Compensacion Potencia Reactiva

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

FACULTAD DE INGIENERIA ELCTRICA

COMPENSACIN DE LA POTENCIA REACTIVA EN LA RED DE DISTRIBUCIN PRIMARIA DE LA CIUDAD DE SANTIAGO DE CUBA.

Tesis en opcin al titulo de Ingeniero Electricista

Por

Autores: Norlandis Antnez Torns

Hypolite Seignorette Elliot

TUTOR: Ing. Alberto Pelez Gonzlez (PT)

COTUTOR: Ing. Gerardo Mas Bicet (OBE)

SANTIAGO DE CUBA

Julio 2005

DEDICATORIA

Este trabajo se lo dedicamos a nuestros padres, hermanos, novias y familiares ms

queridos, por su paciencia, amor y confianza; en especial a nuestras madres.

A mis verdaderos amigos por su incondicional amistad.

A Fidel Castro y a la Revolucin Socialista por haber hecho realidad nuestros

sueos.

AGRADECIMIENTOS

No queremos concluir este trabajo, sin antes agradecerle al colectivo de

profesores, que con el esfuerzo de su trabajo, han logrado transmitir todos sus

conocimientos para formar en nosotros un Ingeniero con calidad, digno de esta

sociedad, a todos mis compaeros de grupo por la especial ayuda brindada en estos

cinco aos de estudios y esfuerzos y en especial a nuestras novias que nos

brindaron el ltimo aliento necesario para terminar con un gran xito.

Muchas Gracias

RESUMEN

Este trabajo de diploma tiene el propsito de contribuir a mejorar el rgimen de

operacin de la red de 13,2 kV de la provincia Santiago de Cuba a travs de la

disminucin de la potencia reactiva de las lneas.

El mismo est estructurado en cinco captulos:

El primer captulo hace referencia a los circuitos primarios de distribucin que

constituyen la Subestacin Norte, capacidad instalada de la misma, adems de una

amplia descripcin sobre los circuitos que conforman dicha Subestacin.

En el segundo captulo se hace una referencia acerca de los conceptos empleados

para una correcta compensacin, as como los requisitos necesarios para esta, pues

se utilizan bancos de condensadores.

En el tercer captulo se dan las orientaciones necesarias sobre el modo de empleo

del software RADIAL. Se brinda informacin sobre el estado actual de la red y de los

circuitos que finalmente se compensan.

En el cuarto captulo, se analiza desde el punto de vista econmico, la rentabilidad

de las compensaciones de los circuitos, teniendo en cuenta las posibilidades reales

con que en estos momentos cuenta la empresa para llevar a cabo la inversin.

En el quinto captulo dada la importancia que tiene evitar la contaminacin ambiental

se analiz el efecto que producen los gases expulsados al medio ambiente por el

deterioro de los condensadores. As como un clculo de la disminucin del volumen

de gases contaminantes expulsados al medio ambiente en la generacin de energa

elctrica.

ABSTRACT

The following study has the purpose of contributing to improving the operating level of

the 13,2 kV system in the province of Santiago de Cuba by minimizing the reactive

power in the lines. The study comprises of four chapters.

The first chapter elaborates the four primary distribution circuits which forms the north

substation, the installed capacity, also a broad description of each circuit.

The second chapter makes reference of the basic concepts used in the correct

compensation also the requirements necessary for the implementation of the capacitor

banks.

The third chapter gives the orientations on the use of the program RADIAL, it describes

the steps required for the entry of the data base and its processing .This chapter finally

gives information on the actual state of the circuits, those which are compensated and

the new power factor of the circuits (those compensated).

The fourth chapter analyzes from an economic point of view the rentability of the

compensation of these circuits, taking in account the possible real values, presently

which the company uses for implementation and also the cost of existent

contamination on the north substation.

The fifth chapter finally states the importance of preventing environmental pollution. It

also analyses the effect of gases emited to the surroundings by the detioration of PVC

capacitors, and finally the calculations of reduction of such gases.

LISTA DE FIGURAS

1. Fig. 1. Representacin esquemtica de un condensador Pg. 21

2. Fig. 2. Mantenimiento de los bancos de condensadores. Pg. 22

3. Fig. 3. Representacin esquemtica de un condensador variable. Pg. 23

4. Fig. 4. Montaje correcto de un banco de condensadores Pg. 25

5. Fig. 5. Expulsin de gases contaminantes al medio ambiente... Pg. 35

LISTADO DE TABLAS

ANEXOS

Anexo I Corridas de flujo antes de compensar

Tabla 3.1 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 17 (Mx. Demanda)... Pg. 42


Tabla 3.3 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 18 (Mn. Demanda) ... Pg. 44

Tabla 3.4 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 19 (Mx. Demanda) .. Pg. 45

Tabla 3.5 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 19 (Mn. Demanda) Pg. 46



Anexo II Corridas de flujo despus de compensar





Tabla 3.12 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 20 (Mx. Demanda).. Pg. 53

Tabla 3.13 Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 20 (Mn. Demanda. Pg. 54

Anexo III Tablas

Tabla 3.14 Voltaje que se ve en la corrida en el ltimo nodo (KV)... Pg. 55

Tabla 3.15 Seleccin y ubicacin de los bancos de capacitores. Pg. 56

Tabla 3.16 Factor de potencia para mximo y mnima demanda. Pg.57

Tabla 3.17 Prdidas de energa en las lneas y en el Hierro de los transformadores... Pg. 58

Tabla 3.18 Ahorro total de potencia y energa para mxima y mnima demanda al ao.. Pg. 59

Tabla 4.1 Beneficios obtenidos en 8 ao de anlisis para cada circuito compensado Pg. 60

Tabla 4.2 Costo del banco de capacitores por circuitos.. Pg. 61

Tabla 4.3 Resultados de los Indicadores Econmicos. Pg. 62

Tabla 5.1 Resultados del clculo del volumen de gases contaminantes.. Pg. 63

INDICE

PENSAMIENTO

DEDICATORIA

AGRADECIMIENTOS

RESUMEN

ABSTRACT

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABLAS

INDICE

Pg. N

INTRODUCCIN.. 10

CAPITULO I

CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE LA SUBESTACIN SANTIAGO NORTE................ 11

1.1 Introduccin............................................................................................... ......................... 11

1.2 Caractersticas generales de las redes de distribucin.. 11

1.3 Descripcin general de la red de distribucin primaria de la provincia de Santiago de

Cuba

13

1.4 Descripcin general de la Subestacin Santiago Norte.............................................. 15

1.5 Descripcin de los circuitos que alimenta la Subestacin Santiago Norte......................... 16

1.5.1 Circuito 17 16 1.5.2 Circuito 18............................................................................................................ ......... 17

1.5.3 Circuito 19....................................................................................... .............................. 18

1.5.4 Circuito 20............................................................................................................ ......... 19

CAPTULO II

GENERALIDADES SOBRE LA COMPENSACIN DE POTENCIA REACTIVA EN REDES

PRIMARIAS DE DISTRIBUCIN ..

