SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN EN PLANTAS INDUSTRIALES:
El término planta industrial es usado para referirse a edificaciones y/o complejos donde se manufactura materia prima, donde hay algún tipo de producción industrial o desarrollo; no incluye edificaciones comerciales, educacionales, asistenciales, de oficinas, o de viviendas.
Hay una variedad de sistemas de distribución disponibles para una planta industrial y su selección depende de las necesidades del proceso de manufactura, de los costos (el del sistema se incrementa cuando la confiabilidad de los componentes sea de mayor calidad), de las fuentes disponibles, de la criticidad de las cargas y de la necesidad de la continuidad del servicio.
En esta publicación trataremos el tema de las diferentes formas en que pueden conectar las diferentes cargas a los sistemas de suministro de energía eléctrica.
Los podemos clasificar, por su forma de conexión, de las siguiente forma:
1- Sistema Radial simple.
2- Sistema Radial Expandido.
3- Primario Selectivo.
4- Secundario Selectivo.
5- Primario y Secundario Selectivo.
6-Sistema de Lazo Abierto.
7- Sistema en Anillo.
8- Sistema Radial con Generación de Emergencias.
9- sistema Radial con Generación Fotovoltaica y/o Eólica
1 - SISTEMA RADIAL SIMPLE:
Un Sistema de Radial es el más simple y económico de los sistemas de Distribución; consta de una sola acometida, un solo banco de transformación y todas las cargas quedan conectadas a ese acometida, es decir no hay duplicación de equipo.
La inversión en este sistema es el más económico de todos los arreglos posibles. La operación y la expansión es muy simple pero con la desventaja de que una pérdida de la línea de acometida o del banco de transformación o el cable de acometida en media tensión representa una falla total del sistema por lo que se deben colocar elementos muy confiables. Este tipo de arreglos es conveniente cuando la economía debe ser el factor más importante y la continuidad del servicio no sea una prioridad.
2 - SISTEMA RADIAL EXPANDIDO:
En la figura vemos en el Diagrama Unifilar la forma que tiene un de un sistema Radial Expandido; tiene las mismas ventajas que el sistema radial simple pero es conveniente para cargas mucho más grandes, en la cual se coloca una subestación cerca de las cargas, agrupándolas por sectores. Tiene las misma desventaja del sistema radial simple porque depende de una sola acometida en Media Tensión, pero la pérdida de uno de lo transformadores no afecta al resto de la instalación
3- SISTEMA PRIMARIO SELECTIVO:
Sistema distribución del Primario Selectivo se puede implementar cuando disponemos de, al menos, dos líneas de Media Tensión de acometida, las cuales se pueden conectar en forma indiferente a cada uno de los bancos de transformadores de tal forma que al fallar una de ellas, el sistema puede recuperar la carga completa por medio de la otra. Este tipo de conexión es conveniente para cargas que requieran continuidad de servicio y que a la vez dispongan de dos acometidas y media tensión. Se debe justificar a la empresa suplidora del servicio eléctrico la necesidad de la conexión ambas líneas.
Esta solución es mas costosa que las anteriores porque se debe disponer del espacio adecuado para las maniobras y los equipos correspondientes para las conexiones a ambas líneas de MT. En el lado de Baja Tensión se tiene la vulnerabilidad de que las cargas dependen de la continuidad de operación del transformador a las que están conectadas.
4- SISTEMA SECUNDARIO SELECTIVO:
El Sistema de Distribución Secundario Selectivo es el más empleado en las industrias que requieran alto grado de continuidad de servicios para sus operaciones, aunque por lo general dependen de una sola línea de media tensión, tiene la particularidad de colocar dos bancos de transformadores para alimentar a dos Cuadros o Tableros Eléctricos que tienen un “Interruptor de Enlace Barra” que normalmente está en posición de abierto y se debe dimensionar cada uno de los transformadores para servir a la carga completa de ambos Tableros; de tal forma que al fallar un transformador se abre el circuito de acometida baja tensión de ese transformador y se cierra el enlace de barra y así todos los Circuitos Ramales quedan con servicio y no hay pérdida de producción.
Hay que tener especial cuidado en que si se dimensionan los transformadores para mover la carga completa estando el interruptor enlace de barra cerrado también la Capacidad de Cortocircuito en las barras de ambos Tableros se duplica; si este es el caso calculado, hay que poner mucho cuidado en la capacidad de cortocircuito de los interruptores involucrados.
5- SISTEMA PRIMARIO Y SECUNDARIO SELECTIVO:
Un sistema de distribución con Primario y Secundario Selectivo tiene las ventajas de los dos anteriores y se emplea en aquellas instalaciones que requieren un alto grado de grado de continuidad del servicio servicio eléctrico, tales como Hospitales, Centros de Salud, Centro Procesamiento de Datos, Organismos de Seguridad y usos similares. Tiene la de ventaja del alto grado de continuidad del servicio pero su costo es muy superior. Debe haber los eclavamientos necesarios tanto en Media Tensión como en Baja de tal forma de que no exista la posibilidad de hacer conexiones incorrectas entre interruptores. Depende mucho de cada caso y se debe justificar ante la empresa que suministra en Servicio de Energía Eléctrica la necesidad. de tener más de una Línea de Acometida en MT. Normalmente van complementados con Generadores de Emergencias y UPS (SAIs) para aquellas circuitos donde no puede haber la mas mínima interrupción.
6- SISTEMA DE LAZO ABIERTO:
Los Sistemas de Distribución de Lazo Abierto se emplean para conectar cargas a dos alimentadores en Media Tensión que dependan de dos transformadores diferentes de la misma subestación o de diferente subestaciones; se llama de Lazo Abierto porque uno de los interruptores intermedios, entre las dos conexiones de acometidas, siempre tiene que quedar abierto de tal forma de impedir la conexión de los dos alimentadores en paralelo.
7- SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN EN ANILLO:
El Sistema de Distribución en Anillo en Media Tensión se emplea para cerrar un lazo entre diferentes acometida de transformadores de tal forma de que queden alimentados por ambos lados en forma de anillo con todos los interruptores en posición “cerrados”. Se debe poner especial cuidado en la coordinación de las protecciones en media tensión de tal forma de que sólo se activen los interreruptores de los dos extremos del cable fallado, despejando así la falla y quedando todas las cargas con servicio eléctrico. Si la falla ocurre en el circuito de uno de los transformadores, sólamente se activará su protección individual quedando fuera de servicio el área servida por ese transformador.
8- SISTEMA RADIAL CON GENERACIÓN DE EMERGENCIAS:
El Sistema Distribución Radial Simple con un Generador de Emergencia es uno de los más empleados en la industria debido a su costo razonable y a la posibilidad de que el generador asuma la carga cuando la acometida de Servicio Normal falla. En ese caso el Generador se enciende y transcurrido el Tiempo de Arranque, desconecta la acometida en Baja Tensión del Servicio Normal y cierra el interruptor del Generador quedando así el tablero energizado; cuando el Servicio Normal se restablece, el Sistema al sincronizarse hace la retransferencia cerrando el interruptor normal y abriendo el interruptor del generador quedando el servicio normal supliendo la carga.
En muchas ocasiones se divide la carga en Servicio Normal y Servicio Preferencial, de tal manera de que el generador no va a suplir la carga completa sino solamente aquellas cargas que sean estrictamente necesarias; de esa forma la capacidad de Generador puede ser menor que la capacidad del Transformador.
9- SISTEMA RADIAL CON GENERACIÓN FOTOVOLTAICA Y/O EÓLICA:
Existen muchas combinaciones de estos Sistemas de Distribución y puede haber cualquier cantidad de combinaciones entre ellos; eso lo decide el ingeniero proyectista de acuerdo a la naturaleza de las cargas, su prioridad y la disponibilidad del servicio. En la gráfica podemos observar un sistema radial asistido por un generador de emergencia y que tiene un generador fotovoltaico y un generador del tipo eólico.
BIBLIOGRAFÍA:
La Bibliografía de consulta, sólo para interés educativo, la tenemos aquí a disposición de los interesados:
– INDUSTRIAL POWER SYSTEM – Beeman
– INDUSTRIAL POWER SYSTEM – Khan
– IEEE Std. 493-2007 – Gold Book – DESIGN OF RELIABLE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS
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