Se tiene
un edificio existente, que ocupa una manzana, se trata de un edificio publico,
con oficinas, por razones históricas esta dividido en cuatro áreas eléctricas.
La
alimentación eléctrica, desde al red publica presenta un punto de alimentación
en media tensión, con dos transformadores de 1250 kVA, un tablero de
alimentación (de la empresa distribuidora) de donde salen los cuatro
alimentadores a los cuatro tableros del edificio, y donde están los respectivos
4 sistemas de medición en baja tensión.
Se plantea
renovar la instalación eléctrica de potencia en particular los tableros del
edificio, los cables alimentadores y las canalizaciones, y se busca una
solución que resulta de interés, y ofrezca ventajas económicas.
Se han relevado
las mediciones de demanda (kW) y se muestran en la tabla siguiente:
|
|
Fuera de punta |
|
En punta |
|
|
Toma |
Contratada |
Registrada |
Contratada |
Registrada |
|
#1 |
329 |
302 |
325 |
319 |
|
#2 |
550 |
433 |
510 |
423 |
|
#3 |
34 |
26 |
34 |
26 |
|
#4 |
100 |
100 |
97 |
84 |
|
Totales |
1013 |
861 |
966 |
852 |
También habría que relevar la energía consumida (MWh/mes) que se vuelca en la tabla
|
Toma |
Fuera de punta |
En punta |
|
#1 |
|
|
|
#2 |
|
|
|
#3 |
|
|
|
#4 |
|
|
|
parciales |
|
|
|
total |
|
422.785 |
La carga
media 587.2 kW * 30 * 24 h / 1000 = 422.7 MWh
La relación
entre carga máxima y media es: 1.64 = 1 / 0.61
Un primer
aspecto es la unificación de las cargas, si se hace esto se puede contratar una
potencia fuera de punta y en punta mas ajustada obteniéndose ventajas,
compárense los valores contratados y registrados, y los totales, la tabla
incluye las relaciones porcentuales demanda contratada / registrada
|
Toma |
Fuera de punta |
En punta |
|
#1 |
91.7 |
98.1 |
|
#2 |
78.7 |
82.9 |
|
#3 |
76.4 |
76.4 |
|
#4 |
100 |
86.5 |
|
Totales |
84.9 |
88.1 |
Otro
aspecto es la relación entre los valores contratados de demanda fuera de punta
y en punta, que nos conduce a pensar que no hay una clasificación de cargas
conveniente para decidir que cargas pueden no funcionar durante el horario de
punta.
|
Toma |
relación |
|
#1 |
101.23 |
|
#2 |
107.84 |
|
#3 |
100.00 |
|
#4 |
103.09 |
|
Totales |
104.87 |
Las cargas
que son servicios, por ejemplo bombas de agua, calefacción, refrigeración,
pueden limitarse (o desconectarse) durante el horario de pico, justificando una diferencia importante en el
valor de pico, y con este desplazamiento del consumo se compra energía en el
horario fuera de pico, con menor costo.
La fuente es de dos trafos en paralelo, de 1,25 MVA cada uno, en aceite, de impedancia del 6%. Adoptando Sb = 2,5 MVA, Ub = 13,2 kV, Scc = 300 MVA (lo cual para la red es un limite superior), resultan para la red: Xred = 2,5 / 300 = 0,0 0833 pu y para los dos trafos en paralelo: Xtrafos = 0,06 pu
Determinamos el nivel de cortocircuito en barras de BT, Scc = 1 / (0,00833 + 0,06) = 14, 634 pu, o sea 14,634 x 2,5 = 36, 59 MVA o sea 55,59 kA.
Se destaca la corriente de cortocircuito elevada que se presenta
Al
redistribuir los consumos, se plantea desarrollar dos centros de carga de 400
kW y un centro de 70 kW que suman en total 870 kW, que debe compararse con los
861 kW registrados, y que se fijan como valor a contratar. La figura muestra el esta propuesta.
