Vicerrectoría de estudios de Posgrado TEMA · 2020. 8. 15. · SANTO DOMINGO, R.D. Enero 2016 . i RESUMEN En el presente trabajo se estudió la situación actual del circuito eléctrico

Vicerrectoría de estudios de Posgrado

TEMA:

“Propuesta de mejora de calidad del servicio en el circuito eléctrico de media tensión DAJA02 de la Empresa Distribuidora de Elect ricidad del Este para el año

2016”.

NOMBRE: MATRICULA:

Jovanny Yocasta Pen 2014-0778

“Proyecto de la monografía para optar por el título de Maestría de Gerencia y Productividad”

PROFESOR: Ivelisse Y. Compres Clemente

SANTO DOMINGO, R.D.

Enero 2016

i

RESUMEN

En el presente trabajo se estudió la situación actual del circuito eléctrico de media tensión DAJA02 que brinda servicio en la Ciudad de Santo Domingo Norte y pertenece a la Empresa Distribuidora de Electricidad del Este. El estudio realizado persiguió el desarrollo de una propuesta tenía por objetivo mejorar la calidad de servicio de dicho circuito eléctrico. En el presente estudio se elaboró un marco teórico en el que se describieron los conceptos desarrollados en investigaciones previas sobre calidad de servicio en circuitos eléctricos. Posteriormente se analizó la situación actual del servicio del circuito DAJA02, incluyendo el análisis de los indicadores de calidad de servicio y la infraestructura del circuito, en donde se concluyó que el circuito no posee una infraestructura adecuada para garantizar el nivel de calidad óptimo esperado. Este último análisis debió ser realizado en campo, con el apoyo del personal de la empresa Distribuidora del Este. Se analizó la situación actual de la subestación eléctrica de potencia DAJAO, concluyéndose que la misma se encuentra dentro de los parámetros de operaciones establecidos para este tipo de instalación eléctrica. En base a los hallazgos realizados en el análisis de la situación actual, se desarrolló una propuesta de mejora, que consiste en rehabilitar las redes de media y baja tensión del circuito y normalizar los usuarios de la energía eléctrica que se abastecen del circuito. El análisis económico de la propuesta arrojó que la misma es viable con un tiempo de recuperación de la inversión de cuatro años.

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ABSTRACT

The present document is a research of the current state of electric circuit of mid tension DAJA02 that functions in Santo Domingo Norte, the same belongs to "Empresa Distribuidora de Electricidad del Este" (EDEESTE) (East Power Distributor in Spanish). The research was made for developing an improving proposal of quality service in the mentioned electric circuit. In the current study was created a theoretical framework where were described the developed concepts about quality of service in electrical circuits. Furthermore, it was analyzed the current situation of electric service at DAJA02, including service quality indicators analysis and circuit´s infrastructure and the same was found inadequate for warranting the optimums quality requested. This analysis was based in a field research made with support of the company EDEESTE. The current situation of power substation DAJAO was inside the established parameters for this type of electric installations. The improving proposal was made according to these findings of situation analysis and the same consist in rehabilitation of middle and low power network in the circuit and to standardize the supplied users from this circuit. The technical and economic evaluation of the proposal showed that is a viable alternative with an investment recovery time of four years.

iii

Índice de Contenido DEDICATORIA .............................................................................................................................. x

INTRODUCCION .......................................................................................................................... 1

CALIDAD DEL SERVICIO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE MEDIA TENSIÓN. ........ 5

1.1. Antecedentes históricos en la calidad del servicio de redes eléctricas .................... 5

1.2. Definición de Calidad de Servicio ................................................................................... 7

1.3. Definición de calidad del producto ................................................................................. 8

1.4. Definición de Continuidad del servicio .......................................................................... 9

1.5. Confiabilidad de sistemas eléctricos ............................................................................ 11

1.6. Las Perturbaciones en los circuitos eléctricos de distribución, orígenes y consecuencias. ............................................................................................................................ 12

1.6.1. Las perturbaciones transitorias ................................................................................. 13

1.6.2. Variaciones de voltaje de corta duración ................................................................. 14

1.6.2.1. Depresiones de voltaje ........................................................................................... 15

1.6.2.2. Crestas de Voltaje ................................................................................................... 16

1.6.2.3. Interrupciones .......................................................................................................... 17

1.6.3. Variación de tensión de larga duración ................................................................... 18

1.6.3.1. Sobrevoltaje ............................................................................................................. 18

1.6.3.2. Bajo voltaje ............................................................................................................... 19

1.6.3.3. Interrupción sostenida ............................................................................................ 21

1.6.4. Desequilibrio de fases ................................................................................................ 21

1.6.5. Distorsión de la Onda ................................................................................................. 22

1.6.5.1. Componente de Directa ......................................................................................... 23

1.6.5.2. Contenido armónico ................................................................................................ 23

1.6.5.3. Interarmónicos ......................................................................................................... 24

1.6.5.4. Muescas de Tensión ............................................................................................... 25

1.6.5.5. Ruidos ....................................................................................................................... 26

1.6.6. Fluctuaciones de voltaje ............................................................................................. 27

1.6.7. Variaciones de frecuencia .......................................................................................... 28

1.7. Impacto de la confiabilidad en el servicio en los sistemas eléctricos de distribución ................................................................................................................................... 29

1.7.1. Índice promedio de frecuencia de interrupción del sistema (SAIFI) .................... 31

iv

1.7.2. Índice promedio de duración de las interrupciones de un sistema (SAIDI) ...... 31

1.7.3. Índice promedio de duración de interrupciones por usuario (CAIDI) .................. 31

1.7.4. Índice de frecuencia promedio de interrupciones por usuario (CAIFI) ............... 32

1.7.5. Índice promedio de disponibilidad de servicio ........................................................ 32

1.8. Regulación vigente en la República Dominicana ....................................................... 33

SITUACION ACTUAL DEL SERVICIO EN EL CIRCUITO ELÉCTRICO DAJA-02 .......... 37

2.1. Perfil de la empresa ........................................................................................................ 37

2.2. Misión de la empresa..................................................................................................... 38

2.3. Visión de la empresa ...................................................................................................... 38

2.4. Valores .............................................................................................................................. 39

2.5. Operaciones ..................................................................................................................... 40

2.5.1. Circuitos eléctricos de media tensión ....................................................................... 42

2.5.2. Subestaciones eléctricas de potencia ...................................................................... 43

2.6. Tipo de Investigación ...................................................................................................... 44

2.6.1. Investigación aplicada ............................................................................................... 45

2.6.2. Investigación explicativa............................................................................................. 46

2.7. Métodos de Investigación .............................................................................................. 46

2.7.1. Observación ................................................................................................................. 47

2.7.2. Inducción ...................................................................................................................... 47

2.7.3. Análisis .......................................................................................................................... 48

2.8. Técnicas de investigación .............................................................................................. 49

2.8.1. Análisis documental .................................................................................................... 49

2.8.1.1. Objetivo del análisis documental .......................................................................... 50

2.8.2. Entrevistas .................................................................................................................... 52

2.8.2.1. Objetivo de la entrevista ......................................................................................... 52

2.9. Procesamiento de datos circuito DAJA-02 .................................................................. 54

2.9.1. Demanda Máxima del circuito DAJAO-02 .............................................................. 54

2.9.2. Cargabilidad del circuito DAJA02 ............................................................................. 58

2.9.3. Factor de potencia del circuito DAJ02 ..................................................................... 60

2.9.4. Indicadores del circuito DAJA-02 .............................................................................. 62

2.9.4.1. Índice promedio de duración de las interrupciones circuito DAJA-02 (SAIDI) 62

v

2.9.4.2. Índice promedio de frecuencia de interrupción DAJA-02 (SAIFI) .................... 76

2.9.4.3. Índice promedio de disponibilidad servicio DAJA-02....................................... 78

2.9.5. Levantamiento de redes de Distribución ................................................................. 79

2.9.5.1. Levantamiento de los apoyos de redes ............................................................... 79

2.9.5.2. Levantamiento de redes eléctricas ....................................................................... 82

2.9.5.3. Levantamiento de equipos especiales en la red ............................................... 85

2.9.5.4. Estado de la infraestructura eléctrica ................................................................... 85

2.9.5.5. Entrevista .................................................................................................................. 86

2.9.5.6. Informe de la entrevista .......................................................................................... 86

2.10. Procesamiento de datos subestación DAJAO ........................................................ 89

PROPUESTA PARA LA MEJORA DE LA CALIDAD SERVICIO EN EL CIRCUITO ELÉCTRICO DAJA-02................................................................................................................ 94

3.1. Objetivos ........................................................................................................................... 94

3.1.1. Objetivos específicos .................................................................................................. 95

3.2. Estrategias ........................................................................................................................ 95

