En este portafolio se presentarán algunos aspectos a tener

en cuenta relacionados con el diseño de las redes de

Distribución en Colombia, basados en el Anexo General

RETIE.

REQUISITOS PARA EL PROCESO DE

DISTRIBUCIÓN

Lo primero a definir es lo que se considera como red

de distribución. Según el RETIE, una instalación

eléctrica de distribución se considera como todo

conjunto de aparatos y de circuitos asociados para

transporte y transformación de energía eléctrica,

cuyas tensiones nominales sean iguales o superiores

a 120 V y menores a 57,5 kV.

Así pues, teniendo claro que es una red de

distribución, se procederá a definir los requisitos para

dicho proceso, teniendo en cuenta el Anexo General

Reglamento Técnico de Instalaciones eléctricas

(RETIE).

Hay que tener aclarar es que existen dos grandes

requisitos para el proceso de distribución de energía

eléctrica, estos son:

Las prescripciones generales.

La información de seguridad para el usuario y

público en general.

A continuación se hará un desglosamiento de estos

dos requisitos y lo que hay que tener en cuenta para

cada uno de ellos.

Comúnmente, un sistema de distribución posee lossiguiente elementos:

Subestaciones de distribución.

Circuitos primarios o alimentadores (operan entre 7,6kV y 44 kV, y alimentan zonas geográficas biendefinidas).

Transformadores de distribución (cuyos poseencapacidades nominales superiores a 3 kVA y puedenser instalados en postes, a nivel del suelo, etc. ).

Celdas de maniobra, medida y protección paratransformadores de distribución secundaria.

Circuitos de baja tensión (son los que llevan la energíadesde el transformador de distribución a lo largo devías, carreteras, etc.).

ALCANCE DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

REQUISITOS BÁSICOS PARA SISTEMAS DE

DISTRIBUCIÓN

Siguiendo lo contemplado en la resolución CREG070 de 1998, el operador de red debe cumplir estosrequisitos básicos:

Si se realiza un proyecto de distribución, estedebe contener todas las memorias de cálculos,planos de construcción, diseño, firma y matrículaprofesional del responsable, etc.

Se deben generar registros sobre las pruebastécnicas y rutinas de mantenimiento que serealicen.

El operador de red debe contar con personalcapacitado y autorizado para trabajar en lasinstalaciones energizadas, y si no cuenta con ellodebe ofrecer la capacitación correspondiente queincluya información sobre los riegos eléctricos.

Todos los profesionales que trabajen en lasredes de distribución deben estar capacitadosen cuanto al procedimiento a seguir en caso deuna emergencia de tipo eléctrico. Además,estos procedimientos y reglas deben estarconsignados en folletos y demás y deben estarcolocados en lugares donde se justifique.

El encargado o responsable de la construcción,operación y mantenimiento de la red debeproveer todos los elementos de protección paraque las personas calificadas para estosprocesos realicen su labor, y deben colocarseen lugares de fácil acceso y visualización.

El operador de red puede evaluar en cualquiermomento a las personas calificadas para quedemuestren su conocimiento sobre normas deseguridad. Así mismo, dichas personas debenrealizar las tareas para las cuales fueroncapacitados, equipados y autorizadosúnicamente.

Cuando se comparta la infraestructura de la

prestación de energía eléctrica con otros

operadores de servicio, estos deben garantizar la

disponibilidad de espacios y cumplir con los

procedimientos de seguridad para el montaje,

adecuación, operación y mantenimiento de la

infraestructura.

Las instalaciones eléctricas de distribución deben

cumplir con el Certificado de Conformidad y estar

disponible para cuando lo requiera o lo solicite la

Superintendencia de Servicios Públicos

Domiciliarios y demás autoridades.

Se realiza la puesta a tierra con el fin de garantizar la

seguridad tanto del personal, como del público en general.

Se deben cumplir las siguientes obligaciones:

El operador de red debe entregar al diseñador del

proyecto la máxima corriente de falla a tierra esperada

en el nodo respectivo.

Todos los trabajadores deben considerar cualquier parte

metálica NO puesta a tierra (es decir energizada con la

mas alta tensión posible), a menos que se verifique por

mediciones y pruebas que estas partes están sin

tensión.

Cumplir con los requerimientos del anexo general

RETIE artículo 15.

PUESTAS A TIERRA DE SISTEMAS DE

DISTRIBUCIÓN

ESTRUCTURAS DE SOPORTE

Las redes de distribución aérea deben estarsoportadas en estructuras tales como torres,torrecillas, postes de concreto, postes de hierro, etc., ydeben cumplir las estructuras los siguientescondiciones:

Utilización de postes o estructuras estandarizadas.

