Proyecto de urbanización y soterramiento de línea aérea existente

Joan Antoni Ramon Real

Proyecto Final de Carrera de Ingeniería Técnica Industrial Especialidad Electricidad. Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG)

ResumenEn el presente documento se expone la elaboración de un caso real de proyecto para la completa urbanización de unos terrenos naturales para albergar un total de 46 viviendas unifamiliares. En su proyección se ha tenido especial cuidado en no afectar a sus alrededores, al tratarse de terrenos vírgenes y a la correcta y eficiente iluminación exterior para evitar en la máxima medida posible la contaminación lumínica. También se ha definido un sistema de suministramiento de energía eléctrica de elevadas prestaciones para garantizar el abastecimiento. Las partes en que se divide el proyecto son: red de distribución subterránea en Media Tensión, red de distribución subterránea en Baja Tensión, instalación del Alumbrado Público y Centro de Transformación.

1. IntroducciónLa urbanización fruto de este proyecto tiene una extensión total de 35.496,70 m2, conteniendo en su interior 46 solares, diversas calles y la presencia de dos zonas verdes de 806 y 2.567 m2 cada una.Los terrenos donde se va a ubicar la urbanización de Son Garcia se hayan a pie de montaña en las afueras de la localidad de Lloseta. Al tratarse de un emplazamiento excesivamente rural, se va a tener mucho esmero en la elección y colocación de todos los elementos utilizados, para respectar con la mayor mediada, el paisaje.Esta urbanización se va a crear fruto de la necesidad de la creciente población que ha experimentado el pueblo de Lloseta. Además de esta, hay otras zonas del pueblo que están siendo urbanizadas, al igual que se están creando varios pisos de protección oficial, y es que en los últimos siete años, el número de habitantes ha pasado de 4.500 a 5.500, crecimiento que ha repercutido directamente en la construcción de mas viviendas.Dada a la situación geográfica de dicha urbanización, al hallarse rodeada de un paisaje natural y a las maravillosas vistas que desde ella se perciben, se ha considerado una urbanización de calidad, donde el precio de las viviendas será sumamente alto. Por ser así clasificada, se ha intentado que todas las piezas y elementos utilizados para realizar la urbanización, en cuanto a la parte eléctrica se refieran, sean de bastante calidad.Su situación geográfica puede observarse en la figura 1, en donde todo el norte y norte-oeste se haya rodeado por montaña.

Fig. 1. Situación geográfica

2. Red de distribución subterránea en Media Tensión

En la actualidad, según los planos adquiridos por el arquitecto municipal y tal como puede observarse en los planos adjuntos del presente proyecto, se halla un línea aérea que cruza por encima de la urbanización, así como la existencia de un centro de transformación, el cual, según los planos facilitados, queda ubicado en medio de una de las calles, haciendo inviable su desmonte y reubicación.Se trata de una línea aérea de 15 kV de tensión, la cual transporta la energía eléctrica hacia la población de Lloseta. En su paso alimenta al centro de transformación que en estos momentos se haya mal ubicado, el cual a su vez alimenta un pequeño sector del pueblo, por lo tanto debe tenerse presente su total reubicación en su proximidad.En el presente proyecto, la línea aérea de media tensión se ha convertido en subterránea en un punto antes de hacer entrada en la urbanización de Son Garcia, tal y como puede apreciarse en los planos adjuntos del proyecto. Para ello, se ha utilizado una torre metálica del tipo C-2000 de 12 metros de altura, en la cual se produce la conversión aéreo-subterránea.

Fig. 2. Apoyo celosía C-2000

Para transportar la energía eléctrica subterráneamente, se han tenido en cuenta para su trayecto, principalmente los siguientes motivos:

- Sólo afectase a zonas de dominio público.- Su trayecto fuera el más parecido al que tenía

aéreamente.- Su recorrido el más corto posible.- Paralelo a las fachadas y bordillos.

