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Dise�o de redes el�ctricas en medio voltaje, bajo voltaje y alumbrado p�blico para urbanizaciones

 

Design of electrical networks in medium voltage, low voltage and public lighting for urbanizations

 

Projeto de redes el�tricas em m�dia tens�o, baixa tens�o e ilumina��o p�blica para urbaniza��es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: jesusalberto2290@gmail.com

 

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 23 de junio de 2022 *Aceptado: 12 de julio de 2022 * Publicado: 12 de agosto de 2022

 

         I.            Residente de Proyectos en Instalaciones electromec�nicas s.a. Ingeniero El�ctrico Universidad Polit�cnica Salesiana Investigador Independiente, Ecuador.

       II.            Universidad Polit�cnica Salesiana, Docente de Facultad Ingenier�a El�ctrica, Maestro en Administraci�n de la Energ�a y sus Fuentes Renovables, Instituto Tecnol�gico de Estudios Superiores de Monterrey,, Ingeniero en Electricidad Especializaci�n Potencia, MSc. En Electricidad, menci�n en Sistemas, El�ctricos de Potencia, Universidad Polit�cnica Salesiana, Ecuador.

 

Resumen

El acceso a la electricidad se considera de vital importancia para potenciar el pleno desarrollo humano y econ�mico de la sociedad, pero el desequilibrio del voltaje merma su uso eficiente; por tal raz�n, se plantea como objetivo del art�culo: Proponer el dise�o de redes el�ctricas en medio voltaje, bajo voltaje y alumbrado p�blico para la Urbanizaci�n� Bosquetto, ubicada en Guayaquil. Los materiales y m�todos utilizados fueron enfocados hacia la investigaci�n cuantitativa y descriptiva, en su modalidad de proyecto factible, donde se aplic� la t�cnica de la encuesta mediante un cuestionario a una muestra intencional de 221 habitantes de la mencionada zona. Los resultados obtenidos demuestran que la propuesta es necesaria, en virtud de la necesidad de mejorar las fallas, por cuanto los habitantes de la comunidad objeto de estudio, esperan que la misma sea tomada en cuenta por las autoridades competentes en materia de prestaci�n de servicios el�ctricos, en aras de que la calidad de vida sea mejorada y se minimicen o eliminen las fallas de voltaje que da�an los equipos en los hogares y en ese sentido la propuesta est� plenamente justificada. Se concluy� que el dise�o de redes el�ctricas de topolog�a subterr�neas representa un cambio innovador, est�tico y moderno para las urbanizaciones, siempre que en el dise�o sean consideradas las adecuadas normas, regulaciones y criterios profesionales, as� como las diversas y correctas ubicaciones de los equipos que no afecten la tranquilidad y vida de los habitantes.

Palabras Claves: Redes el�ctricas en medio voltaje; bajo voltaje; alumbrado p�blico.

 

Abstract

Access to electricity is considered of vital importance to promote the full human and economic development of society, but the imbalance of voltage reduces its efficient use; For this reason, the objective of the article is proposed: Propose the design of electrical networks in medium voltage, low voltage and public lighting for Bosquetto Urbanization, located in Guayaquil. The materials and methods used were focused on quantitative and descriptive research, in its feasible project modality, where the survey technique was applied through a questionnaire to an intentional sample of 221 inhabitants of the aforementioned area. The results obtained show that the proposal is necessary, by virtue of the need to improve the faults, since the inhabitants of the community under study expect that it will be taken into account by the competent authorities in the provision of electrical services. , for the sake of improving the quality of life and minimizing or eliminating voltage failures that damage equipment in homes, and in this sense the proposal is fully justified. It was concluded that the design of underground topology electrical networks represents an innovative, aesthetic and modern change for urbanizations, provided that the appropriate standards, regulations and professional criteria are considered in the design, as well as the diverse and correct locations of the equipment that do not affect the tranquility and life of the inhabitants.

Keywords: Medium voltage electrical networks; low voltage; public lighting.

