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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería
1-1-2001
Evaluación técnico económica de una red de distribución optima, Evaluación técnico económica de una red de distribución optima,
para satisfacer el crecimiento de la demanda de energía. para satisfacer el crecimiento de la demanda de energía.
Complementación análisis perdidas en transformadores Complementación análisis perdidas en transformadores
Edgar Armando Herrera González Universidad de La Salle, Bogotá
Mónica Gualdrón Villarraga Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Herrera González, E. A., & Gualdrón Villarraga, M. (2001). Evaluación técnico económica de una red de distribución optima, para satisfacer el crecimiento de la demanda de energía. Complementación análisis perdidas en transformadores. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/406
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i
EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DE UNA RED DE
DISTRIBUCION OPTIMA, PARA SATISFACER EL CRECIMIENTO DE LA
DEMANDA DE ENERGIA. COMPLEMENTACION: ANALISIS DE
PERDIDAS EN TRANSFORMADORES.
EDGAR ARMANDO HERRERA GONZALEZ
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C.
2001
EVALUACION TECNICO-ECONOMICA DE UNA RED DE
DISTRIBUCION OPTIMA, PARA SATISFACER EL CRECIMIENTO DE LA
DEMANDA DE ENERGIA. COMPLEMENTACION: ANALISIS DE
PERDIDAS EN TRANSFORMADORES.
EDGAR ARMANDO HERRERA GONZALEZ
Complementación al Trabajo de grado, EVALUACION TECNICO-
ECONOMICA DE UNA RED DE DISTRIBUCION OPTIMA, PARA
SATISFACER EL CRECIMIENTO DE LA DEMANDA DE ENERGIA.
Presentado como requisito para optar al título de Ingeniero
Electricista.
Autores: Mónica J. Gualdrón Villarraga
Edgar A. Herrera González
Director: Germán Castro Ferreira.
Ingeniero Electricista.
Director de Complementación: Rafael Chaparro Beltrán.
Ingeniero Electricista.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA
BOGOTA D.C.
2001
Nota de aceptación
Director de Complemento
Jurado
Jurado
Bogotá D.C., Junio de 2001.
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a:
Mis PADRES, por su esfuerzo y paciencia.
FABIAN ESTEBAN por la motivación que me brinda.
GERMAN CASTRO FERREIRA, Ingeniero Electricista y Director de la
investigación, porque a pesar de sus innumerables ocupaciones dedicó parte
de su tiempo y paciencia; además nos aportó su experiencia y nos facilitó
información para la investigación.
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCION
1 COMPARACION ECONOMICA DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIONDE ENERGIA EN EL ESTRATO UNO.
1-1
1.1 DISGREGACION DEL CONSUMO 1-1
1.2 CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR 1-3
1.3 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORESMONOFASICOS EN ESTRATO UNO
1-5
1.3.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Monofásica EnEstrato Uno
1-7
1.4 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORESTRIFASICOS EN ESTRATO UNO
1-10
1.4.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Trifásica En EstratoUno
1-11
1.5 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORESMONOFASICOS EN ESTRATO CUATRO
1-14
1.5.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Monofásica EnEstrato Cuatro
1-15
1.6 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORESTRIFASICOS EN ESTRATO CUATRO
1-18
1.6.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Trifásica En EstratoCuatro
1-19
2 COMPARACION ENTRE TRANSFORAMDORES MONOFASICOS YTRIFASICOS
2-1
2.1 CARACTERISTICAS TECNICAS DE TRANSFORMADORES 2-1
2.1.1 Del Transformador Monofásico Autoprotegido 2-1
2.1.1.1 Dimensiones Y Detalle Del Transformador Monofásico 2-3
2.1.2 Características De Transformadores Trifásicos 2-4
2.1.2.1 Dimensiones Y Detalle Del Transformador Trifásico 2-5
2.2 COMPARACION DE PERDIDAS TECNICAS ESTRATO UNO 2-6
vi
2.2.1 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Monofásicos.Estrato Uno
2-8
2.2.2 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Trifásicos 2-10
2.2.3 Diferencia Entre Costos De Perdidas De TransformadoresMonofásicos Y Trifásicos
2-11
2.2.3.1 Costo Año - Año 2-11
2.3 COMPARACION DE PERDIDAS TECNICAS ESTRATO CUATRO 2-12
2.3.1 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Monofásicos.Estrato Cuatro
2-12
2.3.2 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Trifásicos.Estrato Cuatro
2-14
2.3.3 Diferencia Entre Costos De Perdidas De TransformadoresMonofásicos Y Trifásicos
2-15
2.3.3.1 Costos Año – Año 2-16
3 CALCULO DE CORTO CIRCUITO Y DIMENSIONAMIENTO DEPROTECCIONES
3-1
3.1 DIAGRAMA UNIFILAR 3-1
3.2 CALCULO TIPICO PARA TRANSFORMADOR DE 15kVA 3-2
3.2.1 Corriente Nominal 3-2
3.2.2 Condiciones De Falla 3-2
3.2.2.1 Cálculo De La Corriente De Corto Circuito I”K 3-2
3.2.2.2 Especificaciones Del Elemento Fusible 3-6
3.3 CALCULO TIPICO PARA TRANSFORMADOR DE 10kVA 3-9
3.3.1 Corriente Nominal 3-9
3.3.2 Condiciones De Falla 3-9
3.3.2.1 Cálculo De La Corriente De Corto Circuito I”K 3-9
3.3.2.2 Especificaciones Del Elemento Fusible 3-13
3.4 PROTECCION CONTRA SOBREVOLTAGES ENTRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION
3-14
3.4.1 Corriente Nominal 3-14
3.4.2 Condiciones De Falla 3-14
3.4.2.1 Cálculo De La Corriente De Corto Circuito 3-14
3.4.2.2 Especificaciones Del Elemento Fusible 3-17
3.5 PROTECCION CONTRA SOBREVOLTAJES ENTRASNFORMADORES DE DISTRIBUCION
3-18
4 DIMENSIONES, LOCALIZACION Y NORMALIZACION DEESTRUCTURAS.
4-1
4.1 VIAS 4-1
4.2 NORMALIZACION UTILIZADA 4-4
4.2.1 Estructuras Primarias Para Red De Distribución Monofásica 4-4
4.2.2 Estructuras Primarias Para Red De Distribución Trifásica 4-16
4.2.3 Estructuras Para Red Secundaria Con Conductor Trenzado;Trifásica O Monofásica Bifilar
4-22
5 CONCLUSIONES
6 RECOMENDACIONES
7 BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1.1 Consumo Promedio – Estrato Uno 1-1
Tabla 1.2 Consumo Promedio – Estrato Cuatro 1-2
Tabla 1.3 Resultados En Estrato Uno, Con Transformadores
Monofásicos
1-5
Tabla 1.4 Análisis Del Costo Unitario De La Red De Distribución
Utilizando Transformadores Monofásicos. Cantidades De
Obra Estrato Uno
1-7
Tabla 1.5 Resultados En Estrato Uno Con Transformadores Trifásicos 1-10
Tabla 1.6 Análisis Del Costo Unitario De La Red De Distribución
Utilizando Transformadores Trifásicos. Cantidades De Obra
Estrato Uno
1-12
Tabla 1.7 Resultados En Estrato Cuatro Con Transformadores
Monofásicos
1-14
Tabla 1.8 Análisis Del Costo Unitario De La Red De Distribución
Utilizando Transformadores Monofásicos. Cantidades De
Obra Estrato Cuatro
1-16
Tabla 1.9 Resultados En Estrato Cuatro Con Transformadores
Trifásicos
1-18
Tabla 1.10 Análisis Del Costo Unitario De La Red De Distribución
Utilizando Transformadores Trifásicos. Cantidades De Obra
Estrato Cuatro
1-19
Tabla 2.1 Datos Técnicos De Transformadores Monofásicos 2-2
Tabla 2.2 Datos Técnicos De Transformadores Trifásicos 2-4
Tabla 2.3 Costo Especifico De Los Sistemas Monofásico Y Trifásico 2-6
Tabla 2.4 Costo De Pérdidas Con Transformadores Monofásicos.
Estrato Uno
2-9
Tabla 2.5 Costo De Pérdidas Con Transformadores Trifásicos. Estrato
Uno
2-10
Tabla 2.6 Valores Año - Año 2-12
Tabla 2.7 Costo De Pérdidas Con Transformadores Monofásicos.
Estrato Cuatro
2-13
Tabla 2.8 Costo De Pérdidas Con Transformadores Trifásicos. Estrato
Cuatro
2-14
Tabla 2.9 Valores Año - Año 2-16
Tabla 3.1 Factores De Multiplicación De Tensión L – T 3-18
Tabla 4.1 Ancho De Vías Según Clasificación EEB 4-1
Tabla 4.2 Calibre Del Conductor Para La Configuración Monofásica De
Distribución.
4-3
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1.1 Desglose del consumo de electricidad en el estrato 1. 1-2
Figura 1.2 Desglose del consumo de electricidad en el estrato 4. 1-3
Figura 2.1 Transformador monofásico 2-3
Figura 2.2 Transformador trifásico 2-5
Figura 3.1 Diagrama unifilar 3-1
Figura 3.2 Diagrama de reactancias 3-3
Figura 3.3 Valores de Reactancias y reactancias equivalentes 3-5
Figura 3.4 Diagrama de reactancias 3-10
Figura 3.5 Valores de Reactancias y reactancias equivalentes 3-12
Figura 3.6 Diagrama de reactancias 3-15
Figura 3.7 Valores de Reactancias y reactancias equivalentes 3-16
Figura 4.1 Vista en planta de vía tipo V-7 4-2
Figura 4.2 Esquema de dimensiones en una vía V-7 4-2
Figura 4.3 Detalle de transformador monofásico 11400/240-120V en
poste.
4-5
Figura 4.4 LA507. Montaje de Transformador en final de Circuito 4-6
Figura 4.5 LA509; Montaje De Transformador Monofásico en Circuito
Trifásico con Neutro
4-7
Figura 4.6 LA204-N. Circuito Sencillo Monofásico en Bandera con Neutro 4-8
Figura 4.7 LA207-N. Cruce de Circuito Primario con Conexión;
Estructura Bandera
4-9
Figura 4.8 LA209N; Derivación a 90º de Circuito Primario Trifásico con
Neutro
4-10
Figura 4.9 LA227; Derivación de Circuito Primario Trifásico a
Monofásico. Estructura en Bandera
4-11
Figura 4.10 LA230; Circuito Monofásico Primario. Estructura en Bandera 4-12
Figura 4.11 LA235; Circuito Monofásico Primario con Cambio de Angulo.
Estructura en Bandera
4-13
Figura 4.12 LA237; Cruce de Circuitos Monofásicos en estructura tipo
Bandera con Conexión
4-14
Figura 4.13 LA239; Derivación de Circuito Monofásico en Bandera 4-15
Figura 4.14 LA500-T; Montaje de Transformador en final de Circuito 4-16
Figura 4.15 LA501-T; Montaje de Transformador en Circuito Sencillo 4-17
Figura 4.16 LA204; Circuito Sencillo Monofásico en Bandera LA209;
Derivación de Circuito Trifásico en M.T.
4-18
Figura 4.17 LA206; Construcción angular de Circuito Primario Trifásico 4-19
Figura 4.18 LA207; Cruce con Conexión de Circuito Primario Trifásico 4-20
Figura 4.19 LA209; derivación a 90º de Circuito Primario Trifásico 4-21
Figura 4.20 LA320; Circuito Secundario Sencillo en Conductor Trenzado.
Construcción en línea
4-22
Figura 4.21 LA321; Final de Circuito con Red Trenzada 4-23
Figura 4.22 LA322; Construcción en Línea con Derivación de Circuito
Secundario con Red Trenzada
4-24
Figura 4.23 LA324; Estructura con Red Trenzada en Angulo de 90º 4-25
Figura 4.24 LA324-1; Construcción Angular de Red Trenzada <60º 4-26
Figura 4.25 LA325; Cruce con Conexión de Circuito Secundario en Red
Trenzada
4-27
Figura 4.26 LA363-3; Acometida con conductor concéntrico 4-28
LISTA DE ANEXOS
Anexo A. Factores de demanda máxima diversificada.
Anexo B. Planos de Redes de Distribución Estrato Uno. SistemaMonofásico
Anexo C. Análisis de Costo Unitario de la Red de Distribución. EstratoUno. Red Monofásica
Anexo D. Planos de Redes de Distribución Estrato Uno. SistemaTrifásico
Anexo E. Análisis de Costo Unitario de la Red de Distribución. EstratoUno. Red Tetrafilar Trifásica
Anexo F. Planos de Redes de Distribución Estrato Cuatro. SistemaMonofásico
Anexo G. Análisis de Costo Unitario de la Red de Distribución. EstratoCuatro. Red Monofásica
Anexo H. Planos de Redes de Distribución Estrato Cuatro. SistemaTrifásico
Anexo J. Análisis de Costo Unitario de la Red de Distribución. EstratoCuatro. Red Tetrafilar Trifásica
Anexo K Resumen de Pérdidas Estrato Uno
Anexo L Resumen de Pérdidas Estrato Cuatro
Anexo M Costos Totales; de Inversión y Perdidas Estrato Uno
Anexo N Costos Totales; de Inversión y Pérdidas Estrato Cuatro
Anexo P Curvas de Tiempo Vs Corriente para Fusibles
Anexo S Dispositivo de Corte con Fusible de Tipo Abierto paraDistribución
xiii
INTRODUCCION
Como complementación al primer trabajo realizado, cuyo titulo es “ANALISIS
TECNICO ECONOMICO DE UNA RED DE DISTRIBUCION OPTIMA, PARA
SATISFACER EL CRECIMIENTO DE LA DEMANDA DE ENERGIA”, autores:
MONICA JOHANNA GUALDRON VILLARRAGA Y EDGAR ARMANDO HERRERA
GONZALEZ, el presente es la profundización en las pérdidas técnicas de los
transformadores de distribución, tanto monofásicos, como trifásicos y una
forma de cuantificarlas.
Se conceptualizan dos tipos de pérdidas básicas en cualquier sistema de
potencia, ya sea en la distribución, la transmisión, la sub – transmisión o la
generación. No obstante, a que diariamente se introducen diseños con la más
avanzada tecnología para evitarlas o reducirlas; estas son: PERDIDAS BAJO
CARGA y PERDIDAS EN VACIO. Las primeras son proporcionales a la cantidad
de carga que este portando el sistema y el tiempo en que se mantenga dicha
carga. Las segundas se presentan por la naturaleza de los sistemas eléctricos,
de generar campos electromagnéticos capaces de hacer circular corrientes
por cualquier medio, sean estos los conductores, las bobinas de los
transformadores, el hierro del núcleo, etc., o por todo aquel material
conductor, semiconductor o dieléctrico que haga parte del sistema de
potencia.
Además de la anterior clasificación, estas pérdidas se dividen en pérdidas de
potencia y en pérdidas de energía.
xiv
Siendo las pérdidas de potencia, las que se generan por el hecho de tener
una infraestructura, en este caso para distribuir energía, para transportarlas y
mantener el sistema en funcionamiento; es decir que si el porcentaje de
pérdidas en un sistema cualquiera oscila del 20 al 25%, será necesario
diseñarlo con esa capacidad adicional para transportar las pérdidas, de lo
contrario el sistema no cumplirá el objetivo de entregar la energía
demandada por los usuarios finales de manera eficiente y segura.
Las pérdidas de energía se determinan a partir de las nombradas
anteriormente y aplicarles una unidad de tiempo.
No se deja de lado, entonces el objetivo del primer análisis de mostrar los
parámetros para adecuar un sistema de distribución capaz de suplir el
crecimiento de la demanda de energía teniendo en cuenta las características
de la carga del sistema y la posible disminución de las pérdidas, de costos de
mantenimiento, de costos de operación y una mejor calidad y confiabilidad
del servicio, lo que representará una menor inversión y mayor beneficio para
la empresa y el cliente.
Un sistema de distribución se debe diseñar de modo que pueda suplir el
crecimiento de la carga, con un gasto mínimo. Teniendo en cuenta que se
necesita la flexibilidad para abastecer el crecimiento de la carga en zonas ya
existentes, como también el crecimiento de la carga de zonas en desarrollo.
Se presenta entonces, la información necesaria acerca de transformadores de
distribución normalizados en las redes de distribución tanto trifásicas como
monofásicas, así como las estructuras utilizadas en la red de distribución
analizada.
xv
Se toma como referencia el primer trabajo, ya mencionado, del que
destacamos lo siguiente:
Las conclusiones, principalmente en los párrafos 5 y 6, en los que se concluye
la posibilidad y factibilidad de implementar el sistema monofásico propuesto
en los estratos uno y dos y que para los estratos restantes; tres, cuatro, cinco
y seis, por características inherentes a la densidad de carga, no se
recomienda su implementación.
Sin embargo y por sugerencias del jurado calificador, también se profundizara
en el estrato cuatro.
Los consumos promedio en los estratos uno y cuatro, la distribución del
consumo de electricidad, los planos de los barrios para los que se realizó el
levantamiento de redes, que son: El mirador de Marruecos y Normandía,
forman parte de los antecedentes necesarios para la presente realización.
De igual manera, se hace una reseña teórica y se introducen tablas de
fabricantes, importantes para relacionar los cálculos y los valores de los
mismos a los resultados de la investigación.
En el capítulo tercero se realiza un ejercicio de especificación de los
elementos de protección eléctrica de los sistemas comparados, por expresa
solicitud del ingeniero Renato Céspedes, quien en su momento y como jurado
calificador sugirió se hiciera en la complementación.
A manera de objetivo general de esta complementación se presenta lo
siguiente:
xvi
Profundizar en el estudio de pérdidas propias de los transformadores de
distribución presentados en el proyecto “ANALISIS TECNICO ECONOMICO DE
UNA RED DE DISTRIBUCION OPTIMA, PARA SATISFACER EL CRECIMIENTO
DE LA DEMANDA” y en otros aspectos técnicos como la especificación de las
protecciones.
Y como objetivos específicos se destacan:
· Establecer los parámetros de la carga analizada.
· Presupuestar las cantidades de obra en cada uno de los sistemas de
distribución comparados y los costos asociados a cada uno de ellos.
· Establecer las características técnicas de los transformadores monofásicos
y de los transformadores trifásicos e identificar las pérdidas en vacío y
bajo carga de cada uno.
· Cuantificar las pérdidas en cada uno de los transformadores utilizados en
la comparación, tomando como referencia los estratos uno y cuatro.
· Realizar un cálculo mediante el cual se pretende especificar los elementos
de protección requeridos en la red de distribución.
· Identificar las estructuras normalizadas, base para la realización de los
presupuestos de las obras.
1 - 1
1 COMPARACION ECONOMICA DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
ENERGIA EN EL ESTRATO UNO, CON USO DE TRANSFORMADORES
MONOFASICOS Y TRANSFORMADORES TRIFASICOS.
1.1 DISGREGACION DEL CONSUMO
A continuación se presenta el desglose del consumo de energía eléctrica
para los estratos uno y cinco.
Tabla 1.1. Consumo promedio – Estrato uno.1
USOPROMEDIO HORAS
USO/DIAKW
KWH/MES
ILUMINACION 5 0.32 49
COCCION 2 1.083 65
NEVERA 24 0.113 82
TELEVISION 3 0.222 20
RADIO 3 0.011 1
PLANCHA 0.5 0.366 6
TOTAL 2.115 223
1 GUALDRON, Mònica – HERRERA, Edgar. EVALUACION TECNICO-ECONOMICA....Santa Fe de Bogotá, Universidad de La Salle, 1999.p.50.
1 - 2
Figura 1.1. Desglose del consumo de electricidad en el Estrato 1.2
Tabla 1.2. Consumo Promedio – Estrato cuatro.
USOPROMEDIO HORAS
USO/DIA KW KWH/MES
ILUMINACION 6 1.30 234COCCION 3 1.60 144NEVERA 24 0.30 216
TELEVISION 4 1.50 180RADIO 3 0.10 9
PLANCHA 0.5 0.90 13.5TOTAL 5.7 796.5
2 CONSULTORIA COLOMBIANA. Redes para barrios Subnormales o de desarrolloprogresivo. Empresa de Energía de Bogotá, D.C. 1994 P.30
DISTRIBUCION DEL CONSUMO DE ELECTRICIDAD
29%
37%
9%
2.6%22 %
0.4%COCCION
NEVERA
TELEVISION
PLANCHA
ILUMINACION
RADIO
1 - 3
Figura 1.2. Desgregación del consumo de electricidad en el estrato 4.
1.2 CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR
De acuerdo con las tablas anteriores vemos que la carga promedio en el
estrato 1 es de 2.115kW, y en el estrato cuatro es de 5.7kW. Con estos
valores y con el factor de potencia de 0.98(3) para E1 y 0.96 para E4,
calculamos la potencia aparente.
3 GUALDRON, Mònica – HERRERA, Edgar. EVALUACION TECNICO-ECONOMICA...Bogotá, Universidad de La Salle, 1999.p.55 y 69.
DISTRIBUCION DEL CONSUMO DEELECTRICIDAD
29%
27%
18%
2%
23%1%
ILUMINACION
NEVERA
COCION
PLANCHA
TELEVISION
RADIO
1 - 4
Para el estrato uno.
Y kVA – 5.7 – 5.93 0.96
Para el estrato cuatro.
Donde:
KVA Potencia aparente por usuario
KW Carga o potencia real consumida por usuario
COS ø Factor de potencia
Con el anterior resultado se procede a calcular la capacidad del
transformador de distribución, sea éste, monofásico o trifásico, de acuerdo a
la siguiente expresión:
Donde:
n. Es el número de usuarios conectados al transformador
FD Es el factor de diversidad (ver anexo A)
A.P. Es el consumo en kVA del alumbrado público (0.081/Poste).
kVAkW
COS ø= = =
21150 98
2158..
.
NT n kVA usuario FD A P= +* / * . .
1 - 5
Otros parámetros a tener en cuenta para el diseño y tomados del estudio
anterior, son:
Tasa de crecimiento del consumo: T = 3%
Tiempo de proyección del estudio: t = 15 años
Regulación en la red de baja tensión: RBT = 3%
Regulación en la red de media tensión: RMT = 1%
Tasa interna de retorno: i = 12%
1.3 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN
ESTRATO UNO
En la tabla 1.3. se muestran los resultados de la aplicación anterior, para el
estrato en mención, tales como capacidad del transformador (N.T),
cargabilidad (C.) y consumo proyectado, a quince años (C.F.).
Las longitudes de cada tramo en media (Long. M.T.) y baja tensión (Long.
B.T.), así como las acometidas, se pueden verificar en el anexo B; Redes del
barrio Mirador de Marruecos. Sistema Monofásico.
Tabla 1.3. Resultados en estrato uno, con transformadores monofásicos.
Estrato 1Carga (kVA) 2.158Año 15.0Tasa de Crecimiento 0.0% anualFactor de potencia (A.P) 0.95
1 - 6
TRAMO Long.M.T.(m)
Long.B.T.(m)
NoUsuari
os
F.D. A.P. A.P.(kVA)
Carga/T(kVA)
N.T. C
1 40 80 29 0.33 0.324 0.341 20.993 25.00 0.8402 94 28 17 0.39 0.243 0.256 14.563 15.00 0.9713 63 30 20 0.38 0.162 0.171 16.571 25.00 0.6634 72 85 29 0.32 0.405 0.426 20.453 25.00 0.8185 35 43 17 0.39 0.243 0.256 14.563 15.00 0.9716 45 24 9 0.43 0.162 0.171 8.522 10.00 0.8527 63 0 9 0.43 0.081 0.085 8.437 10.00 0.8448 35 131 31 0.32 0.567 0.597 22.004 25.00 0.8809 62 0 9 0.43 0.081 0.085 8.437 25.00 0.337
10 37 43 22 0.36 0.243 0.256 17.347 25.00 0.69411 75 60 29 0.33 0.243 0.256 20.908 25.00 0.836
TOTAL 621 524 221 2.754 2.899 172.798 225.00 0.768
Donde:
F.D. Es el factor de diversidad (ver anexo A)
A.P. Es la carga de alumbrado público, por transformador, al instalar
luminarias de sodio de 70W, con pérdidas propias de 11W, para un total
de 81W de carga.
N.T. es la potencia nominal del transformador alimentador,
C es la cargabilidad del transformador y se obtiene de la relación entre la
potencia real de consumo al aplicar la fórmula de la pag. 4, con la
potencia nominal del transformador alimentador.
De la tabla anterior observamos que el promedio de la longitud de cada
tramo de media tensión, es de: 56m. El número total de usuarios atendidos
es de 221; con 3 transformadores monofásicos de 10kVA, 1 de 15kVA y 7 de
25kVA, que corresponde a un total de 220kVA de capacidad instalada; Con
0.99kVA de capacidad instalada por usuario. El aumento del consumo en este
sistema, se asume nulo debido a que los usuarios asignados a cada
1 - 7
transformador se mantienen más controlados por su reducido número, y por
la menor explosión demográfica en un área mas reducida.
1.3.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Monofásica
En la siguiente tabla se muestran los elementos requeridos para satisfacer la
demanda de energía a 221 usuarios del estrato uno, con el valor unitario de
cada elemento y el valor total de la instalación, según el levantamiento
realizado en el barrio mirador de Marruecos.
Las cantidades y la norma aplicada se aprecian en el anexo C; Costos de la
red de distribución para sistema monofásico, en estrato uno.
TABLA 1.4. Análisis de costo unitario de la red de distribución utilizando
transformadores monofásicos. Cantidades de obra – estrato uno
DESCRIPCION TOTAL V. UNIT V. TOTAL42
Abrazadera en U para fijación de cruceta 19 8,058 $ 153,093Abrazadera para fijación de transformador(de una salida)
24 26,815 $ 643,558
Abrazaderas de dos salidas 5 7,406 $ 37,030Accesorios de puesta a tierra 27 268,079 $ 7.238.120Aislador de pin ANSI 55-1 14 17,675 $ 247.444Aislador de pin ANSI 55-5 24 17,366 $ 416.780Aislador de suspención ANSI 52-1 26 40,028 $ 1,040,720Amarre plástico para cable trenzado 66 1,323 $ 87.285Caja bifásica tipo intemperie para acometidaen B.T.
36 12,110 $ 435.974
Conector de compresión de ranurasparalelas
28 2,513 $ 70.357
Conector tipo cuña 4 1,277 $ 5.108
1 - 8
Conector tipo tornillo 145 1,170 $ 169.598Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 11 105,268 $ 1,157,944Cruceta de madera de 2.0m. 41 34,385 $ 1,409.785Diagonal metálica en ángulo para soporte debandera
37 11,034 $ 408.255
Diagonal metálica en ángulo para soporte decruceta
8 10,845 $ 86.756
Espárrago de 5/8" por 24" 44 6,294 $ 276,934Estribo y conector para cable desnudo No 2AWG
14 3,852 $ 53.934
Fusible dual f24 2 15,000 $ 30.000Fusible dual f25 2 16,895 $ 33.790Fusible dual f27 7 16,895 $ 118,265Fusible NH00-50A 4 7,000 $ 28.000Fusible NH00-80A 4 7,400 $ 29.600Fusible NH1-125A 14 11,100 $ 155,400Grapa de suspención para cable trenzadode B.T.
5 9,617 $ 48.085
Grapa de retención para red trenzada 26 10,496 $ 272,888Grapa para operar en caliente 14 16,274 $ 227.830Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0 AWG 9 17,600 $ 158.396Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 86 585 $ 50,295Herraje para soporte de seccionador 10 10,397 $ 103.968Luminaria de Sodio de 70 W 36 128,444 $ 4,623.993Medidor de energía, monofásico bifilar 120V1x15A, clase 2
221 50,017 $ 11,053,746
Metros de cable de aluminio 4 AWGdesnudo (M.T.)
1484 877 $ 1,301,809
Metros de cable de aluminio 2*2+1*4 AWGaislado, trenzado (B.T.)
540 4,444 $ 2,399.544
Metros de cable de cobre # 4AWG desnudo(acometida 1/2T)
30 3,115 $ 93.452
Metros de cable de cobre # 6AWG aislado600V (salida Tx)
74 2,206 $ 163.239
Metros de cable de cobre 2x14 AWGaislado, con neutro concéntrico. (acom.Lum.)
69.5 4,037 $ 280.558
Metros de cable de cobre aislado 2x8 AWG,con neutro concéntrico.(Acom. Usuar)
1547 4,232 $ 6,546,904
Metros de cinta de acero inoxidable 81 2,426 $ 196.515Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 11 111,976 $ 1,231,741Percha porta - aislador de un puesto 36 3,469 $ 124,881Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 40 7,573 $ 302.905Porta – aislador pasante para cruceta de 38 5,722 $ 217.428
1 - 9
madera 11,4 -13,2 KVPoste de concreto 10 m, 510 Kg 13 246,898 $ 3,209.674Poste de concreto 10 m, 1050 Kg 0 418,227 $ 0Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 8 565,028 $ 4.520.226Poste de concreto 12 m, 510 Kg 7 403,396 $ 2.823.771Poste de concreto 12 m, 750 Kg 6 479,994 $ 2.879.966Seccionador portafusible para B.T. 160A 20 85,963 $ 1,719.250Templete 8 56,515 $ 452.122Tensor de acometida 442 4,854 $ 2,145,280Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 35 1,839 $ 64.356Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 42 2,225 $ 93.446Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 55 1,005 $ 55,281Transformador monofásico 7.62 kV 240-120V, 10 KVA
2 1,195,632 $ 2,391,264
Transformador monofásico 7.62 kV 240-120V, 15 KVA
2 1,592,010 $ 3,184,020
Transformador monofásico 7.62 kV 240-120V, 25 kVA
7 1,747,023 $ 12,229,158
Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 1,5 m yconector
27 15,697 $ 423.817
TOTAL $ 80,187,537
De la tabla se deduce que el costo por kVA instalado es de $ 356.389 / kVA.
Además que para entregar energía eléctrica a un cliente de estrato uno se
requieren de $ 362.839 / usuario. Estos valores sirven para comparar la
inversión especifica, con transformadores monofásicos y con transformadores
trifásicos.
1 - 10
1.4 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORES TRIFASICOS EN
ESTRATO UNO
En la tabla 1.5. de la siguiente página, se muestran los resultados de la
aplicación de las secciones 1.1 y 1.2, para la red de distribución con
transformadores trifásicos, tales como capacidad del transformador (N.T),
cargabilidad (C.) y consumo proyectado a quince años (C.F.)
Las longitudes de cada tramo en media (Long M.T.) y baja tensión (Long
B.T.), así como las acometidas, se pueden verificar en el anexo D; Redes del
barrio Mirador de Marruecos. Sistema Trifásico.
Tabla 1.5. Resultados en estrato uno, con transformadores trifásicos.
Estrato 1Carga (kVA) 2.158Año 15.0Tasa de Crecimiento 3.0% AnualFactor de Potencia de A. Público 0.95Transf Lg.
M.T.(m)
Lg.B.T.(m)
NoUsuarios
F.D. A.P. A.P.(kVA)
Carga /T(kVA)
Carga15 años
N.T. C.A. C.F.
1 81 147 46 0.26 0.567 0.597 26.407 40.81 45 0.587 0.9072 139 237 66 0.23 0.972 1.023 33.782 52.06 75 0.450 0.6943 50 223 58 0.24 0.81 0.853 30.892 47.65 75 0.412 0.6354 54 264 51 0.25 1.134 1.194 28.708 44.06 45 0.638 0.979
TOTAL 324 871 221 3.666 119.788 184.581 240 0.499 0.769
Donde:
C.A. Es la cargabilidad del transformador al montaje del mismo.
C.F. Es la cargabilidad futura que se espera a un periodo de 15 años. (para
el sistema monofásico la cargabilidad futura; debido a que el
1 - 11
transformador se confina a una zona o grupo de usuarios y que por sus
características de consumo no presentan un aumento significativo de
carga, se asume misma que al periodo inicial).
