UNIVERSIDAD POLTÉCNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERÍAS CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DISEÑO I José Quintana
07-02-2012
DISEÑO DE CAMARAS DE TRANSFORMACIÓN CARACTERÍSTICAS. Recibe el nombre de centro de transformación, la instalación cuya principal función es reducir la alta tensión a baja tensión. Esta definición engloba todos los elementos que posibilitan esta transformación, incluidas protecciones, elementos de medida y seccionamiento y el propio transformador. Todos los elementos que se engloban dentro del centro de transformación, se montan en el interior de un cuarto, que toma el nombre de cámara de transformación. Al realizar el diseño de la cámara de transformación, se debe tomar en cuenta que la Empresa Eléctrica Quito (E.E.Q.S.A.) suministrará la energía para la alimentación del Edificio. El nivel de voltaje será de 210 / 121 voltios, tres fases, 60 ciclos, dicha alimentación llegará a tablero de medidores proyectado y que será adecuado en su barraje y protecciones de acuerdo a demanda; donde se conectará la acometida al respectivo sistema de protecciones. La cámara de transformación se debe construir de tal manera que permitirá la adecuada instalación y ventilación de los equipos y libre acceso al personal de la EEQSA. De acuerdo a las normas de la EEQSA vigentes. La altura de la cámara sobre el nivel de la acera, se limita a 2,80 m, dimensión máxima establecida por la Oficina del Plan Regulador para edificaciones sobre la línea de fábrica, en áreas de retiro. Dependiendo del tipo de cámara que se desea instalar la norma de la Empresa Eléctrica Quito, (procedimiento ejecución de proyectos de distribución).
Cámara convencional: Es un recinto de mampostería que contiene equipo de transformación y seccionamiento de características convencionales, es decir de los más comúnmente utilizados. Cámara Padmounted: Es un equipo de transformación que hace un solo cuerpo con los gabinetes de media y baja tensión.
CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES. Las conexiones de los transformadores que conforman los centros de transformación, para cada una de las combinaciones de media y baja tensión descritas en el numeral anterior son las siguientes:
Media tensión a 6,3 kV, tres conductores de fase y baja tensión trifásica: transformador trifásico, relación 6 300 - 210/121 V, conexión Delta Estrella, neutro secundario independiente. Media tensión a 6,3 kV, dos conductores de fase y baja tensión monofásica: Transformador monofásico, relación 6 300 - 240/120 V, con neutro secundario independiente. Media tensión a 22,8 kV, tres conductores de fase y baja tensión trifásica: Transformador trifásico, relación 22 860 - 210/121 V, conexión Delta Estrella, neutro secundario continuo. Media tensión a 22,8 kV, baja tensión monofásica: Transformador monofásico, relación 22 860 GRDY/13 200 - 240/120 V, neutro común con media tensión. Media tensión a 13,8 kV, baja tensión monofásica: Transformador monofásico, relación 13 200 GRDY / 7 620 - 240/120 V, neutro común con media tensión.
DISEÑO DE CENTROS DE TRANSFORMACIÓN. Para el diseño e implementación de un centro de transformación existen varias regulaciones y pasos a seguir para la conclusión exitosa del mismo, debe existir un entendimiento entre el propietario de la obra, la Empresa Eléctrica Quito, el constructor y si fuese el caso el ingeniero eléctrico que esté realizando el diseño, para esto se deben seguir varios pasos, para cumplir con este objetivo:
Solicitud de registro del proyecto. Registro del proyecto Presentación del informe del proyecto. Consideración y aprobación del informe del proyecto. Certificado de aceptación. Construcción de las obras. Solicitud de recepción provisional Certificado de recepción definitiva.
SOLICITUD DE INFORME DE DISPONIBILIDAD DE SERVICIO. La solicitud de informe de disponibilidad de servicio, tiene como objetivo consultar a la Empresa Eléctrica Quito, si es factible el suministro de energía eléctrica en el lugar donde se va ejecutar el proyecto. En el mismo se deben incluir los siguientes datos:
Nombre y dirección del urbanizador. Localización del área del proyecto, acompañando un croquis para su ubicación.