En las zonas de dominio público, se intentará que su recorrido transcurra mayoritariamente por debajo de las aceras, utilizando las calzadas sólo para cruzamientos. También los conductores transcurrirán por terrenos de tierra, debido a la situación de la torre de celosía. Podemos observar a continuación los tres tipos de zanjas:

Fig. 3. Un circuito de media tensión en tierra

Fig. 4. Un circuito de media tensión en acera

Fig. 5. Un circuito de media tensión en calzada

Una vez transportada la energía eléctrica desde la conversión aérea-subterránea hasta el nuevo centro de transformación, tenemos que alimentar la antigua línea subterránea de media tensión, la cual se dirige a un pequeño sector del pueblo. Para ello, transportamos la energía desde el nuevo centro de transformación hasta donde estaba ubicado el viejo centro de transformación, en el cual se realizó el correspondiente desmonte, y mediante empalmes apropiados, descritos en la memoria de media tensión, se uniría la nueva línea con la antigua línea subterránea de media tensión.Los conductores subterráneos utilizados para transportar la energía eléctrica en media tensión son circulares compactos, de clase 2 según la norma Endesa GE DND001, formados por varios alambres de aluminio cableados. El aislamiento será de polietileno reticulado (XLPE) y de tensión asignada 12/20 kV. La sección utilizada es de 3x1x150 mm2. Tienen la siguiente estructura:

Fig. 6. Cable subterráneo de media tensión

Tal y como se observa en la figura 5, al cruzar por debajo de la calzada, los conductores irán enterrados bajo tubo y se dejará uno de reserva, los cuales serán corrugados de 160 mm de diámetro. Serán semejantes a los de la figura 7.

Fig. 7. Tubo corrugado de alta densidad

De esta forma tendremos alimentado en media tensión el nuevo centro de transformación, energía que aprovecharemos para el suministro de toda la urbanización y para el suministro de cierto sector del pueblo de Lloseta, el cual no es objeto de este proyecto.

3. Red de distribución subterránea en baja tensión

Este término hace referencia a todo el suministramiento eléctrico en baja tensión, comprendido desde el nuevo centro de transformación hasta cada una de las 46 parcelas de la urbanización de Son Garcia de Lloseta, las cuales están perfectamente delimitadas en los planos adjuntos del actual proyecto.Para alimentar las correspondientes viviendas unifamiliares, se han trazado tres líneas diferentes de baja tensión, el recorrido de cada una de ellas puede observarse en los planos del proyecto.Para transportar la energía eléctrica subterráneamente, se han tenido en cuenta para su trayecto, principalmente los siguientes motivos:

- Sólo afectase a zonas de dominio público.- El suministro eléctrico lo más repartido posible.- Su recorrido el más corto posible.- Paralelo a las fachadas y bordillos.

En las zonas de dominio público, se intentará que su recorrido transcurra mayoritariamente por debajo de las aceras, utilizando las calzadas sólo para cruzamientos. Podemos observar a continuación los dos tipos de zanjas:

Fig. 8. Un circuito de baja tensión en acera

Fig. 9. Un circuito de baja tensión en calzada

Los conductores a utilizar en las redes subterráneas de baja tensión serán unipolares, circulares compactos, del tipo RV, tensión 0,6/1 kV, aislamiento de polietileno reticulado XLPE y cubierta de PVC y cumplirán la norma UNE 2160.La sección utilizada en la urbanización para la red de distribución en baja tensión es 4x1x150 mm2 de aluminio. Tienen la siguiente estructura:

Fig. 9. Cable subterráneo de baja tensión

Tal y como se observa en la figura 8, al cruzar por debajo de la calzada, los conductores irán enterrados bajo tubo y se dejará uno de reserva, los cuales serán corrugados de 160 mm de diámetro. Serán semejantes a los de la figura 7.Las tres líneas salen de uno de los cuadros de baja tensión del nuevo centro de transformación y van a parar a las correspondientes cajas de distribución para urbanizaciones, las cuales permiten hacer entrada y hasta dos salidas de la línea principal de BT y derivar a cliente hasta un máximo de 2 suministros trifásicos o 4 monofásicos. Las cajas de distribución para urbanizaciones utilizadas tienen la siguiente forma:

Fig. 10. Caja de distribución para urbanizaciones

En el interior de las cajas de distribución para urbanizaciones se montan las bases portafusibles, como puede observarse en la figura 11.