C.F. = C*(1+T)^t
De la tabla anterior se observan las cantidades de conductor requerido en
cada tramo, lo que servirá luego para hacer la comparación entre los dos
sistemas analizados. El número total de usuarios atendidos es de 221; con 2
transformadores trifásicos de 45kVA y 2 de 75kVA. Esto indica una potencia
instalada de 240kVA, a razón de 1.085 kVA/usuario, incluido el alumbrado
público. El consumo futuro de estos usuarios será de 184.5 kVA.
La diferencia entre los consumos futuros y los factores de cargabilidad se
debe a los factores de demanda diversificada utilizados en cada uno de los
transformadores y mas específicamente en cada tramo. Es decir que para
cada cálculo, se aplica un factor de demanda diversificada de acuerdo con el
numero de usuarios que alimenta un tramo y cada transformador, por lo que
se requiere de un factor de diversidad diferente.
1.4.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Trifásica
En la tabla 1.6, se aprecian los valores finales de cantidades, de cada ítem,
así como su valor unitario y su valor total. Para una mayor especificación ver
anexo E.
1 - 12
TABLA 1.6. Análisis de costo unitario de la red de distribución utilizando
transformadores trifásicos. Cantidades de obra – estrato uno
DESCRIPCION TOTAL V. UNIT V. TOTALCANTIDAD DE ESTRUTURASAbrazadera de una salida (fijartransformador)
10 26,815 $ 268,149
Abrazadera en U para fijación de cruceta 10 8,058 $ 80,575Abrazaderas de dos salidas 4 7,406 $ 29,624Accesorios de puesta a tierra 29 268,079 $ 7,774,277Aislador de pin ANSI 55-5 38 17,366 $ 659,902Aislador de suspención ANSI 52-1 36 40,028 $ 1,440,996Amarre plástico para cable trenzado 90 1,323 $ 119,025Caja trifásica tipo intemperie paraacometida en B.T.
42 16,147 $ 678,182
Conector de compresión de ranurasparalelas
48 2,513 $ 120,612
Conector de tornillo 194 1,170 $ 226,910Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 12 105,268 $ 1,263,211Cruceta de madera de 2.0m. 32 34,385 $ 1,100,320Diagonal metálica en ángulo para soportede bandera
4 11,034 $ 44,136
Diagonal metálica en ángulo para soportede cruceta
52 10,845 $ 563,914
Espárrago de 5/8" por 24" 28 6,294 $ 176,231Estribo y conector para cable desnudoNo 1/0 AWG
12 5,452 $ 65,428
Fusible dual f25 6 16,895 $ 101,370Fusible dual f26 6 17,500 $ 105,000Fusible NH00-160A 12 10,000 $ 120,000Fusible NH2-250A 12 15,100 $ 181,200Grapa de retención para red trenzada 33 10,496 $ 346,357Grapa de suspención para baja tensión 23 13,225 $ 304,175Grapa para operar en caliente 12 16,274 $ 195,283Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0AWG
12 17,600 $ 211,194
Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 101 585 $ 59,067Herraje para soporte de seccionador 8 10,580 $ 84,640Luminaria de Sodio de 70 W 42 128,444 $ 5,394,658Medidor de energía, monofásico 120V1x15A, clase 2
221 50,017 $ 11,053,746
Metros de cable de aluminio No. 4 AWGdesnudo (red M.T.)
996 877 $ 873,721
Metros de cable de aluminio 3*2+1*4 873 6,004 $ 5,241,623
1 - 13
AWG aislado, trenzado (red B.T.)Metros de cable de cobre # 4AWGdesnudo (acometida 1/2T)
48 3,009 $ 144,412
Metros de cable de cobre # 4AWGaislado 600V (salida Tx)
48 3,439 $ 165,048
Metros de cable de cobre 2x14 AWGaislado, con neutroconcéntrico.(acometida luminaria)
126 4,037 $ 508,637
Metros de cable de cobre aislado 2x8AWG, neutro concéntrico (acometidausuario)
1547 4,232 $ 6,546,904
Metros de cable de cobre trenzado 3*2 +1*4 AWG (derivaciones)
72 15,855 $ 1,141,569
Metros de cinta de acero inoxidable 101 2,426 $ 245,037Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 12 111,976 $ 1,343,718Percha porta - aislador de un puesto 86 3,469 $ 298,327Perno de ojo abierto 4 7,401 $ 29,603Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 62 7,573 $ 469,503Porta - aislador pasante para cruceta demadera 11,4 -13,2 KV
38 5,722 $ 217,428
Poste de concreto 10 m, 510 Kg 31 246,898 $ 7,653,838Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 6 565,028 $ 3,390,170Poste de concreto 12 m, 750 Kg 4 479,994 $ 1,919,977Seccionador porta fusible para B.T. 80A. 12 274,154 $ 3,289,851Seccionador porta fusible para B.T. 125A 12 421,070 $ 5,052,845Templete 7 56,515 $ 395,606Tensor de acometida 442 4,854 $ 2,145,280Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 18" 16 2,599 $ 41,587Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 52 1,839 $ 95,614Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 12 2,225 $ 26,699Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 18 1,005 $ 18,092Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120V, 45 KVA
2 4,034,478 $ 8,068,956
Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120V, 75 KVA
2 5,101,412 $ 10,202,823
Tuerca de ojo alargado de 5/8" 1 6,571 $ 6,571Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 8" yconector
29 15,697 $ 455,211
TOTAL $ 92,756,834
De acuerdo con la tabla anterior el costo de la red de distribución trifásica es
de $ 386.486/kVA y de $419.714/usuario.
1 - 14
1.5 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN
ESTRATO CUATRO
En la tabla 1.7. se muestran los resultados de la aplicación anterior, para el
estrato en mención, tales como capacidad del transformador (N.T),
cargabilidad (C.) y consumo proyectado, a quince años (C.F.).
Las longitudes de cada tramo en media (Long. M.T.) y baja tensión (Long.
B.T.), así como las de acometidas, se pueden verificar en el anexo F; Redes
del barrio Normandía. Sistema Monofásico.
Tabla 1.7. Resultados en estrato cuatro, con transformadores monofásicos.
Estrato 4Carga (kVA) 5.93Año 15Tasa de crecimiento demanda 0.0% AnualFactor de Potencia A. Publico. 0.95Transf Lg.
M.T.(m)
Lg.B.T.(m)
NoUsuari
os
F.D. A.P. A.P.(kVA)
Cargatrans(kVA)
N.T. C
1 80 11 0.42 0.162 0.171 27.567 25.00 1.1032 125 125 16 0.39 0.243 0.256 37.259 37.50 0.9943 115 70 10 0.43 0.243 0.256 25.755 25.00 1.0304 280 65 18 0.38 0.243 0.256 40.817 37.50 1.0885 105 95 23 0.36 0.243 0.256 49.356 50.00 0.9876 30 9 0.43 0.81 0.853 23.802 25.00 0.9527 60 17 0.39 0.81 0.853 40.169 37.50 1.0718 115 75 26 0.34 0.243 0.256 52.677 50.00 1.0549 40 75 10 0.43 0.243 0.256 25.755 25.00 1.030
10 60 50 16 0.39 0.162 0.171 37.174 37.50 0.99111 195 55 23 0.36 0.243 0.256 49.356 50.00 0.98712 40 95 23 0.36 0.324 0.341 49.441 50.00 0.98913 60 65 17 0.39 0.243 0.256 39.572 37.50 1.05514 50 60 18 0.38 0.243 0.256 40.817 37.50 1.088
1 - 15
15 42 70 26 0.34 0.162 0.171 52.592 50.00 1.05216 105 110 16 0.39 0.243 0.256 37.259 37.50 0.99417 60 60 6 0.44 0.162 0.171 15.826 15.00 1.05518 145 45 16 0.39 0.439 0.462 37.465 37.50 0.99919 95 40 11 0.42 0.243 0.256 27.652 25.00 1.10620 95 40 10 0.43 0.243 0.256 25.755 25.00 1.03021 55 16 0.39 0.243 0.256 37.259 37.50 0.99422 45 125 24 0.35 0.486 0.512 50.324 50.00 1.00623 80 75 18 0.38 0.324 0.341 40.902 37.50 1.091
Total 1942 1530 380 7.368 864.550 840.00 1.029
De la tabla anterior se observa que el número total de usuarios atendidos es
de 380; con 6 transformadores de 50kVA, 10 de 37.5kVA, 6 de 25kVA y 1 de
15kVA, que suman una potencia total instalada de 840kVA, a razón de 2.21
kVA/usuario, incluyendo el alumbrado público.
1.5.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Monofásica
En la siguiente tabla se muestran los elementos requeridos para satisfacer la
demanda de energía a 380 usuarios del estrato cuatro, con el valor unitario
de cada elemento y el valor total de la instalación, según el levantamiento
realizado en el barrio Normandía.
Las cantidades y la norma aplicada se aprecian en el anexo G; Costos de la
red de distribución para sistema monofásico, en estrato cuatro.
1 - 16
TABLA 1.8. Análisis de costo unitario de la red de distribución utilizando
transformadores monofásicos. Cantidades de obra – estrato cuatro.
DESCRIPCION TOTAL V. UNIT V. TOTAL42
Abrazadera en U para fijación de cruceta 41 8,058 $ 330,358Abrazadera para fijación de transformador(de una salida)
99 26,815 $ 2,654,675
Abrazaderas de dos salidas 5 7,406 $ 37,030Accesorios de puesta a tierra 42 268,079 $ 11,259,297Aislador de pin ANSI 55-1 31 17,675 $ 547,911Aislador de pin ANSI 55-5 71 17,366 $ 1,232,975Aislador de suspención ANSI 52-1 36 40,028 $ 1,440,996Amarre plástico para cable trenzado 84 1,323 $ 111,090Caja bifásica tipo intemperie paraacometida en B.T. 54 12,110 $ 653,962
Conector de compresión de ranurasparalelas 58 2,513 $ 145,740
Conector tipo tornillo 187 1,170 $ 218,723Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 22 105,268 $ 2,315,887Cruceta de madera de 2.0m. 67 34,385 $ 2,303,795Diagonal metálica en ángulo para soportede bandera 61 11,034 $ 673,069
Diagonal metálica en ángulo para soportede cruceta 12 10,845 $ 130,134
Espárrago de 5/8" por 24" 55 6,294 $ 346,168Estribo y conector para cable desnudo No2 AWG
37 3,852 $ 142,539
Fusible dual f25 1 16,895 $ 16,895Fusible dual f27 6 18,515 $ 111,090Fusible dual f28 10 20,184 $ 201,840Fusible dual f30 6 22,483 $ 134,895Fusible NH00-80A 1 7,400 $ 7,400Fusible NH1-125A 6 11,100 $ 66,600Fusible NH2-200A 10 15,100 $ 151,000Fusible NH2-250A 6 15,100 $ 90,600Grapa de retención para red trenzada 28 10,496 $ 293,879Grapa para operar en caliente 24 16,274 $ 390,566Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0AWG
8 17,600 $ 140,796
Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 138 585 $ 80,705Herraje para soporte de seccionador 22 10,397 $ 228,730Luminaria de Sodio de 70 W 54 128,444 $ 6,935,989Medidor de energía, monofásico bifilar 380 50,017 $ 19,006,441
1 - 17
120V 1x15A, clase 2Metros de cable de aluminio 4 AWGdesnudo (M.T.)
5810 877 $ 5,096,706
Metros de cable de aluminio 2*2+1*4AWG aislado, trenzado (B.T.)
1538 4,444 $ 6,834,257
Metros de cable de cobre # 4AWGdesnudo (acometida 1/2T)
66 3,115 $ 205,594
Metros de cable de cobre # 6AWGaislado 600V (salida Tx)
150 2,956 $ 443,368
Metros de cable de cobre 2x14 AWGaislado, con neutro concéntrico. (acom.Lum.)
107 4,037 $ 431,938
Metros de cable de cobre aislado 2x8AWG (Acometida usuario)
2660 4,306 $ 11,453,747
Metros de cable de cobre trenzado2x2+1x4 AWG
16 11,696 $ 187,142
Metros de cinta de acero inoxidable 120 2,426 $ 291,133Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 22 111,976 $ 2,463,482Percha porta - aislador de un puesto 68 3,469 $ 235,886Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 36 7,573 $ 272,615Porta - aislador pasante para cruceta demadera 11,4 -13,2 KV
108 5,722 $ 617,953
Poste de concreto 10 m, 510 Kg 19 246,898 $ 4,691,062Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 13 565,028 $ 7,345,367Poste de concreto 12 m, 510 Kg 14 403,396 $ 5,647,542Poste de concreto 12 m, 750 Kg 9 479.994 $ 4.319.948Seccionador portafusible para B.T. 25A 2 85,673 $ 171,346Seccionador portafusible para B.T. 50A 12 168,379 $ 2,020,553Seccionador portafusible para B.T. 80A 32 274,154 $ 8,772,936Templete 7 56,515 $ 395,606Tensor de acometida 920 4,854 $ 4,465,289Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 69 1,839 $ 126,873Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 44 2,225 $ 97,896Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 106 1,005 $ 106,541Transformador monofásico 6.58 kV 240-120 V, 15 kVA
1 1,592,010 $ 1,592,010
Transformador monofásico 6.58 kV 240-120 V, 25 kVA
6 1,686,785 $ 10,120,709
Transformador monofásico 6.58 kV; 240-120 V;37.5kVA
10 1,819,440 $ 18,194,400
Transformador monofásico 6.58 kV; 240-120 V;50 kVA
6 1,990,942 $ 11,945,655
Tuerca de ojo alargado de 5/8" 8 6,571 $ 52,566Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 1,5 m y 42 15,697 $ 659,271
1 - 18
conectorTOTAL $ 161,661,169
De la tabla anterior el costo de la red de distribución monofásica para el
estrato 4 es de $161’661.169, lo que índica $425.424/usuario y $192.453/kVA
instalado.
1.6 RED DE DISTRIBUCION CON TRANSFORMADORES TRIFASICOS EN
ESTRATO CUATRO
En la tabla 1.9. de la siguiente página, se muestran los resultados de la
aplicación de las secciones 1.1 y 1.2, para la red de distribución con
transformadores trifásicos, tales como capacidad del transformador (N.T),
cargabilidad (C.) y consumo proyectado a quince años (C.F.)
Las longitudes de cada tramo en media (Lg. M.T.) y baja tensión (Lg. B.T.),
así como las acometidas, se pueden verificar en el anexo H; Redes del barrio
Normandía. Sistema Trifásico.
Tabla 1.9. Resultados en estrato cuatro, con transformadores trifásicos.
Estrato 4Carga (kVA) 5.93Año 15.0Tasa de Crecimiento 3.00%Factor de Potencia A.P. 0.95 CTransf Lg.
M.T.(m)
Lg.B.T.(m)
NoUsuarios
F.D. A.P. A.P.(kVA)
CargaTrans(kVA)
Carga15
Años(kVA)
N.T. C.A. C.F.
1 - 19
1 455 34 0.3 2.321 2.443 62.929 96.68 75.00 0.839 1.2892 415 440 79 0.23 2.182 2.297 110.045 170.16 112.50 0.978 1.5133 190 405 43 0.27 3.152 3.318 72.165 110.58 75.00 0.962 1.4744 130 535 72 0.23 2.176 2.291 100.491 155.28 112.50 0.893 1.3805 175 1380 51 0.25 1.496 1.575 77.182 119.37 112.50 0.686 1.0616 145 195 44 0.23 0.952 1.002 61.014 94.50 75.00 0.814 1.2607 95 315 57 0.24 1.907 2.007 83.130 128.39 112.50 0.739 1.141
Total 1150 3725 380 14.933 566.956 874.97 675.00 0.840 1.296
De la tabla anterior se observa que el numero total de usuarios atendido es
de 380, con 3 transformadores de 75kVA y 4 de 112.5kVA para un total de
675kVA de potencia instalada, a razón de 1.77kVA/usuario, incluyendo el
alumbrado público. El consumo futuro para este sistema es de 875kVA.
1.6.1 Costos Asociados A La Red De Distribución Trifásica
En la tabla 1.10, se aprecian los valores finales de cantidades de cada ítem,
así como su valor unitario y su valor total. Para una mayor especificación ver
anexo J.