Por la
ubicación de los centros de cargas se plantean 3 centros distantes de los
transformadores en los valores detallados, se ha supuesto un cosfi 0.85, que
por otra parte es exigencia impuesta desde el suministro de energía.
|
Tablero |
Potencia kW |
corriente (A) |
Longitud alimentador.(m) |
|
#1 |
397.86 |
712 |
139 |
|
#2 |
70.41 |
126 |
10 |
|
#3 |
392.27 |
702 |
134 |
|
total |
860.54 |
1540 |
|
Los
alimentadores deben tener caídas de tensión pequeñas, se fijan estas en 1%
Veamos ahora las condiciones físicas de la red, la distribución entre tablero
de alimentación (de la empresa distribuidora) y los cuatro tableros del
edificio, se hace con cables de sección y longitud importantes.
|
Tablero |
corriente (A) |
Longitud (m) |
Sección Cu mm2 |
caída = % |
|
#1 |
712 |
139 |
5x3x300/150 |
0.88 |
|
#2 |
126 |
10 |
|
|
|
#3 |
702 |
134 |
5x3x300/150 |
0.89 |
Alimentador
para Carga #1 en B.T
Cable 3 x 300/150 cobre, PVC, sin armar, en condiciones de tabla, un cable en aire: In = 480 A. Por agrupamiento horizontal de 5 cables reducción: 0,83;
Por lo tanto corriente nominal del haz de 5 cables = 5 x 480 x 0,83 = 1.992 A (mayor que 712 A)
Caída: R = 0,0784 Ohm/km; X = 0,0714 Ohm/km
Para 5 cables en paralelo: y para la caída de tensión con cos fi = 0,85 resulta:
k = (0,0784 x 0,85 + 0,0714 x 0,527) x 1 / 5 = 0,02085 Ohm/km, por lo que la caída de tensión resulta:
Delta U = 1,732 x 712 A x 0,13 km x 0,02085 Ohm/km = 3,34 V (0,88 %)
Físicamente el cable tiene un diámetro exterior de 58,2 mm; por lo tanto 5 cables horizontales separados ¼ de diámetro ocuparán 58,2 mm x (5 + 4 x ¼) = 349,2 mm (o una bandeja de 450 mm).
Alimentador
para Carga #3 en B.T
La carga es algo menor (702 A) pero la longitud algo mayor (134 m), por lo que resulta el mismo cableado con 5 cables en paralelo e igual agrupamiento y tendido. y una disposición física idéntica al anterior.
Resultan: Delta U = 3,34 V (0,89%)
Nivel
de cortocircuito en tablero Carga #1 en B.T
Considerando el cable definido, el nivel de corto circuito en barras del tablero para la carga #1 queda reducido a: Scc#1 = 1 / (0,06833 + 0,3672 x 0,13) = 1 / 0,11607 = 8,615 o/1, o sea: Scc#1 = 21,54 MVA (o sea 32,7 kA).
Nivel
de cortocircuito en tablero Carga #3 en B.T
Scc#3 = 8,51 o/1, o sea 21,27 MVA (o 32,315 kA),
Como alternativa planteamos un anillo en M.T. que une tres centros, dos de potencia que, dadas las cargas, serán 630 kVA cada uno, con el centro de alimentación donde se tiene acceso a la red publica, los dos centros de carga unidos con un tercer cable (C#2), de una longitud de 115 m. La figura muestra el esta propuesta
Consideraremos cable de M.T. aislado en
XLPE, categoría II en Cu unipolar de 1 x 35 mm2, sin armar. Cuyos datos In = 205 A – Diámetro exterior aprox. = 24,3 mm – R = 0,668 Ohm/km – X =
0,235 Ohm/km
Haciendo los cálculos de caídas de tensión:
|
Cable |
Long(m) |
Caída V |
% |
|
#1 |
130 |
3,27 |
0,0248 |
|
#3 |
134 |
3,32 |
0,0252 |
|
#2 |
115 |
2,89 |
0,0220 |
|
#2 + #1 |
245 |
6,16 |
0,0468 |
|
#2 + #3 |
249 |
6,21 |
0,0472 |
Haciendo los cálculos de cortocircuito en media tensión (notándose la influencia del cable de media tensión) y en baja tensión, con la influencia del menor tamaño de transformadores se tiene:
|
Cable |
Long |
Scc
(M.T.) |
|
|
Scc
(B.T.) |
|
|
|
|
m |
pu |
MVA |
kA |
pu |
MVA |
kA |
|
#1 |
130 |
103,6 |
259 |
11,3 |
4,04 |
10,1 |
15,337 |
|
#3 |
134 |
103,2 |
258 |
11,3 |
4,04 |
10,1 |
15,335 |
|
#2 |
115 |
--- |
--- |
|
|
|
|
|
#2 + #1 |
245 |
92,4 |
231 |
10,1 |
4,02 |
10,05 |
15,265 |
|
#2 + #3 |
249 |
92,1 |
230 |
10,07 |
4,02 |
10,05 |
15,263 |
Se observan niveles de cortocircuito en baja tensión mucho menores por la limitación de los transformadores de 630 kVA.
