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1 CÁLCULO DE INSTALACIONES TRIFÁSICAS CON CARGA DESEQUILIBRADA  J. M. GARCÍA ARÉVALO, ROBERTO C. REDONDO, N. R. MELCHOR Ingeniería Eléctrica, ETSII Béjar, Un iversidad de Salamanca El estudio de una instalación con carga desequilibrada no está muy difundido, pese a constituir la configuración más frecuente en la práctica. En este artículo se muestran los aspectos más importantes a tener en cuenta para calcular correctamente los elementos principales de una instalación eléctrica trifásica con carga desequilibrada. Se analizan ciertos conceptos básicos que conducen a un cálculo notablemente exacto de la instalación, como el concepto de coeficiente de simultaneidad por fase en la alimentación de un conjunto de viviendas, y se comprueba la repercusión que el desequilibrio puede tener sobre el rendimiento de la instalación. Introducción El reparto de las cargas monofásicas influye en el valor de algunos parámetros determinantes en el diseño de las instalaciones eléctricas. Un reparto desigual provoca el desequilibrio en las intensidades de fase, lo que influye en la potencia del transformador a instalar y la sección de los conductores necesarios. El error que se comete al calcular una instalación desequilibrada utilizando las expresiones para carga equilibrada depende del grado de desequilibrio de la instalación. Cuando éste es reducido el error es despreciable, pero no sucede lo mismo con desequilibrios acusados, que hacen inaceptable el tratamiento de las cargas como equilibradas . Mostraremos l a forma correcta de determinar los valores de alg unos factores fundamentales en el diseño de una instalación cuando la carga está desequilibrada. Concretamente la determinación de la potencia del transformador y la sección de las líneas necesarias. Potencias por fase La potencia compleja que absorbe una carga conectada a un sistema trifásico de cuatro hilos, figu ra 1, se puede determinar sumando l as potencias complejas de  cada fase [1]. Carga S=P+  j Q V R S T N S V R V T + + + I R I S I T I N  Fig. 1.- Sistema trifásico de cuatro hilos.

Calculo de Instalaciones Trifasicas Con Carga Desequilibrada

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    CLCULO DE INSTALACIONES TRIFSICAS CON CARGADESEQUILIBRADA

    J. M. GARCA ARVALO, ROBERTO C. REDONDO, N. R. MELCHORIngeniera Elctrica, ETSII Bjar, Universidad de Salamanca

    El estudio de una instalacin con carga desequilibrada no est muy difundido,pese a constituir la configuracin ms frecuente en la prctica. En este artculose muestran los aspectos ms importantes a tener en cuenta para calcularcorrectamente los elementos principales de una instalacin elctrica trifsicacon carga desequilibrada. Se analizan ciertos conceptos bsicos que conducen aun clculo notablemente exacto de la instalacin, como el concepto decoeficiente de simultaneidad por fase en la alimentacin de un conjunto deviviendas, y se comprueba la repercusin que el desequilibrio puede tenersobre el rendimiento de la instalacin.

    Introduccin

    El reparto de las cargas monofsicas influye en el valor de algunos parmetrosdeterminantes en el diseo de las instalaciones elctricas. Un reparto desigualprovoca el desequilibrio en las intensidades de fase, lo que influye en lapotencia del transformador a instalar y la seccin de los conductores necesarios.

    El error que se comete al calcular una instalacin desequilibrada utilizando lasexpresiones para carga equilibrada depende del grado de desequilibrio de lainstalacin. Cuando ste es reducido el error es despreciable, pero no sucede lo

    mismo con desequilibrios acusados, que hacen inaceptable el tratamiento de lascargas como equilibradas.

    Mostraremos la forma correcta de determinar los valores de algunos factoresfundamentales en el diseo de una instalacin cuando la carga estdesequilibrada. Concretamente la determinacin de la potencia deltransformador y la seccin de las lneas necesarias.

    Potencias por fase

    La potencia compleja que absorbe una carga conectada a un sistema trifsico decuatro hilos, figura 1, se puede determinar sumando las potencias complejas decada fase [1].

    Carga

    S=P+jQ

    V

    R

    S

    T

    N

    S

    VR

    VT

    +

    +

    +

    IR

    IS

    IT

    IN

    Fig. 1.- Sistema trifsico de cuatro hilos.

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    S = SR + SS + ST = PR +jQR( )+ PS +jQS( ) + PT +jQT( ) =

    = PR + PS + PT( )+jQR +QS +QT( ) =P +jQ (1)

    donde S , P y Q son respectivamente: la potencia compleja, activa y reactiva

    absorbidas por la carga y SR,S,T, PR,S,T, y QR,S,Tlas potencias por fase.Las potencias activas y reactivas por fase se obtienen sumando las potencias delas cargas monofsicas conectadas entre cada fase y neutro. Tambin se puedenmedir, por ejemplo, mediante un analizador de redes conectado como semuestra en la figura 2.

    Carga

    S=P+jQ

    VS

    VR

    VT

    +

    +

    +

    IR

    IS

    IT

    IN

    PRQR

    PSQS

    PTQT

    Analizador

    Fig. 2.- Medida de las potencias por fase.

    Las potencias aparentes por fase se calculan a partir de las potencias activas yreactivas por fase de la siguiente forma

    SR = PR2+QR

    2 , SS = PS2+QS

    2 , ST = PT2+QT

    2 (2)

    Con las potencias activas y reactivas, y partiendo del habitual sistema detensiones equilibrado, es inmediato el clculo de las intensidades de fase [2].

    IR =PRjQR

    V, IS =

    PSjQSV/120

    , IT =PTjQTV/ 120

    (3)

    La intensidad por el neutro es

    IN = I

    R+ I

    S+ I

    T (4)

    Y, finalmente, los valores eficaces de las intensidades

    IR =

    SR

    V, I

    R =

    SR

    V, I

    R =

    SR

    V, I

    N = I

    R+I

    S+I

    T (5)

    Con carga equilibrada, la potencia aparente del transformador necesariocoincide con la potencia aparente de la carga. No sucede lo mismo con cargadesequilibrada, pues hay que tener en cuenta que el lmite de un transformadorse alcanza cuando la potencia requerida por una de las fases es igual a la terceraparte de la potencia aparente nominal del transformador. Por tanto, la potencianominal de ste ser, al menos, el triple de la mxima potencia aparente

    absorbida por las fases. Es decir, debe garantizarse que la intensidad por

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    cualquiera de los devanados del transformador no supere el lmite impuestopor el fabricante en su construccin.

    Coeficiente de simultaneidad por fase

    La intensidad por una lnea que alimenta varias cargas se obtiene sumandofasorialmente las intensidades de las cargas conectadas simultneamente. Sinembargo, es habitual, que no todas las cargas se conecten a la vez, lo que reducela intensidad total y, en consecuencia, la seccin necesaria. La forma ideal paradeterminar la intensidad sera considerar solo aquellas cargas que sonsusceptibles de funcionar simultneamente, pero esto no siempre resulta fcilde precisar. Para subsanar este inconveniente se emplean coeficientes o factoresde simultaneidad, como establece el Reglamento para Baja Tensin para el casode un conjunto de viviendas.

    Tabla 1. Coeficientes desimultaneidad para viviendas

    segn la ITC-BT 10.

    N de Coeficiente deviviendas (n) simultaneidad

    1 12 23 34 3,85 4,66 5,47 6,28 79 7,8

    10 8,511 9,212 9,913 10,614 11,315 11,916 12,517 13,118 13,719 14,320 14,821 15,3

    n > 21 15,3+(n-21)0,5

    La tabla 1, obtenida de la instruccin tcnican 10 del Reglamento [3], sirve para determinarla carga simultnea correspondiente a unconjunto de viviendas. La potencia a considerarse obtiene multiplicando la media aritmtica delas potencias mximas previstas en cadavivienda por el coeficiente de simultaneidadindicado en dicha tabla, segn el nmero deviviendas. Los coeficientes de simultaneidad dela tabla 1 se obtienen segn la ley de formacinmostrada en la tabla 2, y consiste en sumar unfactor decreciente, de 1.0 a 0.5, al coeficiente

    correspondiente al nmero de viviendasanterior: en las tres primeras viviendas se aade1.0; en las 6 viviendas siguientes se aade 0.8; enlas 5 siguientes se aade 0.7, en las 5 siguientesse aade 0.6, y luego siempre 0.5.

    Nos ha llamado la atencin que la ley deformacin no agrupe las viviendas en mltiplosde 3 (empieza hacindolo pero luego sigue de 5en 5), pues, como se ve en la tabla 3, resulta msconveniente para sistemas trifsicos.