Si se utilizan postes o estructuras de madera debenestar tratados para la protección contra hongos ydemás agentes que aceleren su deterioro.

Todos los postes y estructuras deben estarprotegidos contra la corrosión, para asegurar unavida útil mínima de 25 años. Además, lo que seansoportes para media tensión deben estarsólidamente puestos a tierra.

La soldadura utilizada para la fabricación debecumplir lo establecido en la norma ASCE-48.

Aquellos postes que presenten deterioros quecomprometan su estructura deben der cambiados.

Los postes puede realizarse en materialessintéticos, siempre y cuando cumplancaracterísticas específicas (resistencia a roturamayor a 250 kgf, montaje en lugares de difícilacceso, etc.).

Para el caso de las ZNI y lugares de difícil acceso,es permitido la utilización de postes de concreto otorrecillas metálicas construidas o ensambladas enlugares cercanos, y deben cumplir con la normaISO/IEC/NTC 17050 partes 1 y 2.

En zonas urbanos o semiurbanas, para lailuminación de espacios públicos debe hacerseteniendo en cuenta los criterios definidos en elRETILAP.

HERRAJES

Los herrajes son todos aquellos elementos utilizados para la fijación de losaisladores a la estructura, los de soporte de conductores, cables de guardaa la estructura, elementos de protección eléctrica de los aisladores y losaccesorios del conductor.

Dichos herrajes deben cumplir, as u vez, con ciertos requisitos como lossiguientes:

Deben cumplir con el Certificado de Conformidad del Producto.

Los que se empleen en media tensión deben ser diseñados de acuerdo asu función mecánica y eléctrica y deben estar protegidos contra lacorrosión(para lo cual deben tenerse en cuenta las característicasambientales de la zona).

Los herrajes que estén sometidos a tensión mecánica causada por losconductores y los cables de guarda por los aisladores, deben tener uncoeficiente de seguridad mecánico mayor o igual a 2,5 respecto a sucarga de trabajo.

Las grapas de retención del conductor deben soportar un esfuerzomecánico mayor al 80% de la carga de rotura del mismo sin que sellegue a producir deslizamiento.

AISLAMIENTO

Las redes de distribución deben de cumplir con lossiguientes requerimientos:

Distancias de seguridad para redes de distribución(teniendo en cuenta el artículo 13 y el capítulo 6 delAnexo General RETIE, los planes de ordenamientoterritorial, etc.).

Aisladores:

Suspensión tipo disco (80% de la tensión de rotura delconductor).

Tipo carrete (mínimo 50% de la tensión de rotura delconductor).

Tipo espigo o equivalentes a Line Post (mínimo 10% dela carga de rotura del conductor).

Tipo sensor (carga de rotura superior a los esfuerzosmecánicos a los que estará sometido como lo de laestructura y del templete a condiciones ambientalesextremas).

Mantenimiento (criterio para determinar la pérdida de sufunción).

CONDUCTORES, CABLES DE GUARDA Y

CABLES DE RETENCIÓN

Los conductores, cables de guarda y cables de retencióndeben cumplir los siguientes requerimientos de acuerdolas condiciones en las cuales sean instalados:

Conductores aéreos :

Tendido en redes no superior al 25% de la tensión derotura.

Instalación con herrajes apropiados.

Criterio de pérdidas técnicas en la selección delconductor económico.

Utilización de conductores aislados o semiaisladosdonde se requiera.

Los empalmes deben operar al menos con el 90%

de la tensión de rotura sin deslizarse.

Los conectores o uniones deben ser de material

apropiado.

Tomar acciones correctivas cuando exista deterioro

del conductor (por pérdida de hilos, afectaciones

por arcos o cortocircuitos).

Retensionado, ampliación de la estructura de

soporte o utilización de cables aislados para los

cables que por uso se han distensado y estén

violando la altura mínima de seguridad

Conductores Subterráneos (requisitos adaptados de la Reglamentación para

la ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles de la Asociación

Electrotécnica Argentina):

Canalizaciones o ductos (materiales no higroscópicos, grado de protección

adecuado al uso, garantizar que no se rasgue el aislamiento de los

conductores).

Utilización de tubos corrugados PVC de doble pared.

Distancia útil mínima de 0,20 m (entre el borde externo del conductor

cualquier otro servicio).

