DISEÑO DE UNA RED ELECTRICA SUBTERRANEA

1

CAPTULO IV

4. DISEO DE LA RED ELCTRICA SUBTERRNEA

4.1 INTRODUCCIN

En este captulo se realizar el diseo de la red de medio, bajo voltaje y

alumbrado pblico que alimentar a la Av. Manuel Crdova Galarza, tomando como

base la informacin obtenida en el diagnstico de la red.

Mediante los datos obtenidos en el diagnstico de la red se har un estudio

de demanda, y considerando que una red de distribucin debe ser planificada y

construida para servir al futuro, se realizar la proyeccin de la demanda para un

tiempo determinado. Posteriormente se describen los elementos que conformarn

la nueva red, y se realizar el trazado de la misma.

Se tomar en consideracin las normas y ordenanzas vigentes para

instalaciones subterrneas en la ciudad de Quito, entre ellas se destacan: Normas

para Sistemas de Distribucin parte A de la EEQ, Ordenanza Municipal No. 0022,

Acuerdo Ministerial 211 del MEER, y Regulacin 008/11 del CONELEC.

4.2 ESTUDIO Y PROYECCIN DE DEMANDA POR MICRO-REAS

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 anlisis

de demanda har que el proyecto sea un xito.

Este estudio comprende dos etapas fundamentales: la estimacin de la

demanda, en donde se determinar cual es la demanda mxima por micro-rea

dentro del rea de estudio, y la proyeccin de demanda, en donde se har un

2

anlisis del uso territorial de cada micro-rea, acompaado de un anlisis de las

reas en saturacin, y en base a ello determinar una proyeccin que se ajuste a las

condiciones reales de crecimiento de la zona.

4.2.1 ESTIMACIN DE LA DEMANDA

Existen varias metodologas para elaborar una estimacin de demanda, una

de las ms conocidas y utilizadas es el mtodo de la REA (Rural Electrification

Administration) el cual consiste en obtener la demanda a travs de dos factores que

dependen principalmente del nmero de usuarios y del consumo de energa. La

desventaja que se presenta en este mtodo es que el proceso de estimacin sigue

una proceso que va de desde abajo hacia arriba, entendindose como tal al proceso

de encontrar la demanda sobre un transformador a travs 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 ao. Este proceso tiene ms

certeza en la estimacin de la demanda, motivo por el cual ha sido seleccionado

para el presente anlisis.

Para realizar este estudio se solicit al Departamento de Control de Calidad

de Producto y Perdidas Tcnicas de la EEQ los registros de demanda de los

alimentadores primarios en estudio, y, adicionalmente, los Informes de Carga1 de

1 Informe de Carga, tambin conocido como Toma de Carga es una medicin que se realiza, durante uno o mximo 7 das, a un transformador, para conocer el estado de operacin actual. Previa solicitud por parte de un departamento de la EEQ.

3

varios transformadores ubicados en el rea de estudio. Posteriormente se procede

de la siguiente manera:

Identificar a todos los elementos que estn est dentro de una micro-rea.

Elaborar en CYME una simulacin del sistema donde constan todos los

elementos existentes en la zona.

Obtener un reporte donde se determina la demanda mxima por micro-rea.

Cabe mencionar que en este proceso es necesario analizar a todos los

elementos que estn dentro de una micro-rea, y no nicamente a los que estn a

lo largo de la Av. Crdova Galarza.

En las Figuras 4.1, 4.2, y 4.3 se muestra la demanda mxima que presenta cada

micro-rea. Y en la Tabla 4.1 se tiene el detalle de las demandas mximas.

Figura 4.1: Demanda mxima en kVA por micro-rea Tramo 1

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5

Micro-rea Total kVA

conectados Demanda

Mxima kW Demanda

Mxima kVA

7 480 153 157

8 595 115 122

9 150 45 51

10 105 25 27

13 105 14 14

16 400 91 99

17 15 3 4

24 53 16 16

25 80 18 20

27 190 43 47

28 195 50 54

31 970 252 270

32 820 260 271

33 1225 297 321

37 388 125 130

41 2038 576 609

43 153 96 107

44 648 293 324

45 148 44 48

46 470 106 116

47 50 32 35

48 193 50 55

51 141 47 52

56 110 25 27

57 155 35 38

58 88 39 43

59 15 9 11

65 98 43 48

66 65 21 23

69 224 51 55

71 2250 511 559

72 191 106 116

73 101 62 67

74 101 24 26

75 140 41 43

77 180 114 126

78 118 54 60

79 128 81 89

80 63 28 30

81 155 34 35

84 365 83 91

85 608 179 197

Tabla 4.1: Detalle de demandas mximas de cada micro-rea

6

En la tabla y en las figuras mostradas se pueden observar los resultados

obtenidos del estudio de demanda realizado para las micro-reas que conforman

el rea de estudio. Se puede notar que en ciertas cuadriculas no hay resultados,

esto se debe a dos motivos; el primero es que podra no existir transformadores en

esa zona, y el otro es que de los transformadores existentes en esa micro-rea,

ninguno de ellos est emplazado en la va. Cabe destacar que las micro-reas que

presentan resultados son aquellas donde al menos uno de sus elementos se

encuentra ubicado en la Av. Crdova Galarza. Anteriormente se explic que se

analizarn a todos los transformadores dentro de cada micro-rea, y no nicamente

a los que estn en la va, pero previamente, para que la micro-rea sea analizada

debe tener por lo menos un transformador en la va.

Adicionalmente se puede observar que hay diferencias notables en la

Demanda que presentan las micro-reas. Las micro-reas con mayores demandas

corresponden a los sectores donde el predominio de la carga es industrial, con

valores mximos de 609 kVA (micro-rea 41), seguido de 559 kVA (micro-rea 71).

Para el caso del sector predominante, que es el Residencial, se observan que las

mximas Demandas son de 324 kVA (micro-rea 44), seguido de 271 kVA (micro-

rea 32). Estos ltimos datos de los sectores donde se presenta mayor Demanda

servirn para poder establecer un anlisis en el cual se encuentre una relacin entre

el uso del suelo de estas micro-reas y su Demanda Mxima, y en base a ello

estudiar los usos de suelo de las dems zonas y establecer una proyeccin de la

demanda en las micro-reas.

