Redes de distribución

¿Qué son?

La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema deDistribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema desuministro eléctrico cuya función es el reparto de energía desde lasubestación de distribución hasta los usuarios finales (medidor delcliente). Se lleva a cabo por los Operadores del Sistema deDistribución.

Elementos

Los elementos que conforman la red o sistema dedistribución son los siguientes:

• Subestación de Distribución: conjunto de elementos(transformadores, interruptores, seccionadores, etc.) cuyafunción es reducir los niveles de alta tensión de las líneas detransmisión (o subtransmisión) hasta niveles de mediatensión para su ramificación en múltiples salidas.

• Circuito Primario.

• Circuito Secundario.

Equipos utilizados en redes de distribución

• Equipos de transformación

• Conductores

• Torres eléctricas

• Equipos de Protección, incluyendo la puesta a tierra de los distintos equipos y los sistemas de aisladores entre torres y conductores.

Sistema de protecciones

• Conductores pre aislados

• Fusibles

• Seccionadores en carga

• Órganos de corte de red

• Reconectadores

• Interruptores

• Pararrayos

• Auto válvulas.

• Protecciones secundarias asociadas a transformadores de medida,como son relés de protección.

Niveles de tensión

Niveles de tensión, en los cuales se realizan lasinstalaciones de distribución y transmisión:

La distribución de la energía eléctrica desdelas subestaciones de transformación de la red detransporte se realiza en dos etapas:

Red de reparto o transporte

Red de distribución

Red de reparto

La red de reparto, que, partiendo de las subestaciones detransformación, reparte la energía, normalmente medianteanillos que rodean los grandes centros de consumo, hastallegar a las estaciones transformadoras de distribución. Lastensiones utilizadas están comprendidas entre 25 y 132 kV.Intercaladas en estos anillos están las estacionestransformadoras de distribución, encargadas de reducirla tensión desde el nivel de reparto al de distribución enmedia tensión.

Red de distribución

La segunda etapa la constituye la red de distribuciónpropiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 3 a30 kV y con una característica muy radial. Esta red cubre lasuperficie de los grandes centros de consumo (población,gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadorasde distribución con los centros de transformación, que sonla última etapa del suministro en media tensión, ya que lastensiones a la salida de estos centros es de baja tensión(125/220 ó 220/380 V )

Clasificación de redes de distribución

Las redes por su instalación puedes ser:

• Subterráneas

• Aéreas

Redes subterráneas

Son empleadas en zonas donde por razones de urbanismo, estética,congestión o condiciones de seguridad no es aconsejable el sistemaaéreo. Actualmente el sistema subterráneo es competitivo frente alsistema aéreo en zonas urbanas céntricas.

Los conductores utilizados son aislados de acuerdo al voltaje de operación y conformados por varias capas aislantes y cubiertas protectoras. Estos cables están directamente enterrados o instalados en bancos de ductos (dentro de las excavaciones), con cajas de inspección en intervalos regulares

Partes principales de las redes subterráneas

Un sistema subterráneo cuenta con los siguientes componentes:

a) Ductos: que pueden ser de asbesto cemento, de PVC o metálicos condiámetro mínimo de 4 pulgadas.

b) Cables: pueden ser monopolares o tripolares aislados en polietilenode cadena cruzada XLPE, de polietileno reticulado EPR, en cauchosintético y en papel impregnado en aceite APLA o aislamiento secoelastomérico. A pesar de que existen equipos adecuados, resulta difícily dispendioso localizar las fallas en un cable subterráneo y sureparación puede tomar mucho tiempo, se recomienda construir estossistemas en anillo abierto con el fin de garantizar la continuidad delservicio en caso de falla y en seccionadores entrada - salida.

c) Cámaras : que son de varios tipos siendo la más común la deinspección y de empalme que sirve para hacer conexiones, pruebas yreparaciones. Deben poder alojar a 2 operarios para realizar lostrabajos. Allí llegan uno o más circuitos y pueden contener equipos demaniobra, son usados también para el tendido del cable. La distanciaentre cámaras puede variar, así como su forma y tamaño.

d) Empalmes uniones y terminales: que permiten dar continuidadadecuada, conexiones perfectas entre cables y equipos.

Ventajas

• Mucho más confiable ya que la mayoría de las contingenciasmencionadas en las redes aéreas no afectan a las redessubterráneas.

• Son más estéticas, pues no están a la vista.

• Son mucho más seguras.

• No están expuestas a vandalismo.

Desventajas

• Su alto costo de inversión inicial.

• Se dificulta la localización de fallas.

• El mantenimiento es más complicado y reparaciones másdemoradas.

• Están expuestas a la humedad y a la acción de los roedores.

Redes aéreas

En esta modalidad, el conductor que usualmente está desnudo, va soportado a través de aisladores

instalados en crucetas, en postes de madera o de concreto.

Al comparársele con el sistema subterráneo tiene las siguientes ventajas:

• Costo inicial más bajo.

• Son las más comunes y materiales de fácil consecución.

• Fácil mantenimiento.

• Fácil localización de fallas.

• Tiempos de construcción más bajos.

Redes aéreas

Y tiene las siguientes desventajas:

• Mal aspecto estético.

• Menor confiabilidad.

• Menor seguridad (ofrece más peligro para los transeúntes).

• Son susceptibles de fallas y cortes de energía ya que están expuestasa: descargas atmosféricas, lluvia, granizo, polvo, temblores, gasescontaminantes, brisa salina, vientos, contactos con cuerpos extraños,choques de vehículos y vandalismo.

Partes principales de las redes aéreas

Las partes principales de un sistema aéreo son esencialmente:

a) Postes: que pueden ser de madera, concreto o metálicos y suscaracterísticas de peso, longitud y resistencia a la rotura sondeterminadas por el tipo de construcción de los circuitos. Sonutilizados para sistemas urbanos postes de concreto de 14, 12 y 10metros con resistencia de rotura de 1050, 750 y 510 kgrespectivamente.

b) Conductores: son utilizados para circuitos primarios el Aluminio y elACSR desnudos y en calibres 4/0, 2/0, 1/0 y 2 AWG y para circuitossecundarios en cables desnudos o aislados y en los mismos calibres.Estos circuitos son de 3 y 4 hilos con neutro puesto a tierra. Paralelo aestos circuitos van los conductores de alumbrado público.

c) Crucetas: son utilizadas crucetas de madera inmunizada o de ángulode hierro galvanizado de 2 metros para 13.2 kV. y 11.4 kV. condiagonales en varilla o de ángulo de hierro.

d) Aisladores: Son de tipo ANSI 55.5 para media tensión (espigo y disco) y ANSI 53.3 para baja tensión (carretes).

e) Herrajes: todos los herrajes utilizados en redes aéreas de baja y mediana tensión son de acero galvanizado. (grapas, varillas de anclaje, tornillos de máquina, collarines, espigos, etc)

f) Equipos de seccionamiento: el seccionamiento se efectúa con cortacircuitos y seccionadores monopolares para operar sin carga (100 A -200 A).

g) Transformadores y protecciones: se emplean transformadoresmonofásicos con los siguientes valores de potencia o nominales: 25 - 37.5- 50 - 75 kVA y para transformadores trifásicos de 30 - 45 - 75 -112.5 y 150kVA protegidos por cortacircuitos, fusible y pararrayos tipo válvula de 12kV.

Tipos de redes de distribución

Hay tres tipos que son los mas comunes los cuales son:

• Redes radiales

• Redes en anillo

• Redes en malla

Redes radiales

Es aquel que cuenta con una trayectoriaentre la fuente y la carga, proporcionandoel servicio de energía eléctrica.

Un sistema radial es aquel que tiene unsimple camino sin regreso sobre el cualpasa la corriente, parte desde unasubestación y se distribuye por forma de“rama”, como se ve en la siguiente figura.

Redes radiales

Este tipo de sistema, es el más simple y el más económico debido aque es el arreglo que utiliza menor cantidad de equipo, sin embargo,tiene varias desventajas por su forma de operar:

• El mantenimiento de los interruptores se complica debido a que hayque dejar fuera parte de la red.

• Son los menos confiables ya que una falla sobre el alimentadorprimario principal afecta a la carga.

Este tipo de sistemas es instalado de manera aérea y/o subterránea

Redes radiales

• Redes radiales aéreos.

La principal razón de ser de los sistemas radiales aéreos radica en sudiseño de pocos componentes, y por ende su bajo costo deinstalación aunque puede llegar a tener problemas de continuidad deservicio.

• Redes radiales subterráneos.

Los sistemas de distribución subterráneos están menos expuestos afallas que los aéreos, pero cuando se produce una falla es más difícillocalizarla y su reparación lleva más tiempo.

Redes en sistema de anillo

Es aquel que cuenta con más de una trayectoria entre la fuente ofuentes y la carga para proporcionar el servicio de energía eléctrica.

Este sistema comienza en la estación central o subestación y hace un“ciclo” completo por el área a abastecer y regresa al punto de dondepartió. Lo cual provoca que el área sea abastecida de ambos extremos,permitiendo aislar ciertas secciones en caso de alguna falla.

Este sistema es más utilizado para abastecer grandes masas de carga, desde pequeñas plantas industriales, medianas o grandes construcciones comerciales donde es de gran importancia la continuidad en el servicio.

Sistema de anillo

El sistema anillo tiene un costo inicial mayory puede tener más problemas decrecimiento que el sistema radial,particularmente en las formas utilizadas paraabastecer grandes cargas. Esto esprincipalmente porque dos circuitos debenponerse en marcha por cada nuevasubestación secundaria, para conectarladentro del anillo. El añadir nuevassubestaciones en el alimentador del anilloobliga a instalar equipos que se puedananidar en el mismo.

Ventajas de operación

- Son los más confiables ya que cada carga en teoría se puede alimentar por dos trayectorias. - Permiten la continuidad de servicio, aunque no exista el servicio en algún transformador de línea. - Al salir de servicio cualquier circuito por motivo de una falla, se abren los dos interruptores adyacentes, se cierran los interruptores de enlace y queda restablecido el servicio instantáneamente. Si falla un transformador o una línea la carga se pasa al otro transformador o línea o se reparte entre los dos adyacentes. - Si el mantenimiento se efectúa en uno de los interruptores normalmente cerrados, al dejarlo desenergizado, el alimentador respectivo se transfiere al circuito vecino, previo cierre automático del interruptor de amarre.

Red de sistema de malla

Una forma de subtransmisión en red o en malla provee una mayorconfiabilidad en el servicio que las formas de distribución radial o enanillo ya que se le da alimentación al sistema desde dos plantas y lepermite a la potencia alimentar de cualquier planta de poder acualquier subestación de distribución.

Este sistema es utilizado donde la energía eléctrica tiene que estarpresente sin interrupciones, debido a que una falta de continuidaden un periodo de tiempo prolongado tendría grandes consecuencias,por ejemplo: en una fundidora.