La Gerencia de Operaciones de la Empresa Eléctrica Quito, analiza la solicitud y emitirá su informe. SOLICITUD DE REGISTRO DEL PROYECTO. El personal encargado de la instalación de la cámara de transformación, debe realizar una solicitud de registro de proyecto, dirigida a la División de Ingeniería de la Empresa Eléctrica Quito, adjuntando la siguiente documentación:
Escritura o pago del impuesto predial o planos aprobados por el Municipio de Quito. Pago de derechos en el CIEEPI. Certificado del CIEEPI. Autorización. Memoria técnica.
PRESENTACIÓN DEL INFORME DEL PROYECTO. Luego de que se finalice la fase de diseño, se debe realizar un informe del proyecto dirigida a la División de Ingeniería de la Empresa Eléctrica. CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN. La gerencia de ingeniería y construcción luego de verificar el cumplimiento de los trámites previos y de las obligaciones emitirá un “certificado de aceptación” del diseño del proyecto. Documento que habilita al propietario a iniciar la construcción de la obra. Luego de realizar los pasos antes indicados, el proyectista deberá seleccionar las cámaras tipo normalizadas por la Empresa Eléctrica. Para la edificación de la cámara deberá considerarse la calidad del terreno, el nivel de la acera, requerimientos de drenajes y protecciones adicionales para asegurar la estabilidad y estética de la construcción de modo que exista armonía con las edificaciones existentes en el área. También se debe considerar los aspectos como fácil acceso al equipo a instalarse, del personal de la Empresa para casos de mantenimiento e incluso para una rápida extinción del fuego en casos de incendio. El centro de transformación debe poseer protección en bajo voltaje, para el cual se coloca la protección principal de las barras y de los circuitos derivados; se utilizara interruptores termo magnéticos automáticos. Se toma en cuenta la protección en caso de incendio, por tal motivo se debe contemplar la construcción del centro de transformación lejos de lugares que posean emisiones de gases u elementos fácilmente inflamables. Si se utilizan
aparatos o transformadores que contengan más de 50 litros de aceite mineral, se dispondrá de un foso de recogida de aceite con revestimiento resistente y estanco, teniendo en cuenta en su diseño y dimensionado el volumen de aceite que pueda recibir. En dicho depósito se dispondrán cortafuegos tales como: lechos de guijarros, sifones en el caso de instalaciones con colector único, etc. Cuando se utilicen pozos centralizados de recogida de aceite, es recomendable que dichos pozos sean exteriores a las celdas. Con el foso se consigue que en caso de incendio del aceite del transformador, este quede confinado dentro del foso, extinguiéndose debido a la falta de oxigeno que provoca el humo al atravesar la placa cortafuegos.
Fig. 1 Dimensiones y capacidad de un foso de recogida de aceite
La estructura de la cámara de transformación si es al ras del piso, el techo y piso deben ser de hormigón armado, para de esta manera asegurar que el peso del transformador sea soportado, cuando el transformador posea una capacidad mayor a los 100KVA se debe disponer de un drenaje que elimine la acumulación de aceite o agua que pudiese acumulara en el interior de la cámara de transformación. Debe poseer un sistema de ventilación continuo y de renovado, por tal motivo se debe colarla en la parte frontal y los costados de la cámara, para obtener la mejor disipación de calor. EJEMPLO: DISEÑO DE UNA CÁMARA DE TRANSFORMACIÓN DE 500 KVA PARA LA PLANTA INDUSTRIAL GOVAIRA.
