mi 233 - week 9 11-2 [modo de compatibilidad]

Sesin 921 Octubre 2011

Roberto Vicua

DISEO DE PLANTA MINERA

MI 223

DISTRIBUCIN DE SISTEMA ELCTRICO

Energa

Energa Activa

Energa Activa (kWh)La energa activa es aquella que al ingresar a unainstalacin por los conductores de electricidad produce luz,calor y movimiento. Es la que calienta las resistencias deun horno, provee las fuerzas para mover motores, produceluz al atravesar el filamento de un foco incandescente, esdecir produce trabajo.


Energa

Energa Activa

Energa Activa (kWh)La energa activa representa numricamente la dedicacinque tuvo una porcin de las maquinas generadoras deelectricidad hacia nuestra instalacin durante unadeterminada cantidad de tiempo, o lo que es lo mismo,pero desde el punto de vista del Consumidor, el gastoresultante del uso de sus equipos elctricos durante ciertacantidad de tiempo.


Energa

Energa Activa

Componentes de la energa activaEl primero es la potencia, cuyas unidades se miden enkilovatios (kW). De ah que el consumo de energa seaproporcional a la potencia de los equipos, datocaracterstico de cada uno de ellos.

El segundo componente es el tiempo, cuya unidad msusual es la hora (h). De ah que el consumo de energasea proporcional al tiempo de uso de los equipos, o sea

kWh.


Energa

Energa Activa

Ejemplo;

Si se lee en la placa de un motor que su potencia es de 3kW (P), y si mantenemos el motor funcionando 10 horasseguidas (t), el consumo de energa (E) ser:

E = P x t = 3 kW x 10 h = 30 kWh


Energa

Energa Reactiva

Energa Reactiva (kVARh)Adems de la energa activa, algunos de los equiposelctricos tambin usan otro tipo de energa parafuncionar satisfactoriamente. Este tipo de energa esllamada energa reactiva, y los equipos que la usan son losconformados internamente por bobinas o inducidos, esdecir principalmente los motores y transformadores. Noproduce trabajo, pero es necesaria para producirlo.


Energa

Energa Reactiva

Energa Reactiva (kVARh), Qu es?Esta energa reactiva es la requerida para crear el campomagntico en las bobinas de motores, transformadores,balastos magnticos, etc, tiene caractersticas diferentes ala energa activa que acabamos de ver. Ella como tal noproduce luz, movimiento ni calor.Magnitudes por fuera de las normas establecidas deenerga reactiva producen sobre carga en lainfraestructura del sistema elctrico de las empresasprestadoras del servicio y del Consumidor, y sobre costosen la factura.


Energa

Energa Reactiva

Cmo se mide?Su consumo es determinado a travs del medidor deenerga reactiva, de caractersticas similares al medidor deenerga activa o medidor electrnico.Su unidad de medida se abrevia kVARh, y se pronunciakilo-vares-hora.La solucinUna de las principales caractersticas de la energareactiva es que puede ser reducida por la mismainstalacin del Consumidor mediante la adecuacin de losllamados banco de capacitores condensadores.


Factor de Potencia

Qu es el factor de potencia?Es un indicador de consumo de la energa reactiva en lainstalacin en comparacin con el consumo efectuado dela energa activa.

Las cargas industriales en su naturaleza elctrica son decarcter reactivo, a causa de la presencia principalmentede equipos de refrigeracin, motores, etc.


Factor de Potencia

Este carcter reactivo obliga que junto a la potencia activa(KW) exista una potencia llamada Reactiva (KVAR), lascuales en su conjunto determinen el comportamientooperacional de dichos equipos y motores.

Todas estas cargas industriales necesitan de corrientesreactivas para su operacin, mostrndose que son lacausa principal del bajo factor de potencia.


Factor de Potencia

Frmula

KWhFP = -------------------------------

(kWh)2 + (kVARh)2

kVARhFP = cos ( arc tan --------------------------)

kWh


Factor de Potencia

Ejemplo

Una instalacin industrial presenta en un mes 5000 kWh de consumo deenerga activa y 2000 kVARh de consumo de energa reactiva. Calcule elfactor de potencia.

Reemplazando valores, tenemos5000

FP =----------------------------------------------- = 0,93 ((5000)2 + (2000)2)

o bien,2000

FP = cos ( arc tan (----------) )5000

FP = cos (21.8 o) = 0,93


Factor de Potencia

Ejemplo

Cmo vara?Matemticamente puede variar entre 1 y 1, pero en lasinstalaciones de los Consumidores vara prcticamente sloentre 0 y 1.

Cuando el factor de potencia se acerca al valor 1 se dice quees un factor de potencia alto, lo cual es benfico para lainstalacin.

Cuando el factor de potencia se aleja del valor 1, se dice queel factor de potencia es bajo, los cual deja de ser beneficiosopara el Consumidor y su instalacin.


Clculo y Regimen de Demanda de Potencia Efectiva

Factor de CargaFactor de carga (fc)

Es un indicador numrico importante acerca de la forma de uso de losequipos elctricos en una instalacin.Este indicador provee de algunos elementos de juicio que ayudan a tomardecisiones sobre esa forma de uso a nivel de los procesos productivos.El factor de carga especifica sobre un periodo diario, mensual, anual ocualquier otro til para el anlisis.Factor de carga (fc) se define como la relacin entre la demanda promediodel periodo y la demanda mxima en el mismo periodo, o sea:

Demanda promedio(fc) = -------------------------------

Demanda mxima



Demanda PromedioEste factor indica el comportamiento de la demanda comparada con su picomximo. Lo ms recomendable para las instalaciones es que su factor decarga est lo ms cercano al valor de 1, ya que demuestra una utilizacinconstante de la carga. Pero si el factor de carga es menor que 1, sedemuestra una utilizacin ineficiente de los equipos instalados. Laineficiencia es mayor en la medida que el factor de carga se acerca a cero

(0).

Cmo hallar la demanda promedio?

Energa consumida en el periodoDP = -----------------------------------------

Nmero de horas del periodo



Factor de Carga - EjemploLos datos tomados del medidor y su grfica asociada se presentan en laFigura 1.



Factor de Carga - EjemploSegn las lecturas efectuadas al medidor de energa activa a las 00:00 h y alas 24:00 h, el consumo de energa fue igual a 1.505 kWh.

De la Curva de Carga de la Figura 1 se puede extraer bastante informacintil;

Periodo de baja carga,El perodo de ms baja carga va desde la medianoche hasta las 04:00 h ydesde las 11:00 h hasta medianoche debido que slo corresponde ailuminacin de exteriores y de seguridad.

Ascenso y descenso,En la maana la Curva asciende hasta alcanzar su pico mximo matutinoigual a 120 kW, por aumento de la produccin. A medio da decrece lautilizacin de la carga (hora de almuerzo) y vuelve a crecer a un picomximo del da a las 15:00 h igual a 150 kW.



Factor de Carga - Ejemplo

Picos y VallesLa curva de carga muestra una utilizacin muy desequilibrada de la cargainstalada a travs de las horas del da.Seria deseable, por propsitos de eficiencia en la produccin, que el usofuera ms constante, ms equilibrado.Los desequilibrios mencionados reciben el nombre de picos (las crestas) yvalles (las depresiones).Es entonces aconsejable llevar a cabo un programa de optimizacin del usode la carga con propsito de disminuir los picos y rellenar los valles.



Factor de Carga - Ejemplo

Clculo del factor de carga

En el caso de nuestro ejemplo, el factor de carga para el da considerado (da tpico de la instalacin) es:

1505 kWh(fc) = ------------------- = 0,42

150 kW x 24 h

Este Factor de Carga es bajo. Es recomendable llevar a cabo acciones paratratar de reducir la demanda mxima de la instalacin, con el consecuenteaumento del indicador anterior.


