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2. Recopilacin de Antecedentes. 2.1. Anlisis FODA para el proyecto.Se utiliza la tcnica FODA, la que se muestra a continuacin, para analizar la situacin actual en la que se encuentra el puerto de San Antonio, con el fin de conocer y determinar la problemtica a estudiar y a la que se debe dar una solucin pertinente. A partir de este anlisis se opta por aumentar la capacidad de potencia de los transformadores existentes en la subestacin espign. Fortalezas: Es el principal puerto de Chile. Alta demanda de clientes. Es el puerto ms cercano a la capital, del pas. Posee modernos equipos que colaboran al desarrollo portuario. Fcil acceso al puerto para vehculos y trenes. Debilidades: No posee el de suministro cargas elctrico necesario para la totalidad demandadas. Amenazas: Bajar por la demanda en de de los los de y por energa mejores de de exportacin e importacin insatisfaccin requerimientos clientes. Bajar la demanda recepcin almacenamiento necesidad elctrica. Entrega servicios a los clientes por partes de otras empresas portuarias. Figura N1: Anlisis FODA para el proyecto. Referencia: elaboracin propia. Oportunidades: Aumentar la demanda en relacin a la recepcin y almacenamiento mercadera. Aumentar econmicas. Entregar servicios de calidad que satisfagan las necesidades de los clientes. utilidades de

2.2. Descripcin del Problema.El puerto de San Antonio, especficamente el muelle espign es un rea que se divide en 4 sitios a los que se le designan nmeros desde el 4 al 7 respectivamente, desde la entrada del puerto. Los que cumplen la funcin de recepcionar y almacenar las mercaderas exportadas e importadas dentro del recinto, por lo que es de suma importancia para la actividad portuaria contar con equipos operativos que trabajan a base de energa elctrica, como reefers (contenedores refrigeradores), remolcadores y torres de iluminacin, que aporten al desarrollo de esta accin, satisfaciendo de manera ptima las necesidades exigidas por los clientes. El muelle en su totalidad cuenta con una potencia disponible de 2600 [KVA] incluyendo transformadores y grupos generadores, presentndose en el sistema elctrico el principal problema, puesto que los equipos operativos en su conjunto demandan una potencia mayor a la distribuida por la subestacin, vindose la empresa portuaria en la necesidad de incluir gastos adicionales contratando a empresas externas grupos electrgenos. Adems la empresa se ve afectada por un sobre consumo de energa elctrica durante el horario de punta, lo que tiene como consecuencia que sta nuevamente tenga que incurrir en gastos. A partir de lo explicado anteriormente, se requiere cambiar los transformadores de la subestacin por otros de mayor potencia que entregue capacidad de suministro al servicio, teniendo presente que los equipos existentes en el puerto datan de los aos 1979 y 1981, considerando que los fabricantes recomiendan una vida til de 30 aos, es necesario realizar el cambio de estos equipos. En cuanto a las celdas de MT y BT no se realizaran modificaciones generales, solo en lo que se refiere a la proteccin de fusibles limitadores de intensidad para el lado de media tensin y cambio de interruptor automtico de corte para el lado de baja tensin. Tambin se realizar un anlisis tarifario, con el objeto de utilizar eficientemente el actual contrato de suministro elctrico adicionales de sobreconsumo durante el horario de punta. y finalmente evaluar la opcin cogenerar energa para disminuir costos

2.3. Localizacin y Acceso.El puerto se ubica en la provincia de San Antonio, especificando su ubicacin geogrfica en la figura N2. La ciudad est rodeada por la cordillera de los Andes y por el ocano Pacifico, EPSA (Empresa Portuaria de San Antonio) se encuentra en la quinta regin de Valparaso zona central. La forma de acceder al puerto es por medio de la ruta 68 precisamente por la autopista del Sol, a la altura del kilmetro 109 aproximadamente proveniente de Santiago, desde via del Mar y Valparaso a una distancia de 114 kilmetros aproximados.

Figura N2: Plano ubicacin EPSA, localidad de San Antonio, regin de Valparaso (Referencia fuente: Atlas de la V regin.)

2.4. Descripcin del sistema de distribucin de energa elctrica.El sistema de distribucin, nace de la subestacin elctrica de poder de alta tensin San Antonio la que se exhibe a continuacin en la figura N 3, propiedad de Chilquinta, que reduce la tensin de 110 [KV] a 12 [KV]. Este alimentador denominado Chilquinta no es de uso exclusivo del muelle Espign, puesto que tambin distribuye energa elctrica a diferentes consumos de la ciudad de San Antonio. El circuito areo de 12 [KV] posee una distancia de 1.6 kilmetros aproximadamente hasta el equipo compacto medida propio del muelle Espign. En toda su extensin la lnea area de 12 [KV], es de conductor de tipo cableado de cobre desnudo de simple circuito, tendida en estructuras en base a postes de hormign armado de altura 11.5 metros. A partir de lo antes mencionado, es que nuestro proyecto slo contemplar el estudio desde el equipo compacto medida hasta la subestacin Espign.

Figura N3: Subestacin de poder San Antonio de 110/12 [KV] (Referencia fuente: fotografa propia).

2.5. Antecedentes alimentador interior Espign.El alimentador espign es suministrado de energa elctrica, a travs del alimentador Chilquinta proveniente de la subestacin de poder San Antonio en un nivel de tensin de 12 [KV]. El arranque del circuito hacia la subestacin Espign posee una distancia aproximada de 250 metros ingresando en forma subterrnea por un ducto de PVC conduit de 90 milmetros [mm] de dimetro. El conductor elctrico del alimentador es tipo cable XAT monoconductor, de media tensin, clase 15 [KV], de cobre, con aislacin de polietileno reticulado (XLPE) y seccin de 2 AWG [35mm2]. El empalme correspondiente a este arranque es de tipo trifsico en 12 [KV], en el que su medicin de energa elctrica se realiza por medio de un equipo compacto medida [ECM] razn 400/5 ampers [A]. Este empalme est protegido por un desconectador fusible areo, capacidad 90 [A] y clase 15 [KV]. A continuacin se presenta en la figura N4, detalles del empalme del alimentador Espign.

Figura N4: Detalle empalme areo en 12 [KV]. Referencia: elaboracin propia.

2.6. Subestacin Espign.La subestacin Espign est compuesta por dos transformadores de 800 [KVA] y uno de 200 [KVA] los que se presentan en la figura N5. Estos cumplen la funcin de abastecer los consumos elctricos de los sitios y alrededores del muelle. Los transformadores de 800 [KVA] estn directamente relacionados a los consumos de los sitios y cargas cercanas a ellos, trabajan en paralelo todo el tiempo e independiente de la carga que est conectada, con el fin de poder alcanzar una capacidad elctrica mayor, la que en su totalidad asciende a una potencia de 1600[KVA]. El transformador de 200 [KVA] est destinado slo para el consumo del edificio de administracin e iluminacin exterior. Esta subestacin adems cuenta con un sistema de respaldo de grupo electrgeno, el que est compuesto por dos generadores de 400[KVA] que se muestran en la figura N6, los que al trabajar en paralelo (por medio de un tablero de transferencia automtica, manual, paralelo), logran una potencia de 800 [KVA]. La llegada de energa a la subestacin Espign es por medio del conductor subterrneo, pasando posteriormente por una celda de media tensin asociada a cada transformador, la energa se distribuye a cada transformador donde finalmente llega a la celda de baja tensin como se expone en la figura N7. En las siguientes figuras N 8, 9, 10, y 11 se especifican los componentes de la subestacin espign y detalles de los transformadores y generadores.