7

4.2.2 PROYECCIN DE LA DEMANDA

En un estudio de Distribucin los principales aspectos que ayudan a determinar

la demanda futura son varios, entre los ms importantes podemos mencionar:

El crecimiento de la poblacin.

Datos histricos de demanda y consumo de usuarios.

Planes de expansin y de desarrollo de las ciudades.

Uso actual y futuro del suelo segn las regulaciones existentes.

Tomando en consideracin lo expuesto, la proyeccin de la demanda se har

con la ayuda del Plan de Uso y Ocupacin del Suelo, el cual establece un

Coeficiente de Ocupacin del Suelo (COS) para el rea de estudio. Con el uso del

suelo actual y el uso permitido establecido en las ordenanzas se podr estimar de

forma muy aproximada las nuevas condiciones de la zona, en trminos de

urbanidad, lo cual se traduce a demanda de energa elctrica. Adicionalmente,

tomando en consideracin los planes de desarrollo de las ciudades, se hace

necesario un anlisis de la influencia de la Coccin Eficiente (cocinas de

induccin) sobre la demanda. Con estos dos parmetros se podr establecer una

proyeccin de demanda muy acertada.

4.2.2.1 Plan de uso y ocupacin del suelo (PUOS)

El PUOS delimita las zonas de circunscripcin territorial de Quito, y establece

los usos del suelo, la ocupacin del suelo a travs de los coeficientes de ocupacin.

La asignacin de usos se establece de acuerdo al destino de cada zona, es decir a

las actividades a ser desarrolladas en ellas. Y segn nuestro inters se clasifican

en:

Residencial: tiene como destino vivienda permanente

Mltiple: predios en reas donde pueden coexistir residencia y comercio.

8

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

Equipamiento: destinada a actividades que generen bienes y servicios para

satisfacer necesidades de la poblacin.

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

9

En la Figura 4.4 se observa Mapa de Uso de Suelo correspondiente al rea

de estudio, all se puede ver la asignacin de usos que est establecida en la zona.

Existen varias asignaciones dentro del rea de estudio, principalmente existe Uso

Residencial, seguido de Uso Mltiple, Uso de Equipamiento y en una menor parte

Uso Industrial.

Con este anlisis del Uso de Suelo se definen cules son las micro-reas

que estn saturadas en cada uno de los diferentes grupos de uso, es decir se

debern obtener 4 micro-reas, cada una que pertenezca a un diferente tipo de

uso, y stas sern utilizadas como referencia para hacer crecer a las dems micro-

reas.

4.2.2.1.1 Zonificacin del rea de estudio

Para la zonificacin del rea de estudio se procede de la siguiente manera:

Mediante la Ordenanza Metropolitana 0171, la cual contiene el PUOS, se

obtiene la Tipologa de Zonificacin para Edificacin y Habilitacin del

Suelo, mediante este documento se obtienen las zonas y los valores de

COS para cada una de las micro-reas.

Con la ayuda de archivos en formatos especiales (Shape files) se obtienen

las zonas que corresponden a cada una de las micro-reas. Las micro-reas

tienen, por lo general, ms de una zona dentro de su permetro. Tambin se

obtienen los usos en cada micro-rea (Residencial, Mltiple, Industrial,

Equipamiento).

Con las zonas establecidas para cada micro-rea se obtiene el COS de

zona, es decir el porcentaje permitido de uso de suelo, con esto se obtienen

varios COS en una misma cuadrcula, uno por cada tipologa o zona.

El siguiente paso es determinar qu porcentaje de incidencia tiene cada

tipologa en la micro-rea, entendindose como tal al proceso de definir qu

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rea le corresponde a cada tipologa, donde la suma de todas las reas

siempre debe ser igual al rea de la cuadrcula (250 x 250 m).

Con el dato anterior de incidencia, y el COS, se puede establecer cul es el

rea de uso permitida por tipologa, este valor se debe multiplicar por el

nmero de pisos (establecido tambin en la tipologa), y con ello se obtiene

el rea total permitida dentro de la micro-rea.

Finalmente se obtiene el rea total neta habilitada en la micro-rea que

corresponde al rea total menos el rea que es ocupada por las vas.

Los resultados de este procedimiento se lo detalla en la Tabla 4.2. Cabe

destacar que en los resultados presentados se hizo una diferenciacin de las

cuadriculas mediante colores, los cuales coinciden con el Mapa de Uso de Suelo

Principal: Residencial (amarillo), Mltiple (naranja), Industrial (rosado), y

Equipamiento (gris). De esta manera se pueden relacionar los distintos tipos de uso

versus la influencia en el rea de estudio.

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Cuadrcula Tipo de Uso Zona Altura

Mxima (pisos)

COS (%) Incidencia en la cuadrcula (%)

rea de uso por tipologa (m2)

rea total permitida (m2)

rea total bruta habilitada (m2)

rea total neta habilitada (m2)

7 Industrial A804i-60 4 60 100 37500 150000 150000 135000

8 Industrial A804i-60 4 60 70 26250 105000

124688 112219 Residencial A603-35 3 35 30 6563 19688

9 Equipamiento A604-50 4 50 70 21875 87500

107188 96469 Residencial A603-35 3 35 30 6563 19688

10 Equipamiento A1004-40 4 40 80 20000 80000

110000 99000 Residencial D203-80 3 80 20 10000 30000

13 Proteccin Ecolgica PQ 0 0 80 0 0

30000 27000 Residencial D203-80 3 80 20 10000 30000


15000 13500 Equipamiento ZC 2 60 20 7500 15000


15000 13500 Equipamiento ZC 2 60 20 7500 15000

24 Residencial D203-80 3 80 100 50000 150000 150000 135000

25 Residencial D203-80 3 80 80 40000 120000

120000 99600 Proteccin Ecolgica PQ 0 0 20 0 0

27 Residencial C303-70 3 70 100 43750 131250 131250 118125

28 Equipamiento A606-50 6 50 50 15625 93750

156250 129688 Residencial A604-50 4 50 50 15625 62500

31 Equipamiento A606-50 6 50 60 18750 112500

162500 134875 Residencial A604-50 4 50 40 12500 50000

12


Mxima (pisos)




rea Total habilitada por micro-rea


32 Equipamiento A606-50 6 50 10 3125 18750

131250 105000 Residencial A604-50 4 50 90 28125 112500

33 Industrial A804i-60 4 60 100 37500 150000 150000 127500

37 Industrial A804i-60 4 60 100 37500 150000 150000 127500

41 Industrial A804i-60 4 60 80 30000 120000

135000 112050 Equipamiento ZC 2 60 20 7500 15000

43 Industrial A804i-60 4 60 100 37500 150000 150000 127500

44 Residencial D203-80 3 80 100 50000 150000 150000 127500

45 Residencial D302-80 2 80 60 30000 60000

140000 116200 Mltiple 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

48

Proteccin Ecolgica PQ 0 0 10 0 0

85000 68000 Mltiple D202-80 2 80 50 25000 50000

Equipamiento C302-70 2 70 40 17500 35000

51 Residencial D202-80 2 80 50 25000 50000

150000 120000 Mltiple 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

58 Residencial A1002-32 2 32 60 12000 24000

50250 41708 Residencial A603-35 3 35 40 8750 26250

13


Mxima (pisos)






59 Residencial A25002-1.5 2 1.5 100 938 1875 1875 1594

65 Residencial A1002-32 2 32 70 14000 28000

28000 23240 Proteccin Ecolgica PQ 0 0 30 0 0

66 Residencial A603-35 3 35 70 15313 45938

57938 48088 Residencial A1002-32 2 32 30 6000 12000

69 Residencial A603-35 3 35 100 21875 65625 65625 54469

71 Industrial A1004i-60 4 60 70 26250 105000

118125 100406 Residencial A1002-35 2 35 30 6563 13125

72 Residencial A1002-35 2 35 100 21875 43750 43750 35000

73 Residencial A603-35 3 35 60 13125 39375

99375 79500 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

77 Residencial A603-35 3 35 60 13125 39375

99375 82481 Residencial D303-80 3 80 40 20000 60000

78 Equipamiento A1002-35 2 35 20 4375 8750

61250 49000 Residencial A603-35 3 35 80 17500 52500

79 Mltiple C304-70PB 4 70 50 21875 87500

120313 96250 Residencial A603-35 3 35 50 10938 32813

80 Residencial A603-35 3 35 100 21875 65625 65625 54469

81 Mltiple A604-50 4 50 60 18750 75000

92500 64750 Equipamiento A1002-35 2 35 40 8750 17500

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Mxima (pisos)






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: Zonificacin del rea de estudio Determinacin del uso de suelo permitido para cada micro-rea.

15

4.2.2.2 Influencia de las cocinas de induccin [1]

Este anlisis se lo hace debido a que en la actualidad se atraviesa una etapa

donde se estima que habr una alta penetracin de cocinas de induccin en el

sistema elctrico. Se estima que el 90% de clientes residenciales en el rea de

servicio de la EEQ, y por ende en el rea de estudio, tendrn cocinas de induccin

dentro de los prximos aos. De esta manera se procede a elaborar una

metodologa la cual permita determinar la demanda proyectada en cada una de las

micro-reas en estudio.

Estas cocinas tendrn una potencia de placa de 3000 W, el National Electric

Code (NEC) establece en el artculo 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

coccin eficiente.

Para analizar la incidencia de la coccin sobre cada micro-rea, el valor de

demanda individual debe ser afectado por el factor de coincidencia correspondiente

al nmero 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 continuacin.

16

Figura 4.5: Demanda diversificada para cocinas de induccin

Fuente: Distribution Systems de Westinghouse

Una vez establecida la demanda individual de coccin y la curva que nos

permita conocer el factor de coincidencia, la incidencia de la coccin sobre la

demanda se determinar multiplicando 2.4 kW por el nmero de cocinas y por el

factor de coincidencia correspondiente al nmero de cocinas que se incorporaran

en una micro-rea.

A fin de aclarar estos conceptos se incluye a continuacin un ejemplo.

Ejemplo: Se toma la micro-rea 32, la cual presenta los siguientes datos:

Demanda actual: 271 kVA

17

Nmero de abonados: 420 residenciales

El nmero de cocinas se obtiene mediante la ecuacin 4-1:

= 0.9 (Ecuacin 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 ecuacin

4-2:

(378 ) = .

. (Ecuacin 4-2)

(378 ) =0.8

3.7

(378 ) = 0.216

Finalmente, la demanda de coccin se determina con la ecuacin 4-3:

= . . (Ecuacin 4-3)

= 2.4 378 0.216

= .

4.2.2.3 Proyeccin de demanda por micro-reas

Para determinar cul ser la demanda proyectada en el rea de estudio se

utiliz la metodologa que se ha venido explicando, tomando los resultados

obtenidos en la Zonificacin del rea de estudio, y el procedimiento explicado en

la Influencia de las cocinas de induccin.

18

En la Tabla 4-2 se presentan los resultados obtenidos en el proceso de

proyeccin de demanda. Para ilustrar y a manera de ejemplo, se muestra el proceso

aplicado en la micro-rea 31, hasta lograr obtener su Demanda Proyectada.

De la micro-rea 31 se tiene la siguiente informacin que en su mayora ha sido

mostrada anteriormente:

Tipologa de Uso: Residencial

rea neta habilitada: 134875 m2

Nmero de abonados actuales: 266

Demanda actual: 270 kVA

Ahora, el primer paso es determinar el Factor de saturacin de la micro-rea

el cual esta dado en funcin del uso del suelo. Este factor es el mismo para todos

los usuarios residenciales, y se lo obtiene mediante una relacin entre el rea que

utiliza la micro-rea mas saturada vs la demanda existente en la misma, por tal

motivo viene dado en kVA / m2.

Para el sector residencial se determin que la micro-rea mas saturada tiene

una demanda de 271kVA en una superficie de 105000 m2. Y el factor de saturacin

o crecimiento es:

=

(Ecuacin 4-4)

= 271

105000

= 0,0026

2.

19

Una vez determinado el factor de crecimiento podemos definir la potencia de

saturacin de esta micro-rea, a travs de su rea neta habilitada:

= . . (Ecuacin 4-5)

= 134875 2 0,0026

2

= 348

La demanda de coccin se halla mediante la Ecuacin 4-3:

= . .

= 2.4 308 0.222

= 164 .

Finalmente la Demanda Proyectada (DP) para esta micro-rea es:

DP = Potencia de saturacion + D coccin (Ecuacin 4-6)

= 348 + 164

= .

En la Tabla 4.3 se presentan los resultados de la determinacin de la

Demanda Proyectada para cada una de las 42 micro-reas existentes en el rea

de estudio.

20

TIPOLOGIA DE USO Cuadrcula

INFLUENCIA DE LA ZONIFICACION (PUOS) INFLUENCIA DE LAS COCINAS DE INDUCCION

DEMANDA PROYECTADA POR MICRO-AREA (kVA) rea Neta

habilitada (m2)

Factor de crecimiento (kVA/m2)

Potencia de Saturacin

(kVA)

N Abonados actuales

N Abonados proyectados

N. Cocinas Factor de

coincidencia Demanda de

Coccin (kVA)

RESIDENCIAL

24 135000 0.0026 348 25 533 480 0.22 249 597

25 99600 0.0026 257 40 517 465 0.22 241 498

27 118125 0.0026 304 85 548 494 0.22 256 561

31 134875 0.0026 348 266 343 308 0.22 164 512

32 105000 0.0026 271 420 420 378 0.22 196 467

44 127500 0.0026 329 118 120 108 0.25 64 393

45 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 0.21 283 497

56 55781 0.0026 144 10 53 47 0.27 31 174

57 54469 0.0026 140 11 40 36 0.30 26 166

58 41708 0.0026 107 15 37 34 0.30 24 131

59 1594 0.0026 30 10 29 26 0.32 20 50

65 23240 0.0026 100 130 271 244 0.23 133 233

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 35000 0.0026 150 138 178 160 0.24 92 242

73 79500 0.0026 205 82 250 225 0.23 123 327

21




habilitada (m2)



(kVA)

N Abonados actuales




Coccin (kVA)

RESIDENCIAL

74 54469 0.0026 140 29 156 141 0.24 81 222

75 54469 0.0026 140 55 178 161 0.24 92 232

77 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

MULTIPLE

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

80 54469 0.0037 202 143 955 477 0.21 245 447

81 64750 0.0037 241 21 144 72 0.26 44 285

INDUSTRIAL

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 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




habilitada (m2)



(kVA)

N Abonados actuales




Coccin (kVA)

EQUIPAMIENTO

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

PROTECCION ECOLOGICA

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 Proyeccin de Demanda por micro-reas

23

Finalmente, se presentan graficas comparativas entre los resultados

obtenidos en la estimacin y en la proyeccin de demanda, en esto cabe destacar

que la proyeccin est hecha para el tiempo de saturacin de cada micro-rea, y

no para un determinado ao.

Figura 4.6: Demanda mxima en kVA para situacin actual y para el ao de saturacin de la

carga residencial.

Figura 4.7: Demanda mxima en kVA para situacin actual y para el ao de saturacin de

cargas de: equipamiento, mltiples, e industriales.

0

100

200

300

400

500

600

24 25 27 31 32 44 45 46 47 56 57 58 59 65 66 69 72 73 74 75 77 78 84 85

DEM

AN

DA

EN

kV

A

MICRO - REA RESIDENCIAL

DEMANDA ACTUAL VS DEMANDA PROYECTADA

Sitacin Actual Ao de Saturacion

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

9 10 28 13 16 17 48 51 79 80 81 7 8 33 37 41 43 71

DEM

AN

DA

EN

kV

A

MICRO - REA EQUIPAMIENTO, MULTIPLE, E INDUSTRIAL.

DEMANDA ACTUAL VS DEMANDA PROYECTADA

Situacin actual Ao de saturacin

24

4.3 DISEO DE LA RED DE MEDIO, BAJO VOLTAJE, Y

ALUMBRADO PBLICO.

Una vez que se ha realizado el estudio y proyeccin de la demanda, el

proceso contina con el diseo de las redes de medio, bajo voltaje y alumbrado

pblico. De manera que en esta seccin se desarrolla la metodologa y los

procedimientos para el dimensionamiento de los elementos componentes de la red,

su distribucin y localizacin.

Todos los criterios de diseo irn de la mano con lo establecido en las normas

de diseo y construccin de redes subterrneas, en temas referentes a calibres de

los conductores, centros de transformacin, cadas de voltaje, etc.

4.3.1 RED DE BAJO VOLTAJE (BV)

Se efectuar un anlisis para determinar la capacidad de los centros de

transformacin y la seccin de los conductores de la red secundaria, de manera

que conduzca al costo mnimo y a la utilizacin ms eficiente de estos elementos.

Al finalizar esta etapa se obtendr como resultado el trazado de la red de bajo

voltaje, desde los centros de transformacin hasta las acometidas domiciliarias.

4.3.1.1 Centros de transformacin (CT)

En base al estudio de demanda, donde se determin la potencia requerida

para cada micro-rea, se distribuyeron los centros de transformacin y se ubicaron

a lo largo de la va. Adicionalmente se consider el espacio fsico disponible, la

separacin mnima entre ellos (120 m para zonas residenciales), y el centro de

carga. En la tabla 4.3 se detalla su ubicacin, potencia y primario asociado.

25

CENTRO DE TRANSFORMACION (CT)

MICROAREA DE UBICACIN

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: Distribucin de los nuevos Centros de Transformacin.

Una vez que se conocen los nuevos centros de transformacin, se mencionan

algunas de las caractersticas ms importantes de los mismos:

26

El rea de intervencin requiere 30 nuevos centros de transformacin (CT) y 3

cmaras de transformacin existentes (CTe), sumando as un total de 33

transformadores necesarios para alimentar el rea de estudio.

Todos los centros de transformacin excepto los CT28 y CT29 son ubicados en

cmara de transformacin, mientras que los restantes son transformador tipo

pedestal, estos ltimos debido a la falta de espacio en la zona a ubicar. Las cmaras

de transformacin tienen dimensiones mnimas de 3 m x 4 m x 2.80 m, todas ellas

estn ubicadas sobre el nivel del piso. Los dos transformadores tipo pedestal estn

ubicados en la Av. Equinoccial, lugar donde la disponibilidad de espacio fsico es

limitada.

