INGENIERÍA BÁSICA MEMORIA DESCRIPTIVA: MD SE SA

EMPRESA ELECTRICA REGIONAL DEL NORTE S.A.

ESTUDIOS DE DISEÑO CIVIL Y ELECTROMECÁNICO PARA LA REPOTENCIACIÓN DE LA SUBESTACIÓN SAN AGUSTÍN DE

EMELNORTE

INGENIERÍA BÁSICA

MEMORIA DESCRIPTIVA: MD SE SA

FEBRERO DE 2021

EMPRESA ELÉCTRICA REGIONAL NORTE S.A. ESTUDIOS DE DISEÑO CIVIL Y ELECTROMECÁNICO - AMPLIACIÓN DE LA S/E SAN AGUSTÍN DE EMELNORTE

Memoria Descriptiva General

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CONTENIDO: 1 ASPECTOS GENERALES DEL PROYECTO ............................................................... 4

1.1 FICHA TÉCNICA DEL PROYECTO........................................................................ 4

1.2 OBJETIVO DEL PROYECTO ................................................................................. 4

1.3 CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Y DE LA ZONA ........................................... 5

1.4 UBICACIÓN ............................................................................................................ 5

1.5 TIPO DE SUELO .................................................................................................... 5

1.6 DESCRIPCIÓN DE LA SUBESTACIÓN ................................................................. 5

1.7 CONDICIONES OPERATIVAS DE LAS INSTALACIONES Y EQUIPOS DE LA SUBESTACIÓN ................................................................................................................ 6

1.8 ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN .............................................................................. 7

1.8.1 Primera Etapa. ................................................................................................. 7

1.8.2 Segunda Etapa. ............................................................................................... 7

1.9 METODOLOGÍA EMPLEADA PARA EL DISEÑO .................................................. 7

1.10 CRITERIOS GENERALES Y DATOS CONSIDERADOS: ................................... 8

2 DISEÑO CIVIL .............................................................................................................. 9

2.1 CODIGOS, NORMAS Y REFERENCIAS APLICADAS ........................................... 9

2.2 DISEÑO DE FUNDACIONES DE EQUIPOS Y DE ESTRUCTURAS DE PATIO .... 9

2.3 FACTORES DE SEGURIDAD .............................................................................. 10

2.4 DISEÑO DE CERRAMIENTO EXTERIOR ............................................................ 10

2.5 DUCTOS Y CANALETAS ..................................................................................... 10

2.6 SISTEMA DE AGUA POTABLE ............................................................................ 10

2.7 SISTEMA DE AGUAS SERVIDAS ........................................................................ 10

2.8 DISEÑO DE LA CASA DE CONTROL .................................................................. 10

2.9 TABLA DE CANTIDADES DE OBRA .................................................................... 11

2.10 PRESUPUESTO ESTIMADO ............................................................................ 11

2.11 ESPECIFICACIONES TECNICAS .................................................................... 11

3 DISEÑO ELECTROMECÁNICO ................................................................................. 11

3.1 DIAGRAMA UNIFILAR ......................................................................................... 12

3.2 DISPOSICIÓN DEL EQUIPAMIENTO EN PLANTA .............................................. 12

3.3 EQUIPAMIENTO ELÉCTRICO, DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN .............. 12

3.3.1 Equipamiento de 69 kV .................................................................................. 12

3.3.2 Transformador Principal [20/25 MVA, de (69±2*2.5 – 13.8) kV] ..................... 13

3.3.3 Equipos de 13.8 kV........................................................................................ 14

3.3.4 Sistema de Protecciones, Control y Automática de la subestación ................ 15

3.3.5 Malla de tierra y Protección contra la incidencia de descargas atmosféricas directas 15



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3.3.6 Sistema de servicios auxiliares ...................................................................... 15

3.3.7 Sistema de iluminación .................................................................................. 16

3.3.8 Sistema de Automatización de la Subestación (SAS) .................................... 16

4 PRESUPUESTO REFERENCIAL Y CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO 17

5 LISTADO DE ENTREGABLES .................................................................................... 17



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MEMORIA DESCRIPTIVA SUBESTACIÓN SAN AGUSTÍN

1 ASPECTOS GENERALES DEL PROYECTO Este documento contiene los criterios, datos, procedimientos y resultados de los diseños de las obras civiles, del dimensionamiento y selección del equipamiento y montaje electromecánicos y puesta en servicio para la nueva subestación San Agustín de la Empresa Eléctrica Regional Norte, EMELNORTE S.A., a ejecutarse en la calle Eugenio Espejo y Ricardo Sánchez de la ciudad de Ibarra, provincia de Imbabura. El diseño fue realizado por el Consultor, Ing. Patricio Astudillo Regalado, bajo el marco del contrato 220-2019 suscrito el 26 de noviembre de 2019. 1.1 FICHA TÉCNICA DEL PROYECTO