Misma disposición y adecuación de los conductores dentro del ducto durante

todo su recorrido.

No instalación de cables sobre el nivel de suelo terminado (suelo que

generalmente pisan las personas).

Profundidad de enterramiento de los ductos:

Tensión Fase- Fase (V)Profundidad

Ducto (m)

Profundidad conductor

enterramiento directo

(m)

Alumbrado Público 0,5 0,5

0 a 600 0,6 0,6

601 a 34500 0,75 0,95

34501 a 57500 1 1,2

Tabla 25.1, profundidades mínimas de enterramiento de redes de

distribución subterráneas

Los ductos deben colocarse al menos a 0,1% de pendientede las cajas de inspección, y en una zanja que permita elrecubrimiento sobre el ducto.

Cuando se instalen cables subterráneos debajo deconstrucciones, estos deben estar dentro de un ducto quecomo mínimo salga 0,30m fuera del perímetro deconstrucción.

Se deben de instalar todos los conductores de un circuito dela línea (ya sean monofásicos o polifásicos) dentro del mismoducto junto con el conductor de neutro y puesta a tierra deprotección. Si por las dimensiones del ducto esto no esposible, es permitido colocar ductos en paralelo siempre queestén cercanos entre ellos.

Las canalizaciones subterráneas que se realicen debido a losductos deben tener cámaras de inspección en tramos rectos adistancia máxima de 80 m.

Si se requieren realizar transiciones entre tipos de cables,conexiones a cargas o derivaciones, se deben realizarmediante una cámara o caja de inspección que garantice lascondiciones y grado de protección que puedan ser aplicados.

Las tapas y cajas para las redes subterráneas deben cumplircon la norma técnica ANSI/STCE 77.

Tanto el circuito como sus fases deben quedardebidamente identificados dentro de las cámaras deinspección.

Todos los empalmes y derivaciones que posea el o losconductores deben ser accesibles.

Las uniones existentes entre conductores deben degarantizar la máxima hermeticidad posible y no debende alterar su sección transversal. Si se encuentran enductos metálicos, estos deben de estar galvanizados yestar conectados eléctricamente a tierra.

Es permitido la instalación de conductores subterráneosen aluminio, siempre y cuando sea realizado porprofesionales competentes y se cumpla alguna normatécnica internacional, de reconocimiento internacional oNTC.

A pesar de que en Bogotá no se utiliza, esta permitidocables de enterramiento directo que tendrá una barrerade protección para el deterioro mecánico, y una cinta deseñalización instalada a 20 o 30 cm por encima delcables. Adicionalmente, la zanja en la cual se encuentredebe ser de superficie lisa, firme, libre dediscontinuidades y sin obstáculos.

MANTENIMIENTO

El operador de red o quien tenga su manejo debe

realizar el mantenimiento a sus redes y

subestaciones de distribución para que se cumpla

que se minimicen o eliminen riegos, sean de origen

eléctrico o mecánico asociado a las infraestructuras

de distribución y deben de dejar registros de las

actividades que se realizaron en dichos

mantenimientos.

CARTILLA DE SEGURIDAD

El operador de red debe hacer y distribuir una cartilla a los usuarios de su red de distribución con las siguientes consideraciones:

Estar escrita de manera sencilla, si es posible con imágenes.

Debe estar dirigida al usuario final, debe ser entregada el día de puesta en marcha de una instalación eléctrica y debe poderse consultar en puntos de atención.

Debe indicar los procedimientos concernientes para adquirir información sobre el servicio de energía eléctrica (como solicitudes de ampliación del servicio, comunicación con la empresa, etc.).

Indicar de una manera llamativa cómo y en

dónde reportar emergencias que se puedan

presentar en el interior o exterior del

domicilio.

Dar un breve resumen de las acciones de

primeros auxilios en caso de necesitarlos

por contacto eléctrico.

Tener recomendaciones prácticas

relacionadas con el manejo de los

artefactos eléctricos.

INFORMACIÓN PERIÓDICA

El operador de red, dependiendo del caso, debeinformar o instruir al usuario cada seis meses sobrerecomendaciones de seguridad impresas en lafactura o en volates anexos. A su vez, deben realizarcampañas de advertencia sobre riesgos en las redesde distribución, en especial en zonas donde esteriesgo este aledaño a viviendas.

Finalmente, cuando se realice el mantenimientopreventivo o correctivo en redes de transmisión, elOperador de Red debe informar (dejando evidenciade ello) a los usuarios sobre el riego eléctrico que sepuede generar por prácticas inadecuadas que leguena violar o romper las distancias de seguridad o laszonas de servidumbre.