Se uniformiz 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 trabaj con la ayuda del software DISREQ, y el proceso

descrito a continuacin se lo realizo en su totalidad en este programa:

Inicialmente se ubican los centros de transformacin y se define de la ruta de

los circuitos secundarios sobre los planos del proyecto. En la ubicacin de cables

se considera la mxima aproximacin de los circuitos de bajo voltaje a los usuarios.

Se eliminaron todos los transformadores areos existentes a lo largo de la va y

se ubicaron cmaras de transformacin en lugares donde existe disponibilidad

fsica para su construccin. El recorrido de la red de bajo voltaje se lo hizo tomando

en cuenta las condiciones que impone la ubicacin de las cmaras, primero se

ubicaron las cmaras y despus se defini la ruta ms conveniente para los

circuitos de BV.

27

Debido a la baja densidad de poblacin los pozos se ubicaron en promedio cada

50 m, y desde el pozo ms cercano salen las acometidas a los clientes. El programa

DISREQ presenta ciertos defectos cuando se trata de redes subterrneas, los

pozos de revisin son un ejemplo de ello, el programa no los reconoce como nodos

elctricos, sin embargo an es de gran ayuda para el diseo.

En el anexo 4.2 se detalla el diseo de la Red de Bajo Voltaje, con la siguiente

distribucin:

Plano 1: Red de Bajo Voltaje 1

Este plano contiene desde CT01 hasta CT06, incluyendo CTe1. Abarcando

el rea comprendida entre el redondel del condado hasta la calle Carlos

Cevallos, en el inicio del sector Pusuqu.


Desde CT07 hasta CT09 ubicados entre las calles Pedro Porras hasta la

calle El Vergel, ambas en el sector de Pusuqui.


Desde CT10 hasta CT15, desde el inicio hasta el final de la calle

Independencia, en el sector del Colegio Francs.


Desde CT16 hasta CT21, desde la entrada a Villa Mara, hasta la Quinta

Santa Cecilia, incluyendo aqu el sector de Pomasqui.


Desde CT22 ubicado en la entrada al complejo de la Contralora, hasta CT24

el cual est ubicado en la Y de Maresa.

28


Contiene los CT25, 26, y 27 ubicados cerca de la Hostera Alemana, hasta

CT30 ubicado en la calle Moraspungo.



Contienen los CT28 y CT29 respectivamente, ambos ubicados en la Av.

Equinoccial.

Todos los planos estn dibujados a escala 1:1000. Cada uno de estos planos

contiene adicionalmente un croquis del sector para conocer fcilmente su ubicacin

(escala 1:10000, 1:16000 o 1:25000). Adems se muestra un cuadro con la

simbologa de los elementos que son los que conforman esta etapa de diseo,

estos son: cmara de transformacin existente, cmara de transformacin nueva,

calibre de conductores, red de bajo voltaje, y acometida subterrnea.

Si bien los planos de la red contienen la ruta de los circuitos de bajo voltaje y los

calibres a utilizar, la definicin de calibres de conductores se hace luego del estudio

de cadas de voltaje.

4.3.1.3 Clculo de cada de voltaje

Con la configuracin de la red secundaria adoptada y mostrada en el anexo 4.2,

se determina la cada de voltaje para verificar que los lmites establecidos no sean

superados. Con esto se definieron los calibres de los cables de cada circuito

secundario de la red.

A continuacin se detallan las caractersticas ms relevantes consideradas para

dicho anlisis:

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

29

La Demanda Mxima Unitaria (DMU) utilizada para los clculos es 6.5 kVA.

(Tomada del Acuerdo Ministerial 211 del MEER).

La cada mxima de voltaje admisible en el punto ms alejado de la fuente

de alimentacin, con la demanda de diseo establecida, no debe superar

4%.

Los valores de kVA-m y los kVA de lmite trmico de los cables de bajo

voltaje estn establecidos en las normas de diseo, y mostrados en la Tabla

4.4.

Calibre del conductor (AWG - MCM)

Capacidad de conduccin por metro (kVA-m)

Lmite Trmico (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 mximo por limite trmico

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 parmetros 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

clculo de cadas de voltaje. ste es el formato normalizado por la EEQ, el cual es

distinto al que entrega el programa DISREQ, de ste ltimo solo se tomaron las tres

primeras columnas, a partir de la columna 4 los clculos se hacen en base a las

caractersticas mencionadas anteriormente. Finalmente se puede observar que el

CT del ejemplo tiene dos circuitos y sus las cadas de voltaje mximas 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 clculos de cada de voltaje de cada uno de los

centros de transformacin.

30

Figura 4.8: Ejemplo de clculo de cada de voltaje

NOMBRE DEL PROYECTO CT20 CENTRO DE TRANSFORMACIN N 250 kVA

N DEL PROYECTO USUARIO TIPO C

TIPO DE INSTALACIN SUBTERRANEA D M U 6,5 kVA

VOLTAJE 210/121 V N FASES 3 CIRCUITO N

LMITE DE CADA DE VOLTAJE 4% MATERIAL DEL CONDUCTOR TTU

ESQUEMA

DEMANDA

NMERO DE

DESIGNACIN USUARIOS PARCIAL

1 3 4 5 6 7 8 9

0 - 1 10 24 1/0 88 1170 202 0,17

1 - 2 10 24 1/0 88 1170 1070 0,91

2 - 3 10 24 1/0 88 1170 134 0,11

3 - 4 10 24 1/0 88 1170 906 0,77

4 - 5 4 13 1/0 88 1170 142 0,12

0 - 6 6 17 1/0 88 1170 128 0,11

6 - 7 6 17 1/0 88 1170 835 0,71

7 - 8 3 11 1/0 88 1170 527 0,45

8 - 9 1 7 1/0 88 1170 36 0,03

9 - 10 1 7 1/0 88 1170 95 0,08

10 - 11 1 7 1/0 88 1170 30 0,03

11 - 12 1 7 1/0 88 1170 288 0,25

4,691 1,41

44,25 1,66

48,12 1,27

5,495 1,30

14,6 1,39

CIRCUITO 2

7,597 0,11

49,67 0,82

37,09 1,98

10,97 2,10

8,252 0,17

43,8 1,09

5,504 1,20

CMPUTO DE CADA DE VOLTAJE DE CIRCUITOS SECUNDARIOS

ESQUEMAS C O N D U C T O R COMPUTO

CIRCUITO 1

T R A M OKVA (d) CALIBRE KVA(LT) KVA-m KVA-m

D V %

LONG. (M) TOTAL

2 10

CT

20

-25

0 k

VA

31

4.3.1.4 Seleccin de Conductores

Con los resultados de las cadas de voltaje se obtiene directamente los calibres

de los conductores de la red de bajo voltaje. En este proceso se considera que el