PROYECTO SUBESTACIÓN San Agustín /

Cantón Ibarra

Parámetro Unidad Magnitud

Disposición del equipo de 69 kV NA Al aire libre

Capacidad de transformación MVA 25

Voltaje nominal de operación AT kV 69

Número de bahías de línea en 69 kV c/u 2

Número de bahías de transformador en 69 kV c/u 1

Conductor de barras de 69 kV NA AAC 477MCM

Capacidad de las barras de 69 kV A 639

Corriente de cortocircuito en barras de 69 kV kA ≥ 10

Disposición del equipo de 13.8 kV Bajo cubierta Compacto celdas

Voltaje nominal de operación MT kV 13.8

Número de celdas alimentadores distribución en 13.8 kV c/u 6

Número de celdas de transformador en 13.8 kV c/u 1

Barras rígidas de 13.8 kV NA Cobre

Capacidad de las barras de 13.8 kV A 1250

Voltaje máximo de las barras kV 17.5

Corriente de cortocircuito en barras de 13.8 kV kA ≥ 20

Nivel de polución asumido (IEC 60071-2) Mm/kV- 20 (clase II)

Temperatura máxima anual ⁰C 28

Temperatura mínima promedio anual ⁰C 4.8

Temperatura promedio anual ⁰C 18.5

Altura sobre el nivel del mar msnm 2384

Velocidad media del viento m/s 6.78 Tabla No. 1 Ficha Técnica de la SUBESTACIÓN San Agustín

1.2 OBJETIVO DEL PROYECTO Desarrollar y presentar los “ESTUDIOS DE DISEÑO CIVIL Y ELECTROMECÁNICO PARA LA REPOTENCIACIÓN DE LA SUBESTACIÓN SAN AGUSTÍN DE EMELNORTE” y la documentación técnica necesaria, que le permitirá a EMELNORTE S.A. contratar: el suministro del equipamiento y materiales necesarios, la construcción de la obra civil, el montaje de la subestación, incluidas las pruebas y su puesta en servicio.



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Con esta nueva subestación, EMELNORTE S.A. se propone cubrir la demanda proyectada del Cantón Ibarra y reconfigurar la distribución de carga de las subestaciones El Retorno, Alpachaca y Ajaví. 1.3 CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Y DE LA ZONA El terreno es casi plano de aproximadamente 2610 m2 y se encuentra ubicado donde actualmente se encuentra en funcionamiento la antigua subestación San Agustín. La zona es urbana, dispone de los servicios de luz, agua potable y teléfono. Sus alrededores son zonas pobladas, con construcciones habitacionales y espacios deportivos. 1.4 UBICACIÓN La subestación San Agustín se encuentra ubicada en la Provincia de Imbabura, en el Cantón Ibarra, parroquia San Francisco. El detalle se aprecia en la Figura No. 1.

Figura No. 1 Ubicación de la Subestación San Agustín

1.5 TIPO DE SUELO Los suelos analizados en cada uno de los sitios de implantación de los componentes principales de la S/E San Agustín, son de tipo limo-arenoso de baja plasticidad, con mediana capacidad para el soporte de cargas, por lo cual para realizar la cimentación de las estructuras se debe cambiar el suelo natural existente, y colocarse una capa de 60 centímetros de espesor de material de mejoramiento de tipo granular, más un enrocado con piedra bajo el mejoramiento con un espesor de 40 centímetros. 1.6 DESCRIPCIÓN DE LA SUBESTACIÓN La nueva Subestación se alimentará en 69 kV, seccionando la línea de subtransmisión de 69 kV Ibarra – El Retorno. En ésta se instalará un transformador de 20/25 MVA que permitirá redistribuir la carga de la ciudad de Ibarra que actualmente se encuentra servida por las subestaciones El Retorno, antigua subestación San Agustín, Subestación Ajaví y subestación Alpachaca. El sistema de barras de 69 kV tiene una configuración de barra simple, conformada con conductores de aleación de aluminio, calibre 477 MCM, que irán dispuestos



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sobre una estructura metálica, en cuadro, en un patio de maniobras a la intemperie, con interruptores tipo tanque muerto (TCs incorporados en sus bushings) en cada bahía. 1.7 CONDICIONES OPERATIVAS DE LAS INSTALACIONES Y EQUIPOS DE LA

SUBESTACIÓN

Tabla No.2 Condiciones operativas, ambientales y de ubicación de la subestación San Agustín

Ítem Parámetros o Condiciones Unidades Valor

(*) Voltaje máximo de operación de la red en Alta Tensión kV 72.45

Voltaje nominal de operación de la red en Alta Tensión kV 69

Voltaje mínimo de operación de la red en Alta Tensión kV 65.55

(*) Voltaje máximo de operación de la red en Media Tensión kV 14.49

Voltaje nominal de operación de la red en Media Tensión kV 13.8

Voltaje mínimo de operación de la red en Media Tensión kV 13.11

1.3(*) Tensión soportada impulso tipo rayo (aislamiento autorecuperable)