 

Resumo

O acesso � energia el�trica � considerado de vital import�ncia para promover o pleno desenvolvimento humano e econ�mico da sociedade, mas o desequil�brio de tens�o reduz seu uso eficiente; Por esta raz�o, o objetivo do artigo �: Propor o projeto de redes el�tricas em m�dia tens�o, baixa tens�o e ilumina��o p�blica para a Urbaniza��o Bosquetto, localizada em Guayaquil. Os materiais e m�todos utilizados centraram-se na pesquisa quantitativa e descritiva, em sua modalidade de projeto vi�vel, onde a t�cnica de levantamento foi aplicada por meio de question�rio a uma amostra intencional de 221 habitantes da referida �rea. Os resultados obtidos mostram que a proposta � necess�ria, em virtude da necessidade de melhorar as falhas, uma vez que os moradores da comunidade em estudo esperam que ela seja levada em considera��o pelas autoridades competentes na presta��o de servi�os el�tricos. visando melhorar a qualidade de vida e minimizar ou eliminar as falhas de tens�o que danificam os equipamentos nas resid�ncias, e neste sentido a proposta se justifica plenamente. Concluiu-se que o projeto de redes el�tricas de topologia subterr�nea representa uma mudan�a inovadora, est�tica e moderna para as urbaniza��es, desde que sejam consideradas no projeto as normas, regulamentos e crit�rios profissionais adequados, bem como as diversas e corretas localiza��es dos equipamentos que n�o afetem a tranquilidade e a vida dos habitantes.

Palavras-chave: Redes el�tricas de m�dia tens�o; baixa voltagem; ilumina��o p�blica.

 

Introducci�n

El acceso a la electricidad se considera de vital importancia para potenciar el pleno desarrollo humano y econ�mico de la sociedad. Por tal raz�n, la disponibilidad de la energ�a el�ctrica debe ser indispensable en todos los espacios geogr�ficos, empresas y hogares del mundo, dado que con ella se puede lograr la activaci�n de muchas m�quinas, equipos, y artefactos que optimizan el desempe�o, rendimiento y productividad de las industrias, as� como la mejora de la calidad de vida de las personas.

Sin embargo, seg�n el Informe para reportar el progreso global de la energ�a, de acuerdo al monitoreo realizado a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), denominado Tracking SDG7 (2018), por sus siglas en ingl�s, afirma que el 13% de la poblaci�n mundial a�n carece de acceso a servicios modernos de electricidad; lo que se contradice con el Objetivo 7 que las Naciones Unidas se han trazado alcanzar para el 2030.

En Am�rica Latina, se espera que para 2030 se logre en la regi�n la posibilidad de alcanzar el acceso total a la electricidad seg�n lo se�ala el Banco Mundial (2018). Por su parte, en Ecuador, a pesar de que el �ndice de cobertura el�ctrica alcanza el 97,04% las estrategias de electrificaci�n que se han realizado son a nivel macro, pero a�n falta dedicaci�n al Amazonas, as� como el mantenimiento programada, progresivo y constante en las urbanizaciones pobladas de las ciudades c�ntricas, y de igual forma la elaboraci�n de redes que permitan� el correcto funcionamiento, su encendido y apagado.� (Palomares y Boni, 2016).

En el caso de la Urbanizaci�n� Bosquetto, las redes el�ctricas son de muy vieja data y las mismas se han deteriorado. Dicha urbanizaci�n est� planificada para una clase media de la poblaci�n guayaquile�a, cuyas condiciones clim�ticas por ser una ciudad coste�a, se caracterizan por tener temperaturas entre 21� y 31� c y sensaci�n t�rmica por efecto de la humedad de 80%, lo que merma la calidad de los equipos y el servicio, haciendo desestabilizar el voltaje.

En ese sentido, surge la necesidad de suministrar energ�a el�ctrica de bajo voltaje a las viviendas de los habitantes de la urbanizaci�n mencionada, por lo que se plantea como objetivo del presente art�culo de investigaci�n: Proponer e dise�o de redes el�ctricas en medio voltaje, bajo voltaje y alumbrado p�blico, con la finalidad de proporcionar una alternativa de soluci�n para la situaci�n descrita, cuya propuesta se desarroll� para que la misma se construyera en forma subterr�nea, establecido de forma f�cil, eficiente y confiable cumpliendo con los est�ndares de calidad exigidos en la norma de la empresa el�ctrica.�

 

 

 

Materiales y M�todos

 

Las redes el�ctricas

Un sistema el�ctrico est� formado principalmente por las centrales generadoras de energ�a el�ctrica, las l�neas de transporte de la electricidad que las mismas producen, las subestaciones de interconexi�n o reductoras para disminuir tensi�n de los centros de transformaci�n y las instalaciones interiores o receptoras de esa energ�a el�ctrica, de manera que la producci�n de energ�a el�ctrica se realiza en media tensi�n por limitaciones en el aislamiento de los alternadores. Luego, se transporta en alta tensi�n para minimizar las p�rdidas en el transporte, se distribuye en media tensi�n por razones econ�micas y de minimizaci�n de p�rdidas, y en n�cleos urbanos se suministra generalmente en baja tensi�n por razones fundamentalmente de seguridad para los usuarios. (Conejo, et al., 2007).

En otras palabras, las redes el�ctricas, son aquellas que permiten acercar la energ�a el�ctrica a los �ltimos consumidores, �sta obtiene energ�a el�ctrica a trav�s de su conexi�n o conexiones con la red de transporte mediante subestaciones de alta tensi�n a media tensi�n. Asimismo, suministra la energ�a a los consumidores finales a trav�s de centros de transformaci�n de media tensi�n a baja tensi�n, donde los centros de consumo presentan diversas caracter�sticas en cuanto a densidad de carga y fiabilidad, lo que determina su configuraci�n.

Con relaci�n a las redes el�ctricas de media tensi�n, la distribuci�n de energ�a el�ctrica se configura como la parte de la infraestructura de suministro de energ�a que toma la electricidad de la transmisi�n de alto voltaje de alta malla y lo entrega a los clientes. De all� que las l�neas de distribuci�n primarias trabajen como circuitos de �voltaje medio�, que normalmente se consideran de 600 V a 40 kV. Por lo que, en una subestaci�n de distribuci�n, un transformador de subestaci�n toma la transmisi�n entrante nivel de voltaje (35 a 230 kV) y lo reduce a varias distribuciones en los circuitos primarios, que se abren en abanico desde la subestaci�n. (Conejo, et al., 2007).

Por eso es importante que cerca de cada usuario final, se encuentre un transformador de distribuci�n para que �ste tome la tensi�n de distribuci�n primaria y pase hasta un circuito secundario de bajo voltaje (com�nmente 120/240 V; otros tambi�n utilizan voltajes de utilizaci�n). Desde el transformador de distribuci�n, los circuitos de distribuci�n secundarios se conectan al usuario final donde la conexi�n se realiza en la entrada de servicio.

Con respecto a las redes el�ctricas en media y baja tensi�n de configuraci�n subterr�neas, se encargan del transporte de la energ�a el�ctrica ya sea en media y baja tensi�n por debajo de la tierra. Las l�neas en distribuci�n el�ctrica de media tensi�n y baja tensi�n subterr�nea est�n constituidas por cable con un aislamiento especial, adem�s posee ciertas ventajas en comparaci�n con la com�n distribuci�n el�ctrica a�rea. (Conejo, et al., 2007).

Seg�n el Consejo Nacional de Electricidad en Ecuador (CONELEC), en su resoluci�n Nro. 005/14 el alumbrado p�blico consiste en la iluminaci�n de vialidades, as� como de espacios p�blicos asignado a la movilidad y ornamentaci�n de la zona. Por consiguiente, el alumbrado p�blico hace referencia a la conexi�n desde la red en baja tensi�n con accesorio y elementos de foto control o controles autom�ticos para lograr el encendido y apagado de luminarias instaladas en postes bien sea met�licos o de hormig�n, a una longitud de altura superior a 8 metros, con el fin de que el rendimiento lum�nico pueda abastecer las v�as peatonales y vehiculares.�

El art�culo se desarroll� con un enfoque cuantitativo, el cual tiene como prop�sito analizar una realidad en forma objetiva haciendo mediciones num�ricas que buscan la comprobaci�n o refutaci�n de los resultados a trav�s de los datos obtenidos, mismos que una vez analizados permiten conocer el comportamiento del fen�meno que se estudia. (Sampieri, 2006).

El tipo de estudio es descriptivo.� Seg�n V�squez (2005), �ste permite medir los atributos que posee un fen�meno, asociados a las variables de la investigaci�n con lo que se identifican las caracter�sticas y elementos que lo componen a fin de describir las conductas y actitudes� sociales, mediante los datos obtenidos al aplicar las t�cnicas e instrumentos que los recaba.

La modalidad es proyecto factible, conceptualizada por Hern�ndez (2003), como una� investigaci�n que posee un conjunto de acciones que se constituyen en un modelo operativo viable que busca solucionar un problema o prestar servicios espec�ficos en aras de satisfacer necesidades, donde se hacen propuestas innovadoras con objetivos espec�ficos.

Las t�cnicas e instrumentos utilizados fueron la encuesta mediante un cuestionario tipo Likert con tres alternativas de respuesta a la muestra intencional seleccionada de 221 habitantes de la urbanizaci�n Bosquetto de la ciudad de Guayaquil. Las t�cnicas de an�lisis fueron la estad�stica inferencial y de tendencia central.

 

 

 

De la Factibilidad

Dentro de los beneficiarios del trabajo investigativo planteado se encuentran las 221 familias de la urbanizaci�n Bosquetto, quienes tendr�n la oportunidad de abastecerse con un sistema de energ�a el�ctrica confiable, moderna y de alta calidad. Tambi�n, el Estado y la compa��a que brinda el servicio el�ctrico del pa�s, al poder contar con el estudio realizado, en virtud de que los autores del mismo esperan poder presentarles la propuesta pr�ximamente.�

Desde el punto de vista econ�mico, se ha calculado el uso de una computadora, hacer salidas de campo, adquirir materiales y suministros, realizar tr�mites varios que generan costos indirectos de administraci�n y gesti�n t�cnica, por tal raz�n, se estima un costo presupuestario aproximado de USD$ 4,723.81.

Con respecto a la factibilidad t�cnica, s� la demanda declarada de un usuario es mayor a 12 kW, el ente distribuidor de electricidad deber� realizar un estudio que eval�e la conexi�n del nuevo consumo al sistema de distribuci�n, que sirva de referencia para definir el punto de entrega. La profundidad de este an�lisis depender� del consumo a conectarse, del nivel de voltaje requerido y de las condiciones de la red de distribuci�n; y, estar� a criterio el ente distribuidor de electricidad. Para el efecto, el aspirante o solicitante deber� proveer la informaci�n de sus instalaciones el�ctricas y de las caracter�sticas de la carga que requiera la Distribuidora para la realizaci�n de dichos estudios.
El ente distribuidor de electricidad ser� responsable de establecer y aprobar el esquema de conexi�n y protecci�n que garantice el cumplimiento de los criterios t�cnicos de calidad y seguridad, al m�nimo costo. Para todos los diversos valores de voltaje, este esquema de conexi�n deber� obligatoriamente contar con un sistema de corte, protecci�n y maniobra que asegure que las fallas y maniobras en las instalaciones del consumidor no interfieran con las condiciones normales de operaci�n y de continuidad del servicio del resto del sistema de distribuci�n.

Para el efecto, los estudios de factibilidad de conexi�n realizados por la Distribuidora deber�n demostrar el cumplimiento de estas condiciones, como un paso previo a la prestaci�n del suministro. Cabe destacar, que las consecuencias de las fallas que se trasladen de las instalaciones del consumidor a la red de distribuci�n, por ausencia de un sistema de corte, protecci�n y maniobra, ser�n de responsabilidad del ente distribuidor de electricidad. Por consiguiente, la operaci�n inadecuada del esquema de conexi�n, debida a informaci�n inexacta proporcionada por el solicitante, ser� de responsabilidad del mismo. Tambi�n, es importante se�alar, que los informes de los estudios de conexi�n podr�n ser solicitados por la Agencia de Regulaci�n y Control de Electricidad (ARCONEL, 2018), en ejercicio de sus atribuciones de control.

 

Discusi�n y an�lisis de los resultados de la encuesta aplicada

 

Figura 1: Respuesta de cuestionario aplicado a los habitantes de la comunidad Bosquetto

Fuente: Autor (a�o). C�lculos basados en las respuestas del cuestionario aplicado a los habitantes de la urbanizaci�n Bosquetto

 

Los resultados demuestran que el voltaje en la urbanizaci�n Bosquetto es inadecuado ya que el 85,5% de los habitantes respondieron de manera asertiva a la pregunta, por otra parte, el 12,2% de la poblaci�n destac� que no tiene conocimiento al respecto, mientras que el 2,3% opina que el voltaje si es adecuado.

As� mismo, se puede notar la influencia que tienen los movimientos s�smicos en las fallas el�ctricas, pues la mayor�a de los habitantes que representan el 69,2% de la poblaci�n encuestada opinan que los movimientos s�smicos han afectado el terreno acentuando las fallas el�ctricas, sin embargo, el 19% de los habitantes manifiesta que los movimientos s�smicos no han afectado el terreno acentuando las fallas el�ctricas, por �ltimo, el 11,7% no tiene conocimiento al respecto.

En relaci�n a la revisi�n o mantenimiento a los transformadores, postes y tuber�as de la urbanizaci�n la mayor�a de los habitantes responde que no se les hace revisi�n o mantenimiento a los mismos, lo que refiere al 81,4% de los encuestados. Por otra parte, el 13,5% no tiene conocimiento al respecto del tema, sin embargo, el 4,97% de la poblaci�n opina que si se realiza mantenimiento y revisi�n adecuado.

En cuanto a la necesidad de implementar mecanismos que garanticen la continuidad y confiabilidad del ser servicio el�ctrico se determin� que la mayor�a de los habitantes est� de acuerdo con el mismo representando un 89,59% de la poblaci�n, mientras que 9,04% no sabe si se necesita implementar mecanismos que garanticen la continuidad y confiabilidad del ser servicio el�ctrico: por �ltimo, es 1,3% de la poblaci�n se�ala que no es necesaria su implementaci�n.