    En la tabla 3 se introduce el coeficiente de simultaneidad por fase, que seobtiene a partir del coeficiente de simultaneidad propuesto (tabla 2), quellamaremos coeficiente global, pero esta vez fase a fase, y suponiendo que se vacargando primero la fase R, luego la S, luego la T y as sucesivamente. Estasuposicin es arbitraria y no resulta relevante para la obtencin de la tabla decoeficientes que se muestra.

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    Tabla 2. Ley de formacin del coeficiente de simultaneidad actual ysu propuesta de modificacin.

    N de viviendas(n)

    Coeficiente desimultaneidadde la ITC-BT 10

    Coeficiente de simultaneidadpropuesto

    1 1 1 1 12 1 + 1 2 1 + 1 2

    3 2 + 1 3 2 + 1 34 3 + 0,8 3,8 3 + 0,8 3,85 3,8 + 0,8 4,6 3,8 + 0,8 4,66 4,6 + 0,8 5,4 4,6 + 0,8 5,47 5,4 + 0,8 6,2 5,4 + 0,8 6,28 6,2 + 0,8 7 6,2 + 0,8 79 7 + 0,8 7,8 7 + 0,8 7,810 7,8 + 0,7 8,5 7,8 + 0,7 8,511 8,5 + 0,7 9,2 8,5 + 0,7 9,212 9,2 + 0,7 9,9 9,2 + 0,7 9,913 9,9 + 0,7 10,6 9,9 + 0,7 10,614 10,6 + 0,7 11,3 10,6 + 0,7 11,315 11,3 + 0,6 11,9 11,3 + 0,7 1216 11,9 + 0,6 12,5 12 + 0,6 12,617 12,5 + 0,6 13,1 12,6 + 0,6 13,2

    18 13,1 + 0,6 13,7 13,2 + 0,6 13,819 13,7 + 0,6 14,3 13,8 + 0,6 14,420 14,3 + 0,5 14,8 14,4 + 0,6 1521 14,8 + 0,5 15,3 15 + 0,6 15,6

    n> 21 15,3+(n-21)0,5 15,6+(n-21)0,5

    N de viviendas Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente de Coeficiente detotales y reparto simultaneidad simultaneidad simultaneidad simultaneidadpor fase (R, S, T) fase R fase S fase T global

    1 (1,0,0) 1 0 0 12 (1,1,0) 1 1 0 23 (1,1,1) 1 1 1 34 (2,1,1) 1,8 1 1 3,8

    5 (2,2,1) 1,8 1,8 1 4,66 (2,2,2) 1,8 1,8 1,8 5,47 (3,2,2) 2,6 1,8 1,8 6,28 (3,3,2) 2,6 2,6 1,8 79 (3,3,3) 2,6 2,6 2,6 7,810 (4,3,3) 3,3 2,6 2,6 8,511 (4,4,3) 3,3 3,3 2,6 9,212 (4,4,4) 3,3 3,3 3,3 9,913 (5,4,4) 4 3,3 3,3 10,614 (5,5,4) 4 4 3,3 11,315 (5,5,5) 4 4 4 1216 (6,5,5) 4,6 4 4 12,617 (6,6,5) 4,6 4,6 4 13,218 (6,6,6) 4,6 4,6 4,6 13,819 (7,6,6) 5,2 4,6 4,6 14,4

    20 (7,7,6) 5,2 5,2 4,6 1521 (7,7,7) 5,2 5,2 5,2 15,6n> 21 15,6+(n-21)0,5

    Tabla 3. Desglose del coeficiente de simultaneidadglobal aplicable a cada fase.

    Se puede comprobar que la suma, en cada fila, de los tres coeficientes aplicablesa las tres fases, resulta equivalente al coeficiente de la tabla del Reglamentomodificada. La aplicacin prctica de la tabla 3 se transforma en la sencillaaplicacin de la tabla 4 a cada fase, que est extrada de cualquiera de las trescolumnas de fase de la tabla 3. As, para obtener la previsin de potenciasuministrada por una fase, bastara multiplicar el coeficiente de simultaneidad

    de la tabla 4 por el valor medio de las potencias correspondientes a lasviviendas conectadas en esa fase.

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    N de viviendasCoeficiente desimultaneidad

    por fase (nf) por fase1 12 1,83 2,64 3,3

    5 46 4,67 5,2

    nf> 7 5,2 + (nf - 7) 0,5Tabla 4. Coeficiente de simultaneidad por fase.

    La potencia a considerar como potencia de una vivienda coincide con el gradode electrificacin de la misma. En la tabla 5 se muestran los escalones depotencias monofsicos habituales [4].

    Electrificacin Potencia Calibre interruptor general(W) automtico (IGA) en (A)5750 25

    Bsica7360 329200 4011500 50Elevada14490 63

    Tabla 5. Escalones de potencia en suministros monofsicos (Gua-BT-10).

    El grado de electrificacin pretende identificar la potencia mxima que elabonado podr contratar con la compaa distribuidor. Sin embargo, no todoslos abonados contratan una potencia igual al grado de electrificacin y, adems,es altamente improbable que todas las viviendas estn absorbiendo la mximapotencia al mismo tiempo. Estas razones justifican la tcnica del factor desimultaneidad. Como excepcin, en edificios cuya instalacin est prevista parala aplicacin de la tarifa nocturna, la simultaneidad a considerar es la unidad,ya que todos los radiadores y acumuladores se suelen conectar al mismotiempo.

    Nos sumamos, desde luego, a la opinin de quienes consideran que la potencialmite de una instalacin debe fijarse en VA y no en W. Y a la de quienes pidenque las compaas distribuidoras indiquen en el contrato y las facturas desuministro la potencia mxima en VA, ya que la potencia limitada no espotencia activa, sino potencia aparente. En efecto, al colocar un interruptorgeneral automtico (IGA), tambin conocido como interruptor de control depotencia (ICP), lo que realmente se est limitando es la intensidad mxima quepuede absorber la instalacin, y al ser fija la tensin de la red, ello equivale a

    limitar el producto de la intensidad por la tensin, que es la potencia aparente yno necesariamente la activa. Solo coinciden ambas en el caso de que el factor depotencia (fdp) del conjunto de receptores conectados por el abonado sea launidad, lo que resulta rarsimo en la prctica. En el resto de los casos lapotencia activa que podra obtenerse a partir del lmite impuesto por el ICP,

    Pmx

    , sera igual a la potencia aparente contratada Scont.

    multiplicada por el

    factor de potencia, es decir:

    Pmx

    = Scont.

    fdp (6)

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    Clculo de secciones por intensidad mxima

    Los criterios que establecen la seccin de los cables de una red de baja tensinson la intensidad mxima, la cada de tensin, el rendimiento, y la intensidadde cortocircuito. El procedimiento de clculo teniendo en cuenta los tres

    primeros criterios es diferente en funcin de si la carga est desequilibrada ono. Veamos:

    Cuando la carga est desequilibrada, la intensidad no es igual en las tres fases.El diseo debe partir del clculo, para todos los tramos entre nudos oderivaciones a las cargas, de las intensidades de fase. Despus hay que tener encuenta la mayor intensidad de las tres, verificar que no supere la mximaadmisible por el cable, y calcular, adems, la intensidad que tendr que circularpor el neutro, si existe, verificando tambin su seccin. Con una sencillaherramienta informtica, como una hoja de clculo, las laboriosas operacionesnecesarias se resuelven cmodamente.

    La intensidad admisible en condiciones de instalacin (c.i.) se obtienemultiplicando la intensidad mxima admisible en condiciones normales (c.n.)por el producto de todos los factores de correccin fci establecidos por lasInstrucciones Tcnicas del Reglamento de BT.

    Las condiciones que tienen que cumplirse son:- para las fases:

    IR ,IS ,IT( )mx Icable de fase c.i.( ) = Icable de fase c .n.( ) fci (7)- para el neutro: I

    N Iconductorneutro c.i .( ) (8)

    Clculo de secciones por cada de tensin

    En cuanto a la cada de tensin, est muy extendida la prctica de emplear las

    expresiones para la cada de tensin simple Vey compuesta U

    een una lnea

    trifsica con carga equilibrada siguientes:

    Ve = I

    eRcos+Xsen( )

    Ue = 3V

    e = 3 I

    eRcos+Xsen( ) (9)

    Sin embargo, cuando la carga es desequilibrada, hay que considerar las trescadas de tensin simples y las tres compuestas, y la relacin entre lascompuestas y las simples ya no es tan simple como la raz de 3. El Reglamentopara Baja Tensin no se refiere a ninguna cada de tensin en particular, por loque hay que entender que la condicin de validez de las secciones debe ser quelas tres cadas de tensin simples y las tres compuestas no superen las cadas detensin reglamentarias:

    VR,V

    S,V

    T( )mx VReglamentariaU

    RS,U

    ST,U

    TR( )mx UReglamentaria(10)

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    La determinacin de todas las cadas de tensin que reglamentariamente hayque considerar para verificar la seccin de una lnea trifsica de cuatro hilos,como la mostrada en la figura 3, debe hacerse de la siguiente forma:

    Nudo 1

    IR1,2

    IS1,2

    IT 1,2

    IN1,2

    Nudo 2

    ZF1,2

    ZF1,2

    ZF1,2

    ZN1,2

    R

    S

    T

    N

    Fig. 3.- Lnea trifsica de cuatro hilos.

    La tensin entre la faseR

    y el neutro en el nudo 2 esVR

    2

    =VR

    1

    ZF1, 2

    IR

    1,2

    ZN

    1, 2

    IN

    1, 2

    (11)

    siendo VR

    1

    y VR

    2

    las tensiones entre la fase R y el neutro en los nudos 1 y 2,

    respectivamente, ZF1, 2

    y ZN

    1, 2

    las impedancias correspondientes al tramo de

    lnea entre el nudo 1 y el 2 de la fase y del neutro, respectivamente e IR

    1,2

    e IN

    1, 2

    las intensidades en el tramo de lnea entre el nudo 1 y el 2 por la fase R y elneutro, respectivamente.

    Las intensidades por la fase Ry el neutro, en ese tramo, sonIR

    1,2

    = fSR2IR

    2

    IS1,2

    = fSS2

    IS2

    IT1,2

    = fST2

    IT2

    IN1 ,2

    =IR1,2

    +IS1,2

    +IT1,2

    (12)

    donde fSR 2

    es el factor de simultaneidad de la fase Ren el nudo 2 y IR

    2 es el

    sumatorio de las intensidades correspondientes a las cargas conectadas a la faseRen el nudo 2.

    De la misma forma se obtienen las tensiones en las fases Sy T

    VS

    2

    =VS

    1

    ZF

    1 ,2

    IS

    1,2

    ZN

    1 ,2

    IN

    1 ,2

    VT

    2

    =VT

    1

    ZF

    1 ,2

    IT

    1,2

    ZN

    1 ,2

    IN

    1 ,2

    (13)

    Las cadas de tensin simples por fase en el tramo de lnea comprendida entrelos nudos 1 y 2 son

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    VR

    1, 2

    = VR

    1

    VR

    2

    VS

    1, 2

    = VS

    1

    VS

    2

    VT

    1, 2

    = VT

    1

    VT

    2

    (14)

    Y las cadas de tensin compuestas, en las que, como se ve, no influye la cadade tensin en el neutro, se obtienen de la siguiente forma:

    URS

    1 ,2

    =URS

    1

    URS

    2

    =URS

    1

    URS

    1

    ZF

    1 ,2

    IR

    1 ,2

    IS

    1 ,2( )

    UST

    i1 ,i

    =UST

    1

    UST

    2

    =UST

    1

    UST

    1

    ZF

    1 ,2

    IS

    1 ,2

    IT

    1 ,2( )

    UTR

    i1 ,i

    =UTR

    1

    UTR

    2

    =UTR

    1

    UTR

    1

    ZF

    1 ,2

    IT

    1 ,2

    IR

    1 ,2( )

    (15)

    Clculo de secciones por rendimiento

    El rendimiento de la lnea depende de las prdidas de potencia en la misma,siendo este un criterio que justifica la eleccin de secciones mayores que lasexigibles segn los anteriores. Cuando la carga est equilibrada las tresintensidades de fase son iguales, y las prdidas en una lnea se puedendeterminar, despreciando los parmetros transversales, con la siguienteexpresin

    Ppe = 3RIe2 (16)

    Siendo Ppe las prdidas de potencia supuesta la carga equilibrada, R laresistencia por fase de los conductores e Ieel valor eficaz de la intensidad defase.