AT/MT /NeutrokVpico ≥ 450/ 125 / 125

1.4(*) Tensión soportada a frecuencia industrial - 1min (aislamiento

autorecuperable AT/MT/NeutrokV ≥ 175 / 40 / 40

1.5 (*) Corriente pico de Corto Circuito en 13.8 kV / 69 kV kA / kA ≥ 20 / ≥ 10

1.6 (*) Conexión del neutro de la red de 69 kV No aplica Δ1.7 (*) Conexión neutro de la red de 13.8 kV - aislado de tierra Y (a tierra)

1.8 (*) Frecuencia nominal de la red Hz 60

1.9 (*) Voltaje de Servicios auxiliares de corriente alterna Vac 208/120

1.10 (*) Voltaje de Servicios auxiliares de corriente continua Vcc 125

1.11 Condición operativa de Instalaciones actuales No aplica En servicio

2.1 Coordenadas (UTM Datum WGS84, Region 17)Norte

Este

10.037.800

819.721

2.2 Altura sobre el nivel del mar msnm 2251

2.3Nivel de polución recomendado: Clase II * (IEC 60071-2; Tabla No.1).

Corregido a los niveles y seguridades en cuanto al aislamientomm/kV 20

2.4 Precipitaciones medias al año (144 días de lluvia, 67.7 mm/m2 - 7 de abril 2012) mm/m2 641.6

Temperatura mínima (en marzo de 2013) °C 4.8

Temperatura promedio (enero 2013 - julio 2015) °C 18.5

Temperatura máxima (octubre de 2013) °C 28

Sismicidad: El Código Ecuatoriano de la Construcción, ubica en: No aplica Zona sísmica IV

(* ) Aceleración horizontal y vertical m/s2 0.4 x 9.8

(* ) Frecuencia de las ondas sísmicas Hz 1 – 10

(* ) Duración máxima del sismo min 3

Humedad relativa máxima (en octubre) (%) 91

Humedad relativa media (%) 70.93

Velocidad media del viento (m/s) 6.78

Velocidad del viento máxima observada (m/s) 13.3

3.1 Lugar de instalación, montaje y pruebas de aceptaciónen sitio (SAT) NA S/E San Agustín

3.2 Lugar de entrega de los repuestos, accesorios y materiales sobrantes NA Bodegas - Ibarra

3.3 Entrega-Recepción una vez terminado el período de operación de prueba NA S/E San Agustín

(*) Solicitaciones eléctricas para el equipamiento

2. Condiciones ambientales

2.5

2.6

2.7

2.8

3. Lugar y Condiciones de Entrega de los suministros y servicios

1.2

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES: ENTORNO OPERATIVO

1. Condiciones Eléctricas del servicio

1.1



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En 13.8 kV se tiene el mismo esquema (barra simple), de cobre rígido, dispuesto a lo largo de las celdas de media tensión. Se tendrán siete celdas para alimentadores de distribución, una para el transformador y una para los servicios auxiliares. Todo esto se alojará en la sala de tableros de la casa de control. En la tabla No. 2 se aprecian tanto las condiciones ambientales que caracterizan al lugar (altura, temperatura, nivel de sismicidad y otras), así como también las características propias del sistema eléctrico, al que se ha de conectar la subestación y en las que trabajará todo su equipamiento. 1.8 ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN Puesto que la S/E San Agustín actualmente se encuentra operando, se ha previsto que la nueva subestación se la construya en el espacio libre disponible, por consiguiente, se ha previsto 2 etapas de Construcción: 1.8.1 Primera Etapa. Comprende la construcción de todas las obras civiles y electromecánicas y de comunicaciones para el patio de 69 kV con todo su equipamiento, Transformador de Potencia, Casa de Control, Canaletas y Ductos, Pozos, Cisterna de aceites, Trampa de Aceites, Caja de Válvulas y remodelación del Cerramiento (incluyendo la nueva puerta de apertura automática) en los frentes de las Avenidas Ricardo Sánchez y Eugenio Espejo que se describen en este estudio. Por otro lado, se ha previsto que se instale una estructura de retención provisional frente a la bahía de ingreso del pórtico de 69 kV hasta que se concluyan el resto de obras. Por tanto, al concluir las obras de la primera etapa, inmediatamente se hará el cambio de alimentación para poner en marcha la nueva S/E San Agustín. 1.8.2 Segunda Etapa. Una vez que la nueva S/E San Agustín entre en operación, se procederá con el retiro de todo el equipamiento electromecánico y de comunicaciones de la actual subestación, para luego proceder con la demolición y retiro de escombros de las instalaciones actuales. Así mismo, una vez que se haya procedido con el retiro completo de instalaciones existentes y escombros, se procederá con la construcción de las obras exteriores tales como jardinerías, parqueaderos, cancha de uso múltiple, bordillos y adoquinado en los nuevos espacios libres. 1.9 METODOLOGÍA EMPLEADA PARA EL DISEÑO Esta memoria descriptiva, que es parte del entregable No. 2: “Documentación Técnica y precontractual de la subestación San Agustín”; recoge las observaciones y comentarios de EMELNORTE S.A. y comprende:

Los estudios y diseños civiles (cimentaciones de equipos y pórticos, diseño urbanístico, de la casa de control, hidro-sanitario, ductos canaletas cerramientos, etc.), que se fundamentaron en los resultados del levantamiento topográfico y de los estudios de campo y laboratorio de suelos, del terreno de la subestación.

Los estudios, dimensionamiento y diseño de la malla de tierra;



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Los estudios y diseños eléctricos y electromecánicos, incluyendo los servicios auxiliares y el sistema de automatización de la subestación, que incluyen el dimensionamiento de los equipos, el diseño de su disposición en patio y casa de control;

El montaje, pruebas y puesta en servicio de toda la subestación. Los estudios y el diseño se realizaron basados en la normativa internacional vigente (Código ecuatoriano de la construcción, normas IEC, IEE, NEMA y Regulaciones ARCONEL. En base a las condiciones ambientales del lugar y las condiciones operativas del Sistema de Distribución de EMELNORTE S.A. se dimensionaron y seleccionaron los equipos y consecuentemente se elaboraron sus especificaciones técnicas, se definieron las cantidades de obra, equipos y materiales y se elaboraron los presupuestos. Los equipos seleccionados, su disposición y su arreglo determinaron los espacios requeridos tanto en patio como en sala de control. Los datos utilizados para los estudios de las cimentaciones y el diseño civil, son los resultados de los correspondientes estudios de suelos y del levantamiento topográfico del terreno. En los estudios eléctricos se utilizaron los parámetros equivalentes del sistema nacional interconectado y los valores de cortocircuito en los puntos de conexión al SNT, suministrados por EMELNORTE S.A. Para el diseño de la malla de tierra, además de los datos anteriormente indicados, se utilizaron los resultados de las mediciones de la resistividad del suelo, realizadas en el mismo terreno en donde se construirá la subestación. Estas mediciones se realizaron en una estación completamente seca. 1.10 CRITERIOS GENERALES Y DATOS CONSIDERADOS: Con el objeto de satisfacer adecuadamente las exigencias de transferencias de potencia y de calidad del servicio requeridas en esta instalación, para su diseño, adicionalmente a lo ya dicho, se consideraron:

Los requerimientos de EMELNORTE S.A., contemplados en los Términos de Referencia, para la contratación de la consultoría;

El conocimiento y la experiencia de sus ingenieros captados durante las reuniones de trabajo con el Consultor;

Las exigencias técnicas y de seguridad, establecidas para este tipo de instalaciones de los sistemas de sub transmisión y distribución;

Las buenas prácticas de ingeniería y la experiencia adquirida por el consultor en el diseño de este tipo de obras y construcciones.

Para especificar los parámetros característicos del aislamiento se siguió las recomendaciones de la norma IEC 60071 aplicadas al voltaje nominal de la red y considerando el factor de corrección por altura correspondiente a 3000 msnm. Para seleccionar la corriente nominal de equipos, cables y conductores, se tomaron en cuenta:

Las recomendaciones de la NORMA IEC 56;

Los valores reales de la carga a la que estarían sometidos dichos conductores y equipos, bajo las condiciones operativas más desfavorable;



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Los valores estandarizados por los fabricantes. Para seleccionar la corriente nominal de apertura y cierre de los interruptores y la corriente de cortocircuito, cuyos efectos térmicos y electrodinámicos han de soportar conductores y equipos, se tomaron en cuenta:

Las recomendaciones de la NORMA IEC 56;

El nivel de cortocircuito en las barras de 13.8 kV y de 69 kV, del sistema de subtransmisión y distribución de EMELNORTE S.A.; y,

Los valores estandarizados por los fabricantes.

2 DISEÑO CIVIL Sobre el terreno de 2610 m2, se implantó el patio de maniobras en el área que se encuentra disponible, junto al actual patio de maniobras de 69 kV, la sala de control y el parqueadero de la subestación San Agustín. El diseño contempla:

Obras de urbanización, que incluyen: Movimiento de tierras, excavación y relleno compensados Sistema de drenajes de patios y en general de aguas lluvias, Sistemas de agua potable y aguas servidas Vías internas y áreas de estacionamiento Estudio estructural y arquitectónico de la garita o guardianía Estudio estructural y arquitectónico de la casa de control Estudio de cerramiento interno y externo Almacenamiento y distribución de agua potable Acabados de patios y desalojo de escombros y adecentamiento de terreno libre;

Canaletas de cables, incluye cajas de pasada y bancos de ductos

Fundaciones para estructuras y equipos de patio, anillo de protección y cisterna para recolección de aceite del transformador, en caso de desastres.