Sub Estaciones Elctricas

Definicin

Es un conjunto de dispositivos elctricos que formanparte de un sistema elctrico de potencia donde suprincipal funcin es; transformar tensiones y derivarcircuitos de potencia. Conjunto de equipos utilizados para dirigir el flujo deenerga en un sistema de potencia y garantizar laseguridad del sistema por medio de dispositivosautomticos de control y proteccin para redistribuir elflujo de energa a travs de rutas alternas. Pueden de corriente alterna (A.C.) y de corriente directa(D.C.)



Tipos de Sub Estacin

Las subestaciones se pueden denominar de acuerdo con eltipo de funcin que desarrollan,en tres grupos:

1. SUB ESTACIONES DE GENERACIN, asociadas acentrales generadoras. Dirigen directamente el flujo depotencia al sistema.2. SUBESTACIONES VARIADORAS DE TENSINSubestacin Elevadora, Es una Subestacin detransformacin en la cual la potencia de salida de lostransformadores est a una tensin ms alta que lapotencia de entrada.




Subestacin Reductora, Estacin de transformacin enla cual la potencia que sale de los transformadores tieneuna tensin ms baja que la potencia de entrada.

3. SUBESTACIONES DE MANIOBRA SECCIONADORES DE CIRCUITO, Conectan varioscircuitos (o lneas) para orientar o distribuir el flujo depotencia a diferentes reas del sistema.



De Acuerdo de la Potencia que Manejan

SUB ESTACIONES DE TRANSMISINSon las que operan con tensiones comprendidas entre230kV y 765kV, considerados de Extra Alto Voltaje (EAV-EHV),

SUB ESTACIONES DE SUBTRANSMISINOperan con tensiones entre 230kV y 115kV, consideradosde Alto Voltaje (AVHV).



De Acuerdo de la Potencia que Manejan

SUB ESTACIONES DE DISTRIBUCIN PRIMARIATensiones entre 115kV y 50kV

SUB ESTACIONES DE DISTRIBUCIN SECUNDARIATensiones menores de 50kV



Componentes y Equipos Que Conforman una Sub estacin Elctrica

1. Interruptor automtico2. Seccionadores3. Conmutadores de puesta a tierra4. Transformadores de corriente5.Transformadores de potencial transformadores de voltaje capacitor6. Capacitores de acoplamiento7. Filtros de lnea




8. Pararrayos9. Transformadores de potencia10. Reactores de derivacin11. Reactores limitadores de corriente12. Barras y aisladores de estacin13. Sistemas de puesta a tierra14. Capacitores en serie15. Capacitores en derivacin




Patio de ConexionesConjunto de equipos ybarrajes de unasubestacin que tienenel mismo nivel detensin y que estnelctricamentesociados.Generalmente ubicadosen la misma rea de lasubestacin.




Patio deTransformadoresrea de la subestacinen donde se ubican lostransformadores depotencia.Generalmente entrepatios de conexin dediferente niveles detensin.



Capacidad de Una Sub Estacin

La capacidad de una subestacin se fija,considerando la demanda actual de la zona enkVA, ms el incremento en el crecimiento,obtenido por extrapolacin, durante lossiguientes 10 aos, previendo el espacionecesario para las futuras ampliaciones.



Conexiones a Tierra

La conexin a tierra de todas las partes metlicas deinterruptores, estructuras, tanques de transformadores,calzadas metlicas, cercas, montajes de acero estructuralde edificios, tableros de conmutacin, secundarios detransformadores de medida, etc., garantizan que unapersona que toque el equipo y se encuentre cerca delmismo, no pueda recibir descarga peligrosa si unconductor de alto voltaje relampaguea entra en contactocon cualquier equipo energizado.

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