TABLA 1.10. Análisis de costo unitario de la red de distribución utilizando
transformadores trifásicos. Cantidades de obra – estrato cuatro
DESCRIPCION TOTAL V. UNIT V. TOTALCANTIDAD DE ESTRUTURASAbrazadera de una salida (fijartransformador)
17 26,815 $ 455,853
Abrazadera en U para fijación de cruceta 18 8,058 $ 145,035Abrazaderas de dos salidas 12 7,406 $ 88,872Accesorios de puesta a tierra 75 268,079 $ 20,105,888Aislador de pin ANSI 55-5 28 17,366 $ 486,244Aislador de suspención ANSI 52-1 66 40,028 $ 2,641,827
1 - 20
Amarre plástico para cable trenzado 185 1,323 $ 244,663Caja trifásica tipo intemperie paraacometida en B.T.
87 16,147 $ 1,404,806
Conector de compresión de ranurasparalelas
30 2,513 $ 75,383
Conector de tornillo 414 1,170 $ 484,231Conector tipo cuña 27 1,277 $ 34,476Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 21 105,268 $ 2,210,620Cruceta de madera de 2.0m. 36 34,385 $ 1,237,860Diagonal metálica en ángulo parasoporte de bandera
31 11,034 $ 342,052
Diagonal metálica en ángulo parasoporte de cruceta
24 10,845 $ 260,268
Espárrago de 5/8" por 24" 8 6,294 $ 50,352Estribo y conector para cable desnudoNo 4 AWG
21 3,852 $ 80,901
Fusible dual f26 9 17,500 $ 157,500Fusible dual f28 12 19,000 $ 228,000Fusible NH2-250A 18 15,100 $ 271,800Fusible NH2-400A 24 20,100 $ 482,400Grapa de retención para red trenzada 75 10,496 $ 787,176Grapa de suspensión para baja tensión 44 13,225 $ 581,900Grapa para operar en caliente 21 16,274 $ 341,745Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0AWG
18 17,600 $ 316,791
Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 207 585 $ 121,058Herraje para soporte de seccionador 14 10,397 $ 145,555Luminaria de Sodio de 70 W 87 128,444 $ 11,174,650Medidor de energía, monofásico 120V1x15A, clase 2
380 50,017 $ 19,006,441
Metros de cable de aluminio No. 4 AWGdesnudo (red M.T.)
3462 877 $ 3,036,970
Metros de cable de aluminio 2*2+1*4AWG aislado, trenzado (red B.T.)
2725 6,004 $ 16,361,309
Metros de cable de cobre # 4AWGdesnudo (acometida 1/2T)
84 3,115 $ 261,665
Metros de cable de cobre # 4AWGaislado 600V (salida Tx)
84 3,439 $ 288,834
Metros de cable de cobre 2x14 AWGaislado, con neutroconcéntrico.(acometida luminaria)
261 4,037 $ 1,053,605
Metros de cable de cobre aislado 2x8AWG, neutro concéntrico (acometida
1900 4,232 $ 8,040,800
1 - 21
usuario)Metros de cable de cobre trenzado 2*2 +1*4 AWG (derivaciones)
160 11,696 $ 1,871,424
Metros de cinta de acero inoxidable 5/8 207 2,426 $ 502,205Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxidometálico
21 111,976 $ 2,351,506
Percha porta - aislador de un puesto 176 3,469 $ 610,529Perno de ojo abierto 9 7,401 $ 66,607Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 123 7,573 $ 931,434Porta - aislador pasante para cruceta demadera 11,4 -13,2 kV
28 5,722 $ 160,210
Poste de concreto 10 m, 510 Kg. 65 246,898 $ 16,048,371Poste de concreto 10 m, 1050 Kg. 3 418,227 $ 1,254,682Poste de concreto 12 m, 1050 Kg. 7 565,028 $ 3,955,198Poste de concreto 12 m, 510 Kg. 1 403,396 $ 403,396Poste de concreto 12 m, 750 Kg. 2 479,994 $ 959,989Seccionador portafusible para B.T. 160A 24 548,309 $ 13,159,404Seccionador portafusible para B.T. 125A 18 420.070 $ 7,577,074Templete 7 56,515 $ 395,606Tensor de acometida 802 4,854 $ 3,892,567Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 18" 28 2,599 $ 72,778Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 60 1,839 $ 110,324Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 16 2,225 $ 35,599Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 25 1,005 $ 25,128Transformador trifásico 11,4 kV 208-120V, 112.5 kVA
4 4,496,995 $ 17,987,981
Transformador trifásico 11,4 kV 208-120V, 75 kVA
3 3,400,941 $ 10,202,823
Tuerca de ojo alargado de 5/8" 1 6,571 $ 6,571Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 8" yconector
75 15,697 $ 1,177,270
TOTAL $ 176,766,203
De acuerdo con la tabla anterior el costo de instalación del sistema trifásico
con red trenzada en B.T. es de $176.766.203, lo que índica $465.174/usuario
y $261.875/kVA instalado.
2 -1
2 COMPARACION DE PERDIDAS TECNICAS ENTRE TRANSFORMADORES
MONOFASICOS Y TRIFASICOS.
2.1 CARACTERISTICAS TECNICAS DE TRANSFORMADORES 4
2.1.1 Del Transformador Monofásico Autoprotegido
Estos transformadores constan de un interruptor de baja tensión, fusibles de
alta tensión y pararrayos incorporados para transformadores de 5kVA hasta
100kVA. Ver figura 2.1:
En el momento de un corto circuito en la red, el interruptor separa al
transformador de esta. También actúa, cuando el transformador se somete a
sobrecarga para evitar daños por sobrecalentamiento.
La reconexión del interruptor es manual y se realiza con una pértiga que
actúa sobre un accionamiento exterior.
La acción de los fusibles es desconectar de la red al transformador en caso
de una falla interna de éste. Los fusibles están localizados en el interior de los
transformadores, en la conexión del terminal de los devanados de alta
tensión a los pasatapas y deben estar dimensionados en tal forma que no
sean dañados por el efecto de la corriente máxima de disparo del interruptor.
4 SIEMENS. Transformadores de Potencia y Distribución. Bogotá 1998, pág. 18-25
2 -2
El pararrayos limita los altos voltajes o sobretensiones de origen atmosférico
o por operaciones de desconexión o reconexión de equipos en la red donde
esta conectado el transformador. Por su efecto valvular cuando la onda de
voltaje es de elevado valor, el pararrayos descarga esta onda a tierra
produciéndose un paso de corriente. Al llegar la descarga a un determinado
nivel, el pararrayos vuelve a tener la propiedad aislante, restableciéndose así
la condición normal del sistema.
Para el funcionamiento, montaje y mantenimiento, los transformadores
monofásicos se ensamblan con los siguientes accesorios: un dispositivo de
purga, conmutador para operación sin carga, dispositivo para montaje de
pararrayos, dos tornillos de puesta a tierra, radiadores planos fijos para
transformadores de capacidad mayor a 25kVA, soporte para fijación a poste,
indicador de nivel de aceite de marca interior, válvula de sobrepresión y
dispositivo de total protección (C.S.P).
La tabla 2.1 muestra algunos de los datos técnicos mas sobresalientes de
este tipo de transformador, de los que se utilizarán posteriormente para el
cálculo de las pérdidas no técnicas.
Tabla 2.1. Datos técnicos de transformadores monofásicos5
DATOS A 75ºC PESO Y VOLUMENES APROX.
Po Pcu Io UzPOTENCIA
KvAW W % %
LITROS DE
ACEITE
PESO TOTAL
(Kg)
5 35 105 2.6 2.6 24 82
10 60 150 2.6 2.3 27 107
15 85 215 2.6 2.9 32 117
5 SIEMENS. Transformadores de Potencia y Distribución. Santa fe de Bogotá, 1998 p. 26
2 -3
25 125 330 2.2 2.7 37 154
37.5 165 455 2.1 2.8 49 199
50 200 575 2.0 2.8 51 230
75 255 815 1.7 2.9 62 300
100 330 1070 1.7 3.5 95 380
2.1.1.1 Dimensiones Y Detalle Del Transformador Monofásico
Figura 2.1. Transformador monofásico
2 -4
2.1.2 Características De Transformadores Trifásicos
Los transformadores trifásicos para distribución urbana son del tipo
sumergido en aceite y con accesorios adecuados para su instalación en poste
ya sea en uno solo o en estructura en H, según su capacidad. Tanto para su
protección como para el mantenimiento y manipulación, están dotados de
accesorios como son: dispositivo de purga, conmutador para operar sin
carga, dispositivo para el montaje de pararrayos, dos tornillos de puesta a
tierra, radiadores planos fijos para transformadores de 30kVA en adelante,
soporte para instalación en poste, tanque de expansión con dispositivo de
drenaje, indicador de nivel de aceite tipo visor y válvula de sobrepresión. De
igual manera que los transformadores monofásicos estos pueden dotarse del
sistema “CSP”, (completely self protected) o autoprotegidos, lo que incluiría
un interruptor interno de baja tensión, fusibles en alta tensión incorporados y
pararrayos instalados cerca al transformador en la cruceta, para
transformadores trifásicos de 15kVA hasta 150kVA.
La tabla 2.2 muestra algunos datos técnicos de este tipo de transformadores,
que se utilizarán posteriormente, para el cálculo de las pérdidas técnicas.
Tabla 2.2. Datos técnicos de transformadores trifásicos.6
DATOS A 75ºC PESO Y VOLUMENES APROX.
Po Pcu Io UzPOTENCIA
KvAW W % %
LITROS DE
ACEITE
PESO TOTAL
(Kg)
15 95 360 3.2 2.9 39 179
30 160 595 3.2 2.8 51 229
6 IBID., p. 27
2 -5
45 215 855 2.6 2.9 67 304
75 315 1265 2.4 2.9 81 379
112.5 440 1760 1.8 2.9 106 485
150 540 2285 1.5 2.9 125 597
2.1.2.1 DIMENSIONES Y DETALLE DE TRANSFORMADOR TRIFASICO
Figura 2.2. Transformador trifásico.
2 -6
2.2 COMPARACION DE PERDIDAS TECNICAS. 7
En la evaluación de pérdidas de los transformadores es importante establecer
los parámetros de costos de instalación del sistema, así como el costo del
suministro de energía; que determinarán junto con las condiciones de vacío y
de carga el total de los costos de implementar un sistema u otro.
Para la evaluación de estos costos, se utilizan los siguientes valores, que
indican el valor especifico de instalación del proyecto ($/kVA instalado) y de
generación, transmisión y distribución de un kWh ($/kWh), tanto para
consumo de equipos o elementos, como para satisfacer las pérdidas propias
del sistema.
Tabla 2.3. Costo Especifico de los sistemas monofásico y trifásico
Tipo de Red Estrato uno Estrato cuatro
$/kWh $/kVA $/kWh $/kVA
Red
Monofásica158,72 356.389 158,72 192.453
Red Trifásica 158,72 386.486 158,72 261.875
El valor de $/kVA, se obtuvo de la relación; costo total del proyecto contra
kVA instalado en el proyecto. Ver Capitulo 1.
Con la siguiente formulación aplicada, tanto para el sistema Monofásico,
como para el sistema Trifásico, se obtiene el total de pérdidas, a saber:
7 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS, ICONTEC. Transformadores. Guía paraformulas de evaluación de pérdidas. BOGOTA 1997.
2 -7
CTP = Q*K1*Po + S ECi*Pcu.i
Donde:
• CTP Es el costo total de las pérdidas en cualquiera de los dos sistemas
analizados.
• Q Es la cantidad de transformadores
• K1 Es el coeficiente que índica el precio que se paga por distribuir las
pérdidas en vacío en la red.
K1 = 8760 * CE * (1 + i)^ n - 1 i * (1 + i)^ n
• CE Es el costo monomio equivalente de la energía. (158.72 $/kWh)
• i Es la tasa interna de retorno.
• n El numero de años al cual se quieren precisar la pérdidas
• Po Son las pérdidas en vacío de un transformador.
• ECi Es el coeficiente que índica el precio que se paga por distribuir las
pérdidas de carga en la red, en el transformador i.
EC = 8760 * f.p. * CE * d² * Ip²
• f.p. Es el factor de pérdidas del transformador
f.p. = c * C + (1 – c) * C²
• c Es una constante del punto del sistema. Para los sistemas de
distribución es de 0.15
2 -8
• C Es el factor de cargabilidad de cada transformador. (ver cap. 1)
• CE Costo monomio equivalente de la energía
• d² factor que índica la carga pico cuadrática equivalente total.
Ip² (1+CC)^(2*n*c) - (1+i)^(n*c)d² = (1+CC)² - (1+i) x ( (1+i)^(n*c) +
(1+CC)^(2*(n-n*c)) - (1+i)^(n-nc)(1+i)^n
)
• Ip² Es el cuadrado de la carga pico del transformador.
• Pcui. Son las pérdidas reales por carga en el transformador i.
Las otras incógnitas se aclaran en la tabla de resultados del numeral 2.2.1
2.2.1 Evaluación De Pérdidas Con Transformadores Monofásicos Estrato Uno
En la tabla 2.4 se presentan los resultados del costo total de pérdidas con
transformadores monofásicos al aplicar las expresiones del numeral 2.2.
Las pérdidas con carga, se afectan por el factor de pérdidas, que a su vez
depende de la cargabilidad del transformador, que como se vio en el capitulo
1 en las tablas 1.3, 1.5, 1.7 y 1.9 varia en todos y cada uno de los
transformadores estudiados.
2 -9
Tabla 2.4. Costos de Pérdidas con Transformadores Monofásicos - Estrato 1
COSTOS DE PERDIDAS EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS
COSTO DE LA ENERGIA ($/kWh) CE 158.72Tasa de interna de retorno i 12.0%No años n 15.00Precio de pérdidas en Vacío($/kW) K1 9,469,738.81Constante del punto del sistema C 0.15Crecimiento anual de la demanda CC 0.0%Carga pico cuadrática equivalente d² 4.36Carga pico del Transformador Ip 0.80
TRANSFORMADOR Cant Po (kW) Pcc (kW)10.00 KVA 3 0.060 0.15 1’704.55315.00 KVA 1 0.085 0.215 804.92825.00 kVA 7 0.125 0.33 8’286.021Costo de Pérdidas en Vacío 10,795,502.24
No. T N.T. f.p. C Pc EC($/kW) CPc
1 25.00 0.725 0.840 0.330 4,395,930.54 1,450,657.082 15.00 0.947 0.971 0.215 5,738,596.99 1,233,798.353 25.00 0.477 0.666 0.330 2,892,501.39 954,525.464 25.00 0.692 0.818 0.330 4,191,611.89 1,383,231.925 25.00 0.720 0.836 0.330 4,363,382.96 1,439,916.386 25.00 0.376 0.583 0.330 2,277,726.10 751,649.617 10.00 0.745 0.852 0.150 4,515,995.26 677,399.298 10.00 0.745 0.852 0.150 4,515,995.26 677,399.299 25.00 0.785 0.877 0.330 4,757,062.69 1,569,830.69
10 10.00 0.745 0.852 0.150 4,515,995.26 677,399.2911 25.00 0.509 0.690 0.330 3,083,736.15 1,017,632.93
Costo de Pérdidas por Carga 11,833,440.28
COSTO TOTAL DE PERDIDAS 22,628,942.52
2 -10
2.2.2 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Trifásicos
En la tabla 2.5 se presentan los resultados del costo total de pérdidas con
transformadores trifásicos al aplicar las expresiones del numeral 2.2.