Por �ltimo, sobre la pregunta que indaga en torno a la posibilidad de hacer una propuesta del dise�o de una red de distribuci�n subterr�nea, la mayor�a de la poblaci�n est� de acuerdo con que se implemente la propuesta representado un 78,7% de los habitantes, por otro lado, el 16,7% de la poblaci�n no sabe si se deba implementar dicha propuesta, por �ltimo, el 4,5% de la poblaci�n no est� de acuerdo.

 

Figura 2: Respuesta de cuestionario aplicado a los habitantes de la comunidad

 

Se evidencia de los resultados obtenidos que la propuesta es necesaria, en virtud de la necesidad de mejorar las fallas, por cuanto los habitantes de la Urbanizaci�n Bosquetto esperan que la misma sea tomada en cuenta por las autoridades competentes en materia de prestaci�n de servicios el�ctricos, en aras de que la calidad de vida sea mejorada y se minimicen o eliminen las fallas de voltaje que da�an los equipos en los hogares.

 

Propuesta

Dise�o de redes el�ctricas en medio voltaje, bajo voltaje y alumbrado p�blico para urbanizaciones.

 

Presentaci�n

El proyecto de las redes de distribuci�n partir�n desde el alimentador Chong�n, ubicado en el kil�metro 23.5 de la v�a a La Costa, Av. Paquisha de la parroquia Chong�n, Cant�n Guayaquil, Provincia del Guayas, desde este alimentador se derivar� de forma subterr�nea la acometida trif�sica en media tensi�n para el pad swicth encargado de proteger la urbanizaci�n Bosquetto.

Al ser una red de distribuci�n de energ�a el�ctrica m�s propensa a fallas, se hace necesario establecer acciones que garanticen la continuidad y confiabilidad del servicio el�ctrico. Es por ello que desde all� se derivar� de forma subterr�nea la acometida trif�sica en media tensi�n para el pad swicth encargado de proteger la urbanizaci�n Bosquetto, Est� red ser� de topolog�a anillo para brindar confiabilidad en el sistema, ofreciendo alternativas de alimentaci�n al momento de suscitarse ausencia de tensi�n en un tramo de cable determinado dentro de la urbanizaci�n.

La red de media tensi�n proveniente del alimentador Chong�n deber� ser transformada a niveles de baja tensi�n, estos �ltimos valores ser�n los consumibles por los abonados de la urbanizaci�n y sus acometidas domiciliarias ser�n conectadas a esta red de acuerdo a la homologaci�n del Ministerio de Electricidad y Energ�a Renovable vigente, adicionalmente a esta red se conectar� la red de alumbrado p�blico, dise�ado bajo un estudio de luminotecnia, verificando el cumplimiento de los par�metros para el correcto funcionamiento, su encendido y apagado se llevar� a cabo por foto control, es decir aprovechando la energ�a solar para el pagado y la ausencia de este para el encendido.

 

Objetivos

�         Dise�ar las redes el�ctricas en medio voltaje, bajo voltaje y alumbrado p�blico para urbanizaciones.

�         Evitar los altos y bajos voltajes.

�         Minimizar el da�o de equipos electr�nicos.

�         Incidir en la mejora de la calidad de vida de los habitantes de la Urbanizaci�n Bosquetto.

 

Justificaci�n

La propuesta tiene como funci�n principal transformar, distribuir y suministrar de forma apropiada la energ�a el�ctrica a trav�s de un nivel de voltaje residencial; estos par�metros son de vital importancia para velar por el buen funcionamiento y garantizar la continuidad de servicio a los abonados ya que cuando se descuida alg�n aspecto puede traer resultados negativos como accidentes laborales, perdidas econ�micas, falla del suministro, entre otras consecuencias. Otro de los factores a considerar en el proyecto es la calidad de los materiales a instalar y el correcto proceso constructivo de las redes civiles para aplicaciones el�ctricas juega un papel fundamental en el �xito de este proyecto.

Es por ello que el proyecto debe cumplir satisfactoriamente las aprobaciones por los departamentos t�cnicos involucrados por parte de la empresa reguladora de servicios el�ctricos CNEL EP unidad de negocios Guayaquil.

