| Date post: | 16-Sep-2015 |
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Facultad de Ingeniera Elctrica
Departamento de Electroenergtica
Trabajo de Diploma
Ttulo: Mejoras con inversiones mnimas en redes
de distribucin secundaria de la ciudad de Santiago de Cuba.
Autores : Doliva Nolan Peters Dayron lvarez Arencibia
Tutores : Ing. Alberto Pelez Gonzlez (PT) Ing. Jorge L. Snchez Martinez Ing. Niubar Rivero
Ao Acadmico: 5to
Curso: 2003-2004
Ao del 45 aniversario del triunfo de la Revolucin
Resumen
Este proyecto, Mejoras con inversiones mnimas en redes de distribucin secundaria de la ciudad de Santiago de Cuba, se hizo sabiendo el problema que existe con el constante crecimiento de la carga en los circuitos secundarios de los primarios 17, 18 y 19. Es el deber de la empresa a suministrar una fuente de energa confiable y de alta calidad.
El proyecto tiene tres captulos, el primero tiene una descripcin general de la red de la provincia de Santiago de Cuba. El segundo trata de la formacin de la base de datos y la identificacin de los circuitos que se debe mejorar basado en soluciones tcnico- econmicas, y el ltimo capitulo trata de la valoracin econmica para ejecutar el proyecto y tambin el impacto ecolgico por los gases que se dejan de emitir por las mejoras realizados que es beneficioso por el medioambiente.
Summary
This project, loss reduction with minimum cost in the distribution system of Santiago de Cuba was carried out knowing the serious problem that exist due to constant rising load of the primary circuits 17, 18 and 19. The project was undertaken bearing in mind of the need to supply a quality and reliable supply of energy to the consumers. The project contains three chapters, the first chapter deals with a general description of the distribution system of Santiago de Cuba. The second chapter deals with the formation of the database and identification of circuits that needs improvement by the method mentioned above. And the third chapter deals with the economics of the project, investigating and using the most technical and economical solution to each circuit. It also deals with the ecological impact the improvements of the circuits will have on the environment.
Indice Pgina Introduccin ............................................................................................... 1
Capitulo I : Caractersticas principales de la red de distribucin primaria de la ciudad de Santiago de Cuba. ............................................ 2
1.1 Introduccin. ..................................................................................... 2
1.2- Caractersticas generales de las redes de distribucin. ..................... 2 1.3-Descripcin general de la red de distribucin primaria de la provincia de Santiago de Cuba. ............................................................. 6 1.4- Descripcin del circuito de distribucin primaria # 17 de la ciudad de Santiago de Cuba. ............................................................ 9 1.5- Descripcin del circuito de distribucin primaria # 18 de la ciudad de Santiago de Cuba. ................................................................ 10 1.6-Generalidades del circuito de distribucin primaria # 19 ...................... 11 Capitulo II : Estudio tcnico de las mejoras a los circuitos de
distribucin 17, 18, y 19 de la Ciudad de Santiago de Cuba. .................... 12 2.1- Introduccin.......................................................................................... 12 2.2- Procedimiento para formar la base de datos del programa ESEC( Estudios de circuitos secundarios ).... 13 2.3- Descripcin del programa ESEC .......................................................... 14 2.4-Corrida del ESEC ................................................................................ 16 2.5-Estimados del Flujo ............................................................................. 17 2.6-Mejoras con mnimas inversiones........................................................ 18 2.7- Mejoras por Inversiones...................................................................... 19 2.8- Anlisis de los circuitos estudiados y resultados................................. 19 2.9- Determinacin de las prdidas totales de cada circuito primario estudiado en su situacin actual y despus de mejora............................. 21 Captulo III : Clculo econmico de las mejoras propuestas....................... 25
3.1- Introduccin........................................................................................... 25 3.2 - Costo de los materiales utilizados........................................................ 26 3.3- Presupuesto para la inversin de mejoras............................................. 26 3.4-Evaluacin econmica de las mejoras realizadas................................... 26 3.5-Impacto medioambiental de las mejoras realizadas................................ 29 Conclusiones............................................................................................ 31 Recomendaciones.................................................................................... 33 Bibliografa............................................................................................... 34 Anexos..................................................................................................... 35
Introduccin
Las redes de distribucin poseen una gran importancia dentro del sistema electroenergtico puesto que son las encargadas de llevar la energa a los
consumidores ms pequeos, estas deben ser flexibles, eficientes, deben
poseer una buena regulacin de voltaje, etc.
Las prdidas de potencia , las cadas de voltaje, y las prdidas de
energa son problemas comunes en las redes de distribucin debido a esto
cada circuito de distribucin debe poseer dentro de los lmites permisibles un
porciento de prdidas de potencia y una cada de voltaje determinada.
Este trabajo va encaminado a lograr una disminucin de las prdidas de
potencia y de las cadas de voltaje en circuitos de distribucin de la ciudad de
Santiago de Cuba. Se calcularon las mejoras propuestas asociadas a estas y
sus respectivos presupuestos. Adems se analiz los beneficios que se pueden
obtener despus de ejecutar dichas mejoras y el impacto medioambiental.
Captulo I: Caractersticas principales de la red de distribucin primaria de la ciudad de Santiago de Cuba.
1.1 Introduccin.
El sistema de distribucin es el ltimo eslabn en la cadena formada
para hacer llegar la energa hasta los consumidores ms pequeos. Hay que
distinguir en este sistema los circuitos de distribucin primaria y los circuitos de
distribucin secundaria.
La distribucin primaria recibe la energa de la subestacin de
distribucin, y en su recorrido la traspasa directamente a los consumidores
medianos Talleres, comercios, etc.- o a los consumidores pequeos
residencias a travs de la distribucin secundaria. [1].