CÁLCULO DE LA DEMANDA
Dado que los parámetros de los diseños son en función de la utilización de la energía, la cual se asocia a la demanda de cada usuario y a su distribución en el
área urbana de la ciudad de Quito según el Distrito Metropolitano de Quito; los consumidores se han clasificado como se indica en la siguiente tabla:
Clasificación de usuario según el tipo de zona
En la siguiente tabla se establece los valores característicos de la división del suelo y del tipo de vivienda establecidos el reglamento de zonificación.
Valores característicos de la división del suelo y tipo de vivienda
Para los consumidores que se encuentren fuera del área urbana, el proyectista deberá asignar a la categoría C, debido a que estos no están bien definidos en su localización.
Mientras que para el área rural se establece los parámetros de diseño que constituyen a los usuarios tipo E.
DETERMINACIÓN DE LA CARGA INSTALADA
Debemos considerar que los consumidores deben ser de un grupo homogéneo, que tengan características similares, para la determinación de la carga instalada y dependiendo del usuario se tiene a continuación las cargas más típicas de los aparatos eléctricos.
Valores característicos de las cargas típicas
Para los consumidores que para la determinación de la carga máxima instalada se debe considerar al consumidor que tenga el máximo número de artefactos a utilizar, para luego establecer un listado de los aparatos eléctricos y puntos de iluminación con su respectivo valor de potencia, ver siguiente tabla, columna 1; 2, 3 y 4. Observando además el nombre del proyecto, el tipo de actividad que está desarrollando el usuario, la cual puede ser: industrial, comercial, oficina y servicios generales; la dirección, el tipo de usuario y el número de usuarios.
Descripción del tipo de actividad y aparatos de medida comunes
CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA CIVIL
La construcción de la obra civil se llevó de acuerdo a las especificaciones establecidas.
Se realizó la zanja para enterrar los ductos de cuatro vías desde el poste P1 hasta dentro de la cámara.
Se utilizó una sola vía para transportar los tres conductores apantallados unipolar de 27 kV, más el conductor de cobre desnudo N° 2 AWG.
Para los canales de alta tensión se utilizaron las tapas de 40 x 40 cm.
Se observa a continuación la ventana metálica y la puerta.
Ejemplo de construcción de una Cámara de Transformación de 125 kVA:
Ejemplos de CT:
DISEÑO DE CAMARAS DE TRANSFORMACIÓN Centros de Transformación: Los centros de transformación aéreos deberán localizarse en estructuras tangentes, evitando en todo caso posiciones angulares que determinen esfuerzos transversales sobre la estructura y en lo posible también posiciones terminales de circuitos que impliquen esfuerzos longitudinales; por otra parte, la localización de los centros de transformación que constituyen la parte más importante de la instalación deberá realizarse en sitios que ofrezcan la mínima exposición a impactos de vehículos, evitando la proximidad a intersecciones de vías y accesos de vehículos a edificios. Este tipo de centros consiste en un transformador montado sobre un apoyo (poste) de una Línea Aérea de Alta Tensión. Las protecciones de alta tensión las constituyen generalmente, fusibles tipo Cut-Out XS. No suelen usarse potencias superiores a 160 kVA y su uso predomina en zonas rurales.
El esquema eléctrico de un CTIC es el de la siguiente figura:
CARACTERISTICAS DEL EMPLAZAMIENTO El emplazamiento vendrá definido en la Memoria del Proyecto del Centro de Transformación. Además se incluirá en el Proyecto el plano de situación a escala suficiente para que el CTIC sea perfectamente localizable. No obstante, cumplirá con las condiciones siguientes:
Se emplazará en zonas rurales cuya demanda de carga no supere los 250 kVA, y se elegirá de forma que tenga fácil y libre acceso para vehículos. Se emplazará anexo a un apoyo de línea aérea de MT y a una distancia de este en la que sea visible el dispositivo para la maniobra en la alimentación del centro (cortacircuitos fusibles de expulsión-seccionadores).
En la siguiente figura se representa el detalle de la excavación y las dimensiones aproximadas de esta.
EJEMPLOS DE TORRES DE TRANSFORMACIÓN.