 

Metodolog�a de Trabajo

Para iniciar, se analizar�n los elementos que integran el dise�o, de esa manera se lograr� la compresi�n plena de los datos a utilizar. Aunque se encuentre relacionado con otros proyectos por la l�nea de investigaci�n, este es independiente por los datos de consumo, espacio y tiempo de ejecuci�n. Otro de los procedimientos a implementar ser� el proceso de inducci�n y deducci�n aplicada generalmente en la ingenier�a para precisar la informaci�n, y razonar de forma cuidadosa, objetiva y con fundamentos los par�metros y necesidades de las familias de la urbanizaci�n para cubrirlo en todos sus aspectos.

Se debe considerar, la toma de datos de los abonados para el c�lculo y dimensionamiento, se debe aplicar �nicamente las redes de media tensi�n, alumbrado p�blico y baja tensi�n, esta �ltima solo estar� prevista hasta los conectores puerto gel en donde se conectar�n las acometidas domiciliarias, las cuales deber� instalar el propietario de cada vivienda.

El paso siguiente es hacer los c�lculos. La estimaci�n de carga de cada hogar estar� comprendida por las siguientes cargas: 8.66 de demanda para un consumo parcial de 28556. La demanda de usuarios por transformador para 221 abonados en su potencia para 16 transformadores que va desde 37.5Kva a 75, para un total de 800 KVA. Tambi�n, el c�lculo de ca�da de tensi�n de conductores monof�sicos en baja tensi�n por transformador, que qued� en: %𝐶𝑉 = 0.143% y la red subterr�nea de alumbrado p�blico con base a excavaci�n por poste es de EP = 0.5m+1.2m= 1.7m.

Finalmente se hacen las pruebas con los simuladores, tomando en cuenta el software inform�tico CYMDIST- Esto, para hacer la verificaci�n de la alimentaci�n de red de media tensi�n, as� como medir la acci�n del interruptor principal, que ocasiona que en el interruptor secundario no exista diferencia de potencial en las l�neas. Igualmente, la cargabilidad en los transformadores y los posibles cortocircuitos.

Otro de los software a utilizar es el Dialux, que hace la simulaci�n de malla a tierra, de la ca�da de tensi�n, los transformadores y los circuitos red de alumbrado p�blico, incluyendo la iluminaci�n de carreteras, ancho de la v�a, perfiles, carriles, distancia, altura, longitud, el tipo y la vista.

 

Bases te�ricas que sustentan el dise�o

 

Redes el�ctricas en media y baja tensi�n de configuraci�n subterr�neas

Son las encargadas del transporte de la energ�a el�ctrica ya sea en media y baja tensi�n por debajo de la tierra. Las l�neas en distribuci�n el�ctrica de media tensi�n y baja tensi�n subterr�nea est�n constituidas por cable con un aislamiento especial, adem�s posee ciertas ventajas en comparaci�n con la com�n distribuci�n el�ctrica a�rea. (Gonz�lez, 2021).

 

Redes el�ctricas con topolog�a en anillo

Las redes de topolog�a anillo est�n formadas por una l�nea cerrada a lo largo de la cual se reparten los centros de transformaci�n. Estas redes proporcionan dos caminos para alimentar a los centros de transformaci�n, constituyendo una soluci�n intermedia entre las redes radiales y las redes. (Conejo, 2007).

 

Conexi�n de acometidas domiciliaras a red secundaria

En intermedio o final de los circuitos de red secundaria se conectar�n barrajes de goma, ideales para redes de configuraci�n subterr�nea, compuestos por un elast�mero de silicona combinado qu�micamente con aceite de silicona, es hidrof�bico y proporciona un excelente sello contra la humedad en un amplio rango de temperaturas de operaci�n (-40˚ C a 95˚ C). Es compatible con diferentes tipos de aislamiento y grasas desoxidantes para conectores, y tiene excelentes propiedades aislantes. (Raychem, 2021).

Posterior el proceso es que a la conexi�n de las acometidas con la red secundaria, se instalar� un m�dulo de medici�n de tipo clase 200 en este caso por la demanda de los usuarios y a su vez conectado entre s� con el panel de carga. Este m�dulo registrar� el consumo de igual forma de cada usuario. Los conductores de acometidas subterr�neas ser�n cables mono conductores con aislamiento tipo TTU, RHW, THW o equivalentes.

 

 

Conectores barraje de goma/gel

El gel encapsulante PowerGel de Raychem es el sistema m�s moderno y r�pido para aislar y sellar conexiones el�ctricas de baja tensi�n en un rango amplio de temperaturas de operaci�n (-40�C a 105�C). El PowerGel fluye visco-el�sticamente sometido bajo presi�n, rellenando cada espacio y desplazando hacia el exterior la humedad. Gracias a la hermeticidad y sellado del PowerGel, el punto de conexi�n queda libre de humedad y protegida contra la corrosi�n. Su instalaci�n es totalmente r�pida, no se requiere de herramientas especiales y es f�cilmente rentrable. El PowerGel tambi�n es resistente a la radiaci�n UV y puede ser utilizado en sistemas subterr�neos y a�reos en acometidas residenciales, sistemas de iluminaci�n y comercios e industrias. (Raychem, 2021).

