SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL...

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL BARRIO

BOSQUE POPULAR

Presentado por:

CARLOS ANDRÉS QUINTERO OSORNO

ANDRÉS SANTOS LEÓN

FREDDY ALEXANDER TORRES PAYOMA

Docente:

DIANA STELLA GARCÍA MIRANDA Ms.C

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELÉCTRICA

COLOMBIA

2014

Contenido

1. Introducción .................................................................................................... 4

2. Mapa de lotes del barrio Bosque Popular ........................................................ 4

3. Sistema de Distribución .................................................................................. 5

4. Calculo de la demanda máxima diversificada ................................................. 5

4.1 Cantidad de tramos .................................................................................. 6

4.1 Calculo de la carga de servicios comunes por transformador .................... 6

4.1 Calculo de regulación .............................................................................. 7

4.1.1 Transformador 1 ............................................................................... 7

4.1.2 Transformador 2 ............................................................................... 7

4.1.3 Transformador 3 ............................................................................... 8

4.1.4 Transformador 4 ............................................................................... 8

4.1.5 Transformador 5 ............................................................................... 8

4.1.6 Transformador 6 ............................................................................... 9

4.1.7 Transformador 7 ............................................................................... 9

4.2 Protecciones de Media y Baja tensión .................................................... 10

4.2.1 Método de selectividad ................................................................... 10

5. Selección de Alumbrado Público ................................................................... 13

5.1 Seguridad .............................................................................................. 13

5.2 Iluminación para las vías principales, vías secundarias, ciclorrutas ...... 14

5.2.1 Criterios de selección ..................................................................... 14

5.3 División de circuitos, cableado, cálculo de conductores y tubería. ......... 23

5.3.1 División de circuitos ....................................................................... 24

5.4 Corrección de cableado por caída de tensión......................................... 25

5.5 Demanda, protecciones y acometida ...................................................... 26

5.5.1 Demanda máxima ........................................................................... 27

5.5.2 Protecciones para circuitos ............................................................ 27

5.5.3 Acometida ....................................................................................... 27

6. Puesta atierra de sistemas de distribución ...................................................... 27

6.1 El diseño del sistema de puesta a tierra .................................................. 29

6.2 Materiales de la puesta a tierra ............................................................... 29

6.2.1 Electrodo de puesta tierra ................................................................ 29

6.2.2 Conductor del electrodo de puesta a tierra ....................................... 30

7. Aislamiento .................................................................................................. 31

7.1 Distancias de seguridad .......................................................................... 31

7.2 Aisladores .............................................................................................. 35

8. Estructuras de soporte ................................................................................... 37

9. Bibliografía ................................................................................................... 39

1. Introducción

En este portafolio se presenta la información más relevante de un diseño de

distribución tomando como ejemplo un diseño realizado para 200 lotes en el barrio

Bosque Popular, estrato 3 residencial, de la localidad de Engativá en Bogotá DC.

2. Mapa de lotes del barrio Bosque Popular

Lo primero es delimitar los lotes del barrio donde se realizará el diseño para lo cual se

toma un mapa a escala el cual se presenta en la Fig. 2-1, los lotes encerrados por las líneas

negras fueron los utilizados para el diseño.

Fig. 2-1: Delimitación de los lotes donde se realizara el diseño. Tomada de [1].

3. Sistema de Distribución

Para este ítem se tuvo en cuenta cada área específica de los lotes y la cantidad de

casas que se ubican por cada cuadra, ya que no son simétricas las unas con las otras. Para

ello se usó AUTOCAD© y se obtuvo el plano anexo a este documento1.

(Ver anexo 1)

4. Calculo de la demanda máxima diversificada

Según la distribución presentada en el plano y siguiendo los respectivos

requerimientos que exige CODENSA a partir de su documento para el cálculo de la DMD

(Demanda Máxima Diversificada) y utilizando la Tabla 1 que se encuentra en el mismo

documento.

Tabla 1: DMD para Estrato 3. Tomada de [2].

KvA/Usuario Estrato 3 Comentarios KvA/Usuario Estrato 3 Comentarios

0 3,42 Interpolación2 17 1,73 N/A

1 3,19 Interpolación 18 1,71 N/A

2 2,96 Interpolación 19 1,69 N/A

3 2,73 N/A 20 1,67 N/A

4 2,5 N/A 21 1,65 N/A

5 2,37 N/A 22 1,64 N/A

6 2,2 N/A 25 1,59 N/A

7 2,13 N/A 26 1,57 N/A

8 2,07 N/A 27 1,56 N/A

9 2,01 N/A 28 1,55 N/A

10 1,95 N/A 29 1,53 N/A

11 1,91 N/A 30 1,52 N/A

12 1,88 N/A 31 1,51 N/A

13 1,84 N/A 32 1,5 N/A

14 1,81 N/A 33 1,49 N/A

15 1,78 N/A 34 1,48 N/A

16 1,76 N/A

1 Se anexa en este documento el plano a escala, aunque por razones de escala no es tan notorio. 2 Fue necesario realizar una interpolación matemática de datos, puesto que no se disponía de los

valores para usuarios 0, 1 y 2, y existía en el diseño de la red de distribución zonas en donde solo habían

uno o dos usuarios, por ello se pensó en utilizar este método para el cálculo.

4.1 Cantidad de tramos

Se obtuvieron siete (7) tipos de tramos los cuales cada uno posee un transformador

en configuración estrella.

4.1 Calculo de la carga de servicios comunes por transformador

A partir de la ecuación:

𝐾𝑉𝐴(𝑆𝐶 + 𝐶𝐸)

𝐶𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=

𝐾𝑉𝐴 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑢𝑛𝑒𝑠 + 𝐾𝑉𝐴 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

Teniendo en cuenta el nivel de estratificación, el Barrio Bosque popular es estrato 3.

(Ver anexo 2)

Se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla 2)

Tabla 2: Calculo del transformador por carga

TRANSFORMADOR KVA/CLIENTE NUMERO DE USUARIOS TRANSFORMADOR (KVA)

1 2,048909091 55 150

2 2,051794872 39 112,5

3 2,591538462 13 45

4 2,007777778 72 225

5 1,947368421 76 225

6 2,018952381 105 400

7 1,918876404 89 300

4.1 Calculo de regulación

La Tabla 3, Tabla 4, Tabla 5, Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8 y Tabla 9 muestran los

respectivos cálculos obtenidos a partir de la normatividad relacionada en este documento.

4.1.1 Transformador 1

Ubicado el transformador en conexión estrella en el punto D (ver anexo 1) y con una

distribución de 6 postes que distribuyen a una cantidad total de 55 usuarios (Tabla 3)

Tabla 3: Calculo de los parámetros de regulación para el Transformador 1


Ubicado el transformador en conexión estrella en el punto K (ver anexo 1) y con una



INICIAL FINAL LONGITUDNo. Usuarios KVA/UsuarioDMD Conductor K Me Parcial Total

d c 20,4 12 1,88 22,56 Trenzado 4/0 6,59E-04 460,224 0,30320478 0,30320478

c b 25,3 9 2,01 18,09 Trenzado 4/0 6,59E-04 457,677 0,30152676 0,60473154

b a 17 4 2,5 10 Trenzado 4/0 6,59E-04 170 0,1119994 0,71673094

d e 47,1 12 1,88 22,56 Trenzado 4/0 6,59E-04 1062,576 0,70004632 1,41677726

e f 20 9 2,01 18,09 Trenzado 4/0 6,59E-04 361,8 0,23836108 1,65513833

f g 20 6 2,2 13,2 Trenzado 4/0 6,59E-04 264 0,17392848 1,82906681

g h 20 3 2,73 8,19 Trenzado 4/0 6,59E-04 163,8 0,10791472 1,93698153

169,8 55 15,21 112,69TOTALES

TRANSFORMADOR 1


k l 20 13 1,84 23,92 Trenzado 4/0 6,59E-04 478,4 0,31517949 0,31517949

l m 20 8 2,07 16,56 Trenzado 4/0 6,59E-04 331,2 0,21820118 0,53338067

m n 20 3 2,73 8,19 Trenzado 4/0 6,59E-04 163,8 0,10791472 0,64129539

k j 20 10 1,95 19,5 Trenzado 4/0 6,59E-04 390 0,2569398 0,2569398

j i 20 5 2,37 11,85 Trenzado 4/0 6,59E-04 237 0,15614034 0,41308014

100 39 10,96 80,02TOTALES

TRANSFORMADOR 2


Ubicado el transformador en conexión estrella en el punto A (ver anexo 1) y con una











A D 17 2 2,96 5,92 Trenzado 2/0 9,98E-04 100,64 0,10044375 0,10044375

A B 27 4 2,5 10 Trenzado 2/0 9,98E-04 270 0,2694735 0,2694735

B C 17 2 2,96 5,92 Trenzado 2/0 9,98E-04 100,64 0,10044375 0,36991725

A E 42,81 5 2,37 11,85 Trenzado 2/0 9,98E-04 507,2985 0,50630927 0,50630927

103,81 13 10,79 33,69TOTALES

TRANSFORMADOR 3


A H 21 11 1,91 21,01 Trenzado 2/0 9,98E-04 441,21 0,44034964 0,44034964

H I 43,3 8 2,07 16,56 Trenzado 2/0 9,98E-04 717,048 0,71564976 1,1559994

I J 16,5 6 2,2 13,2 Trenzado 2/0 9,98E-04 217,8 0,21737529 1,37337469

J K 30,4 4 2,5 10 Trenzado 2/0 9,98E-04 304 0,3034072 1,67678189

A B 21 19 1,69 32,11 Trenzado 2/0 9,98E-04 674,31 0,6729951 0,6729951

B C 21 12 1,88 22,56 Trenzado 2/0 9,98E-04 473,76 0,47283617 1,14583126

C E 51,5 6 2,2 13,2 Trenzado 2/0 9,98E-04 679,8 0,67847439 1,82430565

E F 14 4 2,5 10 Trenzado 2/0 9,98E-04 140 0,139727 1,96403265

F G 14 2 2,96 5,92 Trenzado 2/0 9,98E-04 82,88 0,08271838 2,04675104

232,7 72 19,91 144,56TOTALES

TRANSFORMADOR 4

Tabla 7: Calculo de los parámetros de regulación para el Transformador 5.


Ubicado el transformador en conexión estrella en el punto D (ver anexo 1) y con una




Ubicado el transformador en conexión estrella en el punto d (ver plano anexo) y con una



A F 23,8 22 1,64 36,08 Trenzado 4/0 6,59E-04 858,704 0,56573137 0,56573137

F G 23,4 17 1,73 29,41 Trenzado 4/0 6,59E-04 688,194 0,45339597 1,01912734

G H 22 12 1,88 22,56 Trenzado 4/0 6,59E-04 496,32 0,32698554 1,34611288

H I 15,2 6 2,2 13,2 Trenzado 4/0 6,59E-04 200,64 0,13218564 1,47829853

A B 22,7 7 2,13 14,91 Trenzado 4/0 6,59E-04 338,457 0,22298224 0,22298224

B C 15,2 4 2,5 10 Trenzado 4/0 6,59E-04 152 0,10014064 0,32312288

C D 22,7 2 2,96 5,92 Trenzado 4/0 6,59E-04 134,384 0,08853487 0,41165775

A E 20,7 4 2,5 10 Trenzado 4/0 6,59E-04 207 0,13637574 0,13637574

E D 16,5 2 2,96 5,92 Trenzado 4/0 6,59E-04 97,68 0,06435354 0,20072928

182,2 76 20,5 148TOTALES

TRANSFORMADOR 5


D A 43,6 6 2,2 13,2 Trenzado 2/0 9,98E-04 575,52 0,57439774 0,57439774

A B 28 3 2,73 8,19 Trenzado 2/0 9,98E-04 229,32 0,22887283 0,80327056

D E 20 10 1,95 19,5 Trenzado 2/0 9,98E-04 390 0,3892395 0,3892395

E F 20 7 2,13 14,91 Trenzado 2/0 9,98E-04 298,2 0,29761851 0,68685801

F G 20 3 2,73 8,19 Trenzado 2/0 9,98E-04 163,8 0,16348059 0,8503386

131,6 105 32,24 211,99TOTALES

TRANSFORMADOR 6

Tabla 9: Calculo de los parámetros de regulación para el Transformador 7.

4.2 Protecciones de Media y Baja tensión

En la Tabla 10 se muestra las protecciones por corriente localizadas para cada uno de los

transformadores teniendo en cuenta que la potencia de cada uno de ellos. Para demostrar

la selección de las protecciones remitirse a los Anexos 6 y 7 de presente documento3:

Tabla 10: Selección de protecciones de BT Y MT.

TRANSFORMA

DOR

TRANSFORMA

DOR (KVA)

CORRIEN

TE (A) MT PROTECCI

ON (A) MT

CORRIEN

TE (A) BT

PROTECCI

ON (A) BT

1 150 6,5607985 8 416,35836

7 450

2 113 4,9205989 5

312,26877

5 900

3 45 1,9682396 4 124,90751 125

4 225 9,8411978 10

624,53755

1 630

5 225 9,8411978 10 624,53755

1 630

6 400 17,495463 20

1110,2889

8 500

7 300 13,121597 16 832,71673

4 900

4.2.1 Método de selectividad

Para que las protecciones sean escogidas de forma correcta y garanticen la protección

de toda la red debe asegurarse que los tiempos de reacción de las protecciones guarden

3 Se seleccionan protecciones para media y baja tensión teniendo en cuenta los valores más próximos

por encima de las protecciones determinados en las tablas de los anexos 6 y 7


O P 21,5 17 1,73 29,41 Trenzado 2/0 9,98E-04 632,315 0,63108199 0,63108199

P Q 14,6 11 1,91 21,01 Trenzado 2/0 9,98E-04 306,746 0,30614785 0,93722983

Q R 21,9 6 2,2 13,2 Trenzado 2/0 9,98E-04 289,08 0,28851629 1,22574613

O S 22,4 17 1,73 29,41 Trenzado 2/0 9,98E-04 658,784 0,65749937 0,65749937

S T 17,6 13 1,84 23,92 Trenzado 2/0 9,98E-04 420,992 0,42017107 1,07767044

T U 20 10 1,95 19,5 Trenzado 2/0 9,98E-04 390 0,3892395 1,46690994

U V 20 8 2,07 16,56 Trenzado 2/0 9,98E-04 331,2 0,33055416 1,7974641

V W 1,91 5 2,37 11,85 Trenzado 2/0 9,98E-04 22,6335 0,02258936 1,82005346

W X 22,2 2 2,96 5,92 Trenzado 2/0 9,98E-04 131,424 0,13116772 1,95122118

162,11 89 18,76 170,78TOTALES

TRANSFORMADOR 7

un orden jerárquico dependiendo de su posición en la red, por ejemplo suponga que tiene

la red mostrada en la Fig. 4-1, suponga que ocurre una falla en al motor M6 la protección

que debe actuar para despejar la falla es TF1 esto implica que el tiempo de reacción de la

protección TF1 a una corriente If que sería la corriente de la falla es muy inferior al de la

protección TDF de tal manera que cuando sucede la falla en M6 la protección que actúa y

despeja la falla es TF1 impidiendo que cualquier otra protección de la red actué, todas las

protecciones de la red deben operar bajo el mismo principio. Lo que se describió

anteriormente recibe el nombre de Método de selectividad para que las protecciones

operen como se describió anteriormente se acostumbrar a utilizar las curvas que los

fabricantes de las protecciones proporcionan en sus catálogos, por ejemplo en la Fig. 4-2

se muestra las curvas de Tiempo Vs Corriente de una serie de fusibles tipo NH los cuales

normalmente se utilizan en BT en un buen diseño de protecciones utilizando el meto de

selectividad las curvas de los fusibles de menor valor nominal deben encontrase debajo

de las curvas de los fusibles de mayor valor nominal de tal manera que el orden jerárquico

de funcionamiento de los fusibles garantice el correcto funcionamiento de la red de

distribución.

Fig. 4-1: Red ejemplo. Tomada de [3].

Fig. 4-2: Curvas Tiempo Vs Corriente para una serie de fusibles tipo NH de BT. Tomado de [4].

5. Selección de Alumbrado Público

Para la selección del alumbrado público en el barrio Bosque Popular, se parte de lo

establecido en la Norma Técnica NTC-900 y el RETILAB, los cuales indican todos los

parámetros para la escogencia de luminarias en el país. A continuación se evalúa cada

uno de los aspectos a tener en cuenta:

5.1 Seguridad

La seguridad ser una consecuencia directa de impacto positivo por parte del

alumbrado público, la cual debe mantener un rango de luminosidad sobre la calle para

protección del usuario que transite por la zona a iluminar.

Se considera el parámetro de visibilidad de objeto fijo dispuesto entre 0.2 m x 0.2 m,

con factor de reflexión 0.15, se determina que:

Peatón: Distinción del objeto a 10 m de distancia

Conductor: Distinción del objeto a 100 m de distancia con 𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = 60 𝐾𝑚/ℎ

5.2 Iluminación para las vías principales, vías secundarias, ciclorrutas

5.2.1 Criterios de selección

Las características de las vías están definidas en la tabla 510.1.1 a. del RETILAP, y

la descripción de la vía en la tabla 510.3.1 b. adaptada de la tabla 1 de la NTC 900.

La iluminancia media se calcula de la siguiente manera:

𝐸𝑝𝑟𝑜𝑚 =∅𝐾𝑓𝐹𝑀

𝑆𝑊

Donde,

𝐸𝑝𝑟𝑜𝑚 = Iluminancia pormedio sobre la calzada en Luxes

∅ = Flujo mantenido por la bombilla

𝐾𝑓 = Coeficiente de utilizacion del sistema total calculado en porcentaje

𝐹𝑤 = Factor de Mantenimiento

𝑆 = Interdistancia de luminatiias en metros

𝑊 = Ancho de vias en metros

El factor de mantenimiento es definido por el ambiente donde se pretende instalar la

luminaria. El factor de mantenimiento (Fm) es una medida de la disminución que sufre el

flujo luminoso emitido por la luminaria con el paso del tiempo. Esto se debe por una parte

a la depreciación del flujo de la lámpara a causa del uso y por otra del ensuciamiento de

la luminaria como consecuencia del entorno en que se encuentra.

El factor de mantenimiento se define teniendo en cuenta la Tabla 11:

Tabla 11: Factor de Mantenimiento

Para las luminarias de las vías donde transitan vehículos se utilizarán lámparas

Philips Metronomis Brussells CDS501/502 cuya altura de instalación recomendada se

encuentra entre 3.5 y 10m, y su flujo luminoso es de 10400 lúmenes [lm], y para las

zonas donde no transita ningun automovil se utilizarán lámparas Philips Metronomis

Mälmo CDS550 cuya altura de instalación recomendada se encuentra entre 4 y 6m, y su

flujo luminoso es de 6300 lúmenes [lm] (ver hojas de especificaciones anexas).

Las distancias y las longitudes del plano están especificadas en las acotaciones anexas al

final del trabajo.

Vía principal: (Parque Bosque Popular Salida)

Clase de iluminación: M3

Carriles: 1

Aceras: 2

Ancho total: