Se pretende desarrollar un área industrial en una superficie aproximada de 630 metros de ancho a lo largo de un camino, por 670 metros de largo, debiendo plantearse una red de distribución eléctrica, que preste servicio en el área.

En rigor la forma del terreno es irregular, pero se lo asimila a un rectángulo a los fines de los primeros cálculos, se plantean varios condicionantes, el área reservada a servicios es el perímetro, y se han trazado las calles. Se ha subdividido el área en 64 parcelas.

Se estima en promedio que cada parcela, corresponda a una carga media de 100 kVA, por lo que la carga total (incluidos servicios comunes) alcanzara los 7 MVA, siendo la superficie de 0.4 km2 corresponde a 16 MVA por km2.

El valor de carga por parcela establecido es un promedio, algunas parcelas seguramente tendrán cargas mayores, y en tal caso se prevé alimentarlas directamente en media tensión por lo que el valor establecido de 7 MVA desde el punto de vista de transformación a baja tensión se puede considerar un limite que no será alcanzado, ya que parte de esta potencia será entregada directamente en media tensión.

El desarrollo de un área industrial hasta alcanzar las condiciones de saturación cubre cierto tiempo, por lo que se considera que la red inicial se ira completando en forma paulatina, alcanzándose finalmente el estado ultimo.

Se plantea entonces una distribución en baja tensión que alcance a todas las parcelas y que permita entregar hasta 200 kVA en algunas parcelas, respetando el promedio de 100 kVA, una distribución en media tensión que permita alimentar una parcela con 400 kVA, y una red de media tensión que cubra el perímetro del área servida con un cable capaz de alimentar la potencia esperada, y con los centros de distribución de baja tensión y puntos de entrega de media tensión necesarios.

En este punto el problema se ha dividido en tres partes, que resolveremos separadamente:

4.7.1 - red de media tensión

4.7.2 - centro de carga de baja tensión y red de baja tensión para una fracción del área.

4.7.3 - alimentación a uno o más usuarios en media tensión.

Se inicia presuponiendo que la distribución en la zona se hace con un par de líneas de media tensión que se desarrollan sobre el camino presente en uno de los lados del área.

Se supone que estas líneas son aéreas de 13.2 kV y la tabla siguiente muestra las potencias que se pueden transmitir con distintas secciones de los cables (de aluminio)

De esta línea se desprende un cable que rodea el área, longitud 1970 metros, y que debe transportar una potencia total de 7 MVA (320 A), se selecciona un cable aislado en PEX de aluminio de tipo unipolar, que permite realizar una instalación que se considera más flexible (modificable)

La capacidad de corriente del cable cumple las siguientes condiciones:

temperaturas: conductor 90 gr.C. terreno 25 aire 40

profundidad de colocación 1 m

resistividad del terreno 100 gr.C. cm / W

separación entre cables 9 cm - terna de cables en un plano

Caída de tensión 1.26 % con el cable de 1 x 150 mm2 (0.259 + j 0.196 ohm km.) con cosfi 0.9 transmitiendo 7 MVA (6.3 + j 3.05 MVA) considerando que la carga esta uniformemente distribuida a lo largo del cable.

El cable seleccionado soporta una corriente de cortocircuito de 19.2 kA (439 MVA) por 1 segundo, (una constante K = 128)

El área total de 630 m da ancho se divide en dos fajas que cada una de un lado incluye la faja de servicios, los 670 m de longitud se dividen a su vez en fajas, y en cada una se incluye cierto numero de lotes.

Las áreas elementales que se forman miden 315 m de longitud, debiendo ser esta la longitud del cable, se supone que a lo largo del desarrollo del cable se encuentran cargas concentradas de 100 kVA, pero se las trata como cargas uniformemente repartidas, y según sea la sección se tienen las caídas.

Si se tienden 10 cables la carga por cable será 338 kVA (513 A),

Si se tienden 12 cables la carga por cable será 281 kVA (427 A),

En la hipótesis de que cada lote representa una carga de 100 kVA, cada cable puede atender tres lotes.

Sin embargo como se trata de cargas industriales, con distintos procesos, la dispersión de valores que se puede presentar seguramente es amplia, para la distribución en baja tensión parece conveniente adoptar el cable de 3x240 mm2 más neutro, presentándose caídas de tensión inferiores al 5 %.

El desarrollo de la red se puede hacer tendiendo primero solo la mitad de estos cables, y a medida que el crecimiento de la carga lo requiera completando los tendidos.

La red de baja tensión se puede alimentar con transformadores de 800 kVA, dispuestos a lo largo del cable de media tensión. Cada transformador alimenta dos o tres cables distribuidores.

Se ha planteado que algunos usuarios pueden tener una carga de mas de 200 kVA, y se hace conveniente alimentarlos en media tensión, se plantea un centro de carga típico de 400 kVA (608 Amp), también puede darse el caso de que un par de lotes se alimenten con un centro de carga de este tipo.

El cable de media tensión con la carga de 400 kVA tiene una corriente permanente mínima (18 A), por lo que la sección del cable dedicado a esta carga puede ser de 3x25 mm2 (capacidad de transporte 140 A).

Cada transformador de media tensión, y el correspondiente cable se alimenta desde uno de los centros de carga de la red principal donde se encuentra el transformador de 800 kVA.

En los puntos anteriores se han desarrollado selecciones de materiales que permiten hacer algunos breves análisis de costos.

Veamos los cables, se los puede clasificar por su destino, y se fijan ciertas cantidades de tramos que se detallan en la tabla, y se observan las cantidades totales que se han dado en unidades de peso (que permiten tener mejor idea de los costos relativos)

La cantidad de cable de baja tensión correspondiente a los distribuidores, es notablemente mayor que la de cable de media tensión, por lo que el esfuerzo de mejorar el proyecto se debe hacer sobre la red de baja tensión.

Veamos ahora los transformadores, se han fijado ciertas cantidades, para alimentar la red de baja tensión, y para alimentar directamente usuarios de media tensión, se observa que el aprovechamiento de los transformadores de usuarios es menor que el de los transformadores de red, también se observa que el peso total de transformadores es menor que el peso del cable de baja tensión.

Hay dos tipos de usuarios, los que reciben energía en baja tensión y los que reciben en media, nos interesa comparar el costo (medido como peso) para cada usuario. A cada parte de al red de la que se conoce el peso, se asigna la potencia que le corresponde, y se determina el costo (peso) por kVA.

El costo del kVA de los usuarios alimentados por la red de baja tensión incluye los items 1, 2, 5 mientras para los usuarios alimentados en media tensión los items 1, 3, 6.

Si tanto el kg de cable como el de transformador cuestan lo mismo, el menor costo de la alimentación de media tensión es de 10 %, debe todavía notarse que el aprovechamiento de los transformadores de usuario (que se han elegido de 400 kVA) es de 50%, lo que castiga la comparación.

Para distintas relaciones costo transformador costo cable se obtienen los siguientes resultados

La tabla muestra como varia la sensibilidad al costo relativo transformador cable, si el costo de los transformadores se reduce la ventaja de la red de media se incrementa.