3.2.1. Estrategias para reducción de la tasa de falla del circuito DAJA02 .................... 95

3.2.2. Tácticas para rehabilitación de redes eléctricas .................................................... 96

3.2.3. Estrategias para la mejora de los niveles de tensión del circuito DAJA-02 ...... 98

3.2.4. Tácticas para lograr la regulación de tensión ......................................................... 98

3.2.5. Estrategias para la disminución de las pérdidas técnicas del circuito. ............... 99

3.2.6. Tácticas para optimización del área del circuito DAJA-02.................................... 99

3.2.7. Estrategia para la mejora de factor de potencia del circuito DAJA-02. ............ 101

3.2.8. Tácticas para mejora de factor de potencia de circuito DAJA-02. ..................... 101

3.3. Cuadro de mando integral para ejecución de la propuesta .................................... 103

3.4. Presupuesto ................................................................................................................... 107

3.4.1. Presupuesto estrategia A: rehabilitación de redes ............................................. 108

3.4.1.1. Presupuesto Táctica A1 ....................................................................................... 108

3.4.1.2. Presupuesto Táctica A2 ....................................................................................... 108

3.4.1.3. Presupuesto Táctica A3, A4 y A5 ....................................................................... 109

3.4.1.4. Presupuesto A6 ..................................................................................................... 109

3.4.1.5. Presupuesto A7 y A8 ............................................................................................ 110

3.4.2. Presupuesto estrategia B: Instalación de equipos de regulación. ..................... 110

vi

3.4.2.1. Presupuesto B1 ..................................................................................................... 111

3.4.2.2. Presupuesto B2 y B3 ............................................................................................ 111

3.4.2.3. Presupuesto B4 ..................................................................................................... 112

3.4.3. Presupuesto estrategia C: división de carga del circuito .................................... 112

3.4.3.1. Presupuesto C1 ..................................................................................................... 113

3.4.3.2. Presupuesto C2 ..................................................................................................... 113

3.4.3.3. Presupuesto C3, C4 Y C5 .................................................................................... 114

3.4.4. Presupuesto estrategia D: Instalación de equipos de energía reactiva en la red. 114

3.4.4.1. Presupuesto D1 ..................................................................................................... 115

3.4.4.2. Presupuesto táctica D2 ........................................................................................ 115

3.4.4.3. Presupuesto táctica D3 ........................................................................................ 116

3.5. Análisis de rentabilidad................................................................................................. 117

CONCLUSIONES .................................................................................................................... 121

BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................... 124

ANEXO I ..................................................................................................................................... 125

Formulario de Entrevista ......................................................................................................... 125

ANEXO II .................................................................................................................................... 127

Fotografías del circuito ............................................................................................................. 127

ANEXO III ................................................................................................................................... 130

Entrevistas realizadas .............................................................................................................. 130

ANEXO IV ................................................................................................................................... 138

Carta de Autorización ............................................................................................................... 138

vii

Índice de Tablas

Tabla 1. Perturbación oscilatoria transitoria ........................................................................... 14 Tabla 2. Límites de variaciones de tensión según reglamento 555-02 .............................. 34 Tabla 3. Cantidad de circuitos ................................................................................................... 41 Tabla 4. Demanda máxima mensual circuito DAJA-02 de Enero a Diciembre 2015 ...... 55 Tabla 5. Demanda máxima mensual circuito DAJA-02, Enero a Diciembre 2014 ........... 56 Tabla 6. Cargabilidad del circuito DAJA-02, Enero a Diciembre 2015 ............................... 59 Tabla 7. Factor de potencia DAJA-02 ...................................................................................... 60 Tabla 8. SAIDI mensual del circuito DAJA-02, Enero a Diciembre 2015 ........................... 63 Tabla 9 Interrupciones de Enero 2015 ..................................................................................... 66 Tabla 10 Interrupciones febrero 2015 ...................................................................................... 67 Tabla 11 Interrupciones marzo 2015 ....................................................................................... 68 Tabla 12 Interrupciones abril 2016 ........................................................................................... 69 Tabla 13 Interrupciones mayo 2015 ......................................................................................... 70 Tabla 14 Interrupciones junio 2015 .......................................................................................... 71 Tabla 15 Interrupciones julio 2015 ........................................................................................... 72 Tabla 16 Interrupciones agosto 2015....................................................................................... 73 Tabla 17. Tipos de fallas en el circuito DAJA-02, Enero a diciembre 2015 ....................... 74 Tabla 18. Índice promedio de frecuencia de interrupciones circuito DAJA-02 .................. 76 Tabla 19. ASAI mensual desde Enero a diciembre 2015 ..................................................... 78 Tabla 20. Resumen de apoyos de redes eléctricas DAJA-02 .............................................. 80 Tabla 21. Levantamiento de redes electricas de media tension DAJAO-02 ..................... 82 Tabla 22. Levantamiento de redes de baja tensión DAJA-02 .............................................. 84 Tabla 23. Equipos especiales en el circuito DAJA-02 ........................................................... 85 Tabla 24 Clientes de la subestación DAJAO .......................................................................... 91 Tabla 25 características del transformador T01 ..................................................................... 92 Tabla 26 Características del transformador ............................................................................ 92 Tabla 27. Cuadro de mando integral ...................................................................................... 103 Tabla 28. Presupuesto general de la propuesta .................................................................. 107 Tabla 29. Presupuesto estrategia A, Rehabilitación de redes ........................................... 108 Tabla 30. Presupuesto táctica A1 ........................................................................................... 108 Tabla 31. Presupuesto táctica A2 ........................................................................................... 108 Tabla 32.Presupuesto tácticas A3, A4 y A5 .......................................................................... 109 Tabla 33. Presupuesto táctica A6 ........................................................................................... 109 Tabla 34. Presupuesto tácticas A7 y A8 ................................................................................ 110 Tabla 35. Presupuesto estrategia B, Instalación de equipos de regulación ................... 110 Tabla 36. Presupuesto táctica B1 ........................................................................................... 111 Tabla 37. Presupuesto táctica B2 y B3 .................................................................................. 111 Tabla 38. Presupuesto táctica 4 ............................................................................................. 112 Tabla 39. Presupuesto estrategia C, división de carga del circuito DAJA-02 ................. 112 Tabla 40.Presupuesto táctica C1 ............................................................................................ 113

viii

Tabla 41. Presupuesto táctica C2 ........................................................................................... 113 Tabla 42. Presupuesto tácticas C3, C4 y C5 ........................................................................ 114 Tabla 43. Presupuesto de instalación de Capacitores en circuito DAJA-02 .................... 114 Tabla 44. Presupuesto táctica D1 ......................................................................................... 115 Tabla 45. Presupuesto táctica D2 ........................................................................................... 115 Tabla 46. Presupuesto táctica D3 ........................................................................................... 116 Tabla 47 Presupuesto General de la propuesta en US$ .................................................... 117 Tabla 48 Variables para evaluación económica de la propuesta ...................................... 118 Tabla 49 Proyección de ingresos, costos y gastos con y sin proyecto ........................... 119 Tabla 50 Análisis de flujos de efectivo de la propuesta ..................................................... 119 Tabla 51 Indicadores de la evaluación económica .............................................................. 120

ix

Índice de Gráficos

Grafico 1. Impulso de una onda de voltaje .............................................................................. 13 Grafico 2. Perturbación oscilatoria transitoria ......................................................................... 14 Grafico 3. Depresión de voltaje de corta duración ................................................................. 15 Grafico 4. Cresa de voltaje de corta duración ........................................................................ 16 Grafico 5. Micro corte ................................................................................................................. 17 Grafico 6. Onda de sobre voltaje de larga duración .............................................................. 19 Grafico 7. Onda de bajo voltaje de larga duración ................................................................. 20 Grafico 8. Desequilibrio entre fases ......................................................................................... 22 Grafico 9. Onda con contenida armónico ................................................................................ 24 Grafico 10. Onda con Inter armónicos ..................................................................................... 25 Grafico 11. Onda con muescas de tensión ............................................................................. 25 Grafico 12. Ruidos sobre una onda de tensión ...................................................................... 26 Grafico 13. Variación de frecuencia ......................................................................................... 28 Grafico 14. Demanda maxima mensual 2014 y 2015 ........................................................... 57 Grafico 15. Evolución de la cargabilidad DAJ-02, Enero a Diciembre 2015..................... 59 Grafico 16. Factor de potencia DAJA-02, Enero a Diciembre 2015 .................................. 61 Grafico 17. SAIDI del circuito DAJA-02, Enero a Diciembre 2015 ...................................... 64 Grafico 18. Diagrama de Pareto SAIDI mensual y acumulado 2015 ................................. 65 Grafico 19 Causas Interrupciones de Enero 2015 ................................................................. 66 Grafico 20 Causas Interrupciones febrero 2015 .................................................................... 67 Grafico 21 Casusas interrupciones marzo 2015 .................................................................... 68 Grafico 22 Causas de interrupciones abril 2015 .................................................................... 69 Grafico 23 Causas de interrupciones mayo 2015 .................................................................. 70 Grafico 24 Causas de interrupciones junio 2015 ................................................................... 71 Grafico 25 Causas de interrupciones julio 2015 ..................................................................... 72 Grafico 26 Causas de interrupciones agosto 2015 ................................................................ 73 Grafico 27. Índice de frecuencia de interrupciones DAJA-02 .............................................. 77 Grafico 28. Cantidad de postes de media tensión del circuito DAJA-02 ............................ 81

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1 Ubicación de la subestación DAJAO ................................................................. 89 Ilustración 2 Diagrama de alimentación subestación DAJAO .............................................. 90

x

DEDICATORIA

A Dios, quien es la brújula que guía mi vida.

A mis padres, Eleodora y Andrés, a quienes les debo todo lo que soy. Papá,

mamá, los amare por siempre.

A mis hijos, Euris Andrés y Melanie, de quienes tomé prestado tiempo para

dedicar a este proyecto que hoy finaliza. Quiero que esto les sirva de

inspiración para que no se rindan ante ningún obstáculo.

A mi esposo, Euris Marino, sin cuya comprensión y empuje no hubiera concluido

exitosamente este proyecto.

A mis sobrinos, Adbiel, Beijing, Nicole y Kiara, de quienes estoy sumamente

orgullosa. Recuerden siempre que no hay límites para soñar.

A mis hermanas, Abdia, Virginia, Amelia e Ileana, a quienes amo

profundamente. Especialmente a mi hermanita Ileana, quien me dio las fuerzas

necesarias para continuar, aún en medio de la tormenta. Gracias manita.

1

INTRODUCCION

En el presente trabajo se estudiará la calidad del servicio del circuito eléctrico de

Distribución DAJAO02, propiedad de la empresa Distribuidora del Este,

EDEESTE y que suministra energía eléctrica en Santo domingo Norte a las

comunidades de La Victoria, Cruce de La Virgen y Villa Mella. Este circuito

abarca un área geográfica muy extensa y sus redes eléctricas se encuentran en

estado de deterioro. La Dirección de Distribución de la Empresa ha estado

confrontando quejas con la calidad de servicio de este circuito, incluyendo

desbalances, caídas de tensión por debajo de los límites regulados y frecuentes

interrupciones del servicio eléctrico que afectan a sus más de 11,000 usuarios

del servicio. Para la realización de dicho estudio se tomará como base el año

2015.

El objetivo general de este trabajo, será el estudio de la calidad de servicio del

circuito eléctrico de media tensión DAJA02 para el año 2015 y los objetivos

específicos serán, primero la elaboración del marco teórico en el que se

describirán las investigaciones realizadas sobre mejora de calidad del servicio en

circuitos eléctricos de media tensión y segundo el análisis de la situación actual

de servicio del circuito DAJA02 y la situación de servicio de la subestación que

alimenta a dicho circuito.

En 1879, la única preocupación de los consumidores de energía eléctrica era la

continuidad de servicio, ya que los equipos que demandaban dicha energía no

tenían requerimientos especiales. Hoy en día el escenario es diferente, además

de demandar confiabilidad en el sistema, los usuarios demandan calidad del

servicio ya que las cargas conectadas en las terminales de los circuitos

eléctricos son cada vez más dependiente de la misma. La calidad se refiere al

mantenimiento de una tensión sinusoidal con ratios de amplitud y frecuencia que

son exigidos por la regulación de cada país, y a la continuidad del servicio

brindado.

2

Esta situación, sumado al impacto económico y social que representa la

distribución de energía eléctrica con niveles de calidad inferior a los estándares

establecidos, como han demostrado numerosos estudios, ha hecho que las

empresas Distribuidoras coloquen dentro de sus prioridades a los proyectos

destinados a mejorar la calidad de servicio eléctrico.

La investigación que se llevará a cabo es de tipo analítica y explicativa, por

tanto se han seleccionado metodologías de recolección y análisis de información

de acuerdo al tipo este tipo de investigación.

Se utilizará el método de observación en la recolección de datos en campo,

realizando el levantamiento de las redes eléctricas del circuito DAJA02, con el

que se comprobara el estado de conductores, postes, e infraestructura eléctrica

general, todo esto con la finalidad de establecer las condiciones de

infraestructura en que se realiza la distribución de la energía eléctrica en dicho

circuito.

Al mismo tiempo, se utilizará el método analítico para realizar el análisis de la

operación del circuito y sus indicadores. Se partirá de condiciones concretas

para ir de lo particular a lo general y para tratar de reconstruir la forma de

operación de la subestación DAJAO y el circuito DAJAO02 y establecer una

tendencia general de operación.

El problema planteado para estudio, será dividido en las partes que lo componen

a los fines de estudiar cada parte por separado y lograr una mejor comprensión

del mismo. Se estudiarán los indicadores de calidad, las condiciones de la

infraestructura de redes y las condiciones de infraestructura de la subestación,

se describirá la situación actual y se realizará un análisis crítico a los fines de

establecer las causas que han provocado dicha situación.

La técnica de análisis documental será utilizada para el análisis de los datos

recolectados de los informes que se emiten mensualmente y que detallan los

datos de operación de todos los circuitos que son operados por la Empresa

Distribuidora del Este. Mediante el uso de las herramientas estadísticas, se

3

podrá establecer el nivel de calidad que presenta este circuito eléctrico de

Distribución y la subestación que los alimenta. El análisis documental será

complementado con el uso de entrevistas a expertos en el tema. Serán

elegidos los técnicos identificados como expertos dentro de la empresa, a los

fines de poder obtener más información sobre el problema en cuestión. La

experiencia y el conocimiento de estos expertos, podría arrojar datos de suma

importancia para comprender las casusas que originaron la condición actual de

operación del circuito y que condiciones actuales dificultan mantener los niveles

adecuados de calidad.

La consulta de libros, investigaciones y documentos regulatorios escritos por

expertos en la materia será necesaria a los fines de poder obtener un marco de

referencia claro con el cual se contrastarán los hallazgos de la investigación.

La investigación planteada contiene intrínsecamente un grado de dificultad, ya

que mucho de los datos claves de la misma deberán ser levantados en un área

geográfica de aproximadamente 20 kilómetros cuadrados de territorio

predominantemente rural, por lo que el apoyo de las brigadas de la Gerencia de

Información y Sistemas será clave.

La investigación será planteada será dividida en tres capítulos. En el primer

capítulo se desarrollara el marco teórico de la investigación con el objetivo de

proporcionar una base teórica que permita la comprensión de los análisis

realizados en los capítulos posteriores. Este capítulo incluirá una compilación de

las principales investigaciones sobre el problema de calidad de servicio.

En el segundo capítulo se compilarán y analizarán los datos investigados sobre

la operación del circuito DAJA02 y la subestación DAJAO con el objetivo de

establecer cuál es el nivel de calidad del servicio eléctrico de los mismos. Se

incluirá al inicio del capítulo, una perspectiva de la empresa que opera este

circuito, para luego pasar a desarrollar la metodología y técnicas de

investigación. Finalmente se presentaran los resultados de los análisis

realizados y se podrá establecer la magnitud del problema bajo investigación.

4

Finalmente, el tercer capítulo se desarrollará una propuesta con la finalidad de

lograr la mejora de calidad del servicio del circuito eléctrico de distribución

DAJA02. La propuesta será basada en un grupo de estrategias que serán

ejecutadas a través de tácticas que faciliten la ejecución de la misma. Se

estimaran todos los recursos necesarios para la ejecución de la propuesta y

finalmente se realizará un estudio de factibilidad económica de dicha propuesta

a los fines de verificar su viabilidad para la empresa Distribuidora del Este.

5

CAPITULO I

CALIDAD DEL SERVICIO EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS

DE MEDIA TENSIÓN.

En el presente capitulo, se desarrollará el marco teórico de la calidad en

sistemas eléctricos de distribución. En el mismo se expondrán los antecedentes

sobre este tema, haciendo hincapié en las razones que han motivado a las

empresas eléctricas a tomar la calidad de servicio como uno de los principales

indicadores de eficiencia del sistema de Distribución. Se Profundizará, además

en los diversos aspectos que es necesario controlar para lograr una buena

calidad de servicio. Esta capitulo constituye la base teórica de los análisis que

serán desarrollados en los capítulos posteriores.

1.1. Antecedentes históricos en la calidad del serv icio de redes

eléctricas

El uso de la energía eléctrica no es reciente, la misma fue descubierta en el 600

antes de Cristo y no encontró aplicación masiva hasta la invención de la bombilla

en 1879. En ese momento, el único objetivo era su transmisión de forma

continua. Sin embargo empezaron a surgir problemas de salud relacionados,

con el uso de la iluminación artificial. La energía se transmitía en corriente

alterna , a una frecuencia de 25 HZ, esta frecuencia de onda produce un efecto

conocido como “Flicker”, que puede ser explicado como rápidas variaciones de

la intensidad luminosa que pueden ser detectadas por el ojo humano,

produciendo daños en este órgano.

6

En 1883, En los estados Unidos se propuso elevar la frecuencia de 25 a 60HZ,

Esta propuesta constituyó una norma para todos los sistemas de generación de

electricidad de los Estados Unidos.

En 1904, con la invención del osciloscopio de rayos catódicos se confirma que

la corriente alterna tiene forma sinusoidal y al mismo tiempo se obtuvo un medio

para medir la calidad de la onda de la corriente alterna. De esta forma, la

“calidad de servicio “comenzó a tratarse como un concepto general, hasta que

en 1936, el Institute of Electrical and Electronics Engineers de los estados

Unidos de América, publica la primera norma sobre la energía de corriente

alterna llamada “American Estándar for Electrical Rotating Machinery”.

Todos los conceptos y nomas de calidad sobre el suministro eléctrico emitidas

desde entonces persiguen un fin común: “el incremento de la productividad

para los clientes de la empresa eléctrica” (harper, 2012).

En la mayoría de los países latinoamericanos, en la década de los años 1990 se

inició un proceso de reformas estructurales que sentaron las bases para la

privatización de muchas empresas públicas, especialmente las dedicadas al

sector industrial, con la intención de lograr una mayor eficiencia en el sector y

atraer la inversión extranjera. La distribución eléctrica fue uno de los sectores

industriales impactados por tales reformas y la República Dominicana no fue la

excepción. En el año 1999, el gobierno de la República Dominicana decidió

capitalizar una parte de las empresas que pertenecían al sector eléctrico. La

capitalización incluyó las empresas de Generación y Distribución de electricidad,

dejando bajo el control estatal la empresa de Transmisión Eléctrica Dominicana,

la Corporación de Empresas Eléctricas Estatales, que hasta ese momento tenía

bajo su control la generación, transmisión y distribución eléctrica y las

instituciones de carácter regulatorio. Como parte de esta capitalización, se creó

la ley General de Electricidad 125-01 en donde definió un marco regulatorio

sobre la generación, transmisión y distribución eléctrica que incluía las normas

técnicas de Distribución y los requerimientos de calidad del servicio eléctrico.

7

La calidad del servicio de las instalaciones eléctricas de media tensión, comenzó

entonces a tomar el papel protagónico que había sido olvidado décadas atrás,

cuando todas las empresas eran propiedad del estado dominicano. Se han

establecido estándares que deben ser cumplidos por las empresas

Distribuidoras de electricidad como responsables de los sistemas eléctricos de

distribución. En el subcapítulo 1.8 se analizará en detalle la normativa relativa a

la calidad de servicio.

Lo cierto es que, aunque los sistemas eléctricos son planificados para

interconectar cargas que estén perfectamente balanceadas entre sus fase, con

el crecimiento de la demanda, muchas veces las empresas eléctricas se ven

obligados a colocar cargas en desbalance de manera “provisional” provocando

una mala calidad del servicio.

1.2. Definición de Calidad de Servicio

(P&S, Grupo, 2003) Define la calidad del servicio como “el conjunto de

características técnicas y comerciales, inherentes al suministro eléctrico,

exigibles por los sujetos, consumidores y por los órganos competentes de la

administración”

Según nos explica (P&S, Grupo, 2003) la calidad de servicio está compuesta

por “continuidad en el suministro eléctrico, relativa al número y duración de las

interrupciones en el suministro, calidad del producto relativa a las características

de la onda de tensión, calidad en la atención y relación con el cliente, relativa

al conjunto de actuaciones de la información, asesoramiento, contratación,

comunicación y reclamación”

8

Por su parte, (harper, 2012) la define como la suma de tres componentes: “la

disponibilidad del alimentador + calidad de potencia ofrecida al consumidor +

Provisión de información al consumidor”.

Ambos autores concuerdan en que la calidad de servicio ha de ser vista tanto

desde el punto de vista técnico como desde el puno de vista comercial, donde se

ha de tomar en cuenta la eficiencia en el transporte de energía y el nivel del

servicio al cliente.

Por lo antes visto, se entiende, además, que la calidad de servicio está referida

tanto a los clientes individuales como al conjunto de clientes que está ubicado en

una zona geográfica determinada y que es alimentado por un circuito eléctrico

en particular. La zona geográfica se dividirá a su vez en zonas urbanas,

semiurbanas y rurales.

Todos los autores consultados, coinciden en que existe una caracterización de

la carga atendiendo a su área geográfica, por tanto cada una de la zonas

tendrán diferentes exigencias en la calidad de servicio con la que debe ser

servida la energía eléctrica.

1.3. Definición de calidad del producto

Como ha sido establecido, la calidad del producto constituye uno de los

aspectos de la calidad de servicio. Este aspecto abarca la calidad técnica con

la que es transportada la energía eléctrica y se define en base al nivel de

tensión, factor de potencia y perturbaciones de voltaje. Estos aspectos de la

energía eléctrica definen la forma de la onda de tensión del suministro eléctrico.

Los aspectos relativos a la calidad del producto están estandarizados en las

normas técnicas de sistemas de sistemas de distribución. Cada país está regido

9

por sus propias normas técnicas, pero estas han de seguir las normas

internacionales a los fines de lograr una estandarización global de la industria.

1.4. Definición de Continuidad del servicio

Como lo expresa (Pedro Maldonado, 2004)”el desarrollo de la infraestructura

eléctrica determina las bases para el desarrollo social y productivo y, a su vez,

provee a los países de un conjunto de servicios fundamentales para el

desarrollo de la competitividad”. Y es precisamente la continuidad, uno de los

aspectos más importantes en el desarrollo de la infraestructura eléctrica.

La continuidad del servicio, también llamada confiabilidad, está definida por la

cantidad y duración de las interrupciones. (harper, 2012) la define como “el

número de fallas del suministro de potencia por año que afectan al consumidor”.

Para la medición de la continuidad del servicio no se excluyen ningún tipo de

interrupciones del servicio, como lo explica (harper, 2012)”En este contexto son

incluidas aquellas fallas de alimentación de potencia, las cuales son restauradas

automáticamente dentro de unos pocos segundos, lo cual depende del sistema

de auto recierre”. Es claro que el uso de recierre en los sistemas de distribución

es un factor de mucho peso para disminuir el tiempo de interrupción del

suministro eléctrico de potencia.

En un sistema eléctrico de potencia, no todas las interrupciones son provocadas

por fallas inesperadas. Los autores coinciden en que se pueden distinguir dos

grandes grupos de interrupciones: programadas y no programadas. Las cuales a

su vez pueden ser de corta o larga duración.

(IEEE, 2005) Define una interrupción de corta duración como aquella cuya

duración es menor de tres minutos. Mientras que considera que una interrupción

es de larga duración cuando su duración supera los 3 minutos.

10

Las empresas Distribuidoras, pueden programar interrupciones con la finalidad

de realizar trabajos en las redes eléctricas. Estos pueden incluir, mantenimiento

correctivo, preventivo, desarrollo de obras de expansión o de índole comercial.

Generalmente estas interrupciones son notificadas al cliente. La forma y

obligatoriedad de estas informaciones puede variar de un país a otro.

La frecuencia de este tipo de fallas varía de un país a otro e incluso de una

región a otra dentro del mismo país. Factores como la topología de la red, la

obsolescencia, las condiciones medioambientales y la ejecución de los planes

de mantenimiento pueden determinar la frecuencia de ocurrencia de fallas.

(Gutierrez, 2003) Sostiene que la determinación dela continuidad de suministro

se basa en dos parámetros:

• “El tiempo de interrupción, igual al tiempo transcurrido desde que la

misma se inicia hasta que finaliza, medido en horas. El tiempo de

interrupción total será la suma de todos los tiempos de interrupción

durante un plazo determinado”.(Gutierrez, 2003)

• “El número de interrupciones. El número de interrupciones total será la

suma de Todas las interrupciones habidas durante un plazo

determinado”.(Gutierrez, 2003)

Las empresas Distribuidoras están obligadas a mantener en un nivel

determinado dichos parámetros. Los rangos que deben cumplir las Distribuidoras

son establecidos por los organismos reguladores de cada país, quienes

establecen las formas de medición de estos parámetros a través de indicadores.