Figura N5: Transformador de 200 [KVA] y 2 x 800 [KVA]. Referencia: fotografa propia.

Figura N6: Grupo Generador. Referencia: fotografa propia.

Figura N7: Disposicin de celdas y transformadores. Referencia: elaboracin propia. Sala de Transformadores Sala de Generadores Celdas en Media Tensin Celdas en Baja Tensin Transformadores de Poder Generadores 80 metros cuadrados [m2] 40 metros cuadrados [m2] 6 Cuerpos 4 Cuerpos 3 Equipos, 2 x 800 [KVA] + 1 x 200 [KVA] 2 Equipos de 400 [KVA]

Control Aut. Factor Potencia 1 Sistema de 300[ kvar] Analizadores de Red Extractores de Aire Gabinetes de Fuerza UPS Rack de Comunicaciones Tablero de Comunicaciones 4 Equipos 3 Equipos 2 Equipos 1 Equipo 1 Equipo 1 Equipo

Figura N8: Datos componentes de la subestacin. Referencia: elaboracin propia.

Marca Potencia de cada transformador Tensin de servicio en media tensin Corriente nominal en media tensin Tensin de servicio en baja tensin Corriente nominal en baja tensin

Rhona 800 [KVA] 12000 [v] 38.5 [A] 400 [v] 1156 [A]

Figura N9: Datos transformadores 800 [KVA] Referencia: elaboracin propia. Marca Potencia del transformador Tensin de servicio en media tensin Corriente nominal en media tensin Tensin de servicio en baja tensin Corriente nominal en baja tensin Rhona 200 [KVA] 12000 [v] 9.6 [A] 400 [v] 289 [A]

Figura N10: Datos transformador 200 [KVA]. Referencia: elaboracin propia. Maraca Potencia de los generadores Tensin de servicio en baja tensin Corriente nominal en baja tensin Doosan Daewoo 400 [KVA] 400 [v] 577 [A]

Figura N11: Datos generadores 400 [KVA] Referencia: elaboracin propia.

2.7. Informacin general equipos operativos muelle Espign.Considerando que la funcin principal del muelle espign es la recepcin y almacenamiento de mercaderas, es que se debe contar con equipos operativos que apoyen esta labor por medio de la entrega de un servicio de calidad. Primeramente para lograr este objetivo se requiere disponer de un sistema elctrico que sea capaz de suministrar energa elctrica a reefers es decir contenedores refrigerados, remolcadores y torres de iluminacin, puesto que el buen funcionamiento de estos har ms confiable la actividad portuaria. En este punto se describirn estos equipos operativos, especificando sus caractersticas, utilidad dentro del puerto de San Antonio y la forma en la que se abastecen de energa elctrica.

2.7.1. Reefers (contendores refrigerados).Los reefers son contenedores refrigerados, ya sea de 40 o 20 pies, que cuentan con un equipo propio de generacin de fro, diseados para permanecer al intemperie y para el almacenamiento de cargas que requieren temperaturas constantes bajo 0C, llamados productos congelados y productos por encima de 0C, llamados refrigerados. A continuacin en la figura N 12 se presentan reefers.

Figura N12: Reefers. Referencia: fotografas propias. El muelle espign cuenta con una amplia capacidad de almacenaje de contenedores refrigeradores, los que cumplen la labor de acopiar mercaderas que requieren estar en temperaturas bajas para su conservacin y de esta manera permitir su comercializacin.

Estos equipos funcionan bajo tensin trifsica (380 volts [v]), por lo que se deben abastecer de energa elctrica, ya sea por medio de la distribuida por la red o por generadores externos. Para este requerimiento el muelle espign cuenta con distintos puntos de conexin constituidos por tableros de intemperie exhibido en la figura N13, que se encuentran en puntos estratgicos dentro de los sitios, donde se descargan y cargan los buques. De estos tableros de conexin hay un total de 6 y estn destinados a abastecer una capacidad de 15 contenedores refrigerados por tableros. Es importante mencionar que los enchufes expuestos en la figura N14 de estos tableros son elementos destinados a conectar un cable flexible a un aparato elctrico. Se rigen por el ndice horario tipo 3 horas (3h), teniendo en cuenta su uso internacional respecto a la conexin de reefers. El ndice horario depende de la posicin del contacto de tierra como se muestra en la figura N15. Existen 3 tipos de enchufes toma corriente, los cuales se diferencian por color; azul, rojo y negro lo que nos indica su nivel de tensin.

Figura N13: Tableros de conexin. Referencia: fotografa propia.

Figura N14: Enchufe industrial con ndice horario 3h. Referencia: fotografa propia.

Figura N15: Designacin del ndice horario y nivel te tensin para enchufes del tipo industrial. Referencia: fotografa propia.

Otra opcin de conexin de contenedores con la que cuenta el muelle, son estructuras de cuatro pisos que se muestran en la figura N16, las que en cada nivel tienen implementado tableros de conexin, que en su totalidad alcanzan una capacidad de 104 equipos refrigerados aproximadamente. Esta alternativa se cre con el fin de aglomerar grandes cantidades de contenedores en un lugar especfico, considerando la poca disponibilidad de espacio que hoy en da existe por la alta demanda de clientes.

Figura N16: Estructura de conexin. Referencia: fotografa propia.

2.7.2. Remolcadores.Este equipo llamado remolcador es una lancha o embarcacin utilizada en todos los puertos para colaborar en la maniobra de traslado de otras embarcaciones de mayor tamao como son los buques o barcos, su funcin principal en espign es de halar, empujar y/o guiar cuidadosamente a dichas naves navieras a su destino de atraque debido a que estos no pueden ingresar con sus motores encendidos, la distancia de arrastre comprende aproximadamente 2 [km] desde la orilla hacia el mar y viceversa hasta la entrada al puerto donde se lleva a cabo la tarea de carga y descarga. Por otra parte los remolcadores exhibidos en la figura N 17, cuentan con un tablero de conexin elctrica al costado del sitio 7 que es de uso exclusivo para ellos, la energa es suministrada por la subestacin espign.

Figura N17: Remolcadores muelle espign. Referencia: fotografa propia.