IDENTIFICAR LA ZONA A LA CUAL SERÁ PRESTADA EL

SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Es necesario tener claro en que zona de la ciudad

se prestará el servicio de energía eléctrica,

teniendo presentes datos como:

La estratificación socioeconómica.

Si disponen de servicio de gas.

Así, siguiendo la normas Codensa podemos hacer

uso de los datos estandarizados de demanda de

energía de los usuarios.

OBTENCIÓN DEL MAPA DONDE SE IDENTIFICAN LOS

PREDIOS EN LA ZONA (MAPA CATASTRO)

Utilizando la herramienta del IGAC se pueden

obtener la división del terreno por predios

Ejemplo:

SELECCIÓN DE LA TOPOLOGÍA A IMPLEMENTAR

PARA LA RED DE DISTRIBUCIÓN

Red radial: La red radial se caracteriza por la

alimentación por uno solo de sus extremos

transmitiendo la energía en forma radial a los

receptores. Como ventajas resaltan su simplicidad

y la facilidad que presentan para ser equipadas de

protecciones selectivas. Como inconveniente su

falta de garantía de servicio.

Red en anillo: La red en bucle o en anillo se

caracteriza por tener dos de sus extremos

alimentados, quedando estos puntos intercalados

en el anillo o bucle. Como ventaja fundamental

podemos citar su seguridad de servicio y facilidad

de mantenimiento, presentando el inconveniente de

una mayor complejidad y sistemas de protección

así mismo más complicados.

Red Mallada: La red mallada es el resultado de

entrelazar anillos y líneas radiales formando

mallas. Sus ventajas radican en la seguridad de

servicio, flexibilidad de alimentación y facilidad de

conservación y manutención. Sus inconvenientes,

la mayor complejidad, extensiva a las protecciones

y el rápido aumento de las potencias de

cortocircuito.

SELECCIÓN DEL CRITERIO PARA EL DISEÑO DE

LA RED DE DISTRIBUCIÓN.

Criterio de regulación: la regulación se relaciona

con la caída de tensión en los conductores de una

red determinada, en generadores y

transformadores eléctricos. No resulta conveniente

que haya una caída de tensión excesiva en el

conductor porque el usuario final o transformador

de MT a BT estaría alimentado por un valor

reducido de tensión muy distinto al valor asignado.

𝚫𝑽% =𝑽𝟏𝒏 −𝑽𝟐𝒏

𝑽𝟐𝒏

Criterio económico: las corrientes de cortocircuito

para fallas fase a fase estarán limitadas

únicamente por las impedancias de la fuente, de la

línea y de la propia falla, así que en la medida que

la fuente disponga de mas potencia de cortocircuito

circulara por la línea mayor corriente. Las

corrientes de cortocircuito fase a tierra, están

limitadas por todas las razones anteriores pero

además por el sistema de puesta a tierra del neutro

de la Red. Existen varias formas de hacerlo, una de

ellas es aislado, que hace que se produzcan las

mínimas corrientes y máximas sobretensiones y es

quizá recomendable para distribuciones no muy

extensas y que la necesidad de continuar con la

línea en falta en servicio sea imperiosa.

La detección de la falta de una forma selectiva

tiene cierta complicación. No obstante, se

recomienda que se haga la transferencia a una

línea sana en el menor tiempo posible. Otra forma

es puesto directamente a tierra, en la cual se

producen las máximas corrientes y mínimas

sobretensiones, y es quizá más recomendable

para distribuciones extensas y que puedan ser

seccionadas mediante dispositivos

semiautomáticos o automáticos. La detección

selectiva de la falta resulta fácil, con lo que unido al

uso de dispositivos automáticos "Reconectadores",

se dejaría fuera de servicio la zona en falta.

Otras formas intermedias de tratamiento del neutro,

como lo son "PaT resistivo", "PaT inductivo",

"Corriente muy limitada a unos pocos amperios"

"Corriente menos limitada a unos cientos de

amperios", "Corriente muy limitada a unos pocos

amperios y conectándola casi directamente a tierra

durante pequeño espacio de tiempo", etc., etc.,

todos ellos se pueden acercar más al sistema

aislado o al sistema puesto a tierra y cada

diseñador de la Red debe sopesar detenidamente

las desventajas y ventajas de cada sistema en su

caso particular. Hay que tener en cuenta que la

correcta elección es muy importante ya que

pasados unos años será muy difícil reestructurar la

Red para cambiar el sistema de puesta a tierra.