    En general, sin embargo, para una lnea con conductores de fase y neutroidnticos, la expresin de las prdidas es

    Pp = R IR2+ IS

    2+ IT

    2+ IN

    2( ) (17)

    Definiremos la relacin de prdidas rp como el cociente de las prdidas reales

    entre las prdidas mnimas tericas, es decir,

    rp =Pp

    Ppe=

    IR2+ IS

    2+ IT

    2+ IN

    2

    3Ie2

    (18)

    En [5] se demuestra que las mnimas prdidas se producen cuando la carga estequilibrada. En ese caso, la relacin de prdidas es 1, y si est desequilibradasiempre es mayor que la unidad. Por tanto, la relacin de prdidas es un buenndice del grado de desequilibrio de una carga.Con el objetivo de analizar la influencia que tiene el desequilibrio sobre lasprdidas, vamos a considerar el siguiente reparto particular de la carga sobre

    las fases:

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    Carga desequilibradaS = P +jQ

    IR

    IS

    IT

    IN

    PRQR

    PSQS

    PTQT

    VS

    VR

    VT

    +

    +

    +

    Fig. 4. Reparto de potencias sobre las fases.

    Se supondr, figura 4, que la relacin entre las potencias activas y reactivas enlas tres fases es la misma, que el sistema de tensiones est equilibrado, y que lafase Sy Testn cargadas de la misma forma, siendo la fase Rla que soporta unacarga mayor.PR

    QR=PS

    QS=PT

    QT, VR=V/0, VS=V/ 120, VT=V/120 (19)

    Para cuantificar las potencias activas, reactivas y aparentes por fase se puedeintroducir una variable auxiliar x, que tome valores entre 0 y 1, tal que unaumento de ximplique un mayor desequilibrio de la carga. En la expresin (20)se formula un caso de reparto de la carga que, cumpliendo con las condicionesde (19), implica desde un equilibrio total (x=0) hasta un desequilibrio en el quela fase Rasume toda la carga (x=1)

    0x 1PR = 1 +2x( )P

    3, PS = 1 x( )P

    3, PT = 1 x( )P

    3

    QR = 1+2x( )Q

    3, QS = 1 x( )

    Q

    3, QT = 1 x( )

    Q

    3

    SR = 1+2x( )S

    3, SS = 1 x( )

    S

    3, ST = 1 x( )

    S

    3

    (20)

    Las intensidades por las fases y el neutro son

    IR = 1+ 2x( )

    S

    3V

    , IS = 1x( )

    S

    3V

    , IT = 1x( )

    S

    3V

    , IN =

    xS

    V (21)

    La relacin de potencias, con este reparto, es la mostrada en (22). En la figura 5se representa su variacin en funcin del grado de desequilibrio x.

    rp =Pp

    Ppe=

    IR2+ IS

    2+ IT

    2+ IN

    2

    3Ie2

    = 1+ 5x2 ; 1 rp 6 (22)

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    0.2 0.4 0.6 0.8 1

    2

    3

    4

    5

    x

    rp =Pp

    Ppe

    6

    Fig. 5. Relacin de potencias en funcin del grado de desequilibrio.

    Aunque hay muchas otras formulaciones del reparto de la carga distintas de laempleada en (20), por lo demostrado en [5] se deduce que, para todas ellas,cuanto mayor es el desequilibrio, mayores son las prdidas en la lnea de

    alimentacin, en relacin con las que se tendran con carga equilibrada. Y en elcaso extremo de que se conecte toda la carga entre una fase y neutro, de la (22)se deduce que las prdidas se multiplican por seis (igual en las referencias [2] y[5]). Este ejemplo pone de manifiesto el error que se comete cuando se fija laseccin de la lnea que alimenta una carga desequilibrada en funcin de lasprdidas calculadas como carga equilibrada.

    Ejemplo

    Calcular los parmetros que determinan el diseo de una lnea general dealimentacin de un bloque de 7 viviendas con grado de electrificacin elevada(9200VA), suponiendo que se conectan 3 viviendas entre la fase Ry el neutro, 2en la S y 2 en la T. La tensin de alimentacin es 400V, y con el objeto desimplificar los clculos se supondr que el factor de potencia de las viviendas esla unidad, no se consideran los servicios generales del edificio y se deseprecia lareactancia de la lnea de alimentacin.