 

Aspectos t�cnicos del alumbrado p�blico

�         Luminancia promedio de la calzada, se define como la media aritm�tica de las luminancias obtenidas en los puntos de c�lculo. Este es el valor m�nimo que debe mantenerse a lo largo de la vida �til de la instalaci�n, y depende de la distribuci�n de la luz de la luminaria, el flujo luminoso de las l�mparas y de las propiedades de reflexi�n de la calzada. (Villa, et al., 2019).

�         Uniformidad general de luminancia de la calzada, se define como la relaci�n entre la luminancia m�nima y la luminancia promedio de la v�a, tiene como finalidad mantener un nivel de iluminaci�n uniforme en toda la v�a, consiguiendo una mayor adaptaci�n del ojo y un mejor reconocimiento de los objetos. (Villa, et al., 2019).

�         Uniformidad longitudinal sobre la calzada, se define como la relaci�n entre la luminancia m�nima y la luminancia m�xima de la v�a, medida o calculada en direcci�n longitudinal a lo largo del eje central de cada carril de circulaci�n. (Villa, et al., 2019).

�         Relaci�n de alrededores, es la relaci�n entre la iluminancia promedio en bandas de 5 m de ancho (o menor si la zona no lo permite) adyacentes a los dos bordes de la calzada, para la iluminancia promedio en bandas de 5 m de ancho (o la mitad del ancho si es inferior) dentro de la calzada. Para calzadas dobles, ambas calzadas se consideran como si fueran una �nica, a menos que est�n separadas por m�s de 10 m. (Villa, et al., 2019).

 

Equipos a utilizar

Algunos de los equipos a utilizar son los siguientes: bajantes, fusibles, malla a tierra, pararrayo, bajante de medio voltaje, equipo de interrupci�n subterr�neo: cables alimentadores en media tensi�n: transformadores pad mounted monof�sico con topolog�a anillo en media tensi�n, cambiador de tap, red de baja tensi�n y conexi�n de acometidas domiciliaras a red secundaria, c�lculos corriente en el secundario de los transformadores por medio de ley de ohm, as� como hacer el �c�lculo de ca�da de tensi�n de conductores monof�sicos en baja tensi�n por transformador y red subterr�nea de alumbrado p�blico.

En cuanto a los equipos para la simulaci�n mediante programas inform�ticos para la simulaci�n de red de medio voltaje, se puede utilizar una computadora que tenga el software CYMDIST, que es el conjunto base para el an�lisis del sistema de distribuci�n del software CYME. Re�ne a todas las herramientas de modelado y an�lisis necesarias para realizar los diversos tipos de simulaciones involucradas en la planificaci�n del sistema de distribuci�n el�ctrica. Tomando en cuenta que los motores de c�lculo admiten modelos de distribuci�n balanceados o desbalanceados que se construyen con cualquier combinaci�n de fases y funcionan en configuraciones de tipo radial, anillado o mallado. (Eaton, 2018).

Asimismo, con el Software DIALUX Es un programa que permite planificar, calcular y visualizar la iluminaci�n de las zonas tanto interiores como exteriores desde edificios enteros y habitaciones individuales hasta aparcamientos o iluminaci�n de v�as. Crea una atm�sfera �nica con productos reales simulando un proyecto de iluminaci�n individual gracias a que �DIALux evo se divide en un modo simple y un concepto de herramienta. En cada modo se encontrar�n herramientas t�picas para trabajar con cada una de ellas. Los proyectos de DIALux evo se pueden cargar muy f�cilmente en ambas versiones siempre que la RAM tenga la capacidad requerida disponible. (Dialux, 2016).

 

Resultados de la aplicaci�n

En primer lugar, se comprob� por medio del software AUTOCAD el manejo y edici�n del proyecto urban�stico entregado por el promotor, en el cual se pudieron implantar las redes de media tensi�n, baja tensi�n y alumbrado p�blico, permitiendo dibujar la trayectoria de los circuitos y ubicaci�n de los equipos, d�ndole sentido a la estructura de la red tipo anillo destinando la ubicaci�n y alimentaci�n de los transformadores a los abonados considerando la ca�da de tensi�n por distancias seg�n los c�lculos realizados.