Se trata de evaluar el costo de las dos alternativas sugeridas y hacer alguna comparación entre ellas para seleccionar la más conveniente.
Primera alternativa red de baja tensión
|
Descripción
Item |
Cant |
Uni. |
Parciales |
|
Montaje |
|
Costo/1 |
Montaje |
|
|
|
$ |
% |
hh |
% |
($/1) |
(hH/1) |
|
|
Celdas MT. entrada. |
1 |
cu |
12100 |
48.40 |
60 |
38.46 |
12100 |
60 |
|
Medición |
1 |
cu |
4400 |
17.60 |
30 |
19.23 |
4400 |
30 |
|
Salida
100 A o 16 A |
2 |
cu |
7900 |
31.60 |
60 |
38.46 |
3950 |
30 |
|
Salida
barra |
0 |
cu |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
750 |
20 |
|
Fusib.
M.T. |
6 |
cu |
600 |
2.40 |
6 |
3.85 |
100 |
1 |
|
Celdas
MT parcial |
|
|
25000 |
|
156 |
|
|
|
|
Trafo
seco 800 kVA |
2 |
cu |
23800 |
100.00 |
200 |
100.00 |
11900 |
100 |
|
630
kVA |
0 |
cu |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
10500 |
100 |
|
160
kVA |
0 |
cu |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
6200 |
100 |
|
Trafo
parcial |
- |
|
23800 |
|
200 |
|
|
|
|
Cables BT 3x300/150 |
1400 |
m |
56000 |
96.99 |
1400 |
94.15 |
40 |
1 |
|
3x35/16 |
20 |
m |
200 |
0.35 |
10 |
0.67 |
10 |
0.5 |
|
Term.B.T. |
22 |
cu |
660 |
1.14 |
44 |
2.96 |
30 |
2 |
|
Cable
MT 1x95 |
45 |
m |
675 |
1.17 |
27 |
1.82 |
15 |
0.6 |
|
1x35 |
0 |
m |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
5.4 |
0.5 |
|
Term.M.T
x 3 unipolares. |
2 |
cu |
200 |
0.35 |
6 |
0.40 |
100 |
3 |
|
Cables
parcial |
- |
|
57735 |
|
1487 |
|
|
|
|
Bandejas:
300 mm |
15 |
m |
540 |
3.13 |
45 |
4.31 |
36 |
3 |
|
450
mm |
300 |
m |
11700 |
67.87 |
900 |
86.12 |
39 |
3 |
|
150
mm |
0 |
m |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
30 |
3 |
|
Ducto
barras 1600 A B.T. |
10 |
m |
5000 |
29.00 |
100 |
9.57 |
500 |
10 |
|
canalizaciones
Parcial |
|
|
17240 |
|
1045 |
|
|
|
|
Tablero
B.T. |
1 |
cu |
25000 |
|
200 |
|
25000 |
200 |
Segunda alternativa red de media tensión
|
Descripción
Item |
Cant |
Uni. |
Parciales |
|
Montaje |
|
Costo/1 |
Montaje |
|
|
|
$ |
% |
hh |
% |
($/1) |
(hH/1) |
|
|
Celdas
MT. entrada. |
1 |
cu |
12100 |
30.83 |
60 |
20.34 |
12100 |
60 |
|
Medición |
1 |
cu |
4400 |
11.21 |
30 |
10.17 |
4400 |
30 |
|
Salida
100 A o 16 A |
5 |
cu |
19750 |
50.32 |
150 |
50.85 |
3950 |
30 |
|
Salida
barra |
2 |
cu |
1500 |
3.82 |
40 |
13.56 |
750 |
20 |
|
Fusib.