11

1.5. Confiabilidad de sistemas eléctricos

“La confiabilidad es la probabilidad de que un equipo o un sistema cumpla con

su misión específica bajo condiciones de uso determinadas bajo un periodo

determinado” (Orjuela, la confiabilidad en los Sistemas Electricos, 2008).

Bajo los términos establecidos, está claro que la confiabilidad del sistema está

asociada a las exigencias de la carga que alimenta y que la misma puede ser

vista como la garantía de operación de dicha carga. De esta forma ha de

realizarse el estudio de confiabilidad partiendo de las necesidades de

disponibilidad, fiabilidad, seguridad y mantenimiento.

Fuente (harper, 2012), página 136

En este punto es necesario definir algunos conceptos que serán útiles en el

desarrollo del proyecto:

Disponibilidad: “es la probabilidad de que una componente o parte de un

sistema pueda cumplir con una función requerida y en las condiciones

determinadas, en un instante dado t, suponiendo que el suministro por parte de

los medios externos este asegurado, se representa por D(t)” (harper, 2012).

Seguridad: es la probabilidad de evitar que ocurra un suceso catastrófico que

pueda causar daño al sistema, la carga conectada o a los operarios de las

cargas.

12

Mantenimiento: es el conjunto de iniciativas llevadas a cabo por las empresas

Distribuidoras a los fines de mantener en operación las cargas o bien el sistema

bajo estudio. Este puede ser correctivo, si es iniciado luego de que un hecho

catastrófico ocurra o preventivo si es iniciado para prevenir un hecho

catastrófico.

1.6. Las Perturbaciones en los circuitos eléctric os de

distribución, orígenes y consecuencias.

Como se mencionó en el punto 1.3, dentro de la definición de la calidad del

producto se consideran el nivel de tensión, factor de potencia y perturbaciones

de voltaje que puedan presentarse en las redes eléctricas. En este capítulo

estudiará específicamente en los niveles de tensión y sus fluctuaciones los

circuitos eléctricos de distribución.

Según (harper, 2012) las fluctuaciones de voltaje “son variaciones sistemáticas

en el voltaje, o bien, una serie de cambios aleatorios en el voltaje, los cuales

regularmente no exceden el rango de 0.95-1.05 pu. Comúnmente se expresan

como un por ciento del valor de la fundamental”. Los estudiosos del tema están

de acuerdo en que estas variaciones pueden ser provocadas por la entrada o

por la operación de cargas que tienen un alto componente reactivo o que en

relación al sistema representan una fracción elevada de la demanda en un

momento dado y también por fallas ocurridas en la red.

Estas variaciones pueden ser de varios tipos: transitorias, variación de tensión

de corta duración, variación de tensión de larga duración, distorsión de la forma

de onda o bien otras distorsiones.

13

1.6.1. Las perturbaciones transitorias

“están normalmente provocadas por fallas monofásicas o bifásicas a tierra,

siendo las primeras las que provocan valores más elevados de la tensión en las

fases sanas” (Aladro, 2002). Dentro de las perturbaciones transitorias debemos

diferenciar las perturbaciones de impulso y las oscilatorias.

Los impulsos pueden ser definidos como un “cambio repentino de potencia a

un frecuencia distinta a la fundamental, unidireccional en su polaridad (+ o -

)”(harper, 2012). El ejemplo más citado de este tipo de perturbación son las

descargas atmosféricas. Una características importante en estos fenómenos es

que al ser transmitidos a una alta frecuencia, normalmente resistencia de la red

logra amortiguarlos por lo que no recorren grandes distancias.

Grafico 1. Impulso de una onda de voltaje

Fuente (P&S, Grupo, 2003), página 10

Son muchas las causas por la que pueden presentarse los impulso y estudio de

cada uno de ellas no forma parte del alcance del presente proyecto.

Por otra parte, las perturbaciones transitorias oscilatorias se definen como

aquellas “cuyo valor instantáneo de voltaje cambia rápidamente de polaridad”.

Estas, normalmente encuentran su origen en la entrada o salida de ciertos tipos

14

de cargas con un alto componente reactivo, tal es el caso de banco de

capacitores u hornos industriales.

Grafico 2. Perturbación oscilatoria transitoria


A continuación aparecen las clasificaciones de las perturbaciones transitorias

oscilatorias:

Tabla 1. Perturbación oscilatoria transitoria

Categoría Magnitud Duración Típica

Baja Frecuencia

15

1.6.2.1. Depresiones de voltaje

Un estudio realizado por dos universidades de Colombia, la Universidad del

Atlántico y la Universidad Autónoma de Occidente, explica las depresiones de

tensión como “Una reducción entre 0.1 y 0.9 pu del valor RMS de la tensión o

corriente con una duración de 0.5 ciclo a minuto”(Universidad del atlantico,

2005). Otros autores también nombran a este fenómeno como valles o huecos

de tensión.

Al igual que los impulsos transitorios, la presencia de una depresión de voltaje

puede ser consecuencia de la ocurrencia de una falla, la conexión de una carga

con potencia alta comparada con la potencia que sirve el circuito eléctrico de

distribución.

Las consecuencias de estas depresiones sobre las cargas conectadas van a

depender, por lo general de la duración de las mismas. Generalmente los

circuitos eléctricos de distribución y los mismos consumidores disponen de

protecciones que desconectan la carga para evitar daño en los equipos

eléctricos y electrónicos.

Grafico 3. Depresión de voltaje de corta duración


16

1.6.2.2. Crestas de Voltaje

Según (P&S, Grupo, 2003) las crestas de voltaje pueden definirse como una

elevación del valor RMS del voltaje entre 1.07 y 1.8 pu, mientras el estudio

realizado en la universidad del atlántico ubica el rango de elevación entra 1.1 y

.8 pu del voltaje RMS, con una duración similar a las de las depresiones. Ambos

ubican las crestas con un valor máximo de 1.8 pu.

En contraste con las depresiones, las crestas pueden ocasionarse al

desconectar una carga de alta potencia en comparación con la potencia total

que sirve el circuito eléctrico de distribución o bien con la conexión de grandes

bancos de capacitores.

Grafico 4. Cresa de voltaje de corta duración


17

1.6.2.3. Interrupciones

Una interrupción es una eventualidad donde el voltaje se deprime hasta llegar a

cero. (Universidad del atlantico, 2005) Precisa aún más esta eventualidad “un

interrupción ocurre cuando la tensión o la corriente de la carga disminuyen a

menos de 0.1 pu por un periodo de tiempo que no excede un minuto”.

Las interrupciones pueden ser causadas por fallas en el sistema de distribución

de electricidad o por accionamiento de las protecciones instaladas en el

sistema.

Las consecuencias que tren consigo estas interrupciones, están relacionadas

con el posible mal funcionamiento de los equipos y con pérdidas materiales en

aquellas industrias que tengan procesos sensibles como son las fábricas de

vidrio.

Grafico 5. Micro corte


18

1.6.3. Variación de tensión de larga duración

Según define (harper, 2012) , las variaciones de tensión “se consideran

aquellas desviaciones de voltaje a la frecuencia del sistema por lapsos de

tiempo mayores de 1 minuto, y pueden ser sobre voltajes o bajos voltajes”.

Existe una diferencia importante en la duración de las variaciones de corta y

larga duración, dado que las primeras ocurren en un tiempo menor a los 10

seg, mientras en la segunda, se consideran tiempos por encima de un minuto.

Como se verá en el punto 1.6, esta diferencia es tomada en cuenta por los

organismos reguladores al momento del cálculo de los indicadores de calidad

de servicio.

Según lo estudiado por Gilberto Harper, a diferencia de las variaciones de

tensión de corta duración, en las de larga duración solo son tomadas en

cuenta los sobre voltaje y los bajo voltajes, dejando de lado las interrupciones

que son consideradas de forma separada. Sin embargo, un estudio realizado

por el Grupo de investigación, Desarrollo e innovación (I+D+i) en Sistemas

Eléctricos y Electrónicos de Potencia dela Universidad de Extremadura de

España, incluye las interrupciones dentro de las variaciones de tensión de

larga duración, considerando que las mismas ocurren a partir de una caída de

tensión de 0.60 por unidad (p.u.)

1.6.3.1. Sobrevoltaje

Según Gilberto Harper, el sobrevoltaje “ es un incremento en el valor eficaz del

voltaje en C.A. mayor del 110% a la frecuencia del sistema con una duración

mayor de 1 minuto” (harper, 2012). Sin embargo (P&S, Grupo, 2003) lo

considera como “un aumento de la tensión entre 1.07 y 1.20 por unidad (p.u.)”.

19

La diferencia básica entre ambos enfoques es que Harper no establece un valor

máximo de las sobre voltajes, entendiendo que las mismas están limitadas

naturalmente por la actuación de las protecciones del sistema.