20

2.1 Introduccin............................................................................................................. ........... 20

2.2 Conceptos bsicos, estructura y montaje de los condensadores. 20

2.2.1 Condensadores 20

2.2.1.1 Condensadores fijos 21

2.2.1.2 Condenadores variables 23

2.2.2 Empleo ms frecuentes de los condensadores 23

2.3 Disposiciones Reglamentarias con respecto a la Correccin de Energa Reactiva 24

2.4 Sobrecompensacin de Energa Reactiva. 24

2.5 Compensacin de Energa Reactiva Mediante el uso de Condensadores.. 25

2.6 Compensacin con Condensadores en Baja Tensin. 26

CAPTULO III

SOLUCIONES TCNICAS PARA COMPENSAR LA POTENCIA REACTIVA... 27

3.1 Introduccin. 27

3.2 Preparacin de la base de datos y descripcin del software RADIAL. 27

3.2.1 RADIAL. 27

3.2.2 Preparacin de la base de dato de la red 30

3.3 Circuitos con bajos factores de potencia. Circuitos a compensar 30

10

INTRODUCCIN

La funcin de todo sistema de transmisin y distribucin, es suministrar energa elctrica a

los consumidores en su lugar de consumo, disponible siempre para ser utilizada, por lo

que estos requieren, fuertes inversiones que necesitan cuidado y precisin en su

operacin, siendo un elemento bsico en la vida y en el desarrollo de la sociedad.

Con el desarrollo industrial y el incremento poblacional de la provincia en los ltimos aos

se hace necesario un anlisis del estado actual de la red de 13,2 kV, puesto que 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 por ciento de prdidas de potencia y una cada

de voltaje determinada.

El siguiente trabajo tiene como objetivos principales:

Compensar la potencia reactiva.

Disminuir las prdidas de potencia y de energa.

Disminuir las cadas de voltaje.

Mejorar el factor de potencia.

Para ello se realiz una actualizacin de los circuitos de distribucin (17, 18, 19 y 20) de la

Subestacin Norte para poder crear la base de datos necesarios en el clculo de las

mejores propuestas, asociadas a estas y sus respectivos presupuestos. Adems se

analizaron los beneficios que se pueden obtener despus de ejecutar dichas mejoras y

su impacto medioambiental.

11

CAPTULO I

CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE LA SUBESTACIN SANTIAGO NORTE

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.

1.2 Caractersticas generales de las redes de distribucin [9]

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 slo ser estudiada la distribucin. Esta es la parte del sistema elctrico,

constituida por los conductores, estructuras, aisladores, equipos, transformadores,

condensadores 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.

12

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.

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.

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.

13

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.

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.

14

El sistema electroenergtico de Santiago de Cuba consta con :

Km. de lneas de transmisin (220 kV) 24,7

Km. de lneas de transmisin de (110 kV) 133,2

Km. de lneas de subtransmisin (33 kV) 146,4

Km. de lneas de distribucin primaria 1 020,8

Km. de lneas de distribucin secundaria 15 542,2

Clientes 133 194

Residenciales 127 937

Estatales 5 257

Transformadores de distribucin 4 440

Subestaciones de Transmisin 4

Subestaciones de subtransmisin 30

Luminarias de Alumbrado Pblico 15 200

Sodio 1 708

Mercurio 7 922

Incandescentes 5 570

Adems posee 4 subestaciones atendidas y 30 no atendidas de las cuales 11 son de

servicio exclusivo a terceros.

Subestaciones Atendidas

Subestacin Santiago Industrial.

Subestacin Hctor Pavn.

Subestacin Santiago del Este.

15

Subestacin Santiago Norte.

Se cuenta con 44 circuitos primarios de ellos 8 son de 4,16 kV y 36 de 13,2 kV.

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 13,2 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).

En este trabajo se har, solo el estudio de los circuitos de distribucin primaria 17, 18, 19

y 20, para determinar de los que estn fuera de norma, cuales de estos circuitos, sern

compensados y recomendar la futura ejecucin de las mejoras con inversiones

considerables.

1.4 Descripcin general de la Subestacin Santiago Norte [4]

Esta Subestacin est constituida en la actualidad por cuatro circuitos primarios, un

voltaje de operacin de 110/13,2 KV. Este circuito alimenta la parte Norte de la ciudad de

Santiago de Cuba, el centro urbano Jos Mart, reparto los Pinos, reparto Sueo y la

parte central de la ciudad. Se encuentran como principales consumidores los hospitales,

(Provincial Saturnino Lora, Materno Norte, Infantil, etc.), fbrica de cerveza, ron, pasta de

caramelos, los filtros. Presta servicio hace ms de 10 aos cumpliendo con las normas

establecidas.

Caractersticas generales de la Subestacin Norte

Circuito que la

componen

Capacidad

instalada (MVA)

Nmero de

transformadores

Distancia

(Km.)

17 18 19 20 25 2 63,1

16

1.5 Descripcin de los circuitos que alimenta la Subestacin Norte

A continuacin se describirn las principales caractersticas de los cuatros circuitos de

distribucin primaria de la Subestacin Norte.

1.5.1 Circuito 17

El circuito 17 est energizado a 13,2 kV desde la subestacin 110/13,2 Norte, situado en

el camino a La Risuea, al lado del Politcnico de la Construccin desde la subestacin

110/ 13,2 kV de Quintero (fuera de servicio) por la carretera central hasta el entronque de

la carretera de Boniato por Patricio Lumumba desde la Universidad hasta el primer

crucero de Santa Mara.

Posee los siguientes interruptores: 041(NC) en la s/e de Quintero, 328 (NA) interruptor

porta fusible que lo une al circuito 19 en Lumumba frente a al Universidad y el nmero

350 (NA), interruptor porta fusible, la que une al circuito en el primer crucero Santa Mara.

Posee un banco de capacitores en Lumumba y Carretera Central.

Este circuito es residencial ya que distribuye casi toda su carga a consumidores de

tercera categora.

Consumidores Importantes

Los Filtros

Unidad Militar

Becas de Quintero

Rancho Club

Servicentro

Fbrica de Implementos Deportivos

Estacin de Bomberos

Talleres de Transporte

17

Caractersticas Generales

Interruptor: 0-475

Longitud : 14,92 Km.

Estructuras:

Hormign

Madera

Acero

Hierro

1.5.2 Circuito 18

Este circuito nace en la Subestacin Santiago Norte corriendo por detrs del Politcnico y

de la Sala Polivalente Alejandro Urgells 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 la carretera por la

base de mnibus y Avenida de los Desfiles incorporndose a la parte detrs del Centro

de Operaciones , cruzando por el autoconsumo de la EPEF y cantera por detrs de esta

y del ISPJAM , incorporndose a la calle L de Aplicaciones de Terraza hasta calle M ,

teniendo como final el Hotel Santiago.

La otra parte del circuito sale de la Avenida de Las Amricas y la Carretera Central coge

Camino de la Ceiba en direccin al puente Lumumba , sube Yaray hasta la Plaza de la

Revolucin , contina por la Carretera Central hasta Calle 7 de Sueo ,calle Las Villas

,Calle 6, cruza la Carretera Central y sigue por calle 4 , P , Lumumba , sube Mart hasta

calle Nueva , calle Nueva hasta Trinidad, Trinidad hasta posta 3 del 26 de Julio , de aqu

hasta Escario y San Miguel pasando por Garzn teniendo como final las cuchillas 11.

Este circuito es priorizado ya que distribuye casi toda su carga a consumidores de primera

categora (hospitales, Hoteles, etc.).

Consumidores importantes

Hospital Provincial

Cardiocentro

Hospital Materno Norte

Hospital Infantil (Ondi)

Hospital Oncolgico

Hospital Materno Sur

18

Centro de ambulancia

Hotel Santiago

Teatro Heredia

Fabrica de Helado

Plaza de la Revolucin


Interruptor: 0-470

Longitud : 13,5 Km.

Estructuras:

Hormign

Madera

Acero

Hierro

1.5.3 Circuito 19

Este circuito recibe de la Subestacin Santiago Norte que suministra a los objetivos

econmicos de los repartos Jimnez, Los Pinos, La Risuea, Los Olmos. Posee tres

interruptores de operacin conjunta.

Nace de la Subestacin Santiago Norte corriendo por detrs del Politcnico de la

Construccin y de la Polivalente Alejandro Urgelles, en uso conjunto con el circuito 18.

Cruzando por detrs de la empresa de telfono e incorporndose a Cuabita hasta Yaray

donde hace loap con el circuito 18 y contina por esta ltima alimentando a los

consumidores de la zona y contina por San Fermn. Incorporndose a paseo Mart hasta

el puerta del despacho de carga. En Mart y Ruiz Ramos nace el ramal que alimenta a la

fbrica textil, Moncada, San Flix y San Jernimo.

Este circuito es industrial ya que distribuye casi toda su carga a consumidores de primera

categora.


Fbrica de Pastas y Caramelo

Fbrica de Hielo

19

Fbrica de Refresco

Fbrica de Calzados y Plsticos

Fbrica de Embalses Corrugados

Distribuidor de Combustible

Fbrica Textil

Sala Polivalente Alejandro Urgelles

Planificadora Yaray


Interruptor: 0-465

Longitud : 15,87 Km.

Estructuras:

Hormign

Madera

Acero

Hierro

1.5.4 Circuito 20

El circuito 20 se alimenta de la Subestacin Santiago Norte con un voltaje de 13,2 KV, es

un circuito de caracterstica residencial que alimenta el distrito Jos Mart y presenta

loap con los circuitos 10 y 19. Nace en la Subestacin Santiago Norte alimentando el

reparto Risuea y Micro 10, incorporndose alimentar Micro10 atraviesa la Avenida de

Las Amricas, alimentando los bloques, A, B, C, D, E, F, G, H, se incorporan nuevamente

a la Avenida de Las Amricas despus del bloque F alimentado Micro 7 y sus barrios

aledaos. A pesar de ser un circuito residencial presenta como cargas importantes los

siguientes establecimientos.


Estado de Softboll Micro 4

Empresa Hidro Economa


Interruptor: 0-460

Longitud : 18.81 Km.

Estructuras:

20

Hormign

Madera

Acero

Hierro

21

Captulo II

GENERALIDADES SOBRE LA COMPENSACIN DE POTENCIA REACTIVAS EN

REDES PRIMARIAS DE DISTRIBUCIN

2.1 Introduccin

Para la compensacin de los circuitos se utilizarn, bancos de condensadores para poder

mejorar el factor de potencia, disminuir las prdidas de potencia y la cada de voltaje.

2.2 Conceptos bsicos, estructura y montaje de los condensadores

Para la correcta realizacin del trabajo se debern conocer ciertos conceptos, de gran

utilidad para estructura y montaje de los condensadores.

2.2.1 Condensadores [6]

Los condensadores son componentes pasivos diseados con el fin de almacenar energa

electrosttica o presentar una capacidad elctrica determinada. Otra forma de definirlo

sera la siguiente: componentes pasivos de dos terminales en los que la intensidad que

los atraviesa (aparentemente) es proporcional a la variacin de tensin existente entre sus

terminales respecto al tiempo. Su unidad de medida en el SI es el Faradio aunque por las

limitaciones caractersticas de los mismos se usan distintos submltiplos (micro, / nano,

n / pico, p ).

Desde el punto de vista constructivo, un condensador est constituido por dos placas

conductoras separadas por un material dielctrico (Fig. 1). En su interior se establece un

campo elctrico, sin prdida de energa, como consecuencia de la polarizacin dielctrica.

La capacidad de un condensador va a depender del tamao de sus placas, de la distancia

que las separa y del material del que est formado el dielctrico.

Condensador bsico Smbolos del condensador

22

Fig. 1. Representacin esquemtica de un condensador.

Igual que en las resistencias, los condensadores son:

-Condensadores fijos: su valor capacitivo no se puede alterar.

-Condensadores variables: se puede modificar su capacidad dentro de unos

mrgenes determinados.

2.2.1.1 Condensadores fijos

Estos condensadores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor

no se puede modificar. Sus caractersticas dependen principalmente del tipo de dielctrico

utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los

nombres del dielctrico usado. De esta forma se puede distinguir los siguientes tipos:

De papel

De plstico

Cermico

Electroltico

De mica

De tntalo

De vidrio

De polister

23

Es el banco ms empleado en redes de distribucin areas, son fciles de instalar,

requieren un mnimo de mantenimiento y su montaje en altura evita que no tomen

contacto con personal no calificado (Fig. 2).

Los bancos fijos de MT pueden armarse por agrupamiento, en disposicin estrella con

neutro flotante, de capacitores monofsicos de MT diseados para la tensin de fase del

sistema, y con potencias unitarias normalizadas de 33.3, 50, 83.3, 100, 167, 200, 250, 300

y 400 kVAr, lo que permite construir bancos trifsicos de 100, 150, 250, 300, 500, 600,

750, 900 y 1200 kVAr, o mltiplos de estas potencias.

Son de muy fcil instalacin. En alimentadores o lneas areas apenas es necesario un

seccionador fusible del tipo kearney, descargadores de sobretensin (si el nivel cerunico

en el lugar de instalacin es elevado), y unos pocos accesorios de conexionado, mientras

que para el montaje se puede aprovechar un poste normal de tendido de lneas, dado que

el bajo peso de los bancos lo permite.

Disponiendo estos bancos a aproximadamente las 2/3 partes de la longitud del

alimentador, se logra una importante reduccin de las prdidas y de las cadas de tensin,

y una consecuente mejora del

servicio prestado a los clientes.

Fig. 2. Mantenimiento de los

bancos de condensadores.

2.2.1.2 Condenadores variables

Constan de un grupo de armaduras mviles, de tal forma que al girar sobre un eje se

aumenta o reduce la superficie de las armaduras metlicas enfrentadas, varindose con

ello la capacidad. El dielctrico empleado suele ser el aire, aunque tambin se incluye

mica o plstico (Fig. 3).

24

Fig. 3. Representacin esquemtica de un condensador variable.

2.2.2 Empleo ms frecuentes de los condensadores

Se emplean cuando se desea solucionar rpidamente un problema de penalidades

por bajo factor de potencia, y tambin cuando implementar una compensacin en

BT resulta laboriosa o inconveniente en funcin de la gran cantidad de unidades y

del fraccionamiento excesivo de la potencia a instalar.

Su empleo siempre debe tomarse como alternativa de la compensacin fija en BT,

y su funcin es suministrar la potencia reactiva de base de la carga, mas la

potencia que aportan los elementos reactivos del sistema para ese estado de carga

(principalmente la potencia reactiva de vaco de los transformadores de

distribucin).

Los bancos para poste permiten una gran concentracin de potencia, logrndose

equipos trifsicos de bajo costo por kVAr.

Su mantenimiento es prcticamente nulo. Se limita a una peridica revisin del

estado de los capacitores y fusibles, y a la verificacin de prdidas de impregnante

o de aisladores daados.

Puesto que los equipos son de bajo costo se obtiene un corto perodo de repago de

la inversin, evitndose las importantes penalizaciones por bajo factor de potencia

y por deficiente calidad de servicio.

No se logra ningn mejoramiento en los transformadores de distribucin. Estos

seguirn funcionando con el mismo factor de potencia que lo hacan anteriormente,

no pudindose liberar de ellos ninguna potencia aparente ni mejorar su cada de

tensin interna.