2.7.3. Torres de iluminacin.Para poder desarrollar una labor eficiente durante las horas que no se cuenta con luz natural y debido a que la actividad portuaria no se detiene durante la noche el puerto cuenta con su propio sistema de iluminacin de 6 torres de aproximadamente 40 [mts] expuesto en la figura N 18. Cada torre est compuesta por 8 focos y se encuentran ubicadas en los distintos sitios del muelle Espign, cumpliendo con el objetivo de iluminar a un 100 % de su capacidad y as realizar las tareas demandadas por los clientes.

Figura N18: Torres de iluminacin. Referencia: fotografa propia.

2.7.4. Consumos cargas equipos muelle espign.Para poder analizar ms a fondo el tema de investigacin propuesto en nuestro informe es necesario primeramente obtener datos de los diferentes tipos de consumos relacionados con el muelle, especficamente con la subestacin espign donde se focaliza el estudio perteneciente al cambio de transformadores. La informacin fue proporcionada por personal del puerto de San Antonio, mediante una visita en terreno, con esta recopilacin de antecedentes se confeccionar figuras de consumos con los principales equipos mencionados anteriormente que intervienen en el proceso productivo. El fin de esta descripcin, expuesta en las figuras N 19, 20 y 21, es que sirvan como referencia para poder determinar la mxima demanda de potencia elctrica que requieren los equipos durante su funcionamiento.

Utilizacin en Descripciones Calefactor Motor Principal 1 Calefactor Motor Principal 2 Calefactor Generador 1 Calefactor Generador 2 Calefaccin Acomodada Compresor Partida del Motor Alimentacin Cocina Termo Elctrico Extractores de Bao y Cocina Lavadora Secadora Alumbrado sala de Maquinas Fuerza sala de Maquinas Fueras Acomodo Bomba Agua Potable Total Utilizacin Permanente en Tierra (P) Total Utilizacin Ocasional (O) Total (P+O) 3 3 1.4 0.4 8 5,5 22 2 0.17 5 2 8 4 0.6 10,8 54,27 65,07 KW P P P P O O O P O O P O O O Muelle

Figura N19: Consumos de los remolcadores. Referencia: elaboracin propia. Descripciones fuerza y alumbrado administracin fuerza informtica administracin Alumbrado alimentadores 1 y2 Reefer tablero de conexin 5 A Reefer tablero de conexin 5 B Reefer tablero de conexin 6 A Reefer tablero de conexin 4 A Reefer tablero de conexin 7 A Reefer tablero de conexin 4 B KW 58,76 12,63 1,76 79 15,87 107 115,53 43,21 98,33 26,89

Figura N20: Consumos elctricos. Referencia: elaboracin propia.

Como se puede apreciar el consumo ms elevado es el de los tableros, donde se conectan los reefer. Con respecto de las torres y postes de iluminacin se obtuvo informacin acerca de sus consumos con el fin de poder tener ms antecedentes para determinar la carga total que demandan las instalaciones del muelle espign. rea Espign Espign Espign Espign Espign Espign Espign Espign Espign Espign Ubicacin Equipo Cantidad 8 8 8 8 8 9 2 10 2 8 Pot. W Cabezal sitio4 Torre Sitio 4 Sitio4 y5 Sitio 5 Cab.sitio 5y6 Ext. Acceso Est. Visita Est. Visita Cost.baos Acceso molito Torre Torre Torre Torre Torre Postes Postes Postes Postes 1000 1000 1000 1000 1000 400 400 100 400 400 8000 8000 8000 8000 8000 3600 800 1000 800 3200 c/u Total W

Figura N21: Consumos elctricos. Referencia: elaboracin propia. Despus de haber descrito la subestacin y sus diferentes equipos operativos que intervienen en el proceso del puerto, se exhibe en la figura N22, la totalidad de los consumos elctricos, con el fin de conocer cul es la demanda mxima solicita por estos en dicho proceso. Otro dato que se detalla en el cuadro de resumen total de cargas es el edificio de administracin y sus alrededores (iluminacin exterior), el cual se debe citar, ya que su energa proviene de la subestacin en estudio, pero es importante mencionar que solo la provee el transformador de 200 [KVA].

Tipo de Consumo Torres Torres Alumbrado interior Alumbrado interior Alumbrado interior Postes Postes Alumbrado interior Alumbrado exterior Tableros Reefer sitio 4 Tableros Reefer sitio 5

Ubicacin Sitios del muelle Sitios del muelle

Cantidad 5 1

Total [KW] 40 3,6 8 20,9 0.8 3,2 1,8 136,2 0.9 520 520 520 30 30 40 2080 3955

Edificio Subestacin 47 Edificio Administracin Baos Pblicos Entrada Espign Estacionamiento Edificio Administracin Edificio Administracin Costado Norte Costado Torre 29 12 2 2 2 2 2 2 2 900 156 20 8 12

Tableros Reefer sitio6y7 Torre EE-TA-028 Muelle SAAM AMSA/TAYLOR ULTRAMAR Estructura de conexin Total Potencia Remolcadores Muelle Remolcadores Muelle Remolcadores sitios del muelle

Figura N22: Resumen de cargas subestacin espign. Referencia: elaboracin propia.

3. Anlisis tcnico.El anlisis tcnico, que se realiz durante el presente trabajo de investigacin, contempla la demanda de potencia de los equipos operativos descritos anteriormente, para analizar y evaluar la situacin planteada en relacin al cambio de los 2 transformadores de la subestacin, por unos de mayor potencia, que suministrarn 1500 [KVA] cada uno. Adems se estudia la factibilidad tcnica del alimentador elctrico espign para la nueva solicitud de potencia, se definir el transformador ms adecuado a utilizar y en segunda situacin un anlisis de la actual tarifa elctrica del puerto.

3.1. Demanda de potencia elctrica equipos operativos.Se requiere conocer en primera instancia la totalidad de la demanda de cargas de cada uno de los equipos que participan y colaboran en la actividad portuaria, para realizar los clculos pertinentes con el fin de definir la potencia necesaria. Es importante realizar una comparacin entre la potencia existente en la subestacin espign y la potencia actual que estn demandando las cargas del puerto, para determinar la potencia necesaria. En la siguiente figura N23 se muestra los resultados calculados con la frmula N 1 expuesta a continuacin, sabiendo que el consumo de los componentes alcanzan los 3.955 [kw] y considerando un Ecuacin N1: .

Donde: [ [ Obtenemos: Potencia subestacin espign [KVA] 2.600 Potencia total consumos [KVA] 4.252,68 ] ]

Figura N23: Comparacin de potencias [KVA]. Referencia: elaboracin propia.

Como se puede observar los consumos del muelle demandan una potencia superior a la suministrada por los transformadores existentes, por lo que se establece que la subestacin se encuentra con un dficit de potencia en 1.652,68 [KVA]. Segn los datos expuestos en la figura N22, se resume que la potencia total solicitada por los equipos es de 3.955 [kw] abarcando el muelle en su totalidad, por lo que es necesario determinar y descontar los consumos pertenecientes al edificio de administracin. Se evalan los consumos por separados como se muestran en la tabla N24, con el objeto de calcular si el transformador de 200 [KVA], perteneciente a la administracin del edificio es suficiente para suministrar energa a las cargas.