mnimo calibre de conductor para instalacin subterrnea deber ser 1/0 AWG,

mientras que el mximo 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 electroltico, 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

transformacin y los conductores seleccionados para las fases:

CENTRO DE TRANSFORMACIN

(CT) CIRCUITO

CALIBRE DE CONDUCTOR

(AWG o MCM)

CT01 C1 1/0

CT02 C1 1/0

C2 1/0

CT03 C1 1/0

CT04 C1 1/0

C2 1/0

CT05 C1 4/0

C2 1/0

CT06 C1 1/0

CT07 C1 1/0

C2 300

CT08 C1 1/0

C2 1/0

CT09 C1 4/0

C2 2/0

CT10 C1 2/0

CT11 C1 1/0

C2 2/0

CT12 C1 1/0

C2 1/0

CT13 C1 1/0

C2 1/0

Tabla 4.6: Seleccin de conductores por centro de transformacin

32

CENTRO DE TRANSFORMACIN

(CT) CIRCUITO

CALIBRE DE CONDUCTOR

(AWG o MCM)

CT14 C1 4/0

C2 4/0

CT15 C1 1/0

C2 1/0

CT16 C1 1/0

CT17 C1 300

CT18 C1 4/0

C2 4/0

CT19 C1 2/0

C2 2/0

CT20 C1 1/0

C2 1/0

CT21 C1 1/0

C2 1/0

CT22 C1 1/0

C2 1/0

CT23 C1 1/0

C2 1/0

CT24

C1 1/0

C2 4/0

C3 1/0

CT25 C1 4/0

C2 4/0

CT26 C1 4/0

C2 2/0

CT27 C1 1/0

C2 4/0

CT28

C1 4/0

C2 4/0

C3 4/0

C4 4/0

CT29

C1 4/0

C2 4/0

C3 4/0

C4 4/0

C5 4/0

CT30 C1 2/0

C2 1/0

CTe1 C1 4/0

Tabla 4.7: Seleccin de conductores por centro de transformacin

Los circuitos que tienen para sus fases calibres 1/0 y 2/0 AWG, les 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 sern diseadas 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 definicin y diseo de la red, en esta etapa se definen los

elementos de la red de medio voltaje, en primera instancia se seleccion la

topologa de la red, con ello se define la ruta de los conductores de medio voltaje y

la ubicacin de las cmaras de seccionamiento.

4.3.2.1 Seleccin de Topologa

La seleccin de la topologa tom como referencia el marco terico, con ello,

se define que la topologa seleccionada para este estudio es de tipo Anillo Abierto,

el criterio de seleccin fue el respaldo que brinda a la red ante situaciones de

emergencia, lo cual se traduce a tener una alta confiabilidad del sistema. Adems

la topologa existente en la red area actual es del mismo tipo y ha tenido buenos

resultados en su funcionamiento.

Con esta topologa adoptada se establece que cualquier punto de consumo

puede ser alimentado por dos posibles caminos elctricos, pero solo uno de ellos

es el efectivo, y el otro se lo utiliza en situaciones de emergencia. En este estudio

los principales caminos elctricos son los alimentadores primarios 19B, 57C y 57D,

cada uno de ellos son los principales puntos de abastecimiento de energa a las

cargas. Adicionalmente existe la posibilidad de alimentar a dichas cargas a travs

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 topologa de tipo anillo abierto que

representa al rea de estudio:

Figura 4.9: Representacin de la topologa tipo anillo abierto para el rea de estudio

En esta figura se ilustra la topologa 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), adems se muestran

las interconexiones entre ellos de manera que se forma el anillo abierto antes

descrito.

4.3.2.2 Cmaras de seccionamiento y transferencia de carga

Una vez definida la topologa, 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 continuacin 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 situacin de

emergencia en un alimentador primario y se establece cules son los respaldos de

manera de seguir abasteciendo a la carga.

SE 19

SE 57

35

4.3.2.2.1 Respaldo del primario 19B

El caso ms crtico se presenta al tener una salida del primario, es decir una

posible falla en la S/E 19 (Cotocollao). Ante esta situacin 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 Crdova Galarza, el punto de

transferencia se lo hace en la cmara 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 conexin

es SECC 08 ubicado dentro de la cmara de transformacin CT27.

Otro caso que se presenta frecuentemente es la cada de voltaje mayor a los

limites admisibles en la cola del primario 19B, para esto se prev 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 situacin el

respaldo lo brinda el primario 18C (S/E Cristiana), mismo que tiene dos puntos de

conexin con el primario 57C, uno de ellos es el punto de transferencia SECC 01

(CT3) el cual toma la carga que est ubicada a lo largo de la Av. Manuel Crdova

Galarza, hasta el punto SECC 02. El otro punto de transferencia est ubicado

fuera del area de estudio pero vale recalcar que toma el resto de carga del primario

57C sirviendo as como respaldo total ante una emergencia.