M.T. |
15 |
cu |
1500 |
3.82 |
15 |
5.08 |
100 |
1 |
|
Celdas
MT parcial |
|
|
39250 |
|
295 |
|
|
|
|
Trafo
seco 800 kVA |
0 |
cu |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
11900 |
100 |
|
630
kVA |
2 |
cu |
21000 |
77.21 |
200 |
66.67 |
10500 |
100 |
|
160
kVA |
1 |
cu |
6200 |
22.79 |
100 |
33.33 |
6200 |
100 |
|
Trafo
parcial |
- |
|
27200 |
|
300 |
|
|
|
|
Cables BT 3x300/150 |
0 |
m |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
40 |
1 |
|
3x35/16 |
20 |
m |
200 |
2.38 |
10 |
1.49 |
10 |
0.5 |
|
Term.B.T. |
2 |
cu |
60 |
0.71 |
4 |
0.60 |
30 |
2 |
|
Cable
MT 1x95 |
45 |
m |
675 |
8.02 |
27 |
4.02 |
15 |
0.6 |
|
1x35 |
1200 |
m |
6480 |
77.01 |
600 |
89.42 |
5.4 |
0.5 |
|
Term.M.T
x 3 unipolares. |
10 |
cu |
1000 |
11.88 |
30 |
4.47 |
100 |
3 |
|
Cables
parcial |
- |
|
8415 |
|
671 |
|
|
|
|
Bandejas:
300 mm |
15 |
m |
540 |
4.31 |
45 |
4.31 |
36 |
3 |
|
450
mm |
0 |
m |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
39 |
3 |
|
150
mm |
400 |
m |
12000 |
95.69 |
1000 |
95.69 |
30 |
2.5 |
|
Ducto
barras 1600 A B.T. |
0 |
m |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
500 |
10 |
|
canalizaciones
Parcial |
|
|
12540 |
|
1045 |
|
|
|
|
Tablero
B.T. |
0 |
cu |
0 |
|
0 |
|
25000 |
200 |
Comparación de alternativas
|
Descripción
Item |
Parciales |
|
Montaje |
|
Parciales |
|
Montaje |
|
|
$ |
% |
hh |
% |
$ |
% |
hh |
% |
|
|
Celdas
MT parcial |
25000 |
16.80 |
156 |
5.05 |
39250 |
44.91 |
295 |
12.77 |
|
Trafo
parcial |
23800 |
16.00 |
200 |
6.48 |
27200 |
31.12 |
300 |
12.98 |
|
Cables
parcial |
57735 |
38.81 |
1487 |
48.15 |
8415 |
9.63 |
671 |
29.04 |
|
canalizaciones
Parcial |
17240 |
11.59 |
1045 |
33.84 |
12540 |
14.35 |
1045 |
45.22 |
|
Tablero
B.T. |
25000 |
16.80 |
200 |
6.48 |
0 |
0.00 |
0 |
0.00 |
|
TOTALES |
148775 |
|
3088 |
|
87405 |
|
2311 |
|
|
DIFERENCIAS |
61370 |
|
777 |
|
|
|
|
|
Se han comparado los montos de los dos proyectos, la red de media tensión es más económica en el 41 % de su costo, y en el 25 % de la mano de obra.
El otro aspecto es determinar los costos operativos, las perdidas y los montos de facturación que corresponden de mes en mes.