Consumo Alumbrado interior Alumbrado interior

Ubicacin

Cantidad Total [kw] 136,2 20,9 0,9 158

Edificio administracin 900 Edificio administracin 156

Alumbrado exterior Edificio administracin 12 Potencia total [kw]

Figura N24: Consumos edificio administracin. Referencia: elaboracin propia. Conociendo que la potencia consumida por el edificio es de 158 [kw], podemos utiliza un realizar los clculos justificativos para el transformador correspondiente. Los clculos se exponen en la figura N25, en donde se y la siguiente ecuacin N2:

Ecuacin N2:

Donde: [ [ ] ]

Factor de potencia

Potencia en [kw]

Potencia en [KVA]

0.93

158

169,89

Figura N25: Potencia aparente solicitada en [KVA]. Referencia: elaboracin propia. En consideracin a los consumos antes expuestos podemos determinar que la potencia que se est solicitando al transformador de 200 [KVA] est por debajo de este, por lo que no sera necesario realizar un cambio, es decir, se encuentra bien dimensionado trabajando a un 85% de su capacidad. Otro punto importante a es los luego 4 y de 5 en separar que en los consumos son de 4, la su

administracin, es necesario citar que los tableros de conexin elctrica correspondiente funcionamiento sitios ya totalidad sectores nulo, que estos se almacena

contenedores no refrigerados y otras mercaderas que no requieren de energa elctrica. Estos tableros en su conjunto contemplan una potencia de 1.040 [kw], la que puede desconectarse para disminuir la potencia total demandada a los transformadores de 800 [KVA]. Con la ecuacin N 3 y considerando que el figura N26. Ecuacin N3: , obtenemos los resultados expuestos en la

Donde: [ [ ] ]

Factor de potencia 0.93

Potencia en [kw] 1.040

Potencia en [KVA] 1.118,27

Figura N26: Potencia a descontar en [KVA]. Referencia: elaboracin propia. A partir de lo analizado anteriormente se establece que la potencia total disminuye, puesto que se han descontado las cargas pertenecientes al edificio administrativo y a los tableros de conexin de los sitios 4 y 5, como se expone a continuacin en la figura N27. Potencia total [kw] Potencia restante [kw] Potencia solicitada [kw]

3.955

1.198

2.757

Figura N27: Potencia solicitada [kw]. Referencia: elaboracin propia.

Una vez obtenido los consumos totales en [kw], debemos reflejarlos todos en su misma unidad para poder hacer las comparaciones . pertinentes, llevndolos a [KVA], como se muestra a continuacin en la figura N28, desarrollando la formula N4 y asumiendo

Ecuacin N4:

Donde: [ [ Obtenemos: ] ]

Factor de potencia 0.93

Potencia en [kw] 2.757

Potencia en [KVA] 2.964,51

Figura N28: Potencia solicitada a los transformadores de 800 [KVA]. Referencia: elaboracin propia. Con los descuentos ya efectuados, se puede conocer la potencia total solicitada por las cargas operativas en el muelle espign, guindonos por la siguiente figura N29.

Potencia subestacin [KVA] 2.400

Potencia solicitada [KVA] 2.964,51

Figura N29: Comparacin de potencias [KVA]. Referencia: elaboracin propia. Como se puede apreciar los clculos demuestran que la potencia demanda es mucho mayor a la disponible actualmente, teniendo en cuenta

que los 2 transformadores trabajan en paralelo entregando una capacidad de 1600 [KVA] y que adems se cuenta con un grupo de respaldo que puede proporcionar 800 [KVA], se concluye que la potencia total suministrada no es suficiente. Debido a lo antes desarrollado es que se plantea la primera

intervencin de nuestro tema, que se resume al cambio de los 2 transformadores de 800 [KVA] por unos de mayor capacidad mencionados anteriormente.

3.2. Factibilidad de conexin alimentador espign.

Para estudiar la factibilidad de conexin del alimentador espign, se considera 2 escenarios distintos, es decir, primeramente analizaremos el comportamiento actual, y posteriormente la conducta futura que tendr el alimentador considerando la nueva demanda de potencia para determinar si es necesario el cambio de ste incluyendo el anlisis del empalme que posee el puerto. Primeramente determinaremos la corriente que se est solicitando a la compaa elctrica distribuidora de la zona. El consumo actual de la subestacin corresponde a una potencia trifsica de 1800 [KVA], la magnitud de N30. la corriente solicitada al alimentador Chilquinta est determinada por la ecuacin N5 y los resultados se exhiben en la figura

Ecuacin N5:[ ] [ ]

Donde:

Intensidad de corriente demanda en media tensin. Potencia trifsica suministrada. = Tensin nominal del sistema.

[KVA] 1800

[v] 12.000

[A] 86,6

Figura N30: Intensidad de corriente suministrada por alimentador chilquinta. Referencia: elaboracin propia.

El conductor actualmente utilizado para transmitir la energa elctrica desde el equipo compacto de medida hasta la subestacin espign, es de cobre, descrito anteriormente en el captulo 2.5 referido a los antecedentes del alimentador espign, el cual es capaz de transportar una capacidad de corriente de 165 [A], segn fabricante Phelps Dodge General cable company, estableciendo que el conductor puede soportar una nueva demanda de energa elctrica. El requerimiento de las protecciones elctricas dentro de un sistema de distribucin es de mucha importancia para resguardar los equipos conectados y proteger a las personas. Con este fin y en solicitud a las exigencias del sistema, esta red elctrica est siendo protegida por desconectadores fusibles areos clase 15 [kv], con fusibles de 90 [A] con curva de fusin tipo T, definidos con los valores nominales de la corriente requerida por el empalme, contando con una proteccin adecuada en media tensin en donde la funcin principal de este es interrumpir la corriente automticamente en caso de cortocircuito o sobrecarga, siendo el medio ms sencillo de interrupcin. El [ECM], cuya finalidad es de reducir las magnitudes de tensin y corriente de una red exterior de alimentacin de media tensin (MT), a niveles adecuados para conectar elementos tales como medidores de energa, rels u otros aparatos de control, los cuales deben obtener informacin de la lnea de (MT). Podemos establecer que se encuentra en condiciones para registrar un demanda de energa elctrica superior a la actual, ya que su razn es de 400/5 [A]. Para los clculos se asumir la distancia antes mencionada 250 [mts], desde la salida del punto de empalme de la empresa distribuidora hasta la sala elctrica de la subestacin espign. Es importante mencionar que la alimentacin de un suministro elctrico involucra la existencia de prdidas de potencias relacionadas propiamente tal a la resistencia presente en los conductores, por tanto, las prdidas en

la lnea de la corriente antes mencionada se determinan por la ecuacin N 6, considerando slo el consumo actual, es decir la potencia que se est solicitando a la red elctrica de distribucin, presentada en la figura N31.