Todos estos aspectos están debidamente caracterizados y establecidos en las especificaciones técnicas particulares de la Obra Civil. 2.1 CODIGOS, NORMAS Y REFERENCIAS APLICADAS

Estudio_Suelos_S_E_San_Agustín_Memoria.

Norma Ecuatoriana de la Construcción. (2015). Geotécnica y Cimentaciones. Quito.

Norma Ecuatoriana de la Construcción. (2015). Peligro Sísmico. Quito.

Norma ASTM D1586-08

Norma ASTM D 2488

Norma ASTM D 422

Norma ASTM D 2216

Norma ASTM D 4318

Norma ASTM D 2216

2.2 DISEÑO DE FUNDACIONES DE EQUIPOS Y DE ESTRUCTURAS DE PATIO Se tomaron en cuenta los datos de equipos similares a los que se están especificando en la parte electromecánica, suministrados por los fabricantes de equipos y de soportes cuando estos se requieren.



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Para el transformador, se consideró:

Un peso aproximado de 35,28 tn; y

Unas dimensiones de apoyo de 4,00 m X 4,00 m Estructura de Patio Se tiene una estructura en acero, con vigas en celosía y columnas con una conformación reticular, apoyadas en fundaciones de hormigón. Esta estructura soporta varios equipos eléctricos. Los diseños de las cimentaciones de los equipos y del transformador, son una propuesta general, desarrollada sobre la base de datos técnicos de equipos similares a los que se están especificando para la subestación; sin embargo, esta propuesta deberá ser estudiada y adecuada a las solicitaciones específicas de cada equipo que se adquiera. 2.3 FACTORES DE SEGURIDAD Los diseños se comprobaron para las condiciones de estabilidad establecidas en la Norma Ecuatoriana de la Construcción-NEC.

2.4 DISEÑO DE CERRAMIENTO EXTERIOR Conforme a los solicitado por EMELNORTE S.A., el diseño del cerramiento exterior, se lo consideró utilizando ladrillo. 2.5 DUCTOS Y CANALETAS Para el tendido de cables por las zonas de avenidas que circundan a la subestación se han considerado ductos o bancos de ductos, mientras que, en el patio de maniobras y para la salida de los alimentadores que se encuentran dentro de la subestación, se han previsto canaletas de cables, los mismos que se dispondrán sobre bandejas. 2.6 SISTEMA DE AGUA POTABLE La red de agua potable deberá conectarse a la red pública existente. La nueva red da servicios a la casa de control, pudiéndose también habilitar un servicio al patio de estructuras y equipos. 2.7 SISTEMA DE AGUAS SERVIDAS Se ha previsto que las mismas desfoguen a la red que el GAD Municipal de Ibarra tiene instalado en el sector. 2.8 DISEÑO DE LA CASA DE CONTROL Teniendo la superficie requerida para un funcionamiento eléctrico óptimo, se determinaron las características y dimensiones de la casa de control, cuyo detalle viene dado en los respectivos planos arquitectónicos. Los datos generales se encuentran establecidos en los respectivos planos.



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El proyecto arquitectónico de la sala de control contempla: Sala de tableros, sala de operaciones, oficina, baño y cuarto de baterías. La estructura de la casa de control se ha diseñado en hormigón armado.

Superestructura: El modelo utilizado es el de pórtico espacial, considerando a la edificación como constituida por vigas y columnas. Las losas apoyadas en vigas peraltadas en los dos sentidos.

Subestructura: Está proyectada con zapatas aisladas sobre suelo mejorado de acuerdo a recomendación del estudio de suelos e ínter ligadas con cadenas a nivel de piso terminado

2.9 TABLA DE CANTIDADES DE OBRA Se estudió pormenorizadamente todos los rubros de las obras a realizar, considerándose sobre todo los volúmenes principales de excavación, relleno y hormigón, y para la casa de control todos los rubros a tomar en cuenta. 2.10 PRESUPUESTO ESTIMADO Contándose con los precios unitarios aplicables a la fecha, recabados de las cámaras de construcción respectivas, de proveedores cercanos al lugar y de análisis de precios unitarios de obras similares, se estableció el presupuesto estimado de construcción, el que también se adjunta al presente informe. 2.11 ESPECIFICACIONES TECNICAS Se encuentran elaboradas las especificaciones técnicas de construcción de toda la obra civil a realizar. 3 DISEÑO ELECTROMECÁNICO El diseño que se describe a continuación contempla la parte electromecánica de la subestación San Agustín y abarca los siguientes temas:

Esquema de barras;

Arreglo y disposición de equipos en patio de maniobras;

Arreglo y disposición de tableros en sala de control,

Sistema de iluminación principal y de emergencia,

Malla de tierra,

Sistema de protecciones control y medición,

Servicios auxiliares de c.a. y de c.c.