Existen limitaciones en cuanto a la potencia reactiva a incorporar. Si sta es

excesiva, pueden aparecer sobretensiones y efectos armnicos indeseables por

sobrecompensacin, pues la potencia reactiva incorporada es invariante a lo largo

del da. Dado que estos equipos no poseen ninguna maniobra bajo carga, no es

aplicable ningn dispositivo de regulacin. El seccionador fusible de tipo kearney

25

solo debe usarse como elemento de seccionamiento sin tensin y de proteccin

contra cortocircuitos.

Como los equipos son de una potencia respetable, la salida fuera de servicio de

uno de ellos puede alterar el buen factor de potencia de la instalacin. Se

recomienda entonces disponer de repuestos para atender a estas emergencias.

2.3 Disposiciones reglamentarias con respecto a la correccin de energa

reactiva.

En todos los suministros de servicio elctrico trifsico, con carga contratada iguales o

superiores a 10 kW, se instalar medidores de energa reactiva a los efectos de poder

controlar el nivel ptimo previsto de cos f =0,92, inductivo y de aplicar las tarifas

correspondientes. Con este fin se ha implementado un sistema de tarifas que penalizarn,

en forma gradual, los valores del factor de potencia inferiores al nivel establecido,

pudiendo llegar hasta la suspensin del servicio, cuando el valor medio del factor de

potencia sea inferior a 0,60.

2.4 Sobrecompensacin de energa reactiva.

Cuando un eventual exceso de compensacin de energa reactiva inductiva produzca

perturbaciones en la red de suministro o transporte, que se detectaran, ya sea por

controles o por reclamaciones de clientes, que pudieran quedar afectados, se efectuar

un previo estudio de la situacin, para que se corrijan la desviacin, fijndole o fijndoles

un plazo para ello.

En caso de no hacerlo, se adoptarn las medidas del caso, que pueden ser, entre otras,

instalar medidores de reactiva capacitiva a fin de poder cuantificar esta energa tan

perjudicial como la reactiva inductiva, pudiendo llegar a cortar el servicio, si no se corrige

la situacin, previa notificacin al cliente.

2.5 Compensacin de energa reactiva mediante el uso de condensadores

Cuando se instalen condensadores, en todos los casos, se debern respetar las

siguientes disposiciones generales:

a) Todo condensador que se instale para corregir el factor de potencia deber cumplir con

las normas, segn sea la tensin del servicio a los que se le aplique el condensador, o el

tipo de este ltimo.

26

b) La ubicacin de condensadores deber reunir las siguientes condiciones:

I) El lugar ser seco, bien ventilado y con una temperatura ambiente mxima de 40C y

alejado de zona de inflamables.

II) El condensador estar libre de efectos de conduccin y radiacin directa de calor de

instalaciones o aparatos vecinos (Fig. 4).

Fig. 4. Montaje correcto de un banco de condensadores.

c) Cuando la caja exterior de los condensadores sea metlica, deber ser adecuadamente

puesta a tierra.

d) Cerca de todo condensador o batera de condensadores, segn los casos, se colocar

en lugar bien visible una leyenda indeleble indicando que antes de tocar un condensador

desconectado hay que cortocircuitar y poner a tierra sus terminales.

e) Todo condensador estar equipado con resistencias de descarga permanente

conectadas, que absorban la carga acumulada, de tal modo que, despus de desconectar

el condensador de la red, la tensin residual sea reducida por lo menos a 75 V en 3

minutos, para condensadores de hasta 660V, y en menos de 10 minutos, para los

condensadores de ms de 660 V.

f) Todo el equipo que se utilice con un condensador, es decir conductores, barras,

interruptores, fusibles, etc., estar dimensionado para admitir permanentemente, sin

sobrecalentamiento, una corriente de magnitud por lo menos igual a 1,35 veces la

corriente nominal del condensador.

27

2.6 Compensacin con condensadores en baja tensin

Los condensadores que se instalen en los circuitos en baja tensin debern cumplir

adems con las siguientes disposiciones:

a) Hasta 15 kVAr podrn usarse interruptor manual de corte rpido y fusibles calibrados

para un 200 % de la corriente nominal del condensador o de la batera segn los casos.

b) Para ms de 15 kVAr deber usarse interruptores automticos con un poder de corte

mnimo de 10 kA, calibrado para un 150 % de la corriente nominal del condensador o de

la batera segn los casos.

c) Cuando de un mismo juego de barras de un tablero de distribucin se alimenta ms de

un condensador, de tal manera que pueda entrar en servicio un condensador estando otro

ya conectado, deber instalarse una reactancia en aire de 0,5 %, en serie entre cada

condensador y su dispositivo de maniobra.

28

CAPTULO III

SOLUCIONES TCNICAS PARA COMPENSAR LA POTENCIA REACTIVA

3.1 Introduccin

Este captulo tiene como objetivo el estudio general de los circuitos. Seleccionndose los

circuitos con bajos factores de potencia a los cuales se les realizan las corridas de flujo.

Posteriormente se analizarn los resultados con el fin de compensar la potencia reactiva y

mejorar el factor de potencia .Haciendo una comparacin de los circuitos a compensar en

rgimen de mnima y mxima demanda antes y despus de la mejora.

3.2 Preparacin de la base de datos y descripcin del software RADIAL [5]

Es de vital importancia para la correcta preparacin de la base de datos conocer los

manuales de los software empleados, ya que facilitara una mayor rapidez para la

maniobrabilidad de este.

3.2.1 RADIAL

El Radial es un software concebido para realizar prcticamente todos los estudios

relacionados con las redes de distribucin primaria y de subtransmisin. Est programado

sobre el Delphi 5 usando tcnicas de programacin orientada a objetos y requiere de

configuraciones mnimas, prcticamente disponibles en cualquier PC. Conformado en el

Centro de Estudios Electroenergticos (CEE) de la Universidad Central Marta Abreu de

Las Villas, Cuba.

Ejecuta estudios de flujo de carga monofsico y trifsico, ubicacin ptima de capacitores,

seleccin y coordinacin de protecciones, balanceo de carga, fiabilidad y reconfiguracin.

Ofrece una amplia variedad de reportes grficos, incluido el perfil de voltaje, as como

informacin numrica sobre el monolineal y cdigo de colores para las condiciones de

bajo voltaje y sobrecargas en lneas.

Para la edicin de un circuito, RADIAL cuenta con barras elementales con sus

correspondientes botones para su manejo.

29

1- Barra Estndar: cuyos botones para la edicin son:

- Crear un archivo nuevo

- Abrir un archivo

- Guardar

- Imprimir

2- Explorar: Muestra un inventario completo de todos los elementos del circuito: Nodos,

lneas, cargas, capacitores, enlaces y dispositivos.

3- Barra de elementos:

- nodos, fuentes, lneas, dispositivos, cargas, capacitores.

Al hacer clic izquierdo sobre Crear un archivo nuevo, aparece una pantalla con una barra

que ser la referencia a partir de la cual se edita el circuito.

El proceso de edicin se va desarrollando haciendo clic en cada uno de los botones de la

Barra de elementos y a continuacin haciendo nuevamente clic sobre el lugar del

monolineal en que se quiere insertar el elemento seleccionado (nodo, lnea, etc.).

La edicin debe comenzar por los nodos, los que se pueden incorporar al naciente circuito

solo o con sus lneas.

Antes de incorporar las lneas, debe situarse la Fuente en el Nodo 1. Para eliminar algn

elemento ya incluido, se da clic derecho sobre el elemento deseado y aparecern varias

opciones entre las que estn copy o paste que operan de la forma tradicional.