Ecuacin N6:

Donde:

Prdidas en la lnea [ ]. Resistencia del conductor en ( Longitud de la lnea en km. Intensidad de la lnea en ampers [A]. )[ ]

[ ] 86,6

[ 0,663

]

[

]

[ 3,73

]

0,25

Figura N31: Prdidas de potencia en la lnea. Referencia: elaboracin propia. Teniendo en consideracin que el valor de tensin de la red area de media tensin es de 12 [KV] y tomando como referencia lo que exige el reglamento de la ley general de servicio elctrico, decreto 327, artculo 243, que estima holguras permitidas de tensin nominal en el punto de conexin para media tensin, el que deber estar dentro del rango del 6% de su valor nominal el 95% del tiempo de cualquier semana del ao o de 7 das consecutivos de medicin y registro. Por lo tanto, en base a la norma expuesta anteriormente el 6% del valor de tensin nominal, corresponde a la ecuacin N7:

Ecuacin N7: [ ]

La cada de tensin del alimentador con el actual consumo, se obtendr a partir de la frmula N8 y se presenta en la figura N32

Ecuacin N8: ( )

Donde: Se asume un Cada de tensin en [ ]. Intensidad de la lnea en ampers [A]. Resistencia del conductor en ( Reactancia del conductor en ( Longitud de la lnea en km. )[ )[ ] ]

[ ] 86,6

[ 0,663

]

[ 0,120

]

[

]

[ ] 24,33

0,25

Figura N32: Cada de tensin en el punto de conexin. Referencia: elaboracin propia.

Con respecto a las consideraciones antes descritas se tiene que la potencia requerida corresponde a 3.200 [KVA], por lo cual este proyecto considera suministrar energa a las instalaciones del puerto por medio de 2 transformadores de 1.500 [KVA] y un transformador de 200 [KVA]. Esta potencia debe ser suministrada por la empresa distribuidora de la zona, por medio de su alimentador Chilquinta a travs del empalme areo trifsico de 12 [KV] perteneciente a la empresa portuaria. La potencia requerida por la subestacin, ser abastecida por medio del alimentador espign, donde a travs de clculos justificativos se

determinar si este posee las caractersticas tcnicas para soportar la nueva demanda. A continuacin se calcula la corriente necesaria, que ser solicitada a la compaa elctrica distribuidora. Los resultados se muestran en la figura N33 y la magnitud de la corriente est determinada por la ecuacin N9. Ecuacin N9:[ ] [ ]

Donde: Intensidad de corriente demanda en media tensin. Potencia trifsica suministrada. = Tensin nominal del sistema.

[KVA] 3.200

[v] 12.000

[A] 153,96

Figura N33: Intensidad de corriente para nuevo consumo. Referencia: elaboracin propia.

En relacin al tipo de conductor que actualmente est instalado en el alimentador espign, ste rene las condiciones necesarias para suministrar de energa elctrica a los transformadores del muelle, puesto que el conductor de cobre de 35 mm2 soporta 165 [A], teniendo en cuenta que la nueva solicitud de corriente es de 153,96 [A]. Es de gran importancia contar con un sistema de proteccin elctrica que resguarde la instalacin, los equipos conectados a ella y a los usuarios de esta red elctrica. Para ello y en empleo de la intensidad de corriente solicitada la proteccin no podr ser del tipo fusible areo, debido a que para esta potencia no se dispone de fusibles, ya que generalmente existen hasta 100 [A] para distribucin area, por lo que la proteccin solicitada deber ser un reconectador que considere las condiciones nominales de servicio.

El reconectador es un interruptor con reconexin automtica, es un dispositivo de proteccin capaz de detectar una sobrecorriente, interrumpirla y reconectar automticamente para reenergizar la lnea. La tarea principal de un reconectador entonces es discriminar entre una falla temporal y una de carcter permanente, dndole a la primera tiempo para que se aclare sola a travs de sucesivas reconexiones, o bien, sea despejada por el elemento de proteccin correspondiente instalado aguas debajo de la posicin del reconectador, si esta falla es de carcter permanente. Los reconectadores automticos pueden ser clasificados de

diferentes formas; monofsicos o trifsicos, con control hidrulico o electrnico o con microprocesador, con interrupcin en aceite o en vacio, con aislacin de aire o aceite. La utilizacin de estos equipos, ya sea monofsico o trifsico, los primeros se basan principalmente en la proteccin de lneas monofsicas, provenientes de alimentadores trifsicos o pueden ser usados en circuitos trifsicos cuando la carga es predominantemente monofsica, en cuanto los trifsicos son usados cuando se requiere aislar la tres fases para cualquier falla permanente, con el fin de evitar el funcionamiento monofsico de cargas trifsicas tales como motores trifsicos. El control hidrulico es usado en la mayora de los reconectadores monofsicos y en algunos trifsicos, y est construido como parte integral del reconectador. El mtodo de control electrnico es ms flexible, de ms fcil calibracin y programacin que el hidrulico. Se entrega en un gabinete separado y permite cambiar las caractersticas sin desenergizar o retirar el reconectador del sistema. Los reconectadores utilizan aceite o el vacio como medio de interrupcin. En el primer caso el mismo aceite es usado tanto para la interrupcin del arco elctrico como el asilamiento bsico. El vacio como medio de interrupcin, proporciona las ventajas de reducir la mantencin y minimizar la reaccin externa durante el proceso de interrupcin, los reconectadores de vacio pueden utilizar aceite o aire como medio bsico de aislamiento. Para una correcta aplicacin de los reconectadores, se deben considerar los aspectos siguientes: La tensin nominal del sistema debe ser igual o menor a la tensin de diseo del reconectador.

La corriente mxima permanente de carga en el punto del sistema donde se ubicar, debe ser menor o igual a la corriente a la corriente nominal del equipo. La corriente mnima de operacin debe escogerse de modo que detecte todas las fallas dentro de la zona que se ha encomendado a proteger. Las curvas tiempo-corriente y la secuencia de operacin deben seleccionarse adecuadamente, de modo que sea posible coordinar su operacin con otros elementos de proteccin instalados en el mismo sistema.