    La potencia aparente total del conjunto de viviendas segn la tabla 1 seraS = 6.2 9200 = 57040VA

    La intensidad por las fases Sy T, en este caso, es menor a la de la fase R. Sinembargo con la tabla 1, no es posible determinar la intensidad en cada fase deforma correcta. La intensidad supuesta la carga equilibrada sera

    Ie =

    S

    3U=

    57040

    3 400 82.33A

    Si se realiza de nuevo el clculo utilizando la tabla 4, es posible determinar laintensidad en cada fase sin cometer el error de tratar la carga como equilibradacuando no lo es. En efecto:SR

    =2.6 9200 =23920VA, SS = S

    T = 1.8 9200 = 16560VA

    IR

    =

    SR

    V=

    23920

    400/ 3 103.58A, I

    S = I

    T =

    SS

    V=

    16560

    400/ 3=71.71A

    La relacin entre la intensidad mxima y la equilibrada es

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    IR

    Ie

    =

    103.58

    82.33 1.26

    Es decir, la intensidad en la fase ms cargada es un 26% mayor que la obtenidacon la tabla 1 del Reglamento.

    La cada de tensin simple en la lnea, utilizando la expresin (9) para cargaequilibrada y con las suposiciones hechas al principio, es

    Ve = I

    eRcos+Xsen( ) = RIe = R S

    3U

    Si se utilizan las expresiones (14), la cada de tensin simple mxima entre elorigen (1) y el final (2) de la lnea estara en la fase Rsiendo su valor

    VR

    1, 2

    = VR

    1

    VR

    2

    1.65R S3U

    La relacin entre las cadas de tensin

    VR

    1, 2

    Ve

    1.65

    Por tanto, la cada de tensin simple en la fase Res un 65% mayor a la obtenidasupuesta la carga equilibrada.

    En cuanto a las prdidas de potencia, el valor de x correspondiente a esteejemplo se puede obtener a partir de una de las expresiones contenidas en (20),por ejemplo la siguiente

    SR = 1+ 2x( )

    S

    3 x 0.13

    La relacin de prdidas es

    rp =Pp

    Ppe= 1+ 5x2 1.08

    Las prdidas son un 8 % mayores que las que se obtendran suponiendo que la

    carga est equilibrada.

    Conclusiones

    El clculo de una instalacin con carga desequilibrada a partir de lasexpresiones de carga equilibrada no garantiza un resultado fiable. Lasimplificacin que supone despreciar el desequilibrio de la carga puedeocasionar resultados que se alejan de forma importante de la realidad.

    El empleo del coeficiente de simultaneidad global en el clculo de la lneageneral de alimentacin de un bloque de viviendas no resulta adecuado cuandoel nmero de viviendas es reducido y no es mltiplo de tres. En su lugar serecomienda utilizar el coeficiente de simultaneidad por fase.

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    Debe calcularse el valor de la intensidad que soporta cada conductor de fase (yel neutro si existe), entre cada dos nudos de una red o lnea de alimentacin,pues solo de esta forma es posible aplicar correctamente los criteriosreglamentarios para verificar las secciones de los conductores. El clculo de

    esas intensidades ha de consistir en una suma fasorial, conductor por conductorincluido el neutro, y debe abandonarse la simplificacin de considerar que laintensidad se debe a cargas equilibradas, cuando stas no lo son.

    Obtenidas correctamente todas las intensidades, pueden evaluarsesatisfactoriamente las secciones con los criterios de intensidad mximaadmisible, cada de tensin y rendimiento. En las secciones anteriores se hamostrado la manera de hacerlo.

    Bibliografa

    [1] F. Redondo Quintela, and N. Redondo Melchor, Multi-terminal networkpower measurement, International Journal of Electrical Engineering Education(IJEEE), april 2002.

    [2] J. M. Garca Arvalo, Desarrollo de un sistema para el equilibrado de cargastrifsicas y la correccin simultnea de su factor de potencia, Tesis doctoral,septiembre 2005.

    [3] Ministerio de Ciencia y Tecnologa, Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto.Reglamento electrotcnico para baja tensin. Instrucciones tcnicas complementarias,Boletn Oficial del Estado n 224, de 18 de septiembre de 2002.

    [4] Ministerio de Ciencia y Tecnologa, Gua tcnica de aplicacin: instalaciones dede enlace. Previsin de cargas para suministros en baja tensin, Gua-BT-10, ed.septiembre 2003.

    [5] F. Redondo Quintela, J. M. Garca Arvalo, N. Redondo Melchor,Desequilibrio y prdidas en las instalaciones elctricas, Montajes e Instalaciones,n 338, pg. 77-82, abril 2000.