Sistema de automatización de la subestación. Los temas señalados se acompañan de: los criterios considerados para el diseño, los planos, las listas de equipos y materiales requeridos para ejecutar el montaje de los diseños presentados.



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Es preciso indicar que el nivel de detalle de planos corresponde a “Planos para el suministro y contratación de montaje”. Durante el montaje, se deben complementar los planos con la información específica, correspondiente a los equipos ya adquiridos y que se vayan a instalar. Para el diseño de la subestación, especial énfasis se puso en los estudios y dimensionamiento de la malla de tierra, las distancias de seguridad para la disposición de los equipos en el patio de maniobras, la selección de los pararrayos y el dimensionamiento del aislamiento de los equipos. 3.1 DIAGRAMA UNIFILAR Considerando los requerimientos y la práctica aplicada por EMELNORTE S.A. en las subestaciones de su sistema de distribución, se adoptó el esquema de barra simple. El esquema de barras de 69 kV lo conforman: una bahía de transformador y dos bahías de línea; la conexión a las barras se realiza con interruptor, seccionador de línea y seccionador de barra. El seccionador de línea lleva incorporada la cuchilla de puesta a tierra. A la barra de 13.8 kV se conectan 7 alimentadores de distribución, el alimentador del transformador principal, el transformador de servicios auxiliares y los transformadores de potencial de medición y protección. 3.2 DISPOSICIÓN DEL EQUIPAMIENTO EN PLANTA En el espacio disponible en la subestación, se implantó el nuevo equipamiento y la sala de control, tal como se aprecia en los planos referidos. Como es práctica en EMELNORTE S.A., el equipamiento de la subestación correspondiente a 69 kV, se dispone de manera convencional y expuesto al ambiente natural; y el equipamiento y las barras de 13.8 kV se disponen de manera compacta, en celdas metálicas, en la sala de control. 3.3 EQUIPAMIENTO ELÉCTRICO, DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARTICULARES - ETP Los estudios para el dimensionamiento del equipamiento, se realizaron apegados a las guías y metodologías establecidas en las normas IEC e IEEE que se refieren en las memorias respectivas. Para el cálculo de las corrientes de cortocircuito, se consideró el crecimiento esperado, la generación de ser el caso y demanda del sistema para los próximos años. Los equipos se han dimensionado tomando en cuenta las condiciones ambientales propias del lugar, y las condiciones operativas de la red, que se aprecian en el cuadro No. 2 (Condiciones Ambientales de la subestación y Operativas de la Red de Distribución). 3.3.1 Equipamiento de 69 kV Por conveniencia operativa y de mantenimiento, los equipos para las bahías de transformador y de línea se han especificado con interruptores tipo tanque muerto, seccionadores y transformadores de instrumentación de similares características, tratando de que, en lo



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posible, sus parámetros nominales principales también sean iguales. A continuación, se detallan los principales parámetros nominales, requeridos de este equipamiento (tabla No. 3).

Parámetros nominales de los interruptores y seccionadores

Unidades Valores exigidos

Corriente nominal A ≥ 600

Voltaje nominal kV 69

Corriente dinámica de cortocircuito kA ≥ 20 Tabla No.3: principales parámetros eléctricos que debe satisfacer el equipamiento de 69 kV.

Adicionalmente, se está solicitando para los interruptores:

Tiempo de apertura: ≤ 50 ms

Tipo de interruptor: SF6 tipo Tanque muerto

Accionamiento del interruptor: Resortes – motorizado Para los seccionadores de línea se ha considerado que sean motorizados, para montarse verticalmente sobre los pórticos de barra y que estén equipados con cuchillas de puesta a tierra, para ser operadas manualmente y que dispongan de los respectivos bloqueos de seguridad. Los transformadores de instrumentación guardarán las mismas características de corriente y de aislamiento que los equipos antes mencionados y estarán construidos con dos núcleos; de los cuales, uno se utilizará específicamente para medición comercial y el otro para la protección de los equipos. Los transformadores de corriente vendrán incorporados en los bushings de los interruptores y del transformador; y los de potencial se montarán sobre el pórtico de barras. Los pararrayos serán para voltaje de operación de 60 kV; e irán también montados en los pórticos de barras, a la llegada de cada línea. Adicionalmente, para la protección del transformador, se está solicitando un juego de pararrayos que será instalado directamente sobre la estructura del transformador Las barras serán de aluminio AAC, con conductor 477 MCM. 3.3.2 Transformador Principal [20/25 MVA, de (69±2*2.5 – 13.8) kV] El transformador de reducción de 20/25MVA, de (69±2*2.5 – 13.8) kV, con doble etapa de refrigeración:

Circulación natural de aire y aceite; y

Circulación forzada de aire. Los devanados de 69 kV tendrán derivaciones para regulación manual del voltaje (cambiador manual de derivaciones) y estarán conectados en “DELTA”; mientras que los devanados de 13.8 kV se conectarán en “Y” y su neutro se conectará sólidamente a tierra. En 69 kV la conexión a las barras es aérea, con conductor de aluminio, desnudo. Mientras que la conexión a las barras de 13.8 kV se hará con cable aislado, utilizando dos conductores por fase que irán dispuestos en ductos.



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3.3.3 Equipos de 13.8 kV En este nivel de voltaje el equipamiento será compacto y se dispondrá en celdas de media tensión, aisladas para un voltaje superior a 20 kV y capaces de soportar corrientes de cortocircuito pico iguales o mayores a 25 kA. El Esquema de barras diseñado, corresponde al de Barra Simple, alojada en celdas metálicas de media tensión, lo que reduce significativamente la probabilidad de fallas en este nivel de tensión. A las barras se conectan los siguientes circuitos:

Una alimentación al transformador.

Una celda para alimentar y proteger al transformador de servicios auxiliares.

Una celda para los transformadores de potencial que alimentarán al sistema de medición de la subestación, al sistema de protección y servirán también para sincronización, cuando a futuro, esta función pudiera requerirse.

Siete celdas para alimentadores primarios de distribución. El equipamiento requerido en cada celda se aprecia gráficamente en los planos correspondientes y se resume en la tabla que a continuación se presenta.

CELDAS DE MT (13.8kV)

Conexión/Uso Identificación Cant.

Transformador principal Trafo T 1

Alimentadores Primarios de Distribución

7

Servicios auxiliares Transformador de SSAA y TP

Barras 1

Protección de Servicios auxiliares

Seccionador de operación bajo carga

1

Transformadores de Potencial

TP de barras 1

Tabla No. 4. Contenido del equipamiento alojado en cada celda o tablero de (13.8 kV).

El transformador de servicios auxiliares se protegerá con seccionador fusible. Las barras serán rectangulares, rígidas, de cobre, para una corriente nominal igual o mayor a 1250 A. A estas se conectan con cable subterráneo los circuitos indicados en la tabla anterior. Aisladas para 15 kV. La celda de alimentación del transformador principal, estará equipada con pararrayos de óxido de zinc, tipo distribución, con un voltaje de operación de 10 kV. Los equipos de los otros circuitos que llegan a las barras de 13.8 kV, se ha previsto protegerlos contra sobretensiones, con pararrayos de iguales características, que se montarán sobre los postes de llegada a la subestación. Adicionalmente, se protegerá el cable del transformador y el mismo transformador, instalando pararrayos en la celda del transformador, entre el seccionador y el cable aislado que conecta al transformador. Los cables aislados para los alimentadores primarios serán capaces de transportar corrientes iguales o superiores a 170 A y corrientes pico de cortocircuito de hasta 20 kA. Recorrerán subterráneos en ductos y parcialmente en canaletas.



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Los cables aislados de alimentación del transformador serán capaces de transportar corrientes iguales o superiores a 1100 A. Se ha previsto utilizar dos cables por fase, los mismos que irán instalados en canaletas. 3.3.4 Sistema de Protecciones, Control y Automática de la subestación Para el diseño de los sistemas de protección, control y automatización de la subestación, se consideraron las exigencias normales de los sistemas de Protección, haciendo especial hincapié en la confiabilidad de su operación. En la actualidad la tecnología de los relés permite que estos sean muy sensibles, eficientes y rápidos. Esto ayuda a garantizar la operación selectiva de las protecciones para desconectar solamente el equipo o elemento protegido y su efectividad en el sentido de discriminar entre las fallas y los regímenes anormales de operación del sistema. El esquema de protecciones está integrado al Sistema Control Distribuido que pone a disposición del personal de operación abundante información para la toma de decisiones y también múltiples opciones de control remoto. 3.3.5 Malla de tierra y Protección contra la incidencia de descargas atmosféricas

directas Las mediciones realizadas a la resistencia del suelo en el lugar de la subestación, y su resistividad dan cuenta de valores bastante bajos, favorables a la protección de las personas y activos de la subestación, contra fallas a tierra. Del dimensionamiento y diseño de la malla de tierra se determinó que no es necesario reforzarla con instalaciones o conexiones complementarias para mantenerse dentro de los rangos permitidos de seguridad, los valores de voltajes de contacto y de paso. El dimensionamiento y diseño de esta, permiten construirla con un conductor de cobre de calibre 1/0 AWG; sin embargo, por seguridad mecánica, se ha extendido en el país, la práctica de utilizar el conductor de calibre 4/0 AWG, que también se recomienda para este caso. La malla se construirá enterrada a 80 cm de profundidad. La tierra, en el patio de maniobras y del transformador, se cubrirá con una capa delgada de grava, de 12cm de espesor. A esta se conectarán todas las estructuras metálicas y los equipos de patio y de los tableros de media tensión. También se conectarán, la malla de cerramiento del patio de maniobras. Todas las uniones de la malla y las conexiones a la misma, de los chicotes que ponen a tierra las estructuras y soportes de los equipos, se harán con suelda exotérmica, auto fundente. Se espera tener una resistencia de la malla de alrededor de 1 Ω. Para la protección de los equipos de patio y estructuras, contra la incidencia directa de descargas atmosféricas, se ha previsto la instalación de mástiles verticales, sobre las cabezas de las columnas principales del pórtico de barras. Estos mástiles, se conectarán también a la malla y de la forma indicada en los planos referidos. 3.3.6 Sistema de servicios auxiliares