Para (P&S, Grupo, 2003) los sobre voltajes encuentran su origen en “una

regulación deficiente de la red ante la desconexión de una gran carga, conexión

incorrecta de los transformadores con tomas o líneas eléctricas pobres”. Este

problema puede causar mal funcionamiento de los equipos e incluso su falla

total, provocando pérdidas materiales que las Distribuidoras deberán reponer

según lo regulado en cada país.

Grafico 6. Onda de sobre voltaje de larga duración


1.6.3.2. Bajo voltaje

Según Gilberto Harper un bajo voltaje “es una reducción en el valor eficaz del

voltaje menor al 90% del voltaje a la frecuencia del sistema, con una duración

mayor a 1 minuto”. Mientras otros autores sitúan la reducción de la tensión

entre el 93 y 60%.

20

Este fenómeno puede presentarse en las redes eléctricas debido a varias

razones, siendo las más comunes, la falta de una regulación adecuada en las

redes de Distribución, líneas eléctricas de grandes longitudes o bien en estado

de obsolescencia y los circuitos eléctricos de Distribución sobrecargados.

Al igual que en los sobre voltajes, ante la ocurrencia de un bajo voltaje, los

equipos se ven sometidos a un funcionamiento anormal, lo que podría causar su

fallo y la perdida de informaciones en los equipos de almacenamiento de datos.

Ambos fenómenos son igualmente nocivos para las cargas conectadas a la red.

Por esta razón las empresas distribuidoras deben cumplir con las regulaciones

establecidas en cada país y que obligar a las empresas a preservar la integridad

de las cargas conectadas y con ello la eficiencia de los procesos industriales.

Grafico 7. Onda de bajo voltaje de larga duración


21

1.6.3.3. Interrupción sostenida

Según expresa (Universidad del atlantico, 2005)”Se considera una interrupción

sostenida cuando la ausencia de tensión se manifiesta por un período superior a

un minuto. Este tipo de interrupciones frecuentemente son permanentes y

requieren la intervención del hombre para restablecer el sistema”.

Las interrupciones pueden ser programadas o no programadas. Las

programadas obedecen a necesidades de las empresas eléctricas de

Distribución para realizar trabajos en las redes eléctricas de conexión o

desconexión de cargas, mantenimiento preventivo o correctivo o para la

ejecución de proyectos de expansión en las redes de Distribución o por decisión

administrativa de la empresa Distribuidora. Estas interrupciones deben ser

notificadas por los canales establecidos por los organismos reguladores dentro

del plazo establecido para tales fines.

Las interrupciones no programadas, generalmente obedecen a fallas en la red

causadas por fallas de equipos o elementos externos al sistema. En los países

del Caribe, por ejemplo son muy comunes las interrupciones sufridas por el

paso de fenómenos atmosféricos.

1.6.4. Desequilibrio de fases

En teoría, los sistemas eléctricos alimentan cargas trifásicas o bien las cargas

conectadas a sus terminales están equilibradas entres las tres fases que lo

componen. La realidad es que no siempre es posible mantener un absoluto

control sobre el balance entre las fases. La empresa Distribuidora no puede por

ejemplo prever la salida de una carga monofásica importante.

22

(harper, 2012) Explica que “los sistemas eléctricos son trifásicos y, debido a la

operación misma, regularmente su funcionamiento no es balaceado, lo cual

acarrea problemas por sobrecalentamiento de alguna de las fases”.

El desbalance de fases puede ser entendido como una relación entre el

componente de secuencia cero y el componente de secuencia positiva.

En la práctica, no se recomienda operar con desbalances mayores al 2%. Por

las características descritas, este se define como un fenómeno de estado

estable, dado que el tiempo de duración es indefinido. La operación en

desbalance por un largo periodo puede causar el incremento en las perdidas de

los transformadores e incluso la circulación de corrientes homopolares por el

neutro.

Grafico 8. Desequilibrio entre fases


1.6.5. Distorsión de la Onda

Idealmente, la corriente y la tensión en un sistema de Distribución tienen una

forma onda sinusoidal. Cuando la forma de onda de la corriente o la tensión se

aleja de esta forma de onda, entonces estamos frente a una distorsión de la

23

onda. Los expertos en el tema han identificado cinco tipos principales de

distorsiones:

• Componente de Directa

• Contenido armónico

• Interarmónicos

• Muescas de Tensión

• Ruidos

1.6.5.1. Componente de Directa

Como su nombre lo indica, ocurre cuando una componente directa se presenta

en un sistema de corriente alterna. Según expresa (Universidad del atlantico,

2005) “esto puede ocurrir debido al efecto de la rectificación de media onda,

extensores de vida o controladores de luces incandescentes”.

1.6.5.2. Contenido armónico

Se dice que un sistema tiene un contenido armónico cuando en él se presentan

corrientes y voltajes cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia

fundamental. “Estas formas de onda se combinan con la frecuencia

fundamental y provocan distorsión en la forma de onda, esta distorsión armónica

es provocada por las características no lineales de los aparatos y cargas

conectadas”.

El estudio y reducción de los efectos de los armónicos ocupan un lugar

importante dentro del área de operaciones de las empresas Distribuidoras. Esto

se debe a que los mismos acarrean muchos problemas a dichas empresas,

pudiendo disminuir el factor de potencia, provocar calentamientos en la redes

24

eléctricas y por tanto aumentar las pérdidas técnicas de las mismas, provocar

errores de lectura de los medidores de energía de inducción, incluso pueden

provocar sobrecarga en los transformadores y otros disturbios que afectan

principalmente a los equipos electrónicos conectados al sistema.

Generalmente, los fabricantes y empresas Distribuidoras, toman en cuenta la

posibilidad de que se presenten armónicos en el proceso de dimensionamiento

de los equipos.

Grafico 9. Onda con contenida armónico


1.6.5.3. Interarmónicos

Al igual que los armónicos, los interarmónicos se presentan en estado estable,

pero a diferencia de los armónicos, la forma de onda no es un múltiplo entero de

la frecuencia fundamental del sistema.

Los efectos de estos, son muy similares a los armónicos, siendo su principal

consecuencia los calentamientos excesivos y las fluctuaciones de tensión.

25

Grafico 10. Onda con Inter armónicos


1.6.5.4. Muescas de Tensión

También llamados hendiduras o Nochting, según (harper, 2012)“es un disturbio

periódico de voltaje causado por la operación normal de aparatos de electrónica

de potencia cuando se realiza la conmutación de una fase a otra”. Su detección

constituye un desafío para las empresas Distribuidoras, debido a que las

frecuencias con las que se les asocia, son tan altas que muchas veces no

pueden ser detectadas por los analizadores de redes.

Grafico 11. Onda con muescas de tensión

Fuente (Universidad del atlantico, 2005), página 18

26

1.6.5.5. Ruidos

Se puede definir como “una señal eléctrica indeseable con un contenido

espectral inferior a200 kHz superpuesto a la tensión o a la corriente del sistema

en los conductores de las fases o en los conductores neutros o líneas de

señales” (Universidad del atlantico, 2005).

Los ruidos son producidos por muchas fuentes, pero se destacan tres fuentes de

mayor incidencia: la transmisión de señales por las redes eléctricas, la

introducción de cada vez más equipos electrónicos de potencia y sistemas de

puesta a tierra incorrectos.

Este tipo de fenómenos, constituye un estudio puntual de las empresas

Distribuidoras, y no se presenta en la generalidad de las redes.

Grafico 12. Ruidos sobre una onda de tensión

Fuente (Samuel Ramirez Castano, 2003)página 12

Al igual que con las demás distorsiones de la onda, los equipos electrónicos son

los principales afectados pudiendo provocar errores de operación en los mismos.

Es común que se verifiquen problemas en la operación de los equipos de

instrumentación y control de industrias y otras cargas sensibles.

27

(P&S, Grupo, 2003)Menciona las opciones más usadas para mitigar los

problemas relacionados con la presencia de ruidos en la red:

• Uso de estabilizadores resonantes.

• Instalación de filtros paso-bajo.

• Uso de transformadores de aislamiento.

1.6.6. Fluctuaciones de voltaje

Como se ha comentado, las cargas conectadas a los sistemas eléctricos de

potencia presentan variaciones rápidas, muchas de ellas en su componente

reactiva que provocan variaciones de la misma velocidad en el voltaje. (harper,

2012) Define estas variaciones como “variaciones sistémicas en el voltaje, o

bien, una serie de cambios aleatorios en el voltaje, los cuales regularmente no

exceden el rango de 0.95 a 1.05 p.u.

Estas variaciones son comúnmente llamadas flicker, que como se dijo en el

punto 1.1 se refiere a las variaciones en la intensidad luminosa que puede

presentar una lámpara y que es percibida por el ojo humano. Siendo los

equipos de iluminación los más afectados con estas variaciones.