Fig. 11. Bases portafusibles

En el caso de la urbanización de Son Garcia se ha hecho una instalación subterránea en baja tensión en forma de anillo, con el propósito de tener mayor calidad en cuanto al suministro eléctrico se refiere. Para ello, la última caja de distribución de cada una de las tres líneas se han unido entre si, es decir, la última caja de la línea 1 está unida con la última de la línea 2 y ésta a su vez, con la última de la línea 3. De esta forma, si hay una avería en alguna de las líneas, no afectará los usuarios que estén alimentados posteriormente, sino que se les alimentará desde otra de las líneas. Por el anterior motivo, se ha tenido que instalar tres fusibles de 250 A del tipo “Gg” en cada una de las cajas de distribución, al igual que los tres obligados por la normativa en el correspondiente cuadro de baja tensión desde donde salen las citadas líneas de distribución, para protegerlas de sobreintensidades motivadas por sobrecargas.

Fig. 12. Fusible “Gg” de 250 A

Para la puesta a tierra de los armarios correspondientes, según memoria del proyecto, se utilizará cable desnudo de cobre de 50 mm2 de sección, como el de la figura 8.

Fig. 13. Cable desnudo de cobre

El cable irá conectado a una pica cilíndrica de 2 metros de longitud de cobre-acero, mediante grapa tipo GDP-18.En la actualidad, hay una línea subterránea de baja tensión, la cual alimenta a ciertas viviendas colindantes. Esta línea sale del centro de transformación que hay que retirar. Por este motivo, saldrá otra línea de baja tensión desde el otro cuadro de baja tensión ubicado en el centro de transformación hasta donde se hallaba el antigua centro de transformación y mediante un empalme, se unirá la nueva línea con la antigua línea de baja tensión.

4. Instalación del alumbrado públicoEn cuanto al alumbrado público se refiere, es el apartado en donde se ha tenido mayor esmero en el tema de la contaminación y medio ambiente.Cabe destacar, que para realizar la instalación del alumbrado público, se ha hecho un estudio luminotécnico, en donde se han tenido como principales consideraciones:

- La contaminación lumínica.

- El cumplimiento de la normativa vigente, utilizando lámparas con el mínimo de potencia posible y a su vez, con la máxima eficiencia.

- La contaminación del paisaje.- La calidad de las luminarias.

Cuando nos referimos a la contaminación lumínica, es indispensable que las lámparas no emitan luz directamente hacia el cielo. Por lo tanto las luminarias deben tener una tapa en su parte superior.La Gerencia de Urbanización del Ministerio de la Vivienda publicó, basándose en las Recomendaciones Internacionales, unas tablas de niveles de iluminación y sus correspondientes factores de uniformidad en función de la intensidad del tránsito rodado, así como también de la velocidad del tránsito. La tabla que hemos adoptado para realizar los correspondientes cálculos luminotécnicos del proyecto, es la tabla 1, ya que es la que más se ajusta a los parámetros de la urbanización.

TIPO DE VIA VALORES MINIMOS VALORES RECOMENDADOS

Iluminación mínima (Lux)

Factor de uniformidad

Iluminación mínima (Lux)

Factor de uniformidad

Carreteras de la red básica 22 0,40 33 0,40

Vías principales o de penetración, continuación de la red básica. 22 0,40 22 0,40

Vías principales o de continuación de carreteras de la red comarcal. 15 0,40 22,5 0,40

Vías principales o de penetración, continuación de carreteras de la red

local o vecinal.10 0,40 15 0,40

Vías industriales 7,5 0,40 10 0,40

Vías comerciales de lujo con trafico rodado 22 0,40 33 0,40

Vías comerciales con trafico rodado, en general 10 0,40 22 0,40

Vías comerciales sin trafico rodado 7,5 0,40 15 0,40

Vías residenciales con trafico rodado 10 0,40 15 0,40

Vías residenciales con poco trafico rodado 7 0,40 10 0,40

Grandes plazas 22 0,40 30 0,40

Plazas en general 10 0,40 15 0,40

Paseos 15 0,40 22 0,40

Tabla 1. Nivel y factor de uniformidad de iluminación, sobre la calzada y en servicio, en abstinencia de datos numéricos sobre

el tránsito

En este proyecto se han seleccionado dos niveles de iluminación, según sea la situación de las luminarias:

- Nivel de iluminación vial: corresponde a la iluminación de todas las calles de la urbanización. Se ha determinado su nivel de iluminación como “Vías residenciales con poco tráfico rodado”. Los parámetros adoptados son:

Iluminación (Lux) ≥ 7,5

Coeficiente de uniformidad ≥ 0,4

- Nivel de iluminación en parques: corresponde a la iluminación de las dos zonas verdes de la urbanización. Al no hallarse información sobre dichas zonas a iluminar, se ha tomado un nivel de iluminación igual al vial, pero reduciendo el coeficiente de uniformidad a la mitad, ya que en estas zonas no es importante el grado de

uniformidad de la iluminación. Los parámetros adoptados son:

Iluminación (Lux) ≥ 7,5

Coeficiente de uniformidad ≥ 0,2

Los niveles de iluminación que habrá en la urbanización para cada una de sus calles y zonas verdes, puede observarse en los cálculos luminotécnicos.En cuanto a la contaminación del paisaje, se ha tenido esmero en la elección de dichas luminarias, para que su implementación sea adecuada en la urbanización.La calidad de las luminarias es un factor clave, ya que como hemos argumentado anteriormente, la urbanización de Son Garcia, es de bastante calidad, por lo tanto se ha tenido mucho en cuenta a la hora de su elección.Las luminarias adoptadas en dicha urbanización son de la marca Philips modelo Metronomis CDS570. Las lámparas son de halogenuros metálicos de una potencia de 100 W y de 230 V de tensión.

Fig. 14. Luminaria Philips Metronomis CDS570

Con este tipo de luminaria se ha obtenido una notable reducción de la potencia a utilizar, ya que la iluminación que ofrece se extiende mucho en el eje horizontal, tal y como puede observarse en la figura 15.

Fig. 15. Curva luminotécnica

Las luminarias descritas, irán sujetas sobre columnas-soporte de forma tronco-cónica provistas de puertas de registro para la manipulación de los elementos.Las columnas adoptadas tienen una altura de 4 metros y pertenecen a la marca Ferro Electro Española, modelo TLA40. Su diseño puede apreciarse en la foto de la figura 16.

Fig. 16. Columna Ferro Electro Española TLA40

Para alimentar las correspondientes luminarias, se han trazado tres líneas diferentes de baja tensión, el recorrido de cada una de ellas puede observarse en los planos del proyecto.Para transportar la energía eléctrica subterráneamente, se han tenido en cuenta para su trayecto, principalmente los siguientes motivos:

- Sólo afectase a zonas de dominio público.- El suministro eléctrico lo más repartido posible.- Su recorrido el más corto posible.- Paralelo a las fachadas y bordillos.

En las zonas de dominio público, se intentará que su recorrido transcurra mayoritariamente por debajo de las aceras, utilizando las calzadas sólo para cruzamientos. También los conductores transcurrirán por terrenos de tierra, debido a la situación de luminarias en los dos parques ubicados en la urbanización. Podemos observar a continuación los tres tipos de zanjas:

Fig. 17. Un circuito de alumbrado público en tierra

Fig. 18. Un circuito de alumbrado público en acera

Fig. 19. Un circuito de alumbrado público en calzada

Los conductores a utilizar en las redes subterráneas de alumbrado público serán multiconductores circulares, de cobre (Cu), tensión 0,6/1 kV, aislamiento de polietileno reticulado XLPE. La sección de las redes subterráneas será de 6 mm2.

Los conductores utilizados para realizar la acometida del centro de transformación al cuadro de alumbrado público y de éste al cuadro de comandamiento, son conductores de las mismas características que los anteriores pero de 10 mm2 de sección.La instalación de los conductores de alimentación a las lámparas serán de Cu, bipolares, tensión 0,6/1 kV, de 2x2,5 mm2 de sección.

Fig. 19. Cable multiconductor circular

La red de distribución subterránea de baja tensión para la alimentación del alumbrado público tendrá su comienzo en el cuado de alumbrado público, situado al lado del nuevo centro de transformación, como puede apreciarse en el correspondiente plano del proyecto.El armario utilizado pertenece a la marca Hazemeyer. Se trata de un armario de poliéster prensado con placas de montaje y carril DIN regulable, de puerta frontal en versión relieve con cerradura.