METODO DEL CONDUCTOR

1. Se escoge el calibre mas pequeño de los

conductores.

2. El nodo de inicio es donde esta ubicado el

transformador del circuito.

3. Se enumeran los nodos (apoyos).

4. Se establece el estrato de la zona.

Luego de tener presentes estos datos, se procede a

completar la siguiente tabla en la cual se tiene en

cuenta la regulación de voltaje (debe ser menor a 3%

para BT y menor a 2% para MT).

Nodo

Inicial

Nodo

Final

Longi

tud

Numero

usuarios

Demanda

total

Momento

Electrico

Conductor K (de

conductor)

E parcial E

total

TABLA DE REGULACION DE VOLTAJE

METODO DEL MOMENTO ELECTRICO.

Cumpliendo así los criterios de regulación se establece el conductor

destinado a la red, pero si llegado el caso ese conductor es de un calibre

bastante grande es necesario cambiar la disposición de los circuitos de

baja tensión.

Seguidamente, se disponen a realizarse la selección de protecciones,

aislamientos y demás especificados en el RETIE. Al final del portafolio se

anexará un link que muestra un ejemplo para la realización de un proyecto

de una red de distribución de energía eléctrica.

MÉTODO DEL TRANSFORMADOR ECONÓMICO

Este método hace referencia es a la capacidad que

tendrá el transformador. Esta sujeto a la demanda

máxima que deberá ser proyectada hasta mínimo 8

años en el futuro. La función objetivo de este método

es maximizar el beneficio que se pueda obtener, y

esta sujeto a ciertas condiciones como lo son las

pérdidas adecuadas, los Taps, el mínimo de

mantenimiento, etc. Adicionalmente, esta capacidad

debe estar acotada entre un 80% y un 120% de la

demanda máxima, la cual se halla con la siguiente

ecuación:

𝐷𝑀𝐷 =𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑢𝑠𝑢𝑎𝑟𝑖𝑜

𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑

SELECCIÓN DE PROTECCIONES

Para la selección de las protecciones hay que tener

en cuenta que dichas protecciones se seleccionan es

por rama, teniendo esto claro se definen los

siguientes pasos:

Se identifican las ramificaciones desde el

transformador.

Se realiza el cálculo de la corriente demandada.

Dicho resultado se multiplica por el factor de

seguridad de 1,25.

El resultado final se busca en las curvas de fusibles

(ya sea dual o NH) para seleccionar el más

apropiado.

EQUIPOS USADOS EN REDES DE

DISTRIBUCIÓN.

Equipos de transformación

Conductores

Apoyos

Fusibles

Seccionadores en carga

Reconectadores

Pararayos

Auto válvulas

ANEXOS

Ecuaciones método del momento eléctrico.

𝜖 =𝑅 ∗ 𝐼 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑋 ∗ 𝐼 ∗ 𝑠𝑒𝑛𝜑

𝑉𝑟∗ 100

𝜖 =𝐾𝑉𝐴 ∗ 𝐿 ∗ 𝑟 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑥 ∗ 𝑠𝑒𝑛𝜑

10 ∗ 𝐾𝑉2

𝑀𝑒 = 𝐾𝑉𝐴 ∗ 𝐿𝐾 = 𝑟 cos𝜑 + 𝑥 sin𝜑

𝜖 = 𝐾 ∗ 𝑀𝑐

Ecuaciones método telescópico conductor económico.

min función objetivo = Cinv +Coperacion

𝑀𝑖𝑛 𝑥 =$

𝐾𝑚∗ 𝐿 + 3 ∗ 𝐼2 ∗ 𝑅 ∗

$

𝐾𝑊ℎ∗ 𝑓𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 ∗ 𝑡

Sujeto a:

𝐼 ≤ 𝐼𝑚𝑎𝑥2,1% ≤ 𝜖 ≤ 3%

Demanda promedio: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎

𝑇

Factor de diversidad: 𝑓𝑑 =1

𝑓𝑐𝑜𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

Reducción de pérdidas: % = 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎

= 3∗𝐼2∗𝑅

3∗𝑉∗𝐼∗cos ϕ

Distancia entre postes: 𝐷𝑝 =𝐹𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑠𝑎 𝑚 ∗ #𝑎𝑐𝑜𝑚𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑠

2

Link ejemplo de un proyecto de red de distribución

de energía eléctrica:

http://www.slideshare.net/judagutierrezX/red-de-

distribucin-42474498