En los estudios de calidad de servicio son caracterizados por la frecuencia de

ocurrencia y por el rango de variación. No todas las cargas conectadas al

sistema eléctrico son igualmente sensibles a estas variaciones, por lo que la

presencia de flicker será en ocasiones, solo preocupación de las empresas

Distribuidoras.

28

1.6.7. Variaciones de frecuencia

“La variación de la frecuencia de la frecuencia nominal del sistema de su valor

especificado” (Universidad del atlantico, 2005). La frecuencia está directamente

relacionada con la carga a alimentar y la generación de energía. Si en algún

momento la carga sufre un cambio brusco, la generación ha de estar en

capacidad de absorber dicho cambio a fin de que el balance entre ambas

permanezca igual. La variación se presenta cuando la generación no es capaz

de reaccionar.

Una de las principales consecuencias de las variaciones de frecuencia, es la

variación de velocidad de las maquinas rotativas, que pueden resultar en un

daño permanente, sobre todo en el parque de generación.

Grafico 13. Variación de frecuencia


29

1.7. Impacto de la confiabilidad en el servicio en los sistemas

eléctricos de distribución

Como hemos visto en el punto 1.2, la calidad del servicio eléctrico está

compuesta por la calidad del suministro, calidad del producto y la calidad de la

atención. De todas las condiciones de calidad exigibles a los sistemas eléctricos

de Distribución, la confiabilidad del suministro es una de las más fundamentales.

En el presente punto se establecerán las razones por las que es fundamental

que un sistema eléctrico de distribución cumpla con el criterio de continuidad y

que modelos se utilizan en el estudio y determinación de indicadores.

La confiabilidad del sistema eléctrico es una de las piedras angulares sobre la

que se sostiene e desarrollo socioeconómico de un país. De hecho, las

calificadoras de riesgos toman en cuenta este aspecto al momento de evaluar el

nivel de riesgo para las inversiones en un país determinado. Por tal razón, la

confiabilidad del sistema eléctrico es una de las metas que debe perseguir

cualquier país que aspire al desarrollo económico.

La confiabilidad en los sistemas eléctricos debe ser analizada el punto de vista

de la carga, dado que puede afectar seriamente los procesos, en materia de

productividad y seguridad. Ahora bien, no todas las cargas son iguales ni

satisfacen el mismo tipo de necesidad, de igual modo todas las cargas han de

tener deferentes requerimientos de confiabilidad de la operación del sistema.

En el sector residencial, los clientes tienen la expectativa de tener un servicio

continuo y estable, donde todos los electrodomésticos puedan operar de forma

segura. Los requerimientos de confiabilidad del sector residencial es el menos

exigente ya que sus procesos son muy básicos y una interrupción de los mismos

puede no tener mayores implicaciones que la pérdida del confort.

30

En el sector comercial el impacto de la confiabilidad es mayor que en sector

residencial. En este sector, los clientes exigen un nivel de confiabilidad que le

garantice la productividad y seguridad de sus operaciones, son especialmente

tomadas en cuenta por ejemplo los equipos electrónicos a los que se asocia la

seguridad de los clientes, los equipos acondicionadores de aire, la iluminación

entre otras. Un bajo nivel de confiabilidad en este sector implica perdida en la

rentabilidad del negocio y su costo económico es mucho mayor que en el sector

residencial.

El sector industrial es el más exigente con la confiabilidad del sistema de

Distribución. En él se dan los procesos más complejos de producción de bienes,

fábricas como las productoras de vidrio o plástico son extremadamente

dependientes de la confiabilidad del sistema, ya que son procesos que no

pueden ser interrumpidos espontáneamente. El sector industrial necesita ser

competitivo para poder mantener el margen de ganancia adecuado la

sostenibilidad de las operaciones.

Como lo expresa (harper, 2012) “se debe estar atento a tener: confiabilidad en

los procesos y su control, disponibilidad de las maquinas, mantenimiento en los

equipos de producción y seguridad el personal y los equipos”

Para medir el impacto de la confiabilidad se han desarrollado indicadores que

miden los índices de calidad de la empresa Distribuidora.

Como lo expresa (harper, 2012), “existen dos métodos para el cálculo de

confiabilidad de las redes de Distribución”. El primero toma en cuenta al cliente,

las interrupciones y la duración de las mismas y el segundo se calcula en base a

la carga dejada de alimentar.

La IEEE 1366-2012, establece el cálculo de los principales indicadores.

31

1.7.1. Índice promedio de frecuencia de interrupció n del

sistema (SAIFI)

Según el estándar 1EEE 1366-2012(Energy, 2012), este índice “indica que tan a

menudo el promedio de los clientes experimenta una interrupción sustancial del

servicio en un periodo determinado” y matemáticamente viene dado por la

siguiente formula:

SAIFI=∑Total de clientes interrumpidos

No. Total de clientes

1.7.2. Índice promedio de duración de las interrupc iones de un

sistema (SAIDI)

“Este índice indica la duración total de interrupción para el promedio de clientes,

durante un periodo de tiempo predefinido. Es normalmente medido en minutos u

horas de interrupción” (Energy, 2012). Matemáticamente, puede ser expresado

de la siguiente forma:

SAIDI=∑Duración de las interrupciones de los consumidores

No. Total de clientes

1.7.3. Índice promedio de duración de interrupcione s por

usuario (CAIDI)

Este índice representa el tiempo promedio necesario para restaurar el servicio a

los usuarios. Su fórmula matemática es la siguiente:

32

CAIDI=∑Duración de las interrupciones por usuario

No. Total de interrupciones por usuario

El CAIDI puede ser expresado como una relación entre el SAIDI y el SAIFI.

1.7.4. Índice de frecuencia promedio de interrupcio nes por

usuario (CAIFI)

El índice de frecuencia promedio de interrupciones por usuario expresa la

frecuencia promedio de interrupciones sostenidas para aquellos usuarios que

han experimentado interrupciones. Este índice se calcula de la siguiente forma:

CAIFI=∑ total interrupciones de los usuarios

No. Total de usuarios afectados

1.7.5. Índice promedio de disponibilidad de servici o

Según (Energy, 2012) este índice “representa la fracción de tiempo (usualmente

en porciento) que el cliente ha recibido energía, durante un periodo de tiempo de

reporte”. Es el mismo puede ser expresado de la siguiente forma:

ASAI=∑ Horas disponible de servicio por usuario

Horas de demanda de servicio por usuario

Los índices anteriores son usados por las empresas Distribuidoras de

electricidad para medir la calidad con respecto al cliente.

33

1.8. Regulación vigente en la República Dominicana

En la década de los 90, se decidió iniciar un proceso de reestructuración de

empresas estatales. La iniciativa estaba basada en las deficiencias

administrativas y económicas que presentaban dichas empresas. En este

sentido se promulgo la ley 141-97, la “ley general de reforma de empresas

públicas”. Las empresas de electricidad, en ese momento en manos del estado

dominicano, también fueron incluidas en dicho proceso de reestructuración.

Como resultado del proceso de capitalización de las empresas eléctricas en la

Republica Dominicana, en el año 2001, se emite la ley general de electricidad.

Esta ley fue nombrada ley 125-01. El objetivo de la ley fue la de establecer un

marco regulatorio en el que la producción, distribución y consumo de electricidad

estuviera delimitada, con obligaciones y deberes definidos para comercialización

de este servicio.

La ley General de Electricidad se rige por un reglamento de aplicación, el

reglamento 555-02, emitido en el año 2002. En el mismo persigue “promover y

garantizar la oportuna oferta de electricidad que requiera el desarrollo del país,

en condiciones adecuadas de calidad, seguridad y continuidad, con el óptimo

uso de recursos y la debida consideración de los aspectos ambientales” (SIE,

2002), entre otros objetivos.

En este reglamento se establecen las variaciones de tensión aceptadas en el

sistema.

34

Tabla 2. Límites de variaciones de tensión según re glamento 555-02

Punto del sistema Variaciones de tensión

Entre subestaciones ±5%

Redes urbanas ± 7.5%

Redes rurales ± 10%

Fuente: reglamento de aplicación de la ley General de electricidad 555-02

Según se establece, están son las variaciones máximas permitidas y solo se

aceptan variaciones en caso de fuerza mayor.

En cuanto a frecuencia, el artículo 150 del reglamento ha establecido 60 HZ

como la frecuencia fundamental del sistema. “Las condiciones técnicas para

regular la frecuencia en dichos sistemas deberán ser tales que la frecuencia del

sistema eléctrico permanezca en los rangos siguientes”:

• 59.85 a 60.15 HZ durante el 99.0% del tiempo.

• 59.75 a 60.25 durante el 99.8% del tiempo.