Una vez conformado el diagrama monolineal del circuito, se le incorporan los datos de

cada elemento, para lo cual se activan sus correspondientes ventanas.

Los datos necesarios para cada elemento son:

a) Subestacin:

Generales

- Cdigo: Se refiere al cdigo del SIGEDI u otro cualquiera.

- Transformador: Se selecciona de la lista de Bibliotecas Transformador trifsico

Mediciones: Se refiere al grfico de carga general (P y Q) de la subestacin. Este se

edita a travs de la tabla que muestra la ventana. Permite aadir, insertar y borrar datos.

b) Nodos: Al hacer clic sobre la barra del nodo, se abre una ventana donde aparece el

cdigo, que tiene el mismo significado ya descrito y su direccin.

30

c)- Lneas:


- Longitud.

- Fase: Calibre del conductor. Se selecciona de la lista editada en Bibliotecas

Conductores.

- Neutro: Calibre del conductor. Se selecciona de la lista editada en Bibliotecas

Conductores.

- Estructura: Se selecciona de la lista editada en Bibliotecas Estructuras

d) Cargas: La introduccin de los datos requiere previamente mostrar la ventana de

cargas mediante la accin del cursor y el clic correspondiente sobre la carga.


- Grfico: Selecciona el grfico de carga editado en Biblioteca Grficos.

- Pmx: Potencia activa mxima del grfico seleccionado.

- Qmx: Potencia reactiva mxima del grfico seleccionado.

e) Capacitores:

Con doble clic sobre el banco de capacitores en el monolineal aparece una ventana

con:


- Capacidad: Capacidad del banco de capacitores.

Actualmente RADIAL tiene habilitados los siguientes clculos que se llaman a ejecucin a

travs de Ejecutar en la barra de herramientas o por medio de los botones de la Barra de

Estudio, la que se visualiza por medio de Ver, Barra de Estudio.

Los principales estudios disponibles son:

- Flujo de carga monofsico

- Flujo de carga trifsico

Al ejecutarse muestra la hora de mxima y de mnima. Por default ejecuta el flujo a la

hora de mxima, pero se puede elegir otra.

31

3.2.2 Preparacin de la base de dato de la red

Los datos de las potencias activas y reactivas demandadas por circuitos se obtuvieron a

travs de las lecturas por hora, tomadas en el despacho provincial.

Para la entrada de potencias activas y reactivas mximas demandas por cada circuito en

el software Radial, se determino por decisin de la empresa, distribuirlas por todas las

cargas correspondientes, teniendo en cuenta la capacidad instalada por la subestacin.

Esta decisin es tomada debido a que no influye esta distribucin a la hora de la

compensacin de la potencia reactiva mediante bancos de capacitores.

En cada carga se hace necesario definir el grfico de cargas, debido a que el programa

en su biblioteca, brinda diferentes opciones.

Tambin al circuito dibujado en el Radial hay que suministrarle los datos de las lneas

como son el calibre de los conductores y su longitud.

3.3 Circuitos con bajos factores de potencia. Circuitos a compensar

El suministro elctrico a empresas industriales y otros consumidores debe ser confiable,

es decir mantener los parmetros de explotacin dentro de las normas lo que se traduce

en una mayor eficiencia en el servicio.

El factor de potencia no puede considerarse inferior a 0,9 en redes bien diseadas, debe

encontrarse lo ms prximo posible a la unidad, y avalado por un anlisis

tcnico econmico.

Mediante un estudio detallado del comportamiento del factor de potencia por cada

interruptor y por decisin de la empresa, se seleccionaron los circuitos que necesitan ser

compensados, para su mejora en el perodo de mxima y mnima demanda

(Tabla 3.16; Anexo III).

3.3.1 Flujo de potencia de los circuitos a compensar

Una de las exigencias de un sistema electroenergtico lo constituye el factor econmico

el cual est ligado a las prdidas de potencia activa y reactiva. Estn establecidos ciertos

rangos en los que la red puede operar sin provocar daos considerables a la economa

nacional. Sin introducir cambios y mejoras las prdidas de potencia pueden ser

( %5P ).

El voltaje es otro de los indicadores bsicos que determina la calidad en el suministro de

la energa elctrica. En todo sistema energtico debe existir su control y regulacin para

que llegue al ltimo de los consumidores con la calidad mnima requerida.

La Unin Nacional Elctrica (UNE) ha dictado los siguientes criterios:

32

Cada mxima permisible de voltaje en un alimentador de 13,2 kV sin cambios o mejoras

es de 3,45 kV, lo que representa el 10,45 %.

Mediante el programa RADIAL se realizaron las corridas de flujo de potencia, para la hora

de mxima demanda y con potencia constante, dando como resultado el total de prdidas

de potencia y energa al da(Tablas; Anexo I). Estas prdidas totales se descomponen en

las prdidas de potencia activa y reactiva en las lneas, las prdidas de hierro y cobre en

los transformadores as como las prdidas de energa de dichos elementos,

respectivamente; tambin dan las prdidas de potencia en por ciento por distribucin


Debe sealarse que en los resultados obtenidos, a pesar de que los transformadores de

los circuitos estn subcargados, las prdidas de hierro en los transformadores es en la

mayora de los casos menor que las prdidas por potencia reactiva y activa en las lneas

y por ende las prdidas de energa (Tabla 3.17; Anexo III)

Se debe tener en cuenta que las prdidas en el hierro de los transformadores son

constantes y en este caso dan el mayor aporte a las prdidas totales de energa en el

circuito. As tambin, el valor tan alto de dichas prdidas influye en el factor de potencia.

Dichos circuitos no cumplen con el por ciento de prdidas establecidos pues sobrepasan

el 5 %, excepto el circuito 17. Un elemento fundamental a tener en cuenta es el voltaje en

el ltimo nodo, (Tabla 3.14; Anexo III). Donde el valor ms bajo es de 5,75 kV observado

en el circuito 18 para mxima demanda, lo que indica que estn en norma.

3.3.2 Seleccin y ubicacin de los bancos de capacitores y nuevos factores de

potencia.

Para la disminucin de la potencia reactiva de forma general en las lneas se utilizan

entre las principales fuentes de generacin las siguientes:

1-Las mquinas sincrnicas.

2-Los bancos de condensadores estticos.

3-Las lneas largas.

Los Bancos de capacitores fijos son los escogidos para la regulacin de la potencia

reactiva de la red de 13,2 kV.

Para la seleccin y ubicacin de los bancos de capacitores, se hace necesario el empleo

del programa RADIAL. La seleccin de estos, estuvo bajo la condicin de mnimas

prdidas, dando como resultado varias opciones.

Despus de un estudio detallado de las diferentes variantes se seleccion finalmente la

capacidad de los bancos a instalar (Tabla 3.15; Anexo III).

33

Por decisiones tomadas por la empresa, se determin que la capacidad mxima que

tendrn los bancos ser de 300 CkVAr, lo que equivale a tener una corriente de 15 A por

el mismo, debido a que los bancos con una capacidad superior, tendrn necesariamente

una corriente mayor de 15 A, y necesitaran para su funcionamiento interruptores tipo

KAYLE, los cuales no estn disponibles en estos momentos.

Por ejemplo, si el banco a instalar es de una capacidad de 600 CkVAr, se divide en dos

bancos de 300 CkVAr.

La capacidad de las unidades de condensadores que se encuentran disponibles en estos

momentos son de 50 CkVAr y para un nivel de voltaje de 13,2 kV, por lo que deben ser

ubicados en las subestaciones a este mismo nivel (Tabla 3.15; Anexo III).

3.3.3 Flujo de potencia de los circuitos compensados.

Se realizaron las corridas de flujo de los circuitos ya compensados, en los cuales se

puede observar la disminucin de prdidas de potencia activa y reactiva en las lneas y

en algunos casos las prdidas de cobre; esto se debe a que al oponerse la componente

capacitiba de la corriente, a la inductiva, se reduce la corriente por la lnea, con lo cual

disminuyen las prdidas totales de potencia y energa.(Tablas; Anexo II)

Las prdidas en el hierro de los transformadores son constantes y en este caso de un

valor elevado, aunque en la mayora de los casos sean menor que las prdidas de las

lneas (Tabla 3.17; Anexo III), tambin aportan en las prdidas totales, lo que implica

que an compensadas no haya una notable disminucin de prdidas totales en los

circuitos y por ende el por ciento de prdidas en algunos casos se mantienen constantes y

en los que disminuyen lo hacen en valores pequeos.

De los resultados arrojados, tambin debe destacarse el nivel de voltaje en el ltimo nodo,

donde existe un aumento del mismo (Tabla 3.14; Anexo III).

34

CAPTULO IV

ANLISIS TCNICO ECONMICO DE LOS CIRCUITOS COMPENSADOS

4.1 Introduccin

Cuando se proyecta un banco de capacitores, se trata de elevar el factor de potencia, sin

embargo, estos brindan una serie de beneficios como son: la reduccin de prdidas, la

elevacin de voltaje y la liberacin de capacidad en redes y plantas.

En este captulo se da a conocer el ahorro de energa y potencia de los circuitos

compensados, para mxima y mnima demanda. Teniendo la energa anual y la potencia

ahorrada y con ayuda de la hoja de clculo V.E.P.xls se calculan los beneficios que

brinda esta mejora, as como su rentabilidad; esto se verifica con los indicadores

econmicos: el Valor Actualizado Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) y la

Relacin Beneficio Costo (B/C).

4.2 Descripcin del mtodo empleado para la evaluacin tcnico econmica

Las prdidas de potencia y energa antes y despus de la compensacin se restan, dando

como resultado el ahorro de prdidas de potencia y energa al ao para cada circuito


4.2.1 Clculos econmicos de las decisiones finales [7]

El anlisis econmico se interna en la aplicacin de una serie de criterios asociados a la

serie de beneficios que se obtienen y los costos en que se incurre durante el perodo en

anlisis, establecido como diez aos en el caso de las inversiones elctricas en mejoras.

Los criterios ms utilizados o escogidos son:

VAN - Valor Actual Neto.

B / C - Relacin Beneficio / Costo.

TIR - Tasa Interna de Retorno.

Donde el VAN expresa que una inversin es rentable solo si el valor actual del flujo de

ingresos es mayor que el valor actual del flujo de egresos, tanto uno como otro se

actualizan a la misma tasa de actualizacin, en otras palabras la inversin es rentable

35

slo si los beneficios actualizados superan a los costos actualizados, es decir, si la

diferencia entre ellos s mayor que cero.

El TIR econmicamente es el porcentaje o tasa de inters ganado sobre el saldo no

recuperado de una inversin. O sea es la rentabilidad que se obtiene sobre el capital

invertido mientras est invertido (el que an no se a devuelto o reembolsado), tras permitir

el reembolso parcial inicial, es decir, es la tasa de inters que se gana sobre el saldo no

recuperado de una inversin, en forma tal que al final de la vida til de la inversin el

saldo no recuperado sea igual a cero.

Teniendo el ahorro de energa y potencia que se revierte en ahorro de combustible y

liberacin de capacidad en planta y en redes, as como el costo del banco de capacitores

(Tabla 4.2; Anexo III), que no es ms que el costo de la inversin por circuito, y con

ayuda del Fichero Excel V.E.P.xls se realiz el clculo de los beneficios

resultantes de las mejoras (Tabla 4.1; Anexo III). Aqu se hace referencia a los

beneficios obtenidos durante el primer ao. Luego se obtienen los indicadores

econmicos para validar la rentabilidad de la mejora (Tabla 4.3; Anexo III).

Para que la inversin sea rentable:

El Valor Actual Neto (VAN), tiene que ser mayor que cero (VAN>0), pues indica que los

beneficios actualizados son mayores que los costos actualizados.

La Tasa Interna de Retorno (TIR) tiene que ser mayor que la tasa de descuento que en

este caso, es 16%, aunque puede sufrir variaciones segn la actividad realizada, esto

garantiza que los beneficios actualizados son mayores que los costos actualizados.

Finalmente, otro de los ndices fundamentales es la relacin beneficio-costo (B/C), el cual

mientras sea mayor que uno, indica que los ingresos siempre son mayores que los

egresos.

Segn los criterios expuestos anteriormente y analizando los resultados

(Tabla 4.3; Anexo III).se puede decir que todos son rentable para compensar.

Luego tomando el costo de la inversin total, la potencia total y la energa total de los

circuitos compensados, respectivamente se calcula los beneficios totales

(Tabla 4.1; Anexo III), donde se hace referencia al primer ao.

Tambin se obtiene el tiempo de amortizacin de la inversin, que no es ms que el

tiempo en que se recupera la inversin, la cual es de 1 ao.

36

CAPTULO V

VALORACIN MEDIO AMBIENTAL

5.1 Introduccin

Debido a la gran importancia que tiene la contaminacin ambiental este captulo centra su

base en un anlisis acerca de los gases contaminantes que de una forma u otra son

expulsados al medio ambiente, en la generacin de energa elctrica, en el deterioro de

los condensadores y transformadores; los cuales tambin expulsan un aceite muy

daino para el hombre PBC.

Se realiza una valoracin del medio ambiente de los circuitos primarios durante la

recorrida, anomalas ms frecuentes existentes.

Una valoracin de los aceites y gases que estn presentes en los transformadores y

condensadores.

Con la actualizacin de los circuitos analizados se tom la disminucin de las prdidas de

potencia y energa y se realizaron los clculos de la reduccin del volumen de gases

expulsado al medio ambiente ejemplo de estos gases que son expulsados se muestra en

la (Fig. 5).

Fig. 5 Expulsin de gases contaminantes al medio ambiente.

37

5.2 Valoracin medio ambiental de los circuitos primarios recorridos

Para el desarrollo del trabajo se recorrieron un total de 4 circuitos primarios los mismos

alimentaban en el mayor de los casos a cargas industriales que cubran a importantes

objetivos econmicos como escuelas, hospitales, hoteles, fbricas, talleres, etc. En

algunos circuitos se pudieron observar anomalas como son:

El circuito 18 tiene cinco transformadores daados, trece con el pararrayo en mal

estado o no lo poseen.

El transformador de 15 kVA, que se encuentra en el Museo Abel Santamara se

encuentra en mal estado (sulfurando).

El transformador monofsico de 100 kVA, que se encuentran en la Carretera

Central % Trinidad y Mart est sin porta fusible.

Adems de:

Sulfatacin en algunos conductores

Tensores mal puestos

Postes podridos

Todo lo cual atenta a que el servicio de distribucin no brinde una alta confiabilidad a los

consumidores.

5.3 Aceites altamente nocivos existentes en transformadores y condensadores

(PCB, PBC)

Por una parte, la construccin de subestaciones transformadoras y de distribucin afecta

una superficie de terreno en forma permanente; por otra parte, algunos componentes de

estas estructuras (transformadores, condensadores, bobinas de puesta a tierra y en parte,

algunos cables subterrneos) contienen grandes cantidades de refrigerantes y aislantes

(aceite mineral u otros lquidos, que contienen en ciertas circunstancias bifenilos

policlorados (PBC) que son sustancias sumamente txicas). Cuando se producen fugas

de estas sustancias, pueden contaminarse tanto el suelo como el agua subterrnea. Para

evitar la contaminacin del suelo y del agua subterrnea, debe preverse la instalacin de

piletas colectoras y de eliminacin apropiadas.

5.3.1 Informacin del aceite altamente nocivo PCB existente en transformadores

Ascarel o PCB : es un aceite oscuro , similar al aceite quemado de auto , se caracteriza

por no ser flamable y poseer hasta un 70 por ciento de OCB se ha utilizado como aislante

o refrigerante en los transformadores o equipos elctricos debido a su resistencia a

38

temperaturas extremas tanto altos como bajas sin cambiar su estado fsico. Por el gran

potencial toxico y contaminante que siempre posee, es altamente peligroso y cancerigeno.

El PCB, un contaminante orgnico presente es decir permanece en el medio ambiente

por largos periodos y es uno de los ms peligrosos. Los efectos nocivos para los seres

humanos son cncer de (Mama, Cerebro, melanomas, malignos, linfoma, Sarcoma de

tejidos, blandos)

El PCB limita el comportamiento de hormonas, como estrgenos alterando el sistema

endocrino, provocando defectos de nacimiento y esterilidad. La contaminacin es pasada

de la madre al bebe por medio de la placenta y la leche, estos pueden ser prematuros,

con menos peso, crecimiento lento, cabeza pequea, atraso neurolgico. Tambin

produce dao en la piel, y el hgado (cloracne, eccemas).

5.3.2 Daos que ocasionan un aceite altamente nocivo PBC existente en

condensadores

Agroqumicos prohibidos y PBC (Bifenilos PoliClorados) que se almacenan en la sangre

de los seres humanos- se reducen en 50 por ciento mediante milenario procedimiento de

desintoxicacin. Los bifenilos policlorados (PBC) son un grupo de compuestos

ntimamente vinculados al DDT. Se han utilizado durante aos en la produccin industrial,

y han acabado penetrando en el medio ambiente. Su impacto sobre el hombre y la vida

silvestre ha sido similar al de los pesticidas. Debido a su extremada toxicidad, el uso de

PBC ha quedado restringido a los aislantes de los transformadores y condensadores

elctricos.

Este aceite provoca alteraciones en el Cambio Global o Cambio Climtico Global, que

perturba la variabilidad climtica natural, observada en perodos comparables de tiempo.

Este fenmeno, adems de ser percibido con mayor profundidad en la investigacin

cientfica, se convierte en un agente destructivo de la ecologa.

El progresivo deterioro de los condensadores, podran causar efectos tales como,

enfermedades tan perjudiciosas como el cncer y la desertificacin, las hambrunas y las

migraciones masivas, riesgos que indudablemente se constituirn en una amenaza a los

intereses vitales del pas, condicionando la existencia de la vida en el planeta.

Es tambin un riesgo derivado de una mayor irradiacin, una disminucin en la accin de

las defensas inmunolgicas frente a infecciones en personas y animales, as como el

dao de los eslabones bsicos de la cadena alimentaria, tales como el fitoplancton, el krill,

producindose similares efectos en el reino vegetal.

39

5.4 Metodologa de clculo del volumen de gases contaminantes [9]

Conocidas las perdidas de energa por cada circuito se realiza primeramente el clculo del

costo de perdidas por la formula siguiente:

eAhorroE C*EC (1)

Seguidamente se procede al clculo de ahorro en crudo cubano para cada circuito, por la

siguiente frmula:

AhorroE*.esp.Ccomb.AhorroComb (2)

Donde:

Ccomb. esp. Es el consumo especfico de combustible de las unidades de

Rent, despus de la modernizacin.

Con los resultados obtenidos en el clculo del ahorro en crudo cubano se procede a

calcular el ahorro en costo de combustible empleando la frmula siguiente:

cub. crudo Ton. Costo*.AhorroComb costo en Ahorro (3)

Conocido el valor del ahorro en costo de combustible se procede a realizarse los clculos

finales que brindarn la informacin necesaria para dar una valoracin acerca del efecto

ecolgico de estos gases contaminantes.

El clculo de la masa y el volumen de los gases contaminantes que se dejan de enviar a

la atmsfera empleando las siguientes frmulas:

b. AhorroCom* M M especficaGases (4)

Donde:

Mespecfica: Masa especfica de los gases contaminantes expulsados a la atmsfera

por las chimeneas de Rent al procesar crudo cubano.

V = M Gases / Densidad media de los gases (5)

Los resultados obtenidos en los clculos anteriormente expuestos se encuentran en la

(Tabla 5.1; Anexo III). Donde adems de brindar los resultados por cada circuito da los

resultados totales en el ao.

40

CONCLUSIONES

De los resultados obtenidos en este trabajo se lleg a las siguientes conclusiones:

- El por ciento de prdidas de potencia de los circuitos disminuye para mxima y

mnima demanda en los circuitos 18, 19 y 20 (Tablas; Anexo III).

- Se ubicarn bancos de capacitores de 300 ckVAr con unidades de 50 ckVAr a un

voltaje de 13,2 kV.

- Se compensarn los circuitos 18, 19 y 20, segn lo obtenido por los indicadores

tcnicos econmicos (VAN, TIR, B/C).

- Se ahorra anual en total: 1928,3 MW-h de energa.

436 kW de potencia.

49913,7 M.CUC en combustible.

175620 M.CUC en liberacin de capacidad en planta.

24768,1 M.CUC en liberacin de capacidad en redes.

- El tiempo de amortizacin de la inversin total es de 1 ao.

- Los factores de potencia obtenidos por cada circuito son los siguientes:

Circuito 18. 0,90

Circuito 19..0,91

Circuito 20..0,95

los cuales estn avalados econmicamente, ya que para valores superiores, que

es lo deseado, la inversin no sera rentable.

- El anlisis del clculo del por ciento de gases que son expulsados al medio

ambiente para el ahorro de energa dio como resultado total al ao 136,55 m3/h ya

que el ahorro de energa para realizar los clculos fue de 1 928,3 MW-h.

41

RECOMENDACIONES

- Hacer una redistribucin de las cargas de los transformadores pues estn

subcargados, y esto afecta el factor de potencia del alimentador y las prdidas

totales, fundamentalmente en los circuito 18 y 19.

- Al circuito 18, por su longitud y la carga que sostiene, hay que hacerle un cambio

de calibre a los conductores para poder reducir las prdidas en calle 7 desde

carretera central hasta Pinar del Ro, en Pinar del Ro desde calle 7 hasta calle 6 y

en calle 6 desde Pinar del Ro hasta Cuabitas.

- En el circuito 20 hay que equilibrar las fases ya que durante el recorrido para la

actualizacin se observ que la fase B est desequilibrada en comparacin con la

fase A y C, lo que trae consigo que existan prdidas mayores en este circuito.

42

BIBLIOGRAFA

[1] A. A. Feodorov y Rodrguez L. E. Suministro Elctrico de Empresas Industriales.

1982.

[2] Casas F. L. Sistemas Electroenergticos.Tomo I y II.UCLV. 1982. Editora de ENPES.

[3] Domnguez A. H. y Font B. F. Esquema de operacin.

post averas de la red de distribucin de la ciudad de Santiago de Cuba.Trabajo

de Diploma. Departamento de Electroenergtica. Universidad de Oriente 1994.

[4] Expediente de los circuitos de distribucin primaria de la ciudad de Santiago de

Cuba. OBE Santiago de Cuba. 2000.

[5] Manual del programa RADIAL. Varios Autores. UCLV

[6] Manual de procedimiento para la instalacin de capacitores. Varios Autores. 1999.

[7] Mokey C . M.Economa de la Energtica.1986.

Edit. Pueblo y Educacin.

[8] Pasos a seguir para elaborar un estudio de planeamiento de la distribucin. Varios

Autores. Diciembre, 1986.

[9] Pelez, G. A., y otros. Reduccin de la emisin de gases contaminantes al medio

ambiente en la termoelctrica Rent mediante mejoras en redes secundarias de la

ciudad de Santiago de Cuba. Ponencia premiada como RELEVANTE en el XV

Forum de Ciencia y Tcnica. Provincia Santiago de Cuba. Octubre de 2004.

44

Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 17 (Mx. Demanda)

Tabla 3.1

Pg. 33

Antes de la Mejora Hora de Anlisis: 21

Concepto Valor Unidad

Potencia activa de las cargas 2 279 kW

Potencia reactiva de las cargas 1 014 kVAr

Potencia reactiva en capacitores 450 Ckvar

Factor de potencia 0,97

Prdida activas en lneas 22 kW

Prdidas reactivas en lneas 8 kVAr

Prdidas de cobre en transformadores 24 kW

Prdidas de hierro en transformadores 20 kW

Prdidas totales de potencia activa 66 kW

Energa activa de las cargas 42 MW.h

Energa reactiva de las cargas 19 MVAr.h

Prdidas de energa en lneas 327 kW.h

Prdidas de energas Cu en transformadores 328 kW.h

Prdidas de energa Fe en transformadores 477 kW.h

Prdidas totales de energa 1 131 kW.h

% de prdidas de potencia de Distribucin 3 %

% de prdidas de energa de Distribucin 3 %

Potencia activa de cogeneracin 0 kW

45


Tabla 3.2

Pg. 33





Potencia reactiva en capacitores 750 CkVAr


Prdida activas en lneas 7 463 kW

Prdidas reactivas en lneas 2 988 kVAr



Prdidas totales de potencia activa 7 839 kW



Prdidas de energa en lneas 88 573 kW.h

Prdidas de energas Cu en transformadores 8 871 kW.h

Prdidas de energa Fe en transformadores 2 426 kW.h





46

Resultado de Flujo de Carga Trifsico Circuito 18 (Mn. Demanda)

Tabla 3.3

Pg. 33





















47


Tabla 3.4

Pg. 33





















48


Tabla 3.5

Pg. 33





















49


Tabla 3.6

Pg. 33





Potencia reactiva en capacitores 1 200 CkVAr
















50


Tabla 3.7

Pg. 33





















52


Tabla 3.8

Pg. 35

Despus de la Mejora Hora de Anlisis: 9




















53


Tabla 3.9

Pg. 35





















54


Tabla 3.10

Pg. 35




Potencia reactiva de las cargas 6824 kVAr

















55


Tabla 3.11

Pg. 35





















56


Tabla 3.12

Pg. 35





















57


Tabla 3.13

Pg. 35





















59

Dpto. Electroenergtico

Voltaje que se ve en la corrida en el ltimo nodo (KV)

Tabla 3.14

Trabajo de Diploma

Pg.33

Circuitos

Antes de Compensar Despus de Compensar

Mx. Demanda Min. Demanda Mx. Demanda Min. Demanda

Fases Fases Fases Fases

A B C A B C A B C A B C

17 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 - - - - - -

18 5,75 6,13 6,18 5,93 6,24 6,30 5,78 6,15 6,20 6,66 6,78 6,89

19 7,09 7,15 7,32 7,39 7,44 7,49 7,19 7,26 7,39 7,41 7,46 7,51

20 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62 7,62

60

Dpto. Electroenergtica Seleccin y ubicacin de los bancos de capacitores

Tabla 3.15

Trabajo de Diploma Pg.34

Circuitos

Banco instalado

Capacidad de los bancos

(ckVAr)

Potencia reactiva en capacitores

(ckVAr)

18 2 300 1 350

19 3 300 1 200

20 2 300 1 050

61

Dpto. Electroenergtica

Factor de potencia para mximo y mnima demanda

Tabla

3.16


Circuitos

Antes de Compensar Despus de Compensar

Mx. Demanda Min. Demanda Mx. Demanda Min. Demanda

17 0,97 0,99 - -

18 0,88 0,90 0,90 0,92

19 0,88 0,89 0,91 0,95

20 0,92 0,95 0,95 0,99

62

Prdidas de energa en las lneas y en el Hierro de los

transformadores

Tabla 3.17

Pg. 33

Circuitos Mxima Demanda

Lneas (kW-h)

Hierro en los transformadores (kW-h)

17 327 477

18 88 573 2 426

19 16 692 1 778

20 4 540 834

63

Dpto. Electroenergtica

Ahorro total de potencia y energa para mxima y

mnima demanda al ao.

Tabla

3.18


Circuitos

Mxima. Demanda Mnima. Demanda

Potencia.

(KW)

Energa.

(MW h)

Potencia. (KW) Energa.

(MW h)

18 189 2, 45 117 1, 853

19 210 1, 586 67 1, 348

20 37 0, 452 11 0, 327

64

Dpto. Electroenertica

Beneficios obtenidos en 8 aos de anlisis para cada

circuito compensado.

Tabla 4.1

Trabajo de Diploma Pg. 37

Circuitos 18 19 20

Ahorro anual de prdidas de energa DE * (MWh / Ao) 746,43 1 016, 89 164, 98

Ahorro anual de combustible (M.P.) 19 321,11 26 322,06 4 270,49

Ahorro anual en perdidas de potencia

DP *

(MW) 189 210 37

Ahorro anual equivalente Capacidad

Liberada en Plantas

(M.P.) 76 128,7 84 587,45 14 903,50

Ahorro anual equivalente capacidad

Liberada en Redes

(M.P.) 10 736,65 11 929,61 2 101,88

Total de Beneficios (M.P.) 106 021,82 122 601,29 21 111,41

Beneficios Actualizados (M.P.) 94 662,34 109 465,43 18 849,48

65

Costo del banco de capacitores por circuitos

Tabla

4.2

Pg.37

Circuitos Capacidad del banco (ckVAr) Costo de la inversin (M.P)

18 2x300 2 312,64

19 3x300 3 468,96

20 2x300 2 312,64

Costo total de la inversin (M.P) 8 094, 24

Capacidad total (ckVAr) 2 100

66

Resultados de los Indicadores Econmicos

Tabla

4.3

Pg.37

Circuitos 18 19 20

VAN (M.CUC) 600,598 709,472 118,651

TIR ( % ) 28,66 22,93 5,64

B/C ( P.U ) 175,83 143,02 35,40

67

Resultados del clculo del volumen de gases contaminantes

Tabla

5.1

Pg. 43

Circuitos

18

19

20

Total

Costo de prdidas (CUC). 67 178,25 91 521 14 848,2 173 547

Ahorro en crudo cubano

(Ton/ao).

212,731

289,817

47,02

549,568

Ahorro en costo de

combustible (CUC/ao).

27 577

37 676,1

6 112,51

71 365,6

Masa de gases

contaminantes. (Ton/ao).

1 301,91

1 773,15

287,762

3 362,82

Volumen de gases

contaminantes (m3/h).

60,61

82,55

13,39

136,55

Compensacion Potencia Reactiva

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