Adicionalmente el primario 57C tiene respaldo del primario 57D (ntese que

en este caso el respaldo lo brinda un primario de la misma S/E), aqu es posible

brindar respaldo solamente a la carga del primario 57C que se encuentra ubicada

dentro del rea 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 nicamente 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, aqu se conecta con el primario 19B y se puede hacer el

seccionamiento del 57D en el punto SECC 09, ubicado en CT29. Esta situacin

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 Preseleccin de conductores

En este punto se analiza cules son los calibres de conductores a implementar

en la red de medio voltaje. Aqu se considera la diferencia entre una red primaria

troncal y una derivacin de red troncal, donde el calibre mnimo para red troncal a

22,8 kV debe ser 4/0 AWG, y 2/0 AWG para derivacin de red troncal. Los troncales

y las derivaciones de medio voltaje son trifsicos 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 4/0 AWG 2/0 AWG

57C 4/0 AWG 2/0 AWG

57D 4/0 AWG 2/0 AWG

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

Cabe recalcar que esta preseleccin est sujeta a verificacin y comprobacin

en la fase de anlisis tcnico, donde se presentaran las simulaciones de la red. Ah

se determinar que los calibres cumplen con las condiciones de operacin

establecidas sin superar mrgenes admisibles de cadas de voltaje, corrientes, etc.

4.3.2.4 Trazado de la Red

Los anlisis realizados sobre la topologa de la red, cmaras de transformacin

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 cmaras, adems 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 lmites del rea de

intervencin, con un nivel de voltaje de 22,8 kV. Desde las subestaciones salen

primarios areos, y en los sitios previstos se realiza la transicin de red de

distribucin area a subterrnea, desde ah un troncal de medio voltaje se dirige

hacia las celdas instaladas en las cmaras de transformacin y seccionamiento, las

cuales a su vez se interconectan con otras celdas.

Se inicia el proceso con la definicin 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 Crdova Galarza hasta la calle Moraspungo. Una caracterstica

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 cmaras,

adicionalmente existe un tramo en donde la red pasa a ser area puesto que la

38

troncal abandona la calle principal y pasa a la calle Independencia, seguido de ello

la troncal vuelve a ser subterrnea hasta completar la ruta definida. Las 17 cmaras

sirven adems como puntos de derivacin para alimentar a las redes aledaas que

tambin pertenecen al primario 19B.

En cuanto a la ruta del primario 57C inicia en la cmara de seccionamiento

SECC 02, ste es el punto de conexin con el primario que viene de la S/E 57 aqu

se hace la transicin de areo a subterrneo, desde aqu el primario alimenta a las

cargas conectndose en 6 cmaras, mismas que tambin tienen derivaciones en

medio voltaje hacia otros puntos. Al igual que en el primario 19B existe un tramo

donde la red tiene una transicin y pasa a ser area debido a que est fuera del

rea de intervencin.

Finalmente el primario 57D inicia su ruta en la cmara CT10 y se dirige hacia

el sector de la mitad del mundo conectndose en 12 cmaras, que en su mayora

son de seccionamiento y transformacin. Cabe destacar que en el sector de la Y

de Maresa la red pasa a ser area, y en la Av. Equinoccial se tiene otra transicin

a subterrnea.

En la Tabla 4.7 se indican las cmaras o puntos de seccionamiento a los que

estn conectados cada primario, el nmero de derivaciones en medio voltaje que

tiene cada cmara, y las transferencias que se realizan en dichas cmaras.

En el Anexo 4.3 se presentan los planos de la red de medio voltaje, donde se

observan los detalles de: cmaras, rutas de los conductores de medio voltaje,

transiciones de area a subterrnea, y derivaciones desde cmaras para

alimentacin a redes aledaas. Estos planos tienen similares caractersticas a los

planos de la red de bajo voltaje, con la diferencia que la red de medio voltaje tiene

11 planos debido a que sta red es ms extensa. Finalmente se presenta el plano

del diagrama unifilar del sistema.

39

Primario Cmara Derivaciones

en MV Transferencia

19B

CT 01 1 -

CTe 3 2 -

CT 06 2 -

CT 07 1 -

CT 09 2 -

SECC 02 0 57C

CT 11 2 -

CT 14 1 -

CT 18 1 -

CT 20 2 -

CT 21 2 -

CT 22 2 -

SECC 06 3 -

CT 24 2 57D

CT 25 1 -

CT 27 1 57D

CT 30 1 -

57C

SECC 02 2 19B

CT 08 2 -

CT 05 0 -

CT 04 0 -

CT 03 1 18C

CT 02 2 -

CT 10 1 57D

57D

CT 10 0 57C

CT 12 1 -

CT 13 0 -

CT 15 1 -

CT 16 0 -

CT 17 0 -

CT 19 1 57E

CT 23 2 57E

CT 24 1 19B

CT 27 0 19B

CT 28 1 -

CT 29 1 -

Tabla 4.9: Datos de cmaras de conexin de los primarios.

40

4.3.3 RED DE ALUMBRADO PBLICO (AP)

Esta fase comprende la determinacin de los equipos de iluminacin a

instalar, la potencia de luminarias, la distancia entre postes, etc. En las normas de

diseo de la EEQ se recomiendan varios de estos valores, mismos que se

determinan en base a los niveles de iluminacin que debe tener la va. Tambin se

considera la regulacin 008/11 del Conelec.

4.3.3.1 Seleccin de equipos y conductores

Como resultado de analizar las normas mencionadas se definen dos tipos de

fuentes de iluminacin para el diseo de la red:

Puntos de luz doble: posee un poste metlico de 10 metros, con dos brazos

integrados, cada uno con una luminaria de 400 y 150 W, para iluminacin

vial y peatonal respectivamente.

Puntos de luz simple: posee un poste metlico de 10 metros, con un brazo

integrado, con una luminaria de 400 W para iluminacin vial.

La definicin de los puntos de luz doble se hace debido a que la Av.

Equinoccial es una zona con alta circulacin de peatones (pues se construye un

boulevard a lo largo de esa calle) y por ello se considera la iluminacin peatonal.

Por el contrario, el resto de la va corresponde a sectores donde la circulacin

peatonal es baja y no justifica tener iluminacin ms que la vial. Adicionalmente se

tiene que los equipos de iluminacin vial son de tipo vapor de sodio de alta presin,

mientras que los de iluminacin peatonal son de halogenuro metlico.

En cuanto a los conductores se utilizar conductor tipo TTU de cobre

electroltico con aislamiento de polietileno para 2000 V, calibre 4 AWG, el cual est

entre los lmites establecidos (mnimo 6 y mximo 2 AWG), y que ser confirmado

en el clculo de cadas de voltaje.