Fig. 19. Armario Hazemeyer para alumbrado público

Dentro del armario se instalarán todos lo equipos de protección y medida descritos en la correspondiente memoria.La puesta a tierra de los soportes se realizará por conexión a una red de tierra común para todas las líneas que partan del mismo cuadro de protección, medida y control. En las redes de tierra, se instalará como mínimo un electrodo de puesta a tierra cada 5 soportes de luminarias, y siempre en el primero y en el último soporte de cada línea. (Ver plano Red subterránea de Alumbrado Público).Los conductores de la red de tierra que unen los electrodos, serán desnudos, de cobre, de 35 mm2 de sección, los cuales irán por fuera de las canalizaciones de los cables de alimentación. El cable utilizado, será del tipo del que aparece en la figura 13.El conductor de protección que une cada soporte con el electrodo o con la red de puesta a tierra, será de cable unipolar aislado, de tensión asignada 450/750 V, con recubrimiento de color verde-amarillo, y de sección 16 mm2 de cobre, tal y como se observa en la figura 20.

Fig. 20. Cable unipolar aislado

Todos los conductores de la red de distribución del alumbrado público, así como el conductor de protección que une los soportes de las luminarias con el electrodo o con la red de puesta a tierra, irán bajo tubo corrugado de 63 mm de diámetro como el de la figura 7.

5. Centro de transformaciónUna vez proyectados los planos correspondientes a la nueva urbanización de Son Garcia, se ha observado que el centro de transformación existente en esa zona quedaba ubicado en medio de una de las calles. Al hallarse esta situación, la única solución viable es proceder a su desmonte y a la trasladación íntegra de la potencia que generaba el transformador situado en su interior. Para ello, se ha tomado como decisión de poner en la urbanización un nuevo centro de transformación doble, el cual albergará en su interior dos transformadores. El nuevo centro de transformación adoptado pertenece a la marca Ormazabal, modelo PFU-5. Se trata de un centro de transformación doble prefabricado, como el que se observa en la figura 21.

Fig. 21. Centro de transformación PFU-5

Para el lugar de emplazamiento del nuevo centro de transformación, se han tomado como referencias, las siguientes causas:

- Trayectoria de la antigua línea aérea de media tensión.

- Proximidad del antiguo centro de transformación.- Repartimiento de las líneas de distribución en baja

tensión.- Repartimiento de las líneas de distribución para el

alumbrado público.El transformador que había en el antiguo centro de transformación tenía una potencia de 400 kVA, potencia que se ha trasladado íntegramente a este centro. Según los cálculos realizados para toda la electrificación de la urbanización, los cuales se hallan en los anexos adjuntos al proyecto, y respectando un margen de

seguridad considerable, se prevé un transformador de 400 kVA.Por lo tanto, el nuevo centro de transformación albergará en su interior dos transformadores de iguales características, siendo la potencia total instalada de 800 kVA.Los transformadores adoptados son de la marca Ormazabal, con un nivel de aislamiento de 24 kV y refrigeración natural por aceite, como el que aparece en la figura 22.

Fig. 22. Transformador 400 kVA

La red subterránea de media tensión alimentará a los dos transformadores, haciendo su entrada y su posterior salida hacia donde se hallaba el antiguo centro de transformación, a través de unas celdas modulares de línea, pertenecientes a la marca Ormadabal, modelo CGM-CML. Por lo tanto, en el interior del nuevo centro se instalarán dos.

Fig. 23. Celda CGM-CML

De las celdas CGM-CML, la energía eléctrica es transferida a otras celdas modulares, las cuales son de protección. Pertenecen a la marca Ormazabal, modelo CGM-CMP-F. Por lo tanto, en el interior del centro de transformación se instalarán dos, una para cada transformador.

Fig. 24. Celda CGM-CMP-F

Estos dos tipos de celdas forman un sistema de equipos modulares de reducidas dimensiones para MT, con aislamiento y corte en gas, cuyos embarrados se conectan utilizando unos elementos de unión patentados por

Ormalink, consiguiendo una conexión totalmente apantallada e insensible a las condiciones externas.

Fig. 25. Uniones Ormalink

En las celdas CMP-F, el calibre de los fusibles son de 40 A, los cuales se montan sobre unos carros que se introducen en unos tubos portafusibles de resina aislante, que son perfectamente estancos respecto del gas y del exterior.