1.2- Caractersticas generales de las redes de distribucin.
El sistema electroenergtico es aquel donde se realiza la transformacin de diferentes tipos de energa en elctrica y viceversa. En forma general se puede distinguir en el mismo cinco partes fundamentales:
1. Generacin.
2. Transformacin.
3. Transmisin.
4. Subtransmisin
5. Distribucin ( primaria y secundaria ).
De estas partes componentes slo ser estudiada la distribucin. Esta es la
parte del sistema elctrico, constituida por los conductores, estructuras,
aisladores, equipos, transformadores etc., destinados a unir elctricamente las
fuentes de energa y los consumidores a travs de las subestaciones de
distribucin, sin pasar a travs de lneas de transmisin. Las fuentes de energa
pueden ser: plantas propiamente dicho, subestaciones, etc.[7]
Importancia de las redes de distribucin.
Las redes de distribucin ocupan un lugar importante en el sistema
electroenergtico, siendo su funcin tomar la energa elctrica de la fuente y
distribuirlas o entregarlas a los consumidores. La efectividad conque las redes
de distribucin realizan esta funcin se mide en trminos de regulacin de
voltaje, continuidad del servicio, flexibilidad, eficiencia y costo.[7]
Las tareas de la distribucin son el diseo, construccin, operacin y
mantenimiento del sistema para poder brindar, al menor costo posible, un
servicio elctrico adecuado al rea bajo consideracin, en la actualidad y en un
futuro prximo.
Las redes de distribucin toman diferentes formas dependiendo de las caractersticas de la carga a servir, existiendo, sin embargo, varios principios comunes que stas deben cumplir. As, las redes de distribucin deben brindar servicio con un mnimo de variaciones del voltaje y un mnimo de interrupciones. Las interrupciones del servicio deben ser de corta duracin y afectar al menor nmero posible de consumidores.[7]
El costo total, incluyendo construccin, operacin y mantenimiento del
sistema, debe ser lo ms econmico posible, en dependencia de la calidad del
servicio requerido por la carga en cuestin. El sistema debe ser flexible para
permitir exposiciones pequeas y cambios en las condiciones de carga con un
mnimo de modificaciones y gastos. Como se puede apreciar de lo
anteriormente expuesto, el diseo, construccin, mantenimiento y operacin de
las redes de distribucin son factores muy importantes a considerar para poder
brindar un servicio elctrico de calidad a un costo razonable.
Partes componentes de un sistema de distribucin.
Un sistema de distribucin est compuesto fundamentalmente por:
Subestaciones de distribucin
Alimentadores primarios
Transformadores de distribucin
Alimentadores secundarios
Acometidas
Metros contadores.
a) Subestaciones de distribucin. Se considera como de distribucin las subestaciones que reciben las lneas de subtransmisin y reducen su voltaje a
los valores nominales en los circuitos de distribucin, 4,16 y 13,2 kV.
b) Alimentadores primarios o distribucin primaria.
Son las lneas que saliendo de una subestacin de distribucin van a alimentar a los
transformadores de distribucin. Sus valores de voltajes nominales son 4,16 y 13,2 kV.
c) Transformadores de distribucin. Son los transformadores destinados a
reducir el voltaje de los valores usados en los circuitos de distribucin primaria
de 4,16 y 13,2 kV, a los valores de utilizacin en las residencias, comercios e
industrias de 120 a 480 V.
d) Alimentadores secundarios o de distribucin secundaria. Son las lneas que partiendo de los transformadores de distribucin van a dar servicio a los
consumidores del rea por medio de las acometidas.
e) Acometidas. Son las lneas que partiendo de los alimentadores secundarios se extienden hasta los metros contadores de los consumidores.
f) Metros contadores. Son los instrumentos conectados a los consumidores, destinados a medir la energa consumida por los mismos.[7]
1.3-Descripcin general de la red de distribucin primaria de la provincia de Santiago de Cuba.
La red de distribucin primaria de Santiago de Cuba est compuesta por
circuitos radiales, que como su nombre lo indica, reciben el suministro de
energa por un solo punto. El recorrido de los mismos se realiza a lo largo de las
calles de la ciudad y carreteras, y de ellos se van sirviendo los consumidores de
su rea.[2].
El sistema electroenergtico de Santiago de Cuba consta con :
Km. de lneas de transmisin (220kV) 24.7
Km. de lneas de transmisin de (110kV) 133.2
Km. de lneas de subtransmisin (33 kV) 146.4
Km. de lneas de distribucin primaria 1020.8
Km. de lneas de distribucin secundaria 15542.2
Clientes 133194
Residenciales 127937
Estatales 5257
Transformadores de distribucin 4440
Subestaciones de Transmisin 4
Subestaciones de subtransmisin 30
Luminarias de Alumbrado Pblico 15200
Sodio 1708
Mercurio 7922
Incandescentes 5570
Adems posee 4 subestaciones atendidas y 30 no atendidas de las cuales
11 son de servicio exclusivo a terceros[2].
Subestaciones Atendidas:
1. Subestacin Santiago Industrial.
2. Subestacin Hctor Pavn.
3. Subestacin Santiago del Este.
4. Subestacin Santiago Norte.
Se cuenta con 44 circuitos primarios de ellos 8 son de 4.16 kV y 36 de
13.8 kV, estos circuitos se reflejan en la tabla 1.1 Anexo 1.