Tabla 2.5. Costos de Pérdidas con Transformadores Trifásicos
COSTOS DE PERDIDAS EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS
COSTO DE LA ENERGIA ($/kWh) CE 158.72Tasa de interna de retorno i 12.0%No años n 15.00Precio de pérdidas en Vacío($/kW) K1 9,469,738.81Constante del punto del sistema c 0.15Crecimiento anual de la demanda CC 3.0%Carga pico cuadrática equivalente d² 5.43Carga pico del Transformador Ip 0.80
TRANSFORMADOR Cant Po Pc45.00 kVA 2 0.215 0.85575.00 kVA 2 0.315 1.265Costo de Pérdidas en Vacío 10,037,923.14
No. T N.T. f.p. C Pcu EC($/kW) Cp ($)1 45.00 0.835 0.907 0.855 6,305,569.06 5,391,261.542 75.00 0.514 0.694 1.265 3,878,881.01 4,906,784.483 75.00 0.438 0.635 1.265 3,310,914.51 4,188,306.864 45.00 0.962 0.979 0.855 7,262,503.69 6,209,440.65
Costo de Pérdidas con Carga 20,695,793.54
COSTO TOTAL DE PERDIDAS ($) 30,733,716.67
2 -11
2.2.3 Diferencia Entre Costos De Pérdidas De Transformadores Monofásicos
Y Trifásicos
La diferencia del costo de pérdidas en transformadores trifásicos y
monofásicos, será la siguiente:
DP = CPTT - CPTM
DP = $ 30'733.716 - $ 22’628.942
DP = $ 8’104.774
El anterior valor es la diferencia total en un periodo de 15 años, en contra del
uso de transformadores trifásicos, comparados con el uso de transformadores
monofásicos.
Dicha diferencia a valor presente será de:
1VP = VF * (
(1 + i ) ^ n)
VP = $ 1’480.712 Anuales
2.2.3.1 Costos Año – Año
La siguiente tabla muestra los valores obtenidos al desarrollar la fórmula de
pérdidas año por año hasta los 15 años, en el estrato uno:
2 -12
Tabla 2.6. Valores Año – Año
AÑOCosto Total de Pérdidas
con TransformadoresMonofásicos ($)
Costo Total de Pérdidascon Transformadores
Trifásicos ($)
DIFERENCIADE PERDIDAS
($)0 0 0 01 2,966,498 2,701,840 -264,6572 5,615,156 5,242,846 -372,3103 7,980,030 7,642,648 -337,3814 10,191,524 9,919,176 -172,3485 11,976,787 12,088,843 112,0566 13,660,057 14,166,719 506,6617 15,162,977 16,166,684 1,003,7078 16,504,870 18,101,569 1,596,6999 17,702,989 19,983,280 2,280,291
10 18,772,738 21,822,912 3,050,17411 19,727,870 23,630,852 3,902,98112 20,580,668 25,416,874 4,836,20713 21,342,094 27,190,225 5,848,13114 22,021,938 28,959,699 6,937,76115 22,628,943 30,733,717 8,104,774
Una mejor visualización de los resultados se obtiene en el anexo k, en donde
se han graficado los valores anteriores.
2.3 COMPARACION DE PERDIDAS TECNICAS. ESTRATO CUATRO
2.3.1 Evaluación De Pérdidas Con Transformadores Monofásicos
La tabla 2.7. muestra los costos de pérdidas en vacío y bajo carga en
transformadores monofásicos para el estrato cuatro, a saber:
2 -13
Tabla 2.7. Costos de Pérdidas en Transformadores Monofásicos – estrato
cuatro
COSTOS DE PERDIDAS EN TRANSFORMADORES MONOFASICOS
COSTO DE LA ENERGIA ($/kWh) CE 158.72Tasa interna de retorno i 12.0%No años n 15.00Precio de pérdidas en Vacío($/kW) K1 9,469,738.81Constante del punto del sistema c 0.15Crecimiento anual de la demanda CC 0.0%Carga pico cuadrática equivalente d² 4.36Carga pico del Transformador Ip 0.80
TRANSFORMADOR. Cant Po Pc15.00 kVA 1 0.085 0.21525.00 kVA 6 0.125 0.3337.50 kVA 10 0.165 0.455
50 kVA 6 0.200 0.575Costo de Pérdidas en Vacío 34,895,987.50
No. T N.T. f.p. C Pc EC($/kW) CPc
1 25.00 1.199 1.103 0.330 7,266,274.13 2,397,870.462 37.50 0.988 0.994 0.455 5,988,785.59 2,724,897.443 25.00 1.057 1.030 0.330 6,403,841.76 2,113,267.784 37.50 1.170 1.088 0.455 7,092,688.90 3,227,173.455 50.00 0.976 0.987 0.575 5,917,116.67 3,402,342.096 25.00 0.913 0.952 0.330 5,535,060.15 1,826,569.857 37.50 1.136 1.071 0.455 6,884,587.04 3,132,487.108 50.00 1.101 1.054 0.575 6,675,697.03 3,838,525.799 25.00 1.057 1.030 0.330 6,403,841.76 2,113,267.78
10 37.50 0.984 0.991 0.455 5,963,469.85 2,713,378.7811 50.00 0.976 0.987 0.575 5,917,116.67 3,402,342.0912 50.00 0.979 0.989 0.575 5,936,025.13 3,413,214.4513 37.50 1.105 1.055 0.455 6,695,772.37 3,046,576.4314 37.50 1.170 1.088 0.455 7,092,688.90 3,227,173.4515 50.00 1.098 1.052 0.575 6,655,651.64 3,826,999.6916 37.50 0.988 0.994 0.455 5,988,785.59 2,724,897.4417 15.00 1.104 1.055 0.215 6,693,455.99 1,439,093.0418 37.50 0.998 0.999 0.455 6,050,263.82 2,752,870.04
2 -14
19 25.00 1.206 1.106 0.330 7,308,181.69 2,411,699.9620 25.00 1.057 1.030 0.330 6,403,841.76 2,113,267.7821 37.50 0.988 0.994 0.455 5,988,785.59 2,724,897.4422 50.00 1.012 1.006 0.575 6,133,409.04 3,526,710.2023 37.50 1.175 1.091 0.455 7,120,280.57 3,239,727.66
Costo de Pérdidas con Carga 65,339,250.21
COSTO TOTAL DE PERDIDAS 100,235,237.71
El total en la tabla es el costo de las pérdidas para un periodo de 15 años,
apartir de la implementación de la red monofásica.
2.3.2 Evaluación De Perdidas Con Transformadores Trifásicos
En la tabla 2.8. se muestran los valores obtenidos para el estrato cuatro, con
transformadores trifásicos:
Tabla 2.8. Costo de Pérdidas con Transformadores Trifásicos
COSTOS DE PERDIDAS EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS
COSTO DE LA ENERGIA ($/kWh) CE 158.72Tasa interna de retorno i 12.0%No años n 15.00Precio de pérdidas en Vacío($/kW) K1 9,469,738.81Constante del punto del sistema C 0.15Crecimiento anual de la demanda CC 3.0%Carga pico cuadrática equivalente d² 5.43Carga pico del Transformador Ip 0.80
TRANSFORMADOR Cant Po Pc75.00 kVA 3 0.315 1.265
2 -15
112.50 kVA 4 0.440 1.76Costo de Pérdidas en Vacío 25,615,643.47
No. T N.T. f.p. C Pc EC($/kW) Cp ($)1 75.00 1.606 1.289 1.265 12,125,659.19 15,338,958.872 112.50 2.172 1.513 1.760 16,398,571.35 28,861,485.583 75.00 2.069 1.474 1.265 15,623,318.68 19,763,498.134 112.50 1.826 1.380 1.760 13,792,632.79 24,275,033.715 112.50 1.116 1.061 1.760 8,428,288.60 14,833,787.946 75.00 1.538 1.260 1.265 11,617,128.32 14,695,667.337 112.50 1.278 1.141 1.760 9,653,140.52 16,989,527.31
Costo de Pérdidas Con Carga 134,757,958.87
COSTO TOTAL DE PERDIDAS($) 160,373,602.34
2.3.3 Diferencia Entre Costos De Pérdidas De Transformadores Monofásicos
Y Trifásicos, Estrato Cuatro
La diferencia del costo de pérdidas en transformadores trifásicos y
monofásicos, será la siguiente:
DP = CPTT - CPTM
DP = $ 160’373.602 - $ 100’235.237
DP = $ 60’138.364
El anterior valor es la diferencia en un periodo de 15 años, en contra del uso
de transformadores trifásicos, comparados con el uso de transformadores de
distribución monofásicos.
2 -16
Esta diferencia a valor presente será de:
VP = $ 10’987.054 anuales
2.3.3.1 Costos Año – Año
La siguiente tabla muestra los valores obtenidos al desarrollar la formula de
pérdidas año por año hasta los 15 años:
Tabla 2.9. Valores Año – Año, estrato cuatro
AÑOCosto Total de Pérdidas
con TransformadoresMonofásicos ($)
Costo Total de Pérdidascon Transformadores
Trifásicos ($)
DIFERENCIADE PERDIDAS
($)0 0 0 0.001 13,140,145 9,988,368 -3,151,777.002 24,872,418 19,866,835 -5,005,582.603 35,347,661 29,690,778 -5,656,882.864 44,700,556 39,512,331 -5,188,225.005 53,051,356 49,380,893 -3,670,463.006 60,507,427 59,343,578 -1,163,849.007 67,164,634 69,445,636 2,281,002.008 73,108,568 79,730,835 6,622,267.009 78,415,652 90,241,817 11,826,165.00
10 83,154,120 101,020,425 17,866,305.0011 87,384,895 112,108,011 24,723,116.0012 91,162,373 123,545,721 32,383,348.0013 94,535,121 135,374,770 40,839,649.0014 97,546,503 147,636,695 50,090,192.0015 100,235,237 160,373,602 60,138,365.00
Para una mejor visualización del comportamiento de los costos de pérdidas se
presenta el gráfico del anexo L.
3-1
3 CALCULO DE CORTO CIRCUITO Y DIMENSIONAMIENTO DE
PROTECCIONES
A continuación se procede a calcular las características eléctricas de los
equipos necesarios para proteger el sistema de condiciones anormales, como
pueden ser: sobrecargas, corto circuito y/o descargas atmosféricas.
Para ello, se requiere el diagrama unifilar del circuito estudiado, el cual vemos
a continuación:
3.1 DIAGRAMA UNIFILAR
Figura 3.1. Diagrama unifilar.
RED 15kA;11.4kV
11.4kV
N=2x10kVA6.58kVUk=2.3%
CORTACIRCUITOS(UNO POR TRANSF.)
N = 2x15kVA6.58kVUk=2.9%
PARARRAYOS
N = 7x25kVA6.58kVUk=2.7%
3-2
3.2 CALCULO TIPICO PARA TRANSFORMADOR DE 15KVA.
3.2.1 Corriente Nominal
Al aplicar la siguiente expresión, se obtiene la máxima corriente que han de
soportar los conductores que llegan a los bornes de alta tensión del
transformador:
I – KVA VDonde:
I Corriente que pasa por el conductor
KVA. Potencia nominal del transformador.
V Tensión fase a Neutro del circuito. 6.58KV en media tensión.
Entonces la corriente nominal será de 2.28A.
3.2.2 Condiciones De Falla
3.2.2.1 Calculo de la corriente de corto circuito I”k
3-3
En la siguiente página apreciamos el diagrama de reactancias,
correspondiente al circuito equivalente para el cálculo de la corriente de falla
de un transformador de 15 KVA.
DIAGRAMA DE REACTANCIAS
Figura 3.2. Diagrama de Reactancias
Al aplicar las fórmulas del método óhmico para cálculo de corto circuito,
podemos obtener la corriente de corto circuito trifásica simétrica, para
especificar el cortacircuitos del transformador, como se expresa a
continuación:
XQ
11.4kV; 15kA
XT(15KVA) XT(15KVA) X2T(10KVA)X7T(25KVA)
3-4
Seguidamente de calcula la reactancia equivalente de la red a la tensiónbase:
XQ – 1.1(Ub)² MVA
Siendo 1.1 la reactancia equivalente del sistema externo, que representa la
reacción del sistema en el momento del corto circuito.
XT25kVA - Uk * (Ub)² - 2.7 * (11.4)² - 140.356 OHM 100 * MVA 100 * 0.025
Donde:
XT = Reactancia del transformadorUk = Tensión de corto circuitoUb = Tensión base del lugar en donde se calcula el
Corto; 11.4kV
X7T25kVA – 140.356 – 20.050 OHM 7
XT15kVA - Uk * (Ub)² - 2.9 * (11.4)² - 251.256 OHM 100 * MVA 100 * 0.015
XT10kVA - 2.3 * (11.4)² - 298.908 OHM 100 * 0.010
X2T10kVA – 298.908 – 149.454 OHM 2
3-5
Al reemplazar los valores obtenidos anteriormente, en el diagrama de
reactancias y realizar las respectivas operaciones para llegar a la reactancia
equivalente, vemos que:
Figura 3.3. Valores de reactancias y reactancias equivalentes.
251.256
0.482
16.51251.256
0.468
MVA = SQR3 * kV * kA = SQR3 * 11.4kV * 15 kA = 296.18 MVA
XQ – 1.1 (11.4)² - 0.482 OHM 296.18
0.482
11.4kV; 15kA
251.256251.256 149.45420.050
3-6
Como la mayor energía del corto circuito pasa por la reactancia de menor
valor, calculamos con ésta, la potencia de corto y la corriente de corto
circuito simétrica trifásica, así:
N”K – 1.1 (Ub)² Z
Siendo Z la impedancia equivalente, igual a la suma vectorial de la reactancia
X y la resistencia R; pero debido a que en sistemas con una tensión mayor a
1kV, la resistencia es mucho menor a la reactancia; R<<0.3X, se desprecia la
resistencia.
3.2.2.2 Especificaciones del elemento fusible
Un fusible consta de un eslabón conductor o elemento fusible que se
destruye después de ser sometido a una sobrecorriente por algún tiempo
determinado y abre así el circuito.
Los fusibles requeridos para este tipo de instalación son de alto voltaje
(mayor a 600 v) éste se utiliza para aislar de corto circuito eléctrico al sistema
de distribución de la instalación. Este dispositivo se especifica según la norma
ANSI C37.42 como de corte para distribución y eslabones fusibles.
N”K – 1.1 (Ub)² - 1.1 (11.4)² - 305.461 MVA SX 0.468
I”K – MVA - 305.461 – 15.47 kA SQR3 * Ub SQR3 * 11.4
3-7
Estos fusibles son utilizados generalmente en serie con otros fusibles o
dispositivos protectores de circuitos, por lo que debe tenerse en cuenta al
coordinar sus características de tiempo corriente en cuanto aislamiento
apropiado del circuito eléctrico durante la falla y condiciones de sobrecarga
para evitar daños. El dispositivo de corte utilizado para las redes de
distribución es llamado de expulsión y con elemento fusible o “eslabón” de
acción dual.
Los elementos fusibles, normalizados, son diseñados de manera que tienen
las mismas características tiempo - corriente independientemente del
fabricante. Las características de los fusibles se basan por lo general en
pruebas que empiezan en frío a una temperatura ambiente de 18 a 32 ° C.
En el anexo P, se muestran las curvas tiempo – corriente, correspondientes al
tipo de fusible seleccionado para la protección interna del transformador.
El dispositivo de corte, de expulsión es de tipo abierto (ver Anexo S) y la
corriente de interrupción máxima asimétrica es de 20 KA y con 5 a 35 kV de
tensión nominal de operación rápida en fallas de corriente alterna, de bajo
costo, tanto inicial como de reposición de fusibles, la capacidad de corriente
máxima de paso continuo es de 200 A pero que al dotarse de una cuchilla
sólida se convierte en un interruptor de desconexión con capacidad de 300A.
Los fusibles de tipo expulsión dependen del material de enfriamiento del arco
eléctrico, que puede ser fibra de hueso, soluciones líquidas, o polvo de ácido
bórico para desarrollar vapor de agua y/u otros gases para enfriar el arco
procedente del eslabón fusible fundido. Estos fusibles no tienen capacidad de
limitación de energía y requieren de un cruzamiento natural de corriente cero
para interrumpir con éxito una corriente de cortocircuito.
3-8
Para la protección interna del transformador, el fusible seleccionado debe
tener capacidad de tolerar sobrecorrientes de magnetización de éste y de
soportar sobrecargas previstas para servicio normal y de emergencia. Debido
a las sobre corrientes de magnetización, la corriente nominal del elemento
fusible se debe sobredimensionar hasta 3 veces la corriente nominal que pasa
por el transformador o hasta 12 veces con retardo de 0.1sg.
Así pues:
IN(TRANSFORMADOR) -- 15KVA -- 2.27A 6.58KV
IN(FUSIBLE) = 3 * 2.27 = 6.83A
Con el anterior valor de corriente nos remitimos a las curvas de TIEMPO-
CORRIENTE del respectivo tipo de fusible y se nota que le corresponderá el
7E, que es capaz de soportar durante 0.1sg, sobrecorrientes de
magnetización hasta de 15 veces la corriente nominal del transformador.
El elemento fusible normalizado del corta circuito será del tipo rápido o tipo
“K”. Convencional o dual, de acuerdo a la importancia del circuito a proteger,
con una corriente nominal de 10A, y que soporta una corriente continua sin
causar cortes por los aumentos de temperatura hasta de 15A; esto significa
una protección contra sobrecargas.
IN FUSIBLE
IN TRANSFORMADOR( ) ( )
= 3
3-9
3.3 CALCULO TIPICO PARA TRANSFORMADOR DE 10kVA.
Siguiendo el mismo procedimiento que el transformador de 15kVA, pero con
los respectivos valores, calculamos lo siguiente:
3.3.1 Corriente Nominal
I -- KVA V
Donde:
I Corriente que pasa por el conductor
KVA. Potencia nominal del transformador.
V Tensión fase a neutro del circuito. 6.58kV en MT.
Entonces la corriente nominal que pase por el primario será de 1.52A
3.3.2 Condiciones De Falla
3.3.2.1 Calculo de la corriente de corto circuito I”k
3-10
A continuación se aprecia el diagrama unifilar del circuito equivalente para el
calculo de la corriente de corto circuito de un transformador de 10kVA.
DIAGRAMA DE REACTANCIAS:
Figura 3.4. Diagrama de Reactancias
Al aplicar las formulas correspondientes al método óhmico para calculo de
corto circuito, podemos obtener la corriente de corto circuito trifásica
simétrica, para especificar el cortacircuitos del transformador, resueltas en la
siguiente página:
XT10kVA - Uk * (Ub)² - 2.3 * (11.4)² - 298.908 OHM 100 * MVA 100 * 0.010
XT15kVA - 2.9 * (11.4)² - 251.256 OHM 100 * 0.015
X2T15kVA – 251.256 – 125.628 OHM 2
X7T25kVA – 20.050 OHM
XT(10KVA)
XQ
11.4kV; 15kA
XT(10KVA) X2T(15KVA) X7T(25KVA)
3-11
A continuación se calcula la reactancia equivalente de la red a la tensión base
XQ – 1.1 (Ub)² MVA
Siendo 1.1 la reactancia equivalente del sistema externo, que representa la
reacción del sistema en el momento del corto circuito.
Al reemplazar los valores obtenidos anteriormente, en el diagrama de
reactancias y realizar las respectivas operaciones para llegar a la reactancia
equivalente, vemos que:
(a)
MVA = SQR3 * kV * kA = SQR3 * 11.4kV * 15 kA = 296.18 MVA
XQ – 1.1(11.4)² - 0.482 OHM 296.18
0.482
11.4kV; 15kA
298.908 298.908 125.628 20.050
3-12
(b)
Figura 3.5. Valores de reactancias y reactancias equivalentes.
Como la mayor energía del corto circuito pasa por la reactancia de menor
valor, calculamos con ésta, la potencia de corto y la corriente de corto
circuito simétrica trifásica, así:
298.908
0.482
16.34298.908
0.468
N”K – 1.1 (Ub)² - 1.1 (11.4)² - 305.461 MVA SX 0.468
I”K – MVA - 305.461 – 15.47 kA SQR3 * Ub SQR3 * 11.4
3-13
3.3.2.2 Especificaciones del elemento fusible
Para la protección del transformador, el elemento fusible seleccionado debe
tener capacidad de tolerar sobrecorrientes de magnetización de éste y de
soportar sobrecargas previstas para servicio normal y de emergencia. Debido
a las sobre corrientes de magnetización, la corriente nominal del elemento
fusible se debe sobredimensionar hasta 3 veces la corriente nominal que pasa
por el transformador y con retardo de 12 veces la corriente nominal durante
0.1sg.
IN(TRANSFORMADOR) -- 10KVA -- 1.51A 6.58KV
IN(FUSIBLE) = 3 * 1.51 = 4.55A
Con el anterior valor de corriente nos remitimos a las curvas de TIEMPO-
CORRIENTE del respectivo tipo de fusible y se nota que le corresponderá el
5E, que es capaz de soportar durante 0.1sg, sobrecorrientes de
magnetización hasta de 13 veces la corriente nominal del transformador.
El elemento fusible será del tipo rápido o tipo “K”, con una capacidad de 6A
nominales y de 9A de corriente continua para protección contra sobrecargas.
Para la especificación de la capacidad de corriente continua de los elementos
fusibles ver anexo P.
IN FUSIBLE
IN TRANSFORMADOR( ) ( )
= 3
3-14
3.4 CALCULO TIPICO PARA TRANSFORMADOR DE 25kVA.
Siguiendo el mismo procedimiento que para los anteriores transformadores,
pero con los respectivos valores, calculamos lo siguiente:
3.4.1 Corriente Nominal
I -- KVA V
Donde:
I Corriente que pasa por el conductor
KVA. Potencia nominal del transformador.
V Tensión fase a neutro del circuito. 6.58kV en MT.
Entonces la corriente nominal que pase por el primario será de 3.8A
3.4.2 Condiciones De Falla
3.4.2.1 Calculo de la corriente de corto circuito I”k
3-15
A continuación se aprecia el diagrama unifilar del circuito equivalente para el
calculo de la corriente de corto circuito de un transformador de 25kVA.
DIAGRAMA DE REACTANCIAS:
Figura 3.6. Diagrama de Reactancias
Al aplicar las formulas correspondientes al método óhmico para calculo de
corto circuito, podemos obtener la corriente de corto circuito trifásica
simétrica y especificar el cortacircuitos del transformador, así:
X2T10kVA - 149.454 OHM
X2T15kVA - 251.256 OHM
XT25kVA – 140.356 OHM
X6T25kVA – 23.392 OHM
Conocida la reactancia equivalente de la red a la tensión base, ver páginas 5
y 11 de este capítulo
XQ – 0.482 OHM
XT(25KVA)
XQ
11.4kV; 15kA
X6T(25KVA) X2T(15KVA) X2T(10KVA)
3-16
Al reemplazar los valores obtenidos anteriormente, en el diagrama de
reactancias y realizar las respectivas operaciones para llegar a la reactancia
equivalente, vemos que:
Figura 3.7. Valores de reactancias y reactancias equivalentes.
La potencia de corto y la corriente de corto circuito simétrica trifásica, serán:
140.356
0.482
17.421 298.908
0.469
0.482
11.4kV; 15kA
140.356 23.392 125.628 149.454
3-17
3.4.2.2 Especificaciones del elemento fusible
IN(TRANSFORMADOR) -- 25KVA -- 3.8A 6.58KV
IN(FUSIBLE) = 3 * 3.8 = 11.4A
Con el anterior valor de corriente nos remitimos a las curvas de TIEMPO-
CORRIENTE del respectivo tipo de fusible y se nota que le corresponderá el
15E, que es capaz de soportar durante 0.1sg, sobrecorrientes de
magnetización hasta de 40 veces la corriente nominal del transformador.
El elemento fusible será del tipo rápido o tipo “K”, con una capacidad de
corriente continua para protección contra sobrecargas.
Para la especificación de la capacidad de corriente continua de los elementos
fusibles ver anexo P.
IN FUSIBLE
IN TRANSFORMADOR( ) ( )
= 3
N”K – 1.1 (Ub)² - 1.1 (11.4)² - 304.810 MVA SX 0.469
I”K – MVA - 304.810 – 15.43 kA SQR3 * Ub SQR3 * 11.4
3-18
3.5 PROTECCION CONTRA SOBREVOLTAJES EN TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCION.
La protección contra sobre voltajes en los transformadores de distribución va
encaminada a la protección contra descargas atmosféricas que se puedan
presentar a lo largo de todo el recorrido de los conductores eléctricos. Esta
protección se realiza por medio del llamado “pararrayos”.
La selección del pararrayos en los sistemas de distribución se basa en: el
voltaje normal, máximo de operación línea a tierra y la magnitud y duración
de los sobrevoltajes temporales durante las condiciones anormales de
operación.
Con el voltaje máximo de operación normal se determina la capacidad
nominal del pararrayos. Esta es, la tensión L – T (línea a tierra) del sistema
de distribución en el que se van a conectar, multiplicada por un factor que
depende del modo de aterrizamiento del mismo sistema y siendo mas
estrictos de la resistividad del terreno en donde se encuentra la red. En la
siguiente tabla se muestran los factores determinantes de las capacidades
nominales de los pararrayos:
Tabla 3.1. Factores de multiplicación de tensión L –T.8
TIPO DE SISTEMA FACTOR
Con neutro corrido 1.25 – 1.35
Con neutro flotante 1.4
8 FINK, Donald G. y WAYNE, Beaty H. Manual de Ingeniería Eléctrica. Mexico.McGRAW HILL INTERAMERICANA. 1995, Tomo III, p.18-48
3-19
De acuerdo con lo anterior, el factor a utilizar es el de 1.25 para una tensión
L- T de:
Para una tensión de 8.22kV, como la anterior, elegimos un descargador de
sobretensiones normalizado de 9kV. Este es adecuado, tanto para los
transformadores de 10kVA, como para los transformadores de 15kVA.
Así, el valor nominal de tensión de la protección contra sobretensiones es:
TkV
Usando el factor
T
L T
P
− = =
= ∗ =
114
36 58
6 58 125 8 227
..
. . .
T kVP = 9
4-1
4 DIMENSIONES, LOCALIZACION Y NORMALIZACION DE ESTRUCTURAS
4.1 VIAS
LONGITUD promedio de cuadra: 80m.
ANCHO de vía: El ancho varia de acuerdo al tipo de vía a saber:
Tabla 4.1. Ancho de vías según clasificación EEB 8.
ANCHO DE CALZADA (m)TIPO DE VIA
C. LATERAL C.CENTRAL
No. DE
CALZADAS
LONG. TOTAL
PARAMENTO (m)
V - 0 10.5 10.5 4 100
V – 1 10.5 7.5 4 60
V – 2 10 2 2 40
V – 3 9.5 / 7.5 / 12 2 / 2 / 1 2 / 2 / 1 30 / 25 / 18
V – 4 7.5 / 10 2 / 1 2 / 1 25 / 22
V – 5 10 1 1 18
V – 6 9 1 1 16
V – 7 7 1 1 13
V – 8 6 1 1 10
V - 9 2.5 / 2 2 / 2 2 / 2 8 / 6
8 EMPRESA DE ENERGIA DE BOGOTA. MANUAL DE ALUMBRADO PUBLICO. Santa fe deBogotá. 1992. p 324-334.
4-2
Como las vías para las zonas residenciales, en todos los estratos, son
generalmente del tipo V – 7 y tipo V – 8, y el ancho de los andenes es de 3 y
2m., respectivamente, la longitud (L) del conductor desde el poste hasta la
acometida de la casa oscila entre 10.0 y 8.0 m., para el caso en que la
acometida se encuentre frente al poste (ver figura 4.1). En el caso contrario,
la figura No. 4.2, nos muestra un esquema de la configuración de la red
secundaria monofásica:
Figura 4.1. Vista en planta de una vía tipo V – 7.
Figura 4.2. Esquema de dimensiones en una vía tipo V – 7
7m.3m.
3m.
CalzadaAnden
Transformador
35m.
7m.
35m
3m.17m.
8m.
TRANSFORMADOR
POSTEUSUARIO
3m.
CIRCUITODE MEDIATENSION
4-3
La longitud L varia de acuerdo al ancho de los lotes; pero con una
interdistancia entre postes, por lo general, máximo de 35m., un conductor
para acometida no alcanzará una longitud mayor a:
Ni menor a: 3m. (ancho de anden)
Donde:
L : es la longitud máxima del conductor para la acometida.
De acuerdo con el análisis realizado en la primera parte de este estudio9, el
calibre requerido en cada transformador, para alimentar a un determinado
numero de clientes, dependiendo de la potencia, del estrato (uno y cuatro,
para el caso) y de su ubicación, será el siguiente:
Tabla 4.2. Calibre de conductor por capacidad de Transformador.
Estrato
Capacidad
Transformador
(kVA)
Numero
Usuarios
Calibre Conductor
Acometida (AWG)
Calibre Conductor
Red Secundaria
(AWG)
10 8 – 10 8 2
15 16 – 17 8 2
25 29 – 32 8 2
45 46 – 50 8 2
1
75 60 – 70 8 2
9 GUALDRON, Mònica J. Y HERRERA, Edgar A. ANÀLISIS TÈCNICO ECONÒMICO....BOGOTA D.C. Enero 1999. Cap. 6, ESPECIFICACIONES DE LA RED DE DISTRIBUCIONpag. 151
L m m m= + = →17 10 1972 202 2
. .
4-4
25 9 – 10 8 2
37.5 16 – 18 8 2
50 23 – 26 8 2
75 34 – 44 8 2
4
112.5 51 - 79 8 2
4.2 NORMALIZACION UTILIZADA10
A continuación se muestran los esquemas de las normas utilizadas para el
presente análisis y que son tomados de la reglamentación de CODENSA S.A.
E.S.P., por ser esta la entidad operadora de la red en la ciudad de Bogotá y
que por ello es quien determina en ultimas el diseño de las estructuras
adecuadas para que cualquier otra empresa comercializadora que suministre
la energía eléctrica al cliente final.
4.2.1 Estructuras Primarias Para Red De Distribución Monofásica
Ver figuras 4.3 a 4.13.
10 CODENSA S.A. E.SP. CONSTRUCCION DE REDES DE DISTRIBUCION URBANA. BOGOTAD.C. 1997
5. CONCLUSIONES
• El sistema de distribución monofásico presenta ventajas en cuanto a la
disminución de conductores por número de usuarios atendidos en la red
de baja tensión, así como de estructuras para la distribución de la energía
eléctrica. Esto se ve reflejado en los costos de inversión del proyecto, que
como se aprecia en el capitulo 1, el costo de la implementación del
sistema propuesto es de $80’187.537, mientras que el costo del sistema
de distribución trifásico es de $92’756.834, lo cual representa un 13.5%
menos de inversión en el proyecto para el estrato uno y del 8% para el
estrato cuatro. Esto implica, al mismo tiempo, una reducción en las
pérdidas técnicas de los conductores, además de una mayor facilidad en
el montaje y mantenimiento de la red.
• El costo de inversión total de las redes de distribución estudiadas es:
ESTRATONo
USUARIOSCOSTO RED
MONOFASICACOSTO /
kVA.COSTO REDTRIFASICA
COSTO /kVA.
UNO 221 80’187.537 356.389 92’756.834 419.714
CUATRO 380 161’661.169 425.424 176’766.203 465.174
En el cuadro resumen se aprecia que el costo de inversión inicial para los
dos casos, es mayor en las redes trifásicas. De igual manera, el costo por
kVA instalado.
• Los transformadores trifásicos instalados actualmente presentan un bajo
nivel de cargabilidad, ya que se están utilizando aproximadamente al
49% de su capacidad nominal; esta tendencia permite acercarse al
máximo rendimiento del transformador, pues es en donde las pérdidas,
tanto de vacío como bajo carga se minimizan. De igual manera, el nivel de
cargabilidad de los transformadores monofásicos, para obtener el máximo
rendimiento, es del 60%. Sin embargo, para que el cambio de sistema de
distribución sea justificable, la cargabilidad de los transformadores
monofásicos deberá estar alrededor del 80%, como se mostró en el
estudio.
• Al cuantificar las pérdidas por transformador en cada sistema, vemos que
el total de ganancia, será la suma de la diferencia de pérdidas en valor
presente, obtenidas en el capitulo 2: $ 1’480.712 con la diferencia de la
inversión inicial de $ 12’569.297, para el estrato uno. Si este valor es
proyectado a 15 años, se obtendrá lo siguiente:
G(n = 1) = $ 14’050.009
G(n = 15) = (P(n = 1) + I)*(1+ i)^n
G (n = 15) = ($ 1’480.712 + $ 12’569.297)*(1+0.12)^15
G (n = 15) = $ 76’903.648
Y para el estrato cuatro:
G(n = 1) = $ 26’092.088
G(n = 15) = (P(n = 1) + I)*(1+ i)^n
G (n = 15) = ($ 10’987.054 + $ 15’105.034)*(1+0.12)^15
G (n = 15) = $ 142’816.759
Sin embargo, en los primeros cuatro años para el estrato uno y en los
primeros seis, para el estrato cuatro, el costo de las pérdidas es menor
con el uso de transformadores trifásicos, situación que cambia al
aumentar la cargabilidad de los transformadores trifásicos, debido al
incremento de la demanda.
• Así pues, es factible la implementación de redes monofásicas en sectores
marginales y de difícil acceso, con baja densidad de carga y en otros
sectores de mayor densidad de carga, siempre que se tenga en cuenta el
incremento en la demanda de energía en el sector, ya que se pueden
presentar mayores pérdidas en el sistema monofásico, si el factor de
cargabilidad de los transformadores no es constante desde el momento de
su instalación.
• Otro aspecto importante es la equilibrada distribución de cargas entre las
fases del sistema monofásico a implementar, ya que de no realizarla se
presentarían inconvenientes como caída de tensión en la red, disparo de
protecciones por sobrecorrientes y calentamiento excesivo por sobrecarga
en el conductor afectado, etc., que acarrean costos innecesarios por
restablecimiento del servicio y mantenimiento del sistema.
6. RECOMENDACIONES.
• En el momento del diseño, construcción y montaje de la red debe tenerse
en cuenta la ubicación de cada transformador, así como la cantidad de
usuarios que le corresponden y la fase a la cual debe conectarse pues se
pueden presentar problemas por desbalanceo de fases en el circuito de
Media tensión del sector.
• Para implementar el sistema propuesto es necesario, zonificar a los
usuarios que requieran alimentación trifásica o suplir la demanda con
transformadores trifásicos desde la red de media tensión, con esto se
obtiene un mayor control para usuarios importantes de la red de
distribución.
• En los casos en que por las características del sector tales como; baja
densidad de carga, dificultad de acceso, zona marginal, etc., sea posible
la implementación de redes de distribución monofásicas, para reemplazar
una red trifásica existente, es necesario que se mantengan los factores
de cargabilidad de la nueva red por el 80% de la potencia nominal del
transformador, ya que de otra manera, el sistema no representaría una
disminución en los costos del proyecto, sino por el contrario se
acrecentaría en los costos de instalar un sistema trifásico.
• Tener en cuenta que, las pérdidas bajo carga de los transformadores
varían proporcionalmente con el cuadrado de la carga. Es decir que un
transformador con una cargabilidad mayor a uno; ej: 1.1, tendrá un nivel
de pérdidas aproximado del 50% más, que un transformador con una
cargabilidad del 0.9.
BIBLIOGRAFIA
BARRERA, Eduardo. Estudio de costos de distribución de Electricidad. Santa
Fe de Bogotá: FONADE, 1996.
CONSULTORIA COLOMBIANA. Estudio de viabilidad de medidas remédiales,
para pérdidas en sistemas de distribución. Santa Fe de Bogotá: 1995.
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Distribución. Santa Fe de Bogotá: 1995.
ENRIQUEZ, Gilberto. Líneas de Transmisión y redes de Distribución de
Potencia. México: Limusa, 1992.
FADALTEC. Alambres y cables de baja Tensión. Santa Fe de Bogotá: Printers,
1994.
FINK, Donald. Manual de Ingeniería Eléctrica, Tomo III. México: Mc Graw-
Hill, 1996.
GUALDRON, Mónica J. HERRERA, Edgar A. Evaluación Técnico Económico de
una de Distribución óptima, para satisfacer el crecimiento de la demanda de
energía. Bogotá, 1999. Trabajo de grado (Ingeniero Electricista). Universidad
de La Salle. Facultad de Ingeniería Eléctrica.
INGENIEROS CONSULTORES. Estudio de confiabilidad del sistema de
Distribución. Santa Fe de Bogotá: 1996.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACION.
Código Eléctrico Nacional: Norma 2050. Bogotá: ICONTEC, 1990.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACION.
Transformadores: Guía para formulas de Evaluación de Pérdidas. Bogotá:
ICONTEC, 1997.
INSTITUTO COLOMBIANO DE ENERGIA ELECTRICA. Normas para sistemas
de Subtransmisión y Distribución: Santa Fe de Bogotá, ICEL 1985.
RAMIREZ, Castaño Samuel. Redes de Subtransmisión y Distribución de
Energía. Manizalez: Centro de Publicaciones, Universidad Nacional de
Colombia, Sede Manizalez, 1995.
TORRES, Macias Alvaro. Modelos para Estudios de Pérdidas en Sistemas de
Distribución. Santa Fe de Bogotá: Universidad de los Andes, 1996.
Anexo A
FACTORES DE DEMANDA DIVERSIFICADA NORMA 2050, TABLA 220-32
No de Unidadesde vivienda
Factores de Demanda %
3-5 456-7 448-10 4311 42
12-13 4114-15 4016-17 3918-20 38
21 3722-23 3624-25 3526-27 3428-30 33
31 3232-33 3134-36 3037-38 2939-42 2843-45 2746-50 2651-55 2556-61 24
62 y más 23
ANEXO CANALISIS DE COSTO UNITARIO DE LA RED DE DISTRIBUCION
ESTRATO UNO -CANTIDADES DE OBRA – RED MONOFASICA
DESCRIPCION CTU 506 LA 507 LA509 LA227 LA 204-N LA 239 LA230 LA 237 LA235 LAR 284 LA320 LA 321 LA322 LA324 LA 324-1 LA3633 RED TOTAL V. UNIT V. TOTAL 4 6 1 2 1 3 3 0 1 0 3 16 1 3 1 221 36
Abrazadera en U para fijación de cruceta 4 6 2 1 3 3 0 0 19 8.058 $ 153.093Abrazadera para fijación de transformador (de una salida) 8 12 4 24 26.815 $ 643.558Abrazaderas de dos salidas 2 3 0 5 7.406 $ 37.030Accesorios de puesta a tierra 4 6 1 0 16 27 268.079 $ 7.238.120Aislador de pin ANSI 55-1 4 1 2 1 3 3 0 14 17.675 $ 247.444Aislador de pin ANSI 55-5 4 3 6 3 3 3 0 2 0 24 17.366 $ 416.780Aislador de suspención ANSI 52-1 12 4 6 4 0 26 40.028 $ 1.040.720Amarre plastico para cable trenzado 6 48 2 6 2 66 1.323 $ 87.285Caja bifasica tipo intemperie para acometida en B.T. 4 6 1 3 16 1 3 1 36 12.110 $ 435.974Conector de compresión de ranuras paralelas 4 6 1 4 9 0 4 0 28 2.513 $ 70.357Conector tipo cuña 4 0 4 1.277 $ 5.108Conector tipo tornillo 18 3 0 12 80 8 12 4 145 1.170 $ 169.598Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 4 6 1 11 105.268 $ 1.157.944Cruceta de madera de 2.0m. 4 12 2 6 1 9 3 0 4 0 41 34.385 $ 1.409.785Diagonal metálica en ángulo para soporte de bandera 4 12 2 2 1 9 3 0 4 37 11.034 $ 408.255Diagonal metálica en ángulo para soporte de cruceta 8 0 8 10.845 $ 86.756Esparrago de 5/8" por 24" 8 18 8 6 4 0 44 6.294 $ 276.934Estribo y conector para cable desnudo No 2 AWG 4 6 1 3 14 3.852 $ 53.934Fusible dual f24 2 2 15.000 $ 30.000Fusible dual f25 2 2 16.895 $ 33.790Fusible dual f27 7 7 16.895 $ 118.265Fusible NH00-50A 4 4 7.000 $ 28.000Fusible NH00-80A 4 4 7.400 $ 29.600Fusible NH1-125A 14 14 11.100 $ 155.400Grapa de suspención para cable trenzado de B.T. 3 1 5 9.617 $ 48.085Grapa de retención para red trenzada 16 1 6 2 26 10.496 $ 272.888Grapa para operar en caliente 4 6 1 3 14 16.274 $ 227.830Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0 AWG 4 3 2 0 9 17.600 $ 158.396Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 16 12 9 32 3 9 2 86 585 $ 50.295Herraje para soporte de seccionador 4 6 10 10.397 $ 103.968Luminaria de Sodio de 70 W 4 6 1 3 16 1 3 1 36 128.444 $ 4.623.993Medidor de energía, monofásico bifilar 120V 1x15A, clase 2 0 221 221 50.017 $ 11.053.746Metros de cable de aluminio 4 AWG desnudo (M.T.) 0 0 1484 1484 877 $ 1.301.809Metros de cable de aluminio 2*2+1*4 AWG aislado, trenzado(B.T.) 0 6 2 6 524 540 4.444 $ 2.399.544Metros de cable de cobre # 4AWG desnudo (acometida1/2T) 12 18 30 3.115 $ 93.452Metros de cable de cobre # 6AWG aislado 600V (salida Tx) 32 36 6 74 2.206 $ 163.239Metros de cable de cobre 2x14 AWG aislado, con neutroconcéntrico. (acom. Lum.) 6 9 2 12 24 3 9 1,5 69,5 4.037 $ 280.558Metros de cable de cobre aislado 2x8 AWG, con neutroconcéntrico.(Acom. Usuar) 0 1547 1547 4.232 $ 6.546.904Metros de cinta de acero inoxidable 8 12 3 9 32 3 9 2 81 2.426 $ 196.515Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 4 6 1 0 11 111.976 $ 1.231.741Percha porta - aislador de un puesto 8 12 6 2 6 36 3.469 $ 124.881Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 0 4 3 2 0 3 16 2 6 2 40 7.573 $ 302.905Porta - aislador pasante para cruceta de madera 11,4 -13,2KV 8 4 8 4 6 6 0 2 0 38 5.722 $ 217.428Poste de concreto 10 m, 510 Kg 0 2 9 1 1 13 246.898 $ 3.209.674Poste de concreto 10 m, 1050 Kg 0 0 418.227 $ -Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 0 6 1 1 8 565.028 $ 4.520.226Poste de concreto 12 m, 510 Kg 4 3 7 403.396 $ 2.823.771
Poste de concreto 12 m, 750 Kg 0 2 1 3 0 0 6 479.994 $ 2.879.966Seccionador portafusible para B.T. 25A 8 12 20 85.963 $ 1.719.250Templete 0 2 1 0 1 3 8 56.515 $ 452.122Tensor de acometida 0 0 0 442 442 4.854 $ 2.145.280Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 4 12 2 6 1 3 3 0 4 0 35 1.839 $ 64.356Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 12 18 1 4 1 3 3 0 0 42 2.225 $ 93.446Tornilo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 16 24 5 2 6 2 0 55 1.005 $ 55.281Transformador monofásico 7.62 kV 240-120 V, 37,5 KVA 1 1 2 1.195.632 $ 2.391.264Transformador monofásico 7.62 kV 240-120 V, 15 KVA 1 1 2 1.592.010 $ 3.184.020Transformador monofásico 7.62 kV 240-120 V, 25 kVA 4 2 1 4 1.747.023 $ 12.229.158Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 1,5 m y conector 4 6 1 0 16 27 15.697 $ 423.817TOTAL $ 80.187.537
$/USUARIO $ 362.839,53
$/kVA $ 356.389,05
ANEXO EANALISIS DE COSTO UNITARIO DE LA RED DE DISTRIBUCION - ESTRATO UNO
CANTIDADES DE OBRA – RED TETRAFILAR TRIFASICA
DESCRIPCION LA500-T LA501-T LA206 LA209 LA204 LA320 LA321 LA322 LA324 LA324-1 LA325 LA3632 RED TOTAL V. UNIT V. TOTAL
2 2 2 2 4 18 14 4 1 1 1 221
Abrazadera de una salida (fijar transformador) 4 4 2 10 26,815 $ 268,149
Abrazadera en U para fijación de cruceta 2 2 2 4 10 8,058 $ 80,575Abrazaderas de dos salidas 2 2 4 7,406 $ 29,624
Accesorios de puesta a tierra 2 2 9 14 2 29 268,079 $ 7,774,277
Aislador de pin ANSI 55-5 0 6 10 10 12 38 17,366 $ 659,902
Aislador de suspención ANSI 52-1 12 24 36 40,028 $ 1,440,996
Amarre plástico para cable trenzado 0 36 42 6 2 2 2 90 1,323 $ 119,025
Caja trifasica tipo intemperie para acometida en B.T. 2 2 18 14 3 1 1 1 42 16,147 $ 678,182
Conector de compresión de ranuras paralelas 12 12 12 12 48 2,513 $ 120,612
Conector de tornillo 6 6 72 70 24 4 4 8 194 1,170 $ 226,910
Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 6 6 12 105,268 $ 1,263,211
Cruceta de madera de 2.0m. 8 6 8 6 4 32 34,385 $ 1,100,320
Diagonal metálica en ángulo para soporte de bandera 0 0 4 4 11,034 $ 44,136
Diagonal metálica en ángulo para soporte de cruceta 16 12 12 12 52 10,845 $ 563,914
Espárrago de 5/8" por 24" 12 4 8 4 28 6,294 $ 176,231
Estribo y conector para cable desnudo No 1/0 AWG 6 6 12 5,452 $ 65,428
Fusible dual f25 6 6 16,895 $ 101,370
Fusible dual f26 6 6 17,500 $ 105,000
Fusible NH00-160A 12 12 10,000 $ 120,000
Fusible NH2-250A 12 12 15,100 $ 181,200
Grapa de retención para red trenzada 4 4 14 4 2 2 3 33 10,496 $ 346,357
Grapa de suspenciòn para baja tensión 0 18 4 1 23 13,225 $ 304,175
Grapa para operar en caliente 6 6 12 16,274 $ 195,283
Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0 AWG 0 12 12 17,600 $ 211,194
Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 4 54 28 8 2 2 3 101 585 $ 59,067
Herraje para soporte de seccionador 4 4 8 10,580 $ 84,640
Luminaria de Sodio de 70 W 2 2 18 14 3 1 1 1 42 128,444 $ 5,394,658
Medidor de energía, monofásico 120V 1x15A, clase 2 0 221 221 50,017 $ 11,053,746Metros de cable de aluminio No. 4 AWG desnudo (redM.T.)
0 12 12 972 996 877 $ 873,721
Metros de cable de aluminio 3*2+1*4 AWG aislado,trenzado (red B.T.)
0 2 871 873 6,004 $ 5,241,623
Metros de cable de cobre # 4AWG desnudo (acometida1/2T)
24 24 48 3,009 $ 144,412
Metros de cable de cobre # 4AWG aislado 600V (salidaTx)
24 24 48 3,439 $ 165,048
Metros de cable de cobre 2x14 AWG aislado, conneutro concéntrico.(acometida luminaria)
6 6 54 42 9 3 3 3 126 4,037 $ 508,637
Metros de cable de cobre aislado 2x8 AWG, neutroconcéntrico (acometida usuario)
0 1547 1547 4,232 $ 6,546,904
Metros de cable de cobre trenzado 3*2 + 1*4 AWG(derivaciones)
0 36 28 6 2 72 15,855 $ 1,141,569
Metros de cinta de acero inoxidable 4 54 28 8 2 2 3 101 2,426 $ 245,037
Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 6 6 12 111,976 $ 1,343,718
Percha porta - aislador de un puesto 4 4 36 28 8 2 2 2 86 3,469 $ 298,327
Perno de ojo abierto 0 4 4 7,401 $ 29,603
Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 6 2 12 18 14 3 2 2 3 62 7,573 $ 469,503
Porta - aislador pasante para cruceta de madera 11,4 -13,2 KV
0 6 10 10 12 38 5,722 $ 217,428
Poste de concreto 10 m, 510 Kg 0 16 10 3 1 1 0 31 246,898 $ 7,653,838
Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 2 2 2 6 565,028 $ 3,390,170
Poste de concreto 12 m, 750 Kg 0 4 4 479,994 $ 1,919,977
Seccionador portafusible para B.T. 80A 0 12 12 274,154 $ 3,289,851
Seccionador portafusible para B.T. 125A 12 12 421,070 $ 5,052,845
Templete 2 2 2 1 7 56,515 $ 395,606
Tensor de acometida 0 0 0 0 442 442 4,854 $ 2,145,280
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 18" 8 8 16 2,599 $ 41,587
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 8 12 16 12 4 52 1,839 $ 95,614
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 2 2 4 4 12 2,225 $ 26,699
Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 4 8 6 18 1,005 $ 18,092
Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120 V, 45 KVA 0 2 2 4,034,478 $ 8,068,956
Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120 V, 75 KVA 2 2 5,101,412 $ 10,202,823
Tuerca de ojo alargado de 5/8" 0 1 1 6,571 $ 6,571
Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 8" y conector 2 2 9 14 2 29 15,697 $ 455,211
TOTAL $ 92,756,834
$/USUARIO $ 419,714.18
$/kVA $ 386,486.81
ANEXO FPLANOS DE REDES DE DISTRIBUCION, ESTRATO CUATRO SISTEMA MONOFASICO.
ANEXO GANALISIS DE COSTO UNITARIO DE LA RED DE DISTRIBUCION - ESTRATO CUATRO
CANTIDADES DE OBRA – RED MONOFASICA
DESCRIPCION CTU506 LA507 LA209-N LA(207-N) LA204-N LA239 LA237 LA320 LA321 LA324 LA324-1 LA3632 RED TOTAL V. UNIT V. TOTAL 9 13 3 3 11 2 8 20 4 380 58
Abrazadera en U para fijación de cruceta 9 13 6 11 2 0 41 8.058 $ 330.358Abrazadera para fijación de transformador (de una salida) 36 52 3 8 99 26.815 $ 2.654.675Abrazaderas de dos salidas 3 2 5 7.406 $ 37.030Accesorios de puesta a tierra 9 13 20 42 268.079 $ 11.259.297Aislador de pin ANSI 55-1 9 3 6 11 2 0 31 17.675 $ 547.911Aislador de pin ANSI 55-5 9 9 18 33 2 0 71 17.366 $ 1.232.975Aislador de suspención ANSI 52-1 26 6 4 36 40.028 $ 1.440.996Amarre plastico para cable trenzado 16 60 8 0 84 1.323 $ 111.090Caja bifasica tipo intemperie para acometida en B.T. 9 13 8 20 4 0 54 12.110 $ 653.962Conector de compresión de ranuras paralelas 9 13 6 24 6 0 58 2.513 $ 145.740Conector tipo tornillo 39 32 100 16 0 187 1.170 $ 218.723Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 9 13 22 105.268 $ 2.315.887Cruceta de madera de 2.0m. 9 26 9 6 11 6 0 67 34.385 $ 2.303.795Diagonal metálica en angulo para soporte de bandera 9 26 3 6 11 6 0 61 11.034 $ 673.069Diagonal metálica en angulo para soporte de cruceta 12 12 10.845 $ 130.134Esparrago de 5/8" por 24" 39 12 4 55 6.294 $ 346.168Estribo y conector para cable desnudo No 2 AWG 22 13 2 37 3.852 $ 142.539Fusible dual f25 1 1 16.895 $ 16.895Fusible dual f27 6 6 18.515 $ 111.090Fusible dual f28 10 10 20.184 $ 201.840Fusible dual f30 6 6 22.483 $ 134.895Fusible NH00-80A 1 1 7.400 $ 7.400Fusible NH1-125A 6 6 11.100 $ 66.600Fusible NH2-200A 10 10 15.100 $ 151.000Fusible NH2-250A 6 6 15.100 $ 90.600Grapa de retención para red trenzada 20 8 0 28 10.496 $ 293.879Grapa para operar en caliente 9 13 2 24 16.274 $ 390.566Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0 AWG 6 2 8 17.600 $ 140.796Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 36 26 24 40 12 0 138 585 $ 80.705Herraje para soporte de seccionador 9 13 22 10.397 $ 228.730Luminaria de Sodio de 70 W 9 13 8 20 4 0 54 128.444 $ 6.935.989Medidor de energia, monofásico bifilar 120V 1x15A, clase2 0 380 380 50.017 $ 19.006.441Metros de cable de aluminio 4 AWG desnudo (M.T.) 0 0 5810 5810 877 $ 5.096.706Metros de cable de aluminio 2*2+1*4 AWG aislado,trenzado (B.T.) 0 8 1530 1538 4.444 $ 6.834.257Metros de cable de cobre # 4AWG desnudo (acometida1/2T) 27 39 66 3.115 $ 205.594Metros de cable de cobre # 6AWG aislado 600V (salidaTx) 72 78 150 2.956 $ 443.368Metros de cable de cobre 2x14 AWG aislado, con neutroconcentrico. (acom. Lum.) 13,5 19,5 32 30 12 0 107 4.037 $ 431.938Metros de cable de cobre aislado 2x8 AWG, con neutroconcentrico.(Acom. Usuar) 0 2660 2660 4.306 $ 11.453.747Metros de cable de cobre trenzado 2x2 + 1x4 AWG 0 16 16 11.696 $ 187.142Metros de cinta de acero inoxidable 18 26 24 40 12 0 120 2.426 $ 291.133Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 9 13 22 111.976 $ 2.463.482Percha porta - aislador de un puesto 18 26 16 8 68 3.469 $ 235.886Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 0 6 2 20 8 0 36 7.573 $ 272.615Porta - aislador pasante para cruceta de madera 11,4 -13,2 KV 18 12 30 44 4 0 108 5.722 $ 617.953Poste de concreto 10 m, 510 Kg 3 13 3 0 19 246.898 $ 4.691.062Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 13 13 565.028 $ 7.345.367Poste de concreto 12 m, 510 Kg 9 3 2 14 403.396 $ 5.647.542
Poste de concreto 12 m, 750 Kg 3 6 0 9 479.994 $ 4.319.948Seccionador portafusible para B.T. 25A 2 2 85.673 $ 171.346Seccionador portafusible para B.T. 50A 12 12 168.379 $ 2.020.553Seccionador portafúsible para B.T. 80A 32 32 274.154 $ 8.772.936Templete 3 4 7 56.515 $ 395.606Tensor de acometida 36 52 56 16 760 920 4.854 $ 4.465.289Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 9 26 9 12 11 2 0 69 1.839 $ 126.873Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 9 13 6 3 11 2 0 44 2.225 $ 97.896Tornilo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 36 52 3 3 4 8 106 1.005 $ 106.541Transformador monofásico 6.58 Kv 240-120 V, 15 KVA 1 1 1.592.010 $ 1.592.010Transformador monofásico 6.58 Kv 240-120 V, 25 KVA 6 6 1.686.785 $ 10.120.709Transformador monofásico 6.58 kV; 240-120 V;37.5kVA 10 10 1.819.440 $ 18.194.400Transformador monofásico 6.58 kV; 240-120 V;50 kVA 6 6 1.990.942 $ 11.945.655Tuerca de ojo alargado de 5/8" 8 8 6.571 $ 52.566Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 1,5 m y conector 9 13 20 42 15.697 $ 659.271TOTAL $161.661.169
$/Usua 425.424,13$/kVA 192.453,77
ANEXO HREDES DE DISTRIBUCION ESTRATO CUATRO, SISTEMA TRIFASICO
ANEXO JANALISIS DE COSTO UNITARIO DE LA RED DE DISTRIBUCION – ESTRATO CUATRO
CANTIDADES DE OBRA - RED TRENZADA TRIFASICA
DESCRIPCION LA 500-T LA 501-T LA206 LA209 LA207 LA 204 LA 320 LA 321 LA 322 LA324 LA325 LA3633 RED TOTAL V. UNIT V. TOTAL
5 2 3 2 1 2 34 25 9 12 1 380
Abrazadera de una salida (fijar transformador) 10 4 2 1 17 26,815 $ 455,853
Abrazadera en U para fijación de cruceta 10 2 2 2 2 18 8,058 $ 145,035
Abrazaderas de dos salidas 10 2 12 7,406 $ 88,872
Accesorios de puesta a tierra 5 2 34 25 9 75 268,079 $ 20,105,888
Aislador de pin ANSI 55-5 6 10 6 6 28 17,366 $ 486,244
Aislador de suspención ANSI 52-1 30 36 66 40,028 $ 2,641,827
Amarre plástico para cable trenzado 68 75 16 24 2 185 1,323 $ 244,663
Caja trifasica tipo intemperie para acometida en B.T. 5 2 34 25 8 12 1 87 16,147 $ 1,404,806
Conector de compresión de ranuras paralelas 18 12 30 2,513 $ 75,383
Conector de tornillo 15 6 12 136 125 64 48 8 414 1,170 $ 484,231
Conector tipo cuña 15 12 27 1,277 $ 34,476
Cortacircuitos de cañuela 100A;15kV 15 6 21 105,268 $ 2,210,620
Cruceta de madera de 2.0m. 20 6 6 2 2 36 34,385 $ 1,237,860
Diagonal metálica en angulo para soporte de bandera 15 12 2 2 31 11,034 $ 342,052
Diagonal metálica en angulo para soporte de cruceta 0 12 12 24 10,845 $ 260,268
Espárrago de 5/8" por 24" 4 4 8 6,294 $ 50,352
Estribo y conector para cable desnudo No 4 AWG 15 6 21 3,852 $ 80,901
Fusible dual f26 9 9 17,500 $ 157,500
Fusible dual f28 12 12 19,000 $ 228,000
Fusible NH2-250A 18 18 15,100 $ 271,800
Fusible NH2-400A 24 24 20,100 $ 482,400
Grapa de retención para red trenzada 10 4 25 9 24 3 75 10,496 $ 787,176
Grapa de suspención para baja tensión 0 34 9 1 44 13,225 $ 581,900
Grapa para operar en caliente 15 6 21 16,274 $ 341,745
Grapa terminal tipo recto de No 2 - 4/0 AWG 0 18 18 17,600 $ 316,791
Hebilla de acero inoxidable de 5/8" 10 102 50 18 24 3 207 585 $ 121,058
Herraje para soporte de seccionador 10 4 14 10,397 $ 145,555
Luminaria de Sodio de 70 W 5 2 34 25 8 12 1 87 128,444 $ 11,174,650
Medidor de energía, monofásico 120V 1x15A, clase 2 0 380 380 50,017 $ 19,006,441
Metros de cable de aluminio No. 4 AWG desnudo (red M.T.) 0 12 3450 3462 877 $ 3,036,970
Metros de cable de aluminio 3*2+1*4 AWG aislado, trenzado (red B.T.) 0 2725 2725 6,004 $ 16,361,309
Metros de cable de cobre # 4AWG desnudo (acometida 1/2T) 60 24 84 3,115 $ 261,665
Metros de cable de cobre # 4AWG aislado 600V (salida Tx) 60 24 84 3,439 $ 288,834
Metros de cable de cobre 2x14 AWG aislado, con neutroconcéntrico.(acometida luminaria)
15 6 102 75 24 36 3 261 4,037 $ 1,053,605
Metros de cable de cobre aislado 2x8 AWG, neutro concéntrico 0 1900 1900 4,232 $ 8,040,800
(acometida usuario)
Metros de cable de cobre trenzado 2*2 + 1*4 AWG (derivaciones) 0 68 50 16 24 2 160 11,696 $ 1,871,424
Metros de cinta de acero inoxidable 5/8 10 102 50 18 24 3 207 2,426 $ 502,205
Pararrayos 10 KA, 9 KV de oxido metálico 15 6 21 111,976 $ 2,351,506
Percha porta - aislador de un puesto 10 4 68 50 18 24 2 176 3,469 $ 610,529
Perno de ojo abierto 0 9 9 7,401 $ 66,607
Perno de ojo de 5/8" x 545 mm tipo 5 15 2 12 34 25 8 24 3 123 7,573 $ 931,434
Porta - aislador pasante para cruceta de madera 11,4 -13,2 KV 0 6 10 6 6 28 5,722 $ 160,210
Poste de concreto 10 m, 510 Kg 0 28 23 7 8 65 246,898 $ 16,048,371
Poste de concreto 10 m, 1050 Kg 0 3 0 3 418,227 $ 1,254,682
Poste de concreto 12 m, 1050 Kg 5 2 7 565,028 $ 3,955,198
Poste de concreto 12 m, 510 Kg 0 1 1 403,396 $ 403,396
Poste de concreto 12 m, 750 Kg 0 2 2 479,994 $ 959,989
Seccionador portafusible para B.T. 160A 24 0 24 548,309 $ 13,159,404
Seccionador portafusible para B.T. 125A 18 18 420,949 $ 7,577,074
Templete 5 2 7 56,515 $ 395,606
Tensor de acometida 30 12 760 802 4,854 $ 3,892,567
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 18" 20 8 28 2,599 $ 72,778
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 5" 20 12 12 12 2 2 60 1,839 $ 110,324
Tornillo de acero galvanizado 5/8" x 8" 5 2 6 1 2 16 2,225 $ 35,599
Tornillo de carruaje 5/8" x 1 1/2" tipo 2 10 8 6 1 25 1,005 $ 25,128
Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120 V, 112.5 KVA 4 4 4,496,995 $ 17,987,981
Transformador trifásico 11,4 Kv 208-120 V, 75 KVA 2 1 3 3,400,941 $ 10,202,823
Tuerca de ojo alargado de 5/8" 0 1 1 6,571 $ 6,571
Varilla de puesta a tierra de 5/8" x 8" y conector 5 2 34 25 9 75 15,697 $ 1,177,270
TOTAL $ 176,766,203
$/Usuario 465,174.22
$/kVA 261,875.86
ANEXO K
RESUMEN DE PERDIDAS E1
COSTOS DE PERDIDAS TOTALES E1
0
5.000.000
10.000.000
15.000.000
20.000.000
25.000.000
30.000.000
35.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
$ (P
ES
OS
) PERDIDAS EN SIST.MONOFASICO
PERDIDAS EN SIST.TRIFASICO
DIFERENCIA COSTOS DE PERDIDAS POR AÑO E1(Sist. Trif. - Sist. Monof.)
-2.000.000
-1.000.000
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
$
ANEXO L
COSTOS DE PERDIDAS TOTALES E4
C O S T O S D E P E R D ID A S T O T A L E S E 4
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000 .000
120.000 .000
140.000 .000
160.000 .000
180.000 .000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5
A Ñ O S
PERDIDAS EN SIST.MONOFASICO
PERDIDAS EN SIST.TRIFASICO
DIFERENCIA COSTOS DE PERDIDAS POR AÑO E4 (Sist. Trif. - Sist. Monof.)
-10.000.000
0
10.000.000
20.000.000
30.000.000
40.000.000
50.000.000
60.000.000
70.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
$
ANEXO M
COSTOS TOTALES; INVERSIÓN Y PERDIDAS. ESTRATO UNO
COSTO DE INVERSION + COSTO DE PERDIDAS; E1
0
100.000.000
200.000.000
300.000.000
400.000.000
500.000.000
600.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
$ (P
ES
OS
)
Sist. Monofásico
Sist. Trifásico
DIFERENCIA COSTOS TOTALES ESTRATO UNO
0
10.000.000
20.000.000
30.000.000
40.000.000
50.000.000
60.000.000
70.000.000
80.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
($)
PE
SO
S
ANEXO N
COSTOS TOTALES; DE INVERSIÓN Y PERDIDAS. ESTRATO CUATRO
COSTO TOTAL + COSTO DE PERDIDAS; E4
0
200.000.000
400.000.000
600.000.000
800.000.000
1.000.000.000
1.200.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
$ (P
ES
OS
)
Sist Monofásico
Sist. Trifásico
DIFERENCIA COSTOS TOTALES ESTRATO CUATRO
0
20.000.000
40.000.000
60.000.000
80.000.000
100.000.000
120.000.000
140.000.000
160.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
($)
PE
SO
S
ANEXO S
DISPOSITIVO DE CORTE CON FUSIBLE DE TIPO ABIERTO PARA
DISTRIBUCIÓN
.