SSAA de Corriente Alterna (c.a) Para cubrir las necesidades operativas del equipamiento de la subestación se ha previsto una celda de media tensión con un transformador de servicios auxiliares de 75 kVA, tipo seco.



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La forma de alimentación a los servicios requeridos por la subestación se aprecia en el plano correspondiente. El tablero P1 es el tablero de distribución de servicios auxiliares de corriente alterna y estará integrado al Sistema de Supervisión y Control Automático de la Subestación, con la posibilidad de ser operado remotamente. Los detalles y características del equipamiento y del transformador de este sistema están indicados en las especificaciones técnicas respectivas.

SSAA de Corriente Continua (c.c) Los servicios auxiliares para las cargas de corriente continua se alimentarán desde un banco de baterías de 125 Vcc, que permanece alimentado desde un cargador de baterías; que a su vez se alimenta desde la red de 208 Va.c. El Tablero de distribución se integrará al Sistema de Supervisión y Control Automático de la Subestación. Con el afán de mitigar los efectos de los gases, el banco de baterías se ubicará en una sala independiente, ventilada y acondicionada para el efecto. En esta permanecerán disponibles los medios y herramientas necesarios para un correcto y adecuado mantenimiento del mismo banco. Los paneles del cargador y los paneles de distribución estarán ubicados en compartimentos separados. Los detalles técnicos del banco de baterías, del cargador y del tablero de este sistema están indicados en las especificaciones técnicas y en el plano correspondiente. 3.3.7 Sistema de iluminación Considera una red de iluminación normal de 208-120 Vac y una red de iluminación de emergencia y escape a 125 Vdc. Adicionalmente se deja prevista la iluminación adicional para revisiones y mantenimiento que se alimenta de 208-120 Vac. El sistema de iluminación se lo ha diseñado considerando lámparas fluorescentes para la iluminación interna de la casa de control, luminarias de alta presión de sodio para el exterior luminarias tipo incandescente para iluminación de emergencia y lámpara a prueba de explosión para el cuarto de baterías. Los detalles técnicos están indicados en los respectivos planos y especificaciones técnicas. 3.3.8 Sistema de Automatización de la Subestación (SAS) Un requerimiento importante del Sistema de Distribución de EMELNORTE S.A., para facilitar la operación y reducir los tiempos de respuesta del operador ante situaciones de avería en la red, o indisponibilidad de esta por mantenimiento, es el Sistema de Supervisión, Control, Protección y Medición. Este ha sido concebido con la tecnología de “Control automático de subestaciones” y considerando la operación de la subestación como no atendida; es decir de operación remota. Por consiguiente, tanto los elementos principales como los auxiliares del sistema, han sido especificados con estas facilidades, de tal manera que sean compatibles para la operación a través del Centro de Control de EMELNORTE S.A.



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4 PRESUPUESTO REFERENCIAL Y CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO

La elaboración de tablas de rubros, unidades, cantidades y precios y del presupuesto referencial, se tomaron valores de referencia actuales, de diferentes fuentes como:

Revista de la Cámara de la Construcción de Quito,

Precios referenciales considerados para presupuestos similares de empresas del sector; y,

Valores que mantienen algunos proveedores locales. En base a un detalle de todos los equipos mayores, menores, complementarios y materiales a utilizarse en la construcción, se elaboró el presupuesto referencial, que incluye el análisis de precios unitarios (APU) de los mismos. El presupuesto integrado de inversión de la subestación contiene, los costos directos e indirectos de la construcción, hasta la puesta en operación de la nueva subestación. Se estima que la construcción de esta subestación, se ejecutará en 420 días, contados desde la entrega del anticipo. El presupuesto referencial de la obra es de USD 2.404.653,57.

5 LISTADO DE ENTREGABLES

Como soporte a la presente memoria, se han elaborado los siguientes documentos para describir y detallar los diseños civiles, eléctricos, mecánicos y de comunicaciones requeridos para la construcción de la S/E San Agustín de EMELNORTE.

Documents

INGENIERÍA BÁSICA MEMORIA DESCRIPTIVA: MD SE SA