La ciudad de Santiago de Cuba posee actualmente 18 circuitos primarios de
los cuales 3 de ellos son de 4.16* kV y 15 de 13.8 kV. De la subestacin Hctor
Pavn salen los circuitos (1,2,3,6,7,8,9,10), de Santiago del Este salen los
circuitos (11,12,13,14,15,16) y de Santiago Norte el ( 17, 18 , 19 , 20). [2].
En este trabajo se har, solo en el estudio de los circuitos de distribucin
primaria 17, 18 y 19, y asociados a estos, todos sus circuitos secundarios, para
determinar de los que estn fuera de norma, cuales de estos circuitos , se
pueden mejorar con inversiones mnimas, y recomendar la futura ejecucin de
las mejoras con inversiones considerables.
* En la actualidad se est realizando paulatinamente, la conversin de estos circuitos a 13,8 kV.
1.4- Descripcin del circuito de distribucin primaria # 17 de la ciudad de Santiago de Cuba.
El circuito 17 parte desde la subestacin Sgto. Norte a la Carretera Central y
desde la subestacin Quintero por la carretera Central hasta el entronque de la
carretera de Boniato, por Patricio Lumumba hasta la Universidad. Este es el
recorrido que realiza el tronco del circuito conjuntamente con sus diversos
ramales.[2]
Descripcin de los ramales:
1. Va desde la Carretera Central y entrada a los Filtros alimentando
viviendas.
2. Desde la Carretera Central hasta la Planta de Filtro de Acueducto
3. Desde la subestacin Quintero hasta la Unidad Militar
4. Va desde la Carretera Central hasta las residencias estudiantiles de la
Universidad de Oriente, alimentando dicha instalacin.
5. Desde la Carretera Central, despus del Rancho Club, alimentando
viviendas.
6. Desde la Carretera Central y el servicentro de Quintero alimentando el
servicentro, comercios, y viviendas.
7. Va por Patricio Lumumba, despus del elevado, alimentando viviendas.
8. Desde Patricio Lumumba y calle A de Santa Mara, alimentando
viviendas.
9. Va por Patricio Lumumba y Fbrica de Equipos Deportivos, alimentando
dicha instalacin.
10. Desde Patricio Lumumba y el primer crucero de Santa Mara,
alimentando la Estacin de Bombeo y Porcino, los talleres de Transporte,
viviendas y otros.
1.5- Descripcin del circuito de distribucin primaria # 18 de la ciudad de Santiago de Cuba.
Este circuito nace en la subestacin Santiago Norte, corriendo por detrs
del Politcnico y de la Sala Polivalente Alejandro Urgelles en uso conjunto con
el circuito 19, incorporndose a la Avenida de las Amricas en direccin a la
Carretera Central, cruzando esta e incorporndose al camino de la Ceiba y
cruzando Ave de los Desfiles, incorporndose a la parte de atrs del Centro de
Operaciones, cruzando por el autoconsumo de la EPF y contina por detrs de
ampliacin de Terraza , hasta calle C, continuando por esta hasta calle M ,
teniendo como final la copa del Hotel Santiago.[2]
La otra parte del circuito sale de la Avenida de las Amricas y la
Carretera Central, coge camino de la Ceiba en direccin a Patricio Lumumba,
sube la plaza de la Revolucin , continua por la Carretera Central hasta calle 7
de Sueo, calle Las Villas , calle 6 y cruza la Central y sigue por calle 4,
Patricio Lumumba hasta Mart, sube Mart hasta calle Nueva y de calle Nueva
hasta Trinidad, de Trinidad hasta la posta 3 del 26 de Julio, de aqu va hasta
Escario y San Miguel terminando su recorrido al atravesar Garzn .[2]
1.6-Generalidades del circuito de distribucin primaria # 19 de la ciudad de Santiago de Cuba.
El circuito de distribucin primaria #19 recibe la energa de la subestacin
Sgto. Norte la energa que suministra va a los objetivos econmicos de los
Repartos, Jimnez, Los Pinos, y los Olmos.[2]
Recorrido del circuito:
Nace en la subestacin Sgto. Norte, corriendo por detrs del Politcnico de la
Construccin y de la Polivalente Alejandro Urgelles en uso conjunto con el
circuito 18, incorporndose a la Avenida Las Amricas en direccin a Cuabitas,
cruzando por detrs del Centro de Operaciones de la Empresa de Telfonos e
incorporndose a Cuabitas hasta Yaray y continua por esta ultima
alimentando a los consumidores de la zona , y sigue por San Fermn,
incorporndose al Paseo de Mart; en Mart y Rene Ramos nace el ramal que
alimenta a la Fbrica Textil.[2]
Capitulo II: Estudio tcnico de las mejoras a los circuitos de distribucin 17, 18, y 19 de la Ciudad de Santiago de Cuba.
2.1 Introduccin
El crecimiento continuo de las cargas es una consecuencia obligada del
desarrollo que en el orden econmico y social experimenta la moderna
sociedad. Este crecimiento es causa de que el incremento de generacin de
energa elctrica se duplique en periodos de aproximadamente 10 aos.[1]
Para hacer frente a las necesidades crecientes de energa es lgico suponer
una evolucin y desarrollo continuo en el sistema elctrico. Un esquema o
configuracin dado compuesto de determinadas plantas, subestaciones y
lneas slo es capaz de prestar servicio adecuado durante un periodo de
tiempo determinado. En este capitulo se analizar las diferentes formas de
mejorar un circuito elctrico que est fuera de norma.[1]
2.2 Procedimiento para formar la base de datos del programa ESEC.
Para saber el estado actual de los circuitos secundarios, es necesario
formar la base de datos en el programa profesional ESEC (Estudio de circuitos
secundarios) y el DISEC 5 (Diseo de circuitos secundarios). Antes de simular
el programa, hay que tomar los datos de cada circuito secundario.
Los datos necesarios son:
- Capacidad del transformador
- Tipo de conexin
- Nmero de fases que alimentan el transformador
- Nmero de acometidas y a cual fase estn conectadas
- Distancia entre postes
- Tipo de calibre
2.3 Descripcin del programa ESEC
El software ESEC ha sido diseado para asistir a los especialistas de
distribucin elctrica en el estudio de circuitos. ESEC permite realizar estudios
de cada de tensin y prdidas en circuitos secundarios, hacer clculos de
optimizacin y simular mejoras para valorar el posible comportamiento de los
circuitos.[6]
Aunque el objetivo principal del software es la estimacin de los parmetros
tcnicos del circuito en estado actual en forma del clculo de las cadas de
tensin y prdidas, han sido incorporados los dos siguientes mdulos:[6]
- Simulacin de mejoras (reubicacin del banco, balanceo, cambio de
calibres y sustitucin de transformadores)
- Optimizacin de mejoras (reubicacin del banco, cambio de calibres,
sustitucin de transformadores, combinaciones de las tres anteriores con
balanceo, divisin del circuito y transferencia de carga)
Entre las caractersticas ms apreciables se destacan: - Entorno de trabajo grfico y amigable
- Salida grfica de resultados con posibilidades de impresin
- Flujo de carga trifsico incluyendo desbalance
- Anlisis de costos
- Simulacin de cambios en la configuracin del circuito
- Optimizacin del circuito
- Diferentes criterios de optimizacin
- Cantidad libre de lneas
Como posibilidades adicionales se encuentran las siguientes:
- Facilidades para utilizar los datos de consumo de los usuarios
(metros contadores)
- Estimacin de las prdidas negras - Mdulos para la importacin y exportacin de datos desde y hacia archivos
de gestin.
El software ofrece una gran variedad de resultados con facilidades de impresin, a saber: - Estimacin de la tensin en cada poste y usuario por fase
- Perfil de la cada de tensin esperada hasta los postes por cada fase
- Estimacin de prdidas y cadas de tensin en tramos y acometidas
- Identificacin del usuario ms afectado
- Identificacin de los tramos y de las acometidas ms afectadas por
prdidas y cadas de tensin
- Proposicin de mejoras evaluadas tcnica y econmicamente
- Pronstico de la situacin futura durante un horizonte de tiempo
- Estimacin de los costos y del tiempo de recuperacin de la inversin
para las mejoras
2.4 Corrida del ESEC
Una vez que se han introducidos los datos del monolineal y tambin los datos referidos al consumo del circuito (ya sea mediante una lnea de valores en la tabla de lecturas del banco o bien mediante la introduccin del consumo de los metros contadores), todas las condiciones estarn listas para la corrida del flujo. Para ello, seleccione la opcin de men Flujo/Corrida o haga clic sobre el botn correspondiente de la barra aceleradora. Inmediatamente aparecern los resultados de esta corrida en la ventana Estimados del Flujo.[6]
2.5 Estimados del Flujo Esta ventana se visualiza cuando se calcula el flujo por primera vez o
cuando se simulan las mejoras. La informacin contenida en esta ventana se
presenta en forma de estimados y no debe ser vista como resultados de
mediciones.
El panel superior presenta cuatro fichas: Generales, Estimado Actual,
Comparacin y Estimado Futuro.
La ficha Generales muestra la siguiente informacin:
Horario: Muestra el horario escogido en la ventana Opciones de la Corrida de Flujo, en la opcin Tipo de clculo a realizar
Transf. en poste: Muestra el nmero del poste de ubicacin del banco de transformacin
Cantidad de usuarios: Muestra la cantidad de usuarios del circuito. Esta cantidad est calculada en base a la cantidad de usuarios declarados en los
datos de las acometidas (Editor del circuito)
Desbalance: Muestra el nivel de desbalance del circuito. Este aparecer en por ciento de corriente y en Amperes, y para cada conjunto de fases.
La ficha Estimado Actual ofrece los siguientes resultados: Prdidas de potencia (kW): Contiene los valores correspondientes
calculados para las acometidas, los tramos secundarios y el banco de
transformacin, mostrando
adems la suma y el por ciento. Estos valores se basan en el horario
especificado para la corrida del flujo.
Prdidas de energa (MWh/a): Desglosa estas prdidas igual que el mencionado arriba.
Prdidas no tcnicas (kW): Esta opcin slo estar disponible cuando se
disponga de la lectura del banco y de los metros contadores. Estn referidas al
momento de la corrida del flujo, de ah que sean prdidas de potencia. La
lectura del banco es la del momento de la corrida (si es de mxima demanda,
la hora la definen las curvas de consumo de los metros). Esta lectura debe ser
superior al consumo de los metros (valor visualizado), sumado con las prdidas
de distribucin calculadas por el ESEC (valor tambin visualizado). Como
resultado de la diferencia se muestra el valor esperado de las prdidas negras
absolutas y en por ciento. Una informacin ms completa de las prdidas
negras en trminos de energa se obtiene en la ventana Posible Situacin en el
Banco de Transformadores, accesible con la opcin Flujo/Mltiple.
Cadas de tensin: Para el anlisis de cadas de tensin se calculan: la cada (dU) hasta los postes, hasta los usuarios, en los tramos y en las
acometidas. Cada uno de estos valores se muestra en Volts, en por ciento, en
el lugar de ubicacin (como poste, acometida del poste y tramo) y el valor de
recibo (slo hasta los postes y usuarios)
2.6 Mejoras con mnimas inversiones. Para ejecutar una mejora a cualquier circuito, hay que hacerlo con la
solucin mas econmica y tcnica. Es necesario evaluar todos los modos
posibles y comparar cada uno basado en la importancia mencionada
anteriormente. La norma que se considero es 5% de prdidas de potencia y
10% de cada de voltaje. Las normas utilizadas por la Empresa Elctrica de
Santiago de Cuba para los circuitos secundarios son: Para las prdidas de
potencia activa o energa: 5% y para la cada de voltaje 7.1%.
Estas mejoras tienen como objetivo llevar el circuito a la norma antes
mencionada. En los anexos, Tablas, se reflejan los circuitos fuera de norma y
los resultados de
la simulacin con el ESEC y el DISEC 5. En este trabajo se tratan slo las
mejoras que requieren inversiones mnimas con sus respectivos presupuestos .
Las mejoras por inversiones mnimas consisten en:
- Balanceo de fases o acomodo de carga.
- Traslado del transformador al centro de carga.
- Permuta de transformadores subcargados y sobrecargados entre circuitos.
- Cerrar el lazo en el circuito.
2.7 Mejoras por Inversiones Los circuitos que no admitieron mejoras con inversiones mnimas fueron
mejorados por los siguientes mtodos.
- Cambiar calibre
- Sustitucin del transformador
- Dividir el circuito
- Reubicar el banco al centro de carga
- Balancear las fases
2.8 Anlisis de los circuitos estudiados y resultados
Se utilizaron dos programas profesionales para saber el estado actual de
los circuitos secundarios . Los programas son: El ESEC y El DISEC 5. El
primero se explico anteriormente. El ESEC tiene una desventaja de no calcular
circuitos en lazo, los lazos se hicieron con el DISEC 5 y se encuentran en las
Tablas 3.4, 3.5 del anexo 1.
Para tomar los datos de los circuitos, se empleo un sistema de numerar los
transformadores para identificarlos mas fcil en su direccin, y que resulte
de una
adecuada comprensin y anlisis. Adems para la simulacin de los
respectivos circuitos se tom como base que la norma tanto de prdidas de
potencia, como de cadas de voltaje fuera de un 5% en la primera y de un
10% en la segunda. Es conveniente aclarar, como ya se mencion
anteriormente que la norma real sobrentiende que las prdidas de potencia
deben ser no mayor a un 5% y las cadas de voltaje no mayores de un 7,1%.
Los resultados de la corrida de la situacin actual de cada uno de los
circuitos secundarios se representa en las Tablas 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 en
Anexo 1.
Circuito #17: Tiene 34 circuitos secundarios Circuito #18: Tiene 68 circuitos secundarios
Circuito #19: Tiene 56 circuitos secundarios
De los circuitos estudiados:
En el circuito 17: 17 estn en norma
3 admiten mejoras por inversiones mnimas
14 admiten mejoras por inversiones
En el circuito 18: 30 estn en norma
4 admiten mejoras por inversiones mnimas
34 admiten mejoras por inversiones
En el circuito 19: 29 estn en norma
9 admiten mejoras por inversiones mnimas
18 admiten mejoras por inversiones
En la tabla 3.0 del anexo 1 se representan los circuitos que admiten
mejoras por inversin mnimas y de cmo quedan despus de dichas mejoras.
En las tablas2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11 del anexo 1 se representan las
mejoras propuestas a los circuitos que admiten mejoras con inversiones y su
situacin despus de las mejoras. Los presupuestos se realizaron solamanete
para los circuitos que admiten mejoras por mnima inversin.
2.9 Determinacin de las prdidas totales de cada circuito primario estudiado en su situacin actual y despus de mejorados.
Antes de mejorar los circuitos por inversiones mnimas, se analiz la
situacin actual de cada circuito secundario. El total de circuitos
secundarios del circuito primario 17 tienen 91.88 kW de prdidas de
potencia, y 265.3 MWh/a de prdidas de energa antes de la mejora. Los
del 18 tienen 266.1kW de prdidas de potencia y 682.7MWh/a de prdidas
de energa. Y los del 19 tienen 187.2kW prdidas de potencia y
533.7MWh/a prdidas de energa antes de las mejoras.
El grfico abajo muestra las prdidas de cada circuito en su situacin
actual.
Prdidas de potencia
050
100150200250300
Circuito 17 Circuito 18 Circuito 19
(KW
)
Figura 2.0 Prdidas de potencia de los circuitos secundarios
Prdidas de energa
0
200
400
600
800
Circuito 17 Circuito 18 Circuito 19
( MW
h/a
)
Figura 2.1 Prdidas de energa de los circuitos secundarios
Despus de mejorar los circuitos que admiten mejoras por inversiones
mnimas, las prdidas totales en los circuitos secundarios quedan de la
siguiente manera, el circuito 17 con 89.54kW de prdidas de potencia, y
257.94 MWh/a de prdidas de energa despus de la mejora. El 18 tiene
261.7kW de prdidas de potencia y 672.12MWh/a de prdidas de energa.
El 19 tiene 181.18kW prdidas de potencia y 519.05MWh/a prdidas de
energa despus de las mejoras. El grfico abajo muestra las prdidas de
cada circuito en la situacin mencionada anteriormente.
Prdidas de potencia
050
100150200250300
Circuito 17 Circuito 18 Circuito 19
( kW
)
Figura 2.2 Prdidas de potencia de los circuitos secundarios despus de mejorados.
Prdidas de energa
0
200
400
600
800
Circuito 17 Circuito 18 Circuito 19
( MW
h/a
)
Figura 2.3 Prdidas de energa de los circuitos secundarios despus de mejorados.
Abajo se representa el ahorro total de los circuitos que se mejoraron por inversiones mnimas. El ahorro de potencia es 12.74 kW y el ahorro de energa es 32.314 MWh/a.
05
101520253035
Ahorro de potencia(kW) Ahorro de energa(MWh/a)
Figura 2.4 Ahorro total de los circuitos secundarios..
Captulo III :
Clculo econmico de las mejoras propuestas.
3.1- Introduccin
En este capitulo se refleja el clculo econmico de las mejoras mencionadas
en el capitulo anterior o sea el presupuesto para realizar las mejoras y el
clculo del VAN (Valor Actual Neto) para saber el tiempo de recuperacin de la
inversin. Estas mejoras repercuten directamente en el consumo de
combustible y as como en la generacin de energa elctrica, puesto que al
realizarlas disminuyen las prdidas tanto de energa como de potencia
aparejadas con una disminucin del consumo de combustible.
Sobre la base del conocimiento contemporneo del dao ecolgico que
realiza el hombre diariamente sobre el entorno en que habita, este trabajo no
solo se referir a los problemas tcnicos y econmicos propiamente dichos sino
tambin al impacto medioambiental que proporcionan las mejoras propuestas y
descritas anteriormente
3.2 - Costo de los materiales utilizados.
Es conveniente aclarar que para cada circuito mejorado se obtuvo un
presupuesto y se calcul el VAN por separado. Para realizar la mejora se
deben utilizar recursos financieros adicionales que no van a formar parte del
circuito, pero son indispensables para lograr un trabajo eficiente y de buena
calidad. Entre ellos
estn , las gras, combustible para los vehculos, salarios de los trabajadores,
etctera, estos se reflejan en la ficha de cada presupuesto en Anexo2.
3.3- Presupuesto para la inversin de mejoras.
No solo el costo de los materiales est directamente involucrado en la
mejora realizada, tambin se encuentra el gasto en mano de obra calificada,
este por s genera gastos en salario, en seguridad social, en descanso
retribuido, gastos de dieta, los Tcnico Administrativos , consumo de
combustibles, etctera, los cuales se encuentran reflejados en el Anexo 2, en
el resumen de costo estimado de cada ficha de presupuesto realizada a cada
uno de los circuitos a mejorar.
3.4-Evaluacin econmica de las mejoras realizadas.
Este es el aspecto principal para realizar mejoras en la redes elctricas,
puesto que proporciona una idea de los beneficios a obtener tanto para el
Sistema Electroenergtico Nacional como para los usuarios asociados a l.
Para calcular estos beneficios se tienen en cuenta factores que intervienen en
los resultados, los cuales son:[11]
Fpsubt: Factor de prdidas en la subtransmisin.
Fpdistp: Factor de prdidas en la distribucin primaria.
Fpdists: Factor de prdidas en la distribucin secundaria.
Fi: Factor de insumo de planta generadora.
Fr: Factor de reserva.
Fpt: Factor de prdidas en la transmisin.
Cig: Costo del kW instalado en planta marginal.
C: Costo del combustible.
Ce: Consumo especfico de la planta menos eficiente.
r: Tasa de descuento.
n: Nmero de aos que comprende el estudio.
FLP: Factor de liberacin de planta.
FLR: Factor de liberacin de redes.
FRC: Factor de recuperacin del capital.
Ip: Beneficio anualizado por liberacin de planta.
Ir: Beneficio anualizado por liberacin de redes.
BCC: Beneficio por reduccin de consumo de combustible.
FRPe: Costo del combustible ahorrado en la unidad generadora
marginal cuando se reduce 1MWh de prdida en la distribucin
Con estos factores se realiza una metodologa de clculo para determinar
cuan acertada es la evaluacin econmica del proyecto realizado. Esta
metodologa viene apoyada en una serie de ecuaciones las cuales se
formularn a continuacin :
Factor de liberacin de planta:
FLP = Cig/((1-Fi)*(1-Fr)*(1-Ppt)*(1-Fpd)) [ 3.0]
Beneficio anualizado por liberacin de planta:
Ip = FLP*P (kW)*FRC [ 3.1]
Beneficio anualizado por liberacin de redes:
Ir = FLR* P (kW)* FRC [ 3.2]
Costo del combustible ahorrado en la unidad generadora marginal cuando
se reduce 1MWh de prdida en la distribucin:
FRPe = (C*Ce)/((1-Fi)*(1-Fpt)*(1-Fpd)) [ 3.3]
VAN = Beneficios Actualizados-Total de gastos [3.4]
B/C = Total de beneficios/Total de gastos [3.5]
El resultado econmico se encuentra reflejado en la ficha donde aparece el
clculo del VAN y el Tiempo de Recuperacin de la Inversin [Anexo 2 ] ; que
como ya se dijo se obtuvo para cada uno de los circuitos mejorados por
separado ya que si se van a ejecutar las mejoras por separado, resultar de
una mejor comprensin y anlisis.
3.5-Impacto medioambiental de las mejoras realizadas. El mundo en la actualidad posee un problema medioambiental grave, por
la gran cantidad de gases emitidos diariamente por las grandes industrias ,
autos, Termoelctricas, etc. Los gases emitidos por las termoelctricas
fundamentalmente son SO2 , CO2 y NOx (Dixido de Azufre , Dixido de
Carbono y xidos de Nitrgeno respectivamente) que cuando estos se
mezclan con el agua se producen compuestos cidos que al precipitarse
sobre la atmsfera daan el ecosistema , tambin producen el llamado
efecto invernadero ( Global Warming ) el cual aumenta la temperatura
atmosfrica.
Con la disminucin de la emisin de gases contaminantes por las
chimeneas de Rent se limita un poco el impacto que poseen estos sobre
el medio ambiente y el ecosistema.
Al realizar las mejoras a los circuitos secundarios estudiados, con estas
se disminuyeron las prdidas de potencia y de energa lo cual va aparejado
a una disminucin de la energa a suministrarles y as, a generar en la
termoelctrica Rent lo que contribuye a un ahorro de combustible y a una
disminucin de la cantidad de gases contaminantes emitidos a la atmsfera.
El valor total de la energa ahorrada en los 16 circuitos secundarios
mejorados es de 32.314 MWh/a.
El clculo de los indicadores los cuales se refieren al impacto
medioambiental propiamente dicho se reflejan en la siguientes tablas.
Efecto Econmico Ahorro en Crudo Cubano ( Ton / ao ) 5.904 Ahorro en divisas ( $ ) 767.52
Tabla 4 - Efecto econmico por reduccin de gases contaminantes.
Efecto Ecolgico Masa de gases que se dejan de emitir ( Ton / ao ) 97.92 Volumen de gases que se dejan de emitir ( m3 / ao ) 39934.7 Volumen de gases que se dejan de emitir (m3 / h) 4.558
Tabla 5 - Efecto ecolgico por reduccin de gases contaminantes.
Conclusiones
En este trabajo se estudiaron tres circuitos primarios, los circuitos
17, 18 y 19, se estudiaron 158 circuitos secundarios, el 17 tiene 34 circuitos
secundarios, el circuito 18 tiene 68 circuitos secundarios y el circuito 19 tiene
56 circuitos secundarios. De los circuitos estudiados, en el circuito 17, 17
estn en norma, 3 admiten mejoras por inversiones mnimas 14 admiten
mejoras por inversiones. En el circuito 18, 30 estn en norma, 4 admiten
mejoras por inversin mnimas, 34 admiten mejoras por inversiones. En el
circuito 19, 29 estn en norma, 9 admiten mejoras por inversiones
mnimas,18 admiten mejoras por inversiones.
El total de circuitos secundarios del circuito primario 17 tienen 91.88
kW de prdidas de potencia, y 265.3 MWh/a de prdidas de energa antes
de la mejora. Los del 18 tienen 266.1kW de prdidas de potencia y
682.7MWh/a de prdidas de energa. Y los del 19 tienen 187.2kW prdidas
de potencia y 533.7MWh/a prdidas de energa antes de las mejoras.
Despus de mejorar los circuitos que admiten mejoras por inversiones
mnimas, las prdidas totales en los circuitos secundarios quedan de la
siguiente manera:
El circuito 17 con 89.54kW de prdidas de potencia, y 257.94 MWh/a de
prdidas de energa despus de la mejora.
El 18 tiene 261.7kW de prdidas de potencia y 672.12MWh/a de
prdidas de energa.
El 19 tiene 181.18kW prdidas de potencia y 519.05MWh/a prdidas de
energa despus de las mejoras. El ahorro de potencia es 12.74 kW y el
ahorro de energa es 32.314 MWh/a.
Las mejoras que se ejecutaron fueron: Balancear fase y reubicar banco al
centro de carga. Todas las inversiones que se realizaron, su tiempo de
recuperacin es un ao despus de realizar las mejoras. Como resultado de
este trabajo se le entrega a la Empresa Elctrica la ficha de cada presupuesto
para ejecutar las inversiones.
Con las mejoras realizadas , existe un ahorro de energa consumida por los
circuitos y as, dejada de generar en la Central Termoelctrica Rente
representando esto una disminucin de la cantidad de combustible a utilizar y
de la cantidad de gases contaminantes dejados de emitir a la atmsfera. El
ahorro de combustible fue de 5.904 toneladas al ao, dado en un ahorro en
divisas de 767.52 USD. El volumen de gases que se dejan de emitir a la
atmsfera es de 4.558 m3/h.
Recomendaciones
1-Mejorar todos los circuitos que estn fuera de norma.
2-Resolver el problema que tiene el programa profesional ESEC de
no calcular circuitos de distribucin en lazos.
3-Proponer que las mejoras realizadas se ejecuten en un tiempo
relativamente corto.
4-Actualizar el sistema de numeracin en los planos de los circuitos
secundarios de distribucin.
5-Seguir implementando Trabajos de Diploma encaminados a realizar
mejoras a circuitos de distribucin.
Bibliografa
[1]. - Casas Leonardo: Sistemas Electroenergticos, tomo 1 y 2;
1982. Editorial Pueblo y Educacin.
[2]. - OBE Santiago de Cuba: Expedientes de los circuitos de distribucin primaria de la ciudad de santiago de Cuba. 1994
[3]. - Llamo Hctor S: Transmisin de la energa elctrica mediante corriente alterna. La Habana 1985.
[4]. - Dominguez y Font: Trabajo de diploma. Esquemas de operacin post averias de la red de distribucin de la ciudad de Santiago de Cuba.1994
[5]. -Stevenson William: Elements of Power System Analysis. Third Edition. Mc Graw-Hill.USA.1985.
[6].- Ayuda del programa especializado en redes de distribucin ESEC(Estudio de circuitos secundarios).
[7].- http//intranet.uo.edu.cu/mcfie /Sistemas Elctricos / Redes Urbanas de distribucin. pdf.
[8].-Pelez Alberto: Redes y Sistemas Elctricos ( Monografa). Universidad de Oriente.Cuba.1984.
[9].- Dr. Oliva, Dr. Beatn y otros: Explotacin y materiales constructivos de generadores de vapor. Ediciones ISPJAM. Cuba.1984.
[10].-http//intranet. uo.edu.cu / electroweb / sistemas cdgtmo/ Libro de distribucin / pgina nueva. htm.
[11].-Ing.. Miguel R Mokey Castellanos: Economa de la energtica. Editorial Pueblo y Educacin.
ANEXOS:
Prdidas de Potencia Prdidas de Energa Vmax P No Direccin kVA Cant. ( kW ) ( MWh/a ) ( % ) (%) Usua. Acom Tram Trans Total Acom Tram Trans Total
1 Organoponico la Risuea 15 13 0,061 0,41 0,22 0,091 0,146 0,984 1,03 2,16 10,94 6,32
2 Reparto Marialina % 8 y13 75 89 0,154 1,106 0,717 1,997 0,37 2,655 3,482 6,506 9,74 3,86
3 Calle 13 %Calle 4 y 6 50 76 0,249 0,598 1,129 1,976 0,598 1,436 3,955 5,989 5,51 3,294 Calle 4 y Pasaje 2 10 27 0,019 0,053 0,253 0,326 0,046 0,128 1,009 1,183 2,03 3,275 Cuabita 50 30 0,274 0,383 0,603 1,26 0,658 0,919 2,694 4,271 2,61 3,17
6 Cuabita %Los Pinos y 4ta 50 111 0,149 1,162 1,003 2,314 0,358 2,789 3,653 6,8 7,96 4,14
7 Cuabita %Calle 8 y 5ta 50 30 0,274 0,383 0,603 1,26 0,658 0,919 2,694 4,271 2,61 3,178 Iglesias%Calle 11 y 13 50 94 0,185 3,743 1,056 4,984 0,445 8,983 3,78 13,21 20,01 8,639 Los Pinos 50 75 0,155 1,14 0,773 2,068 0,373 2,736 3,101 6,21 8,1 4,37
10 Los Pinos% Calle D y E 37,5 41 0,111 0,045 0,484 0,64 0,266 0,107 2,122 2,566 2,18 2,17
11 Cuabita 37,5 49 0,085 0,16 0,459 0,704 0,205 0,385 2,131 2,721 1,87 2,49
12 Calle E%Pinos e Iglesias 50 89 0,134 2,117 0,785 3,036 0,321 5,081 3,129 8,532 13,21 6,36
13 Calle 10 25 40 0,102 0,67 0,624 1,396 0,246 1,609 2,241 4,095 6,77 5,04
14 Calle E%Estrella y Yarayo
3 50 74 0,227 9,314 0,913 10,45 0,545 22,35 5,93 28,83 17,15 14,38
15 Yaray (Cupet) 3 50 40 0,306 7,991 0,817 9,113 0,734 19,18 5,7 25,61 11,47 16,57
16 Yarayo 1 100
2 75 36 0,063 0,136 0,908 1,106 0,151 0,326 7,858 8,334 1,58 3,61
17 Yarayo 75 154 0,248 4,33 1,503 6,081 0,594 10,39 5,369 16,36 21 7,11
18y19 Mariana Grajales 75 / 15 132 0,219 11,29 1,104 12,61 0,526 27,09 4,915 32,53 12,96 16,23
20y21 Mariana Grajales 100 / 25 49 0,342 1,583 0,838 2,763 0,821 3,799 4,912 9,532 3,72 4,53
22y23 Mariana Grajales 50 / 10 64 0,154 3,022 0,701 3,877 0,369 7,253 3,33 10,95 7,97 8,16
Tabla 2.5 Resumen de prdidas del circuito de distrbucin secundario del 19 antes de la mejora.(pg.20).
Tabla 3.0 Mejoras propuestas por inversiones mnimas.(pg.21).
Direccin Mejoras propuestas E E P P V V (MWh/a) (%) (kW) (%) (V) (%)
Calle A y Calle 2da #11
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 7.008 5.95 2.401 4.89 10.5 8.73
Calle 6ta y el Hiyo #19
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 7 3.943 6.22 1.33 5.05 8.5 7.09
Calle 6ta #18
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 5 7.51 8.93 2.27 6.48 10.4 8.67
Calle 1 y Calle 2 # 97
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 4.196 4.89 1.319 3.69 7.8 6.5
Cuabita y Rene Ramos # 66 y 67
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 10 8.2 6.29 2.587 4.76 11.9 5.94
Paseo Marti y Barnada #98
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 5.17 6.78 1.325 4.17 6.3 5.28
Habana % Barnada y San Augustin #107
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 7.344 5.69 2.541 4.73 8.3 6.92
Avenida Acacias #55
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 6.23 6.01 2.166 5.01 8.1 6.75
Avenida Acacias #59
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 3 5.639 5.21 1.83 4.06 7.7 6.38
Tabla 3.1 Mejoras propuestas por inversiones mnimas.(pg.21).
Direccin Mejoras propuestas E E P P V V (MWh/a) (%) (kW) (%) (V) (%)
Calle 9 #31 1. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 4.942 6.06 1.63 4.8 7.8 6.49
Carmen #44
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 3.651 5.37 1.211 4.28 3.8 3.16
Carmen #46
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 2 3.067 5.46 0.96 4.14 5.9 4.91
Organoponico La Risuena #1
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 5 1.525 5.82 0.426 3.9 8.0 6.67
Yarayo #36
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 5 4.623 3.9 1.407 2.85 6.1 5.05
Peres Amber #52
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 6 5.039 4.78 1.67 3.8 8.1 6.72
Rene Ramos ( parque) #51
1.Balancear fases 2. Reubicar banco, mover transformador al poste # 4 4.324 5.42 1.373 4.13 5.9 4.93