Por lo tanto, el equipo de reconexin automtica a utilizar ser de tipo trifsico, marca Cooper power, tipo WE, clase 15 [KV] para 560 [A], con control F6 y transformador de control, el que se instalar en una estructura ya existente aguas arriba del equipo compacto de medida, con el fin de disminuir costos por instalacin de nuevo poste, segn disposicin DAAD-3501 de chilectra. Ver anexo. Con respecto al equipo compacto de medida, este es suficiente si consideramos que la corriente que demandar la carga es de 153,69 [A] y este tiene una razn de 400/5 [A]. Las prdidas de potencia en las lneas de media tensin, dependen exclusivamente de la resistencia presente en los conductores, como se observo anteriormente las perdidas asociadas a la lnea interior espign se obtienen contemplando la nueva demanda de potencia, cuyos resultados se exhiben en la figura N34 a travs de la siguiente expresin. Ecuacin N10:

Donde: Prdidas en la lnea [ ]. Resistencia del conductor en ( Longitud de la lnea en km. Intensidad de la lnea en ampers [A]. )[ ]

[ ]

[

]

[

]

[

]

153,69

0,663

0,25

11,74

Figura N34: Prdidas de potencia en la lnea. Referencia: elaboracin propia. Teniendo presente que el valor de tensin de la red area de media tensin es de 12 [KV] y tomando como referencia lo que exige el reglamento de la ley general de servicio elctrico, decreto 327, artculo 243, que estima holguras permitidas de tensin nominal en el punto de conexin para media tensin, el que deber estar dentro del rango del 6% de su valor nominal el 95% del tiempo de cualquier semana del ao o de 7 das consecutivos de medicin y registro, es que este valor del 6% correspondiente a: Ecuacin N11: [ ]

La cada de tensin del alimentador contemplando el nuevo consumo, se obtendr a partir de la frmula N12 y se presenta en la Figura N35. Ecuacin N12: ( )

Donde: Se asume un Cada de tensin en [ ]. Intensidad de la lnea en ampers [A]. Resistencia del conductor en ( Reactancia del conductor en ( Longitud de la lnea en km. )[ )[ ] ]

[ ] 153,69

[ 0,663

]

[ 0,120

]

[

]

[ ] 43,19

0,25

Figura N35: Cada de tensin en el punto de conexin. Referencia: elaboracin propia.

Por consiguiente, se establece que la cada de tensin esta dentro de los rangos permitidos por la normativa elctrica mencionada, con lo que se permite conectar la nueva carga sin necesidad de modificar el alimentador ya existente.

Luego de haber analizado el comportamiento elctrico que presentara el alimentador espign con la nueva demanda de corriente, podemos establecer que este se encuentra en su lmite de capacidad en [A], por lo que nos referiremos a lo que establece el manual de proyectos de distribucin de chilectra energa, en cuanto a redes subterrneas. La seccin mnima del cable a utilizar en la red de media tensin ser de 70 mm2 lo anterior se aplicar a las extensiones y refuerzos de redes de (MT), como para los arranques y empalmes de distribucin en (MT). Por lo tanto el conductor se sobre dimensionar a la seccin antes mencionada en el reglamento de chilectra. El alimentador elctrico ser del tipo cable XAT monoconductor, de media tensin, clase 15 [KV], de cobre, con aislacin de polietileno reticulado (XLPE) y seccin de 2/0 AWG correspondiente a 70 mm2 soportando una corriente de 245 [A].

Al realizar el cambio antes mencionado, es importante referirse a las mufas tipo terminales interior y exterior termocontraibles de la instalacin, las cuales se deben cambiar. La utilizacin de este componente exhibido en la figura N36, es fundamental, debido a que son hidrofbica y autolimpiante, evitando la formacin de carboncillo y erosin por corrientes de fuga, su configuracin esbelta y flexible le permiten tomar la curvatura similar a la del cable. En cuanto a su utilizacin est definida para todo tipo de cables con asilamiento plstica como lo es el conductor XAT con aislamiento (XLPE-PVC), monopolares y tripolares, con o sin armadura. Su gran distancia de fuga permiten que sean utilizadas en ambientes de alta contaminacin, como lo es en nuestro caso el puerto de San Antonio que es zona costera, adems de garantizar una durabilidad y confiabilidad por ms de 30 aos y fabricadas bajo la norma IEEE-481996.

Figura N36: Mufa tipo terminal exterior termocontraible. Referencia:www.tecnored.cl .

3.3. Descripcin de celdas en media tensin.

Como se mencion anteriormente la llegada del conductor elctrico proveniente desde el equipo compacto de medida hasta la subestacin espign es en forma subterrnea, llegando primeramente a una celda de acometida general para la subestacin espign, posteriormente a una celda automtica de control y proteccin, para luego distribuir a cada celda compuesta por desconectadores cuchillos y fusibles asociada a cada transformador. La celda de acometida o remonte es aquella a la que llega la alimentacin subterrnea permitiendo la subida de los cables hasta la barra colectora dotndolos de una mayor proteccin mecnica. La celda existe en el muelle fue fabricada en el ao 2007, segn norma IEC 298, su modelo es AS RS y posee un equipamiento bsico consistente en un sistema de barras, compartimiento auxiliar de tensin, resistencia calefactora Vca e indicador de presencia de tensin. Soporta una corriente nominal de 630 [A], tensin nominal de 24 [KV] por lo que no ser necesario intervenir elctricamente.

La celda de proteccin se ubica a continuacin de la celda de acometida o remonte y su misin es proteger el resto de la instalacin de posibles fallas por medio de un interruptor de media tensin en vaco, marca ABB, serie VD4. Su elaboracin data del ao 2007, segn norma IEC 298, su modelo es TM y cuenta con un equipamiento bsico que comprende un seccionador bajo carga IM6-D, base portafusible, seccionador de puesta a tierra, indicador de presencia de tensin y resistencia calefactora 220 Vca. Est diseada para soportar una corriente nominal de 630 [A] y una tensin nominal de 17,5 [KV]. Adems, cada transformador de 800 [kva] tiene una celda con desconectadores cuchillos marca SACE SUD, que resisten una corriente nominal de 630 [A] y una tensin nominal de 15[KV], Cuenta tambin con fusibles que soportan una corriente nominal de 63 [A] y una tensin nominal de 15 [KV], siendo el limitador de corriente de gran importancia considerando que limita la corriente que circula hacia el transformador. Teniendo en cuenta que la potencia aumentar es que estos fusibles se deben dimensionar a una capacidad mayor a la existente. La nueva proteccin debe ser capaz de soportar la corriente nominal de funcionamiento del transformador segn se expone en la ecuacin N 13 y el resultado se muestra en la figura N37;

Ecuacin N13:[ ] [ ]

Donde: Intensidad de corriente demanda por cada transformador. Potencia trifsica de cada transformador. = Tensin nominal del sistema.

[KVA] 1500

[v] 12.000

[A] 72,16

Figura N37: Intensidad de corriente fusibles. Referencia: elaboracin propia. Mediante la expresin expuesta con anterioridad, se puede apreciar que los nuevos fusibles a implementar en las celdas de desconectadores cuchillos, deben ser de una intensidad de corriente de 80 [A] para soportar la corriente nominal de los transformadores.