En este mismo artículo se establece la forma en que serán manejados los

márgenes de frecuencia en cada empresa generadora, estableciendo al

organismo regulador como administrador de este margen. Se especifica,

además que todos “los equipamientos del sistema deberán estar diseñados para

tolerar transitorios de frecuencia de por lo menos +3 y -2 HZ” (SIE, 2002).

Por otro lado, en el artículo 151, el reglamento obliga a las empresas

distribuidoras a responsabilizarse por el flujo de energía reactiva, estableciendo

que, en régimen parmente, las mismas proveerán el 90% de los reactivos del

sistema. De ser necesario, todos los agentes del sistema, incluyendo

Generación, deberán entregar el 100% de los reactivos. Con este artículo, el

reglamento establece la responsabilidad sobre los reactivos del sistema.

35

El aspecto de la distorsión de la forma de onda es abordada en el artículo 152.

Según el reglamento, los equipamientos del sistema deben ser diseñados para

soportar las siguientes distorsiones:

• “El nivel máximo de distorsión de armónicos, en condiciones normales de

operación, deberá ser inferior a los límites establecidos por las normas

IEEE-1159 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality”

(SIE, 2002).

• “En condiciones normales, la componente de secuencia negativa de la

tensión de fase deberá permanecer por debajo del uno por ciento (1%) de

la tensión nominal” (SIE, 2002).

• “El pestañeo (“flicker”) deberá mantenerse dentro de límites que sean

reconocidos en normas internacionalmente aceptadas” (SIE, 2002).

Este artículo, en su última parte resulta impreciso, ya que deba mu abierto como

se manejaran los flicker en el sistema y hace referencia a la 1EEE -1159, pero

no cita el nivel máximo de distorsión de forma explícita.

El factor de potencia, por su parte se estable en 0.9, según lo expresado en el

artículo 154.

En materia de seguridad, el reglamento hace referencia a que las instalaciones

tanto de las empresas Distribuidoras como del cliente, debe estar diseñadas

para garantizar la operación de las mismas, sin que ocurra danos materiales ni a

terceros, dejando a la Súper intendencia de Electricidad, la responsabilidad de

establecer estándares más claros.

Como hemos visto en este capítulo, la calidad de servicio es un tema que ha

evolucionado con el desarrollo del sector eléctrico a nivel mundial. Su evolución

ha sido tal que de por sí solo se considera materia de estudio en el área de

distribución de energía y forma parte del marco regulatorio de la misma.

Hemos visto, además los conceptos relacionados con las desviaciones en las

condiciones normales de funcionamiento en su sistema eléctrico. Es de vital

36

importancia manejar cada uno de estos conceptos al momento de evaluar

cualquier anomalía del sistema a los fines de obtener un diagnóstico adecuado.

Es bien conocido que solo se puede controlar lo que se mide, por esta razón

hemos visto que se han desarrollado indicadores que miden el nivel de la calidad

del servicio eléctrico. Varios son los indicadores, pero a los fines de nuestra

investigación, solo se han incluido aquellos que están relacionados con la

distribución de energía en media y baja tensión. En nuestra experiencia práctica,

los indicadores SAIDI, SAIFI y ASAI son los primeros indicadores a revisar

cuando necesitamos medir la calidad del servicio eléctrico.

37

CAPITULO 2

SITUACION ACTUAL DEL SERVICIO EN EL CIRCUITO

ELÉCTRICO DAJA-02

En el presente capitulo, se recopilarán y analizarán los datos concernientes al

circuito DAJA-02 y la subestación de la cual se alimenta, con la finalidad de

establecer el nivel de calidad de servicio que posee dicho circuito. Para realizar

este análisis, es preciso iniciar con la descripción del contexto en el cual opera el

circuito DAJA02, describiendo en primer lugar la empresa EDEESTE,

responsable de la operación del mismo y luego describiendo la magnitud sus

operaciones.

Para realizar el análisis de la calidad de servicio, es preciso establecer la

metodología necesaria para llevar a cabo la recolección y posterior análisis de

los datos recolectados a los fines de que la investigación no pierda el rigor y

objetividad necesaria en este tipo de temas. Dentro de la metodología se

establecerá el método y las herramientas que se ajustan al tipo de investigación

que ha sido seleccionado.

Finalmente, una vez establecidas la metodología de investigación se procederá

a la recolección y análisis de datos.

2.1. Perfil de la empresa

EDEESTE S.A. es una empresa que forma parte del holding de empresas

eléctricas estatales de la República Dominicana. La empresa está dedicada a la

distribución de energía eléctrica dentro de su área de concesión. La misma

abarca las provincias ubicadas en la zona Este del país, que son: La Romana,

La Altagracia, El Seibo, Hato Mayor, San Pedro, Monte Plata, Boca Chica, Santo

Domingo Este, Santo Domingo Norte y la zona este del Distrito Nacional.

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Dentro de su área de concesión, es la única empresa que presta el servicio de

Distribución de energía. Dicho servicio está destinado a clientes residenciales,

comerciales e industriales. El 72% de la energía comercializada es destinada al

mercado residencial, 10% en el mercado comercial y 18 % en el industrial.

Durante el primer trimestre del año 2015 EDEESTE contaba con una cartera de

635,00 clientes, y servía 4,200Gwh/año de energía. Esto representa un 35% de

la energía distribuida a nivel nacional. En este mismo periodo, la empresa

presentó un nivel de pérdidas de 35.4%, 1.5% menos que el año 2014, con un

aumento de la venta de energía de 6%.

Esta situación de pérdidas tiene dos componentes, el primero está constituido

por las pérdidas técnicas y el segundo por las pérdidas no técnicas o perdidas

comerciales, siendo este último componente el que más aporta a las pérdidas

totales de la empresa.

2.2. Misión de la empresa

“Proveer energía eléctrica en nuestra zona de concesión de manera rentable y

sustentable, a través del cumplimiento de nuestros valores, reducción de

pérdida de energía, implemento de las ventas y la recaudación, optimizando el

uso de nuestros recursos, mejorando la calidad de vida y contribuyendo con el

progreso del país”.

2.3. Visión de la empresa

“Ser reconocido como la mejor empresa de distribución de energía del país,

términos de rentabilidad, excelencia en el servicio socialmente responsable

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cumpliendo con los más alto estándares éticos de calidad, seguridad y cuidado

con el medio ambiente”.

2.4. Valores

A continuación se describen los valores que han sido establecidos por

EDEESTE:

� Seguridad

“Nuestros empleados y contratistas utilizan sus elementos de protección

personal, cumplen con las normas y procedimientos de seguridad en su lugar de

trabajo, promueven un ambiente de trabajo seguro y preservan la armonía de

nuestro medio ambiente”.

“Actuando de esta manera dignificamos nuestra vida y la de nuestra familia,

clientes, contratistas y demás grupo de interés”.

� Integridad

“Actuamos con transparencia, honestidad y equidad. Tratamos con respeto e

igualdad a nuestros clientes, compañeros de trabajos proveedores, contratistas y

demás grupo de interés”.

� Compromiso

“Más allá de una obligación, ponemos toda nuestra voluntad y capacidades

para salir adelante con éxito, superando las expectativas de nuestro grupo de

interés en todo aquello que nos ha sido confiado y demostrando que en EDE

ESTE se puede”.

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� Sensibilidad

“Propiciamos un ambiente de trabajo grato que garantice el desarrollo personal y

profesional de nuestra gente, y proveemos soluciones eficaces, eficientes y

oportunas a las necesidades de nuestros clientes, mejorando la calidad de

nuestras vidas, las de nuestra familia y de aquellos que nos rodean”.

� Excelencia

“Actuamos y ejecutamos nuestros planes, proyectos, actividades y tareas de

manera sobresaliente y acorde con las mejores prácticas mundiales.

Permanentemente estamos revisando y actualizando nuestros procesos y

procedimientos de trabajo para el logro de una rentabilidad razonable, mayor

productividad y calidad de servicio prestado a nuestros clientes”.

2.5. Operaciones

Como se explicó en el punto anterior, EDEESTE se dedica a la Distribución de

energía eléctrica a todos los clientes en su área de concesión. La energía es

primariamente distribuida en media tensión con niveles de voltaje que van desde

4,160 hasta 34,500 voltios y secundariamente la energía es servida a los

clientes a un nivel de tensión desde 120 hasta 480 voltios, dependiendo de la

característica de la carga que alimenta.

Para su actividad de Distribución, esta empresa compra energía a diversos

agentes del mercado eléc

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Vicerrectoría de estudios de Posgrado TEMA · 2020. 8. 15. · SANTO DOMINGO, R.D. Enero 2016 . i RESUMEN En el presente trabajo se estudió la situación actual del circuito eléctrico