En cuanto a la red de baja tensi�n, se dimension� considerando la demanda y distancia desde la fuente hasta el punto de conexi�n de los abonados. Estos c�lculos pudieron comprobarse mediante la simulaci�n del software CYMDIST, origin�ndose una tabla de resultados, en la cual se pueden apreciar los siguientes valores con rangos aceptables para la aprobaci�n del dise�o:

�         Nudo origen (Se refiere a la ubicaci�n del tramo de cable en Cymdist

�         Calibre de conductor (Caracter�sticas del cable)

�         V (Voltaje de baja tensi�n)

�         Longitud (Distancia de tramo de cable en metros)

�         Potencia Activa KW (Real que consume la carga)

�         Potencia Reactiva KVAR (In�til que genera campos electromagn�ticos)

�         Potencia Aparente KVA (Es igual a la ra�z cuadrada de la suma del cuadrado de la potencia activa m�s el cuadrado de la potencia reactiva)

�         Fp promedio (factor de potencia promedio)

�         IEquil (Corriente equivalente del circuito)

�         Desfase I (�ngulo de desfase de la intensidad de corriente)

�         P�rdidas KW (perdidas en la potencia activa producidas por el efecto joule)

�         P�rdidas KVAR (perdidas en la potencia reactiva producidas por el efecto joule)

�         Carga (Porcentaje de cargabilidad)

�         Dv V% (Ca�da de voltaje)

En lo que se refiere a la red de alumbrado p�blico se pudo dise�ar la red de acuerdo a la normativa vigente del ente regulador de electricidad considerando la distancia de acuerdo a la curva fotom�trica de la luminaria propuesta, la altura del poste, dimensiones de brazo e inclinaci�n de la l�mpara. Se pudieron constatar su correcto funcionamiento mediante el programa DialuxEvo.

A continuaci�n se muestran las tablas de resultados de los softwares utilizados (Ver Tabla 2 y 3). Y en el grafico 2, se detalla el Plano arquitect�nico de la urbanizaci�n Bosquetto con implantaci�n red de alumbrado p�blico, contiene postes, luminarias y conexiones a red de baja tensi�n. (Vera gr�fico 2).

 

Figura 3: Reporte Cymdist de la cargabilidad de los transformadores

Fuente: Cymdist/ Bravo y Ochoa (2022)

 

Figura 4: Resultados de alumbrado p�blico.

Fuente: Software Dialux / Bravo y Ochoa (2022)

Figura 5: Plano arquitect�nico de la urbanizaci�n Bosquetto con implantaci�n red de alumbrado p�blico, contiene postes, luminarias y conexiones a red de baja tensi�n. Fuente: Dise�o Bosquetto / Dibujo de Bravo y Ochoa (2022).

 

Conclusi�n

Al concluir el estudio y habiendo aplicado la simulaci�n del dise�o propuesto, con los datos suministrados por el Promotor del proyecto (Numero, demanda y ubicaci�n de abonados), se determin� que para una urbanizaci�n con viviendas de tipo clase media y consumos de 8.66 KW que un transformador de 37.5 KVA abastecer� 12 viviendas. En segundo lugar, un transformador de 50 KVA abastecer� 16 villas, mientras que, para 23 casas el transformador destinado ser�a de 75KVA ubicados por manzanas y destinados a abastecer los abonados.

Cabe destacar, que el uso de programas como el CYMDIST permiti� comprobar los c�lculos de dimensionamiento de transformadores, AUTOCAD facilit� los dibujos de trayectoria de cables, ubicaciones de equipos y punto de conexi�n para abonados, en ETAP se dise�� el sistema de puesta a tierra del equipo principal de interrupci�n y DIALUXEvo� que se utiliz� para el dise�o de la red de alumbrado mediante un estudio de luminotecnia.

Se considera que es de vital importancia las protecciones a nivel de media tensi�n de acuerdo a la simulaci�n de un corto circuito entre las tres fases del circuito y entre las fases y tierra, siendo la corriente de cortocircuito superior a 3500 amperios, con estos valores de corriente el equipo de interrupci�n subterr�neo actuar� autom�ticamente con la apertura de las v�as que alimentan los cables involucrados, de manera que estos cables no representen ning�n peligro para los habitantes y visitantes de las urbanizaciones.

Finalmente, el dise�o de redes el�ctricas de topolog�a subterr�neas representa un cambio innovador, est�tico y moderno para las urbanizaciones, siempre que en el dise�o sean consideradas las adecuadas normas, regulaciones y criterios profesionales, as� como las diversas y correctas ubicaciones de los equipos que no afecten la tranquilidad y vida de los habitantes.

 

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(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).