41

4.3.3.2 Clculo de cada de voltaje

Se realiz el clculo de cada de voltaje considerando que para instalaciones

subterrneas la cada mxima de voltaje en redes de AP no debe superar el 6% del

voltaje nominal de lnea. Para este clculo se considera que la distancia de

separacin 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 cada

de voltaje en donde se plantean estos valores constantes y con ello se determina

cual es el nmero mximo de puntos de luz simples o dobles que pueden formar

parte de un mismo circuito sin sobrepasar el lmite de cada de voltaje admisible.

En las Figuras 4.8 y 4.9 se muestran ejemplos de cadas de voltaje con los detalles

mencionados.

Figura 4.10: Cada de voltaje para circuitos de alumbrado pblico puntos de luz simple

NOMBRE DEL PROYECTO CTE1 CENTRO DE TRANSFORMACIN N 300 kVA


VOLTAJE 210/121 V N FASES 3 CIRCUITO N Estandar


NMERO DE


1 3 4 5 6 7 8 9

0 - 1 18 7,8 4 57 510 313 0,61

1 - 2 17 7,4 4 57 510 296 0,58

2 - 3 16 7,0 4 57 510 278 0,55

3 - 4 15 6,5 4 57 510 261 0,51

4 - 5 14 6,1 4 57 510 243 0,48

5 - 6 13 5,7 4 57 510 226 0,44

6 - 7 12 5,2 4 57 510 209 0,41

7 - 8 11 4,8 4 57 510 191 0,38

8 - 9 10 4,3 4 57 510 174 0,34

9 - 10 9 3,9 4 57 510 157 0,31

10 - 11 8 3,5 4 57 510 139 0,27

11 - 12 7 3,0 4 57 510 122 0,24

12 - 13 6 2,6 4 57 510 104 0,20

13 - 14 5 2,2 4 57 510 87 0,17

14 - 15 4 1,7 4 57 510 70 0,14

15 - 16 3 1,3 4 57 510 52 0,10

16 - 17 2 0,9 4 57 510 35 0,07

17 - 18 1 0,4 4 57 510 17 0,03

CIRCUITO T IPO PUNTOS DE LUZ S IMPLE

CMPUTO DE CADA DE VOLTAJE DE ALUMBRADO PUBLICO


D V %

LONG. (M) TOTAL

2 10

40 0,61

40 1,19

40 1,74

40 2,25

40 2,73

40 3,17

40 3,58

40 3,96

40 5,12

40 5,32

4,30

40 4,60

40 4,88

5,80

5,83

5,49

40

40

40

40

40 5,63

40 5,73

42

Figura 4.11: Cada de voltaje para circuitos de alumbrado pblico puntos de luz doble

Gracias a los ejemplos se puede determinar varios de los parmetros a

implementar en la red de alumbrado pblico. Primero se tiene que la distancia ser

siempre 40 m, salvo casos excepcionales donde la geografa del lugar no lo

permita. Adems, 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 nmero mximo de puntos de luz simple por

circuito es 18, y el nmero mximo de puntos de luz doble por circuito es 15, con

un conductor de cobre tipo TTU calibre 4 AWG.

NOMBRE DEL PROYECTO CTE1 CENTRO DE TRANSFORMACIN N 300 kVA


VOLTAJE 210/121 V N FASES 3 CIRCUITO N Estandar


NMERO DE


1 3 4 5 6 7 8 9

0 - 1 15 9,0 4 57 510 359 0,70

1 - 2 14 8,4 4 57 510 335 0,66

2 - 3 13 7,8 4 57 510 311 0,61

3 - 4 12 7,2 4 57 510 287 0,56

4 - 5 11 6,6 4 57 510 263 0,52

5 - 6 10 6,0 4 57 510 239 0,47

6 - 7 9 5,4 4 57 510 215 0,42

7 - 8 8 4,8 4 57 510 191 0,38

8 - 9 7 4,2 4 57 510 167 0,33

9 - 10 6 3,6 4 57 510 143 0,28

10 - 11 5 3,0 4 57 510 120 0,23

11 - 12 4 2,4 4 57 510 96 0,19

12 - 13 3 1,8 4 57 510 72 0,14

13 - 14 2 1,2 4 57 510 48 0,09

14 - 15 1 0,6 4 57 510 24 0,05

CIRCUITO T IPO PUNTOS DE LUZ DOBLE

CMPUTO DE CADA DE VOLTAJE DE ALUMBRADO PUBLICO


D V %

LONG. (M) TOTAL

2 10

40 0,70

40 1,36

40 1,97

40 2,53

40 3,05

40 3,52

40 3,94

40 4,31

40 5,35

40 5,49

4,64

40 4,92

40 5,16

5,58

40

40

40 5,63

43

4.3.3.3 Trazado de la red

En el rea de estudio se instalarn 705 puntos de luz simple y 56 puntos de

luz doble, ubicados en las aceras, en los dos lados de la va. Todos los puntos de

luz tienen una separacin de 40 m, son alimentados desde los centros de

transformacin proyectados, con la excepcin de que en ciertos tramos se

consider ms conveniente tomar energa de algunos centros de transformacin

existentes (112941-T, 33778-T, y 163050-T), los cuales estn ubicados en las

cercanas del rea de estudio y alimentarn a varios circuitos de alumbrado pblico.

Los circuitos son controlados por dispositivos automticos fotosensibles, y tienen

interruptores termomagnticos para su operacin y proteccin elctrica. Finalmente

el diseo posee circuitos independientes con dos conductores de fase, calibre 4

AWG.

En el Anexo 4.4 se presentan los planos de la Red de Alumbrado Pblico, all,

al igual que en la Red de Bajo Voltaje, todos los planos estn dibujados a escala

1:1000, adems contienen un croquis del sector para conocer fcilmente su

ubicacin (escala 1:10000, 1:16000 o 1:25000), tambin se muestra un cuadro con

la simbologa de los elementos que conforman esta etapa de diseo, estos son:

cmaras, rutas de los circuitos de alumbrado pblico, puntos de luz simple y doble

con sus respectivas luminarias, postes y canastillas proyectados.

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DISEÑO DE UNA RED ELECTRICA SUBTERRANEA