,0

4

57

510

278

0,55

1,74

3-4

40

15

6,5

4

57

510

261

0,51

2,25

4-5

40

14

6,1

4

57

510

243

0,48

2,73

5-6

40

13

5,7

4

57

510

226

0,44

3,17

6-7

40

12

5,2

4

57

510

209

0,41

3,58

7-8

40

11

4,8

4

57

510

191

0,38

3,96

8-9

40

10

4,3

4

57

510

174

0,34

4,30

9 - 10

40

9

3,9

4

57

510

157

0,31

4,60

10 - 11

40

8

3,5

4

57

510

139

0,27

4,88

11 - 12

40

7

3,0

4

57

510

122

0,24

5,12

12 - 13

40

6

2,6

4

57

510

104

0,20

5,32

13 - 14

40

5

2,2

4

57

510

87

0,17

5,49

14 - 15

40

4

1,7

4

57

510

70

0,14

5,63

15 - 16

40

3

1,3

4

57

510

52

0,10

5,73

16 - 17

40

2

0,9

4

57

510

35

0,07

5,80

17 - 18

40

1

0,4

4

57

510

17

0,03

5,83

Figura 4.10: Caída de voltaje para circuitos de alumbrado público – puntos de luz simple

42

CÓMPUTO DE CAÍDA DE VOLTAJE DE ALUMBRADO PUBLICO NOMBRE DEL PROYECTO

CENTRO DE TRANSFORMACI ÓN N°

TIPO DE INSTAL ACIÓN

DMU

VOLTAJE

V N° FASES

LÍMITE DE CAÍDA DE VOLTAJE

3

NÚMERO DE


USUARIOS

KVA (d)

kVA

CIRCUITO N°

6%

TRAMO

0,5978

MATERIAL DEL CONDUCTOR V %

D

CALIBRE KVA(LT) KVA-m KVA-m PARCIAL

TOTAL

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0-1 1-2

40 40

15 14

9,0 8,4

4 4

57 57

510 510

359 335

0,70 0,66

0,70 1,36

2-3 3-4

40 40

13 12

7,8 7,2

4 4

57 57

510 510

311 287

0,61 0,56

1,97 2,53

4-5

40

11

6,6

4

57

510

263

0,52

3,05

5-6

40

10

6,0

4

57

510

239

0,47

3,52

6-7

40

9

5,4

4

57

510

215

0,42

3,94

7-8

40

8

4,8

4

57

510

191

0,38

4,31

8-9

40

7

4,2

4

57

510

167

0,33

4,64

9 - 10

40

6

3,6

4

57

510

143

0,28

4,92

10 - 11

40

5

3,0

4

57

510

120

0,23

5,16

11 - 12

40

4

2,4

4

57

510

96

0,19

5,35

12 - 13

40

3

1,8

4

57

510

72

0,14

5,49

13 - 14

40

2

1,2

4

57

510

48

0,09

5,58

14 - 15

40

1

0,6

4

57

510

24

0,05

5,63

Figura 4.11: Caída de voltaje para circuitos de alumbrado público – puntos de luz doble

Gracias a los ejemplos se puede determinar varios de los parámetros a implementar en la red de alumbrado público. Pri mero se tiene que la distancia será siempre 40 m, salvo casos excepcionales donde la geografía del lugar no lo permita. Además, las potencias de las luminarias son de 400 W y 150 W con un factor de potencia de 0,92. Finalmente se define que el número máximo de puntos de luz simple por circuito es 18, y el número máximo de puntos de luz doble por circuito es 15, con un conductor de cobre tipo TTU calibre 4 AWG.

DISEÑO DE UNA RED ELECTRICA SUBTERRANEA

Recommend Documents