3.4. Descripcin de celdas en baja tensin.La conexin, distribucin y proteccin de los consumos

pertenecientes a la subestacin espign se realiza por medio de dos celdas en baja tensin, encargadas de recibir la corriente procedente de los transformadores de 800 [KVA]. Las celdas existentes soportan una tensin nominal de operacin de 690 [V] y una intensidad nominal en barras de 1.000 a 4.000 [A]. Cada celda posee un interruptor automtico de capacidad de 1.250 [A], encontrndose bien dimensionado para la actual carga, siendo la corriente nominal entregada por cada transformador la presentada en la frmula N14 y los resultados en la figura N38;

Ecuacin N14:[ ] [ ]

Donde: Intensidad de corriente entregada por cada transformador. Potencia trifsica de cada transformador. = Tensin nominal del sistema.

[KVA] 800

[v] 400

[A] 1.154,7

Figura N38: Intensidad de corriente entregada por cada transformador. Referencia: elaboracin propia.

Teniendo en consideracin que los nuevos transformadores a implementar son de 1.500 [KVA], es que se debe determinar la nueva proteccin para cada celda en baja tensin, por medio de la ecuacin N 15, y los clculos expuestos en la figura N 39;

Ecuacin N15:[ ] [ ]

Donde: Intensidad de corriente entregada por cada nuevo transformador. Potencia trifsica de cada transformador. = Tensin nominal del sistema.

[KVA] 1.500

[v] 400

[A] 2.165,06

Figura N39: Intensidad de corriente entregada por cada nuevo transformador. Referencia: elaboracin propia. Por tanto, el actual interruptor automtico, no es capaz de soportar la nueva demanda de corriente, siendo necesario sustituirlo por uno de las mismas caractersticas tcnicas; interruptor automtico de corte al aire serie AE2500-SW, marca Mitsubishi, que resiste una corriente nominal de 2.500 [A].

3.5. Criterio de seleccin del transformador.Actualmente la empresa portuaria de San Antonio especficamente el muelle espign se encuentra funcionando con 2 transformadores de 800

[KVA] conectados en paralelo, los que datan de hace ms de 30 aos desde su fabricacin. Dado lo anterior y lo actual en lo que se refiere a que la demanda de potencia se ha visto superada notablemente, se determina el cambio de estos equipos existentes por unos de mayor potencia a 1500 [KVA]. Es fundamental en primera instancia conocer los tipos de

transformador existentes en el mercado con el fin de determinar cul es la maquina elctrica que se necesita, para ser instalada en el puerto. Se enfocar en los transformadores de tipo superficie ms conocidos como Pad Mounted, el cual est diseado para ser montado sobre radier, pudiendo operar con toda seguridad en lugares frecuentados por pblico en interiores o a intemperie. Sus caractersticas hacen que sea posible su instalacin en diversos lugares, lo que nos consumos. permite que sean conectados prximos a los

3.5.1. Tipos de transformadores.Los transformadores de media tensin generalmente se clasifican segn sus caractersticas de fabricacin y por el elemento que utilizan para su enfriamiento, los tipos de transformadores son los siguientes: Transformadores secos con asilamiento de resina. Transformadores con aislamiento en aceite. Transformadores aislados con aire. Transformadores aislados en ascarieta. Estos ltimos estn prohibidos por los gases venenosos que emiten por combustin. En el interior de los transformadores se producen arcos elctricos de alta temperatura, los que afectan los lquidos de enfriamiento o el aire, produciendo gases que pueden producir que el trasformador explote y entren en combustin sus aceites o resinas o pinturas. Estos equipos bajo ciertas condiciones explotan, la diferencia es la combustin del liquido de enfriamiento, que para el caso del aceite el punto de combustin est entre , con lo que el incendio durara , hasta que se consuma todo el aceite que normalmente es una hora. Diferente es la silicona, ya que su temperatura de combustin es de

lo que implica que el incendio se apagara rpidamente o no se alcanza a producir, lo mismo ocurrir para los transformadores en seco.

3.5.2. Transformador seco con aislamiento de resina.Los transformadores secos, como se muestra en la siguiente figura N40, con uno o ms por devanados las tcnicas encapsulados, de se denominan se utilizan comnmente transformadores de resina. Estos equipos, gracias a la evolucin alcanzada fabricacin, ampliamente por su confiabilidad y por el menor impacto ambiental respecto de los transformadores de aislamiento en aceite, ya que reducen los riesgos de incendio y de derrame de sustancia contaminantes en el ambiente. Los devanados de media tensin, fabricados con bobinas con hilos o, mejor an, de chapas de aluminio aisladas entre s, se ponen en un molde en el cual se coloca la resina epxica al vacio, para impedir que entre gas a los aislantes. Los devanados que se obtienen de este modo, encapsulados en una envoltura cilndrica, impermeable, mecnicamente robusta, tienen la superficie lisa, lo que evita tanto el depsito de polvo como la accin de agentes contaminantes. Los devanados de baja tensin generalmente son fabricados en una lmina nica de aluminio, del alto de la bobina, aislados mediante materiales adecuados y tratamiento trmico.

Figura N40: Transformador seco aislamiento resina. Referencia: www.legrand.cl

Los transformadores encapsulados en resina, estn especialmente diseados para instalaciones en interior, en ambientes limpios y secos, libres de polvo y humedad.

3.5.3. Transformador con aislamiento en aceite.Los transformadores con aislamiento en aceite, como se exhibe en la figura N41, tienen los devanados insertos al interior de una envoltura rellena generalmente de aceite mineral, que cumple la doble funcin de garantizar un adecuado asilamiento entre los devanados y las masas, adems de dispersar el calor generado por el funcionamiento normal del mismo transformador. El aceite aumenta de volumen con el aumento de la temperatura ambiente o de la carga del transformador. Para compensar esta variacin de volumen algunos transformadores vienen con un depsito de expansin, situado en la parte superior que sirve precisamente para compensar la variacin del volumen del lquido aislante. Este depsito, definido como conservador, se comunica con el exterior mediante filtros que tienen la funcin de eliminar la humedad que al acumularse podra producir fallas en la propiedad dielctrica del aceite con los consiguientes problemas al transformador. El aceite es considerado uno de los mejores medios de refrigeracin, que tiene adems buenas propiedades dielctricas y protege a los aisladores slidos contra la humedad y el aire.

Figura N41: Transformador aislamiento en aceite. Referencia: www.legrand.cl

3.5.4. Transformador aislado con aire.Los transformadores aislados, como se muestra en la figura N42, con aire tienen los devanados aislados, mediante las chapas de los devanados mismos, el montaje de las lminas de material plstico y manteniendo las adecuadas distancias de aislamiento. Estos equipos tienen un uso limitado, dado que sus caractersticas especficas de fabricacin, los tornan muy sensibles a la humedad, a la contaminacin aunque poca, y a la presencia de sustancias qumicamente agresivas. En efecto, la absorcin de humedad, as como la acumulacin de polvo, pueden disminuir el coeficiente dielctrico de los materiales aislantes utilizados.

Figura N42: Transformador aislado con aire. Referencia: www.legrand.cl

3.5.5. Seleccin del transformador.Para una correcta seleccin del tipo de transformador es necesario conocer las diversas caractersticas elctricas, trmicas y de resistencia al esfuerzo debido a averas o a la operacin normal del transformador. Otro parmetro que es necesario tener en cuenta para la seleccin del transformador es el rgimen de funcionamiento para el cual se ha configurado. Por ejemplo, en el caso de la utilizacin con bajas cargas o al vacio, es preferible seleccionar transformadores con aislamiento en aceite, en caso contrario, es aconsejable la utilizacin de transformadores secos. Tal seleccin es incluso ms adecuada cuando el funcionamiento del transformador es por periodos prolongados con cargas superiores al

A continuacin en la figura N43, se muestra una comparacin tcnica con los transformadores antes mencionados. Resina Aceite Aire NO SI NO SI NO NO NO SI SI NO NO NO NO SI SI NO SI SI SI NO NO NO SI SI SI SI NO SI NO SI NO NO NO SI SI NO NO NO NO

Inflamabilidad Autoextincin en caso de avera elctrica Necesidad de estructuras contra incendio como fosa de recoleccin de aceite y muros ignfugos Higroscopicidad de los materiales aislantes Contaminacin en el ambiente Devanados de placa y buena resistencia a los fenmenos de cortocircuito Estabilidad de la resistencia a fenmenos de cortocircuito durante la vida til del equipo Procedimiento funcionamiento Mantenimiento peridico Riesgos de contaminacin ambiental por perdida de liquido Disminucin de las caractersticas dielctricas por efecto del tiempo y del ambiente Insensibilidad a los ambientes hmedos, salinos y tropicales Localizacin del centro de gravedad de la carga y reduccin de los costos de instalacin y control Confiabilidad en ausencia de mantenimiento y escasa disponibilidad de mano de obra especializada en la instalacin Capacidad de soportar sobrecargas instantneas elevadas de corta duracin gracias a una reducida densidad de corriente y una trmica constante y elevada particular de puesta en

SI

NO

NO

SI

NO

NO

Figura N43: Comparacin tcnicas transformadores. Referencia: www.legrand.cl

Con el fin de tomar la mejor decisin con respecto al tipo de transformador a utilizar es que adems se toman en cuenta las ventajas y

desventajas de los transformadores en aceite frente a los secos y viceversa:

Transformadores en bao de aceite.Ventajas frente a los transformadores secos. Menor costo unitario. En la actualidad su precio es del orden de la mitad que el de uno seco de la misma potencia y tensin. Menor nivel de ruido. Menor prdida de vaco. Mejor control de funcionamiento. Puede instalarse al Intemperie. Buen funcionamiento en atmsferas contaminadas. Mayor resistencia a las sobretensiones y a las sobrecargas prolongadas.

Desventajas frente a los transformadores secos. La principal desventaja es la relativamente baja desprendimiento elevado de humos. El valor mnimo admisible de la temperatura de inflamacin del aceite para los transformadores se encuentra entre los por este motivo se coloca un deposito colector debajo , del temperatura de

inflamacin del aceite y por lo tanto el riesgo de incendio con

transformador, tambin una rejilla metlica cortafuego la cual produce la auto extincin del aceite, estos incrementos significan un costo ms alto para las obras civiles.

Transformadores secos.Ventajas frente a los transformadores en aceite. Menor costo de instalacin al no necesitar el depsito colector en la obra civil. Mucho menor riesgo de incendio, es su principal ventaja frente a los transformadores en bao de aceite, se descompone a partir de los 300C, en el caso del fuego en el entorno cuando la resina alcanza 350C, arde con una llama muy dbil. Desventajas frente a los transformadores en aceite.

Mayor costo en la actualidad del orden del doble. Mayor nivel de ruido. Menor resistencia a las sobretensiones. Mayores prdidas en vaco. No son adecuados para la instalacin en Intemperie ni para ambientes contaminados.

Teniendo en consideracin lo expuesto con anterioridad, es que se opt por sustituir los transformadores ya existentes por unos de similares caractersticas de aislamiento, baados en aceite, debido a que estos se pueden instalar en lugares contaminados como es el caso de las zonas de los puertos, estos transformadores sern del tipo subestacin con bushings laterales, las salidas laterales permiten el acoplamiento a celdas o ductos de barras. Adems se contempl la existencia del depsito de aceite por lo que no es necesario incurrir en nuevos gastos. Por consiguiente, en la figura N44 se presentan los datos del nuevo transformador a instalar: Potencia Tensin primario Derivaciones Impedancia Conexin Lquido aislante Altura de operacin 1500 [KVA], OA 65 C 12000/400-231 13860-13530-13200-12870-12540 5% DYN 1 Aceite mineral 1000 msnm, intemperie

Figura N44: Datos nuevo transformador. Referencia: elaboracin propia.

Los transformadores sern conectados en paralelo, por lo que se debern contemplar las siguientes observaciones: Ambos transformadores deben tener relacin de transformacin nominal iguales. Conmutador de tensin en la misma posicin. Identidad de fases iguales. Igual ndice horario. Grupo de conexiones iguales.

Tensin nominal de cortocircuitos aproximadamente iguales, no deben diferir en ms del 10% Relacin de potencia nominal no debe ser mayor 3:1. Esta relacin se debe por si falla el transformador pequeo, el ms grande absorbe la falla.

3.5.6. Clculos de corriente y voltaje del transformador a instalar.Se ha determinado el tipo de transformador a utilizar y la potencia que este suministrar a las cargas involucradas en el proceso portuario. A travs de su placa o datos caractersticos, se obtendrn los parmetros de voltaje, corriente en el primario, secundario y la potencia de cortocircuito en el secundario expuestos en las ecuaciones N 14 a la 23, con el objeto de entregar informacin para un posterior clculo y coordinacin de protecciones que deber realizar la empresa ejecutora de la obra junto a la compaa distribuidora de la zona.

Potencia Nominal [ ]

Grupo de Conexin

Tensin Nominal del Primario [ ]

Ecuacin N14 Tensin de fase del Primario [ ]

Tensin del secundario en Vaco [ ]

Ecuacin N15 Tensin de fase del secundario en Vaco [ ]

Ecuacin N16 Tensin nominal del secundario [ ]

Ecuacin N17 Tensin de fase del secundario [ ]

Ecuacin N18 Corriente nominal del primario [ ]

Ecuacin N19 Corriente nominal del secundario [ ]

Tensin Porcentual de cortocircuito a 75C

Ecuacin N20

Tensin nominal de cortocircuito [ ]

Ecuacin N21 Tensin de fase de cortocircuito [ ]

Ecuacin N22 Intensidad mxima de cortocircuito [ ] [ ]

Ecuacin N23 Potencia de cortocircuito en el secundario [ ] [ ]

3.6. Malla a tierra.Debido a que en la subestacin espign, lugar de emplazamiento de los elementos, ya existe una malla a tierra, es que todos los aparatos metlicos y elctricos deben ir conectados a esta, con la finalidad de dar proteccin a las personas y a los equipos durante fallas o condiciones normales de operacin.