Fig. 26. Carros portafusibles CMP-F 24kV

La conexión entre la celdas de Media Tensión y los transformadores se realiza desde la parte frontal mediante cables de MT de tensión 12/20 kV del tipo RHZ1, unipolares, con conductores de sección y material 1x95 Al.

Fig. 26. Conexión frontal celda CGM-CMP-F

En las celdas CGM-CMP-F de MT, el tipo de conexión utilizado es Elastimold de 24 kV del tipo enchufable acodada y modelo K-158-LR.

Fig. 26. Conexión Elastimold K-158-LR

Para la conexión al transformador es Elastimold de 24 kV del tipo cono difusor y modelo OTK.

Fig. 26. Conexión Elastimold OTK

Para la distribución de las redes subterráneas de baja tensión que alimentan todas las parcelas de la urbanización, así como la acometida hacia el armario de alumbrado público, se ha instalado un cuadro de baja tensión. También se haya una red subterránea de baja tensión que alimentan un pequeño sector del pueblo de Lloseta, por lo tanto se ha instalado otro cuadro de baja tensión.Por lo tanto, en el interior del centro de transformación se instalarán dos cuadros de baja tensión de la marca Ormazabal, tipo AC-4.

Fig. 26. Cuadro de baja tensión Ormazabal AC-4

Para la conexión entre los transformadores y el cuadro, se utilizará un juego de puentes de cables de Baja Tensión, de sección y material 1x240 Al (Etileno-Propileno) sin armadura, y todos los accesorios para la conexión, formados por un grupo de cables en la cantidad 3 x fase + 2 x neutro.Desde estos cuadros saldrán las correspondientes redes de distribución en baja tensión que alimentarán, tanto la totalidad eléctrica de la urbanización, como por otra parte, las redes ya existentes de baja tensión, las cuales suministran a un pequeño sector de la localidad.Uno de los temas de mayor relevancia en el centro de transformación es el de su puesta a tierra. Para ello, cabe destacar dos tipos diferentes:

- Tierra de protección- Tierra de servicio

Estas tierras estarán separadas y bien delimitadas, siendo indispensable la conexión a ellas de todos los elementos metálicos del centro de transformación según lo descrito en la correspondiente memoria del centro de transformación.Cada una de estas tierras, debe tener su propia configuración, la cual debe respetarse. Estas

configuraciones, están calculadas en el anexo IV del actual proyecto.

6. ConclusionesCabe resaltar, que esta situación de proyecto es un caso real, en donde se han tomado con mucho esmero todas las decisiones a la hora de proyectar todo el material, así como todos los cálculos realizados.Como conclusión final, podemos añadir que la solución adoptada para realizar el soterramiento de la línea aérea existente y de todo el suministro eléctrico para la urbanización de Son Garcia, es la que mejor se ajusta de entre todas las posibles.

7. AgradecimientosHe de dar las gracias en primer lugar a mis padres Julià i Antònia por haberme dado todo el soporte moral y económico necesario para poder cursar estos estudios universitarios, así como el proyecto final de carrera. Sin ellos, esto no hubiera sido más que un sueño, pero ahora ya es un hecho.En segundo lugar, quisiera agradecer a los compañeros que he tenido en la residencia universitaria, que han hecho que mi estancia en Vilanova i la Geltrú fuera mucho más agradable. Sin ellos, nada hubiera sido lo mismo.Finalmente agradecer a mi tutor del proyecto final de carrera, el señor Enric Ferrer i Bardem, por su confianza y ayuda a la hora de realizar dicho proyecto, y al resto de profesorado por el tiempo que me ha dedicado a la hora de resolver mis dudas.

8. Referencias- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión e

Instrucciones Técnicas Complementarias (Real Decreto 842/2002 de 2 de Agosto de 2002).

- Condiciones técnicas para redes subterráneas de baja tensión de la empresa subministradora GESA-Endesa.

- Condiciones técnicas para redes subterráneas de media tensión de la empresa subministradora GESA-Endesa.

- Criterios Generales de Diseño de Centros de Transformación de la empresa subministradora Gesa-Endesa.

- Tablas de iluminación de la Gerencia de Urbanización del Ministerio de la Vivienda, basándose en las Recomendaciones Internacionales.

- www.ormazabal.com - www.hez.es - www.es.prysmian.com - www.simon.es - www.philips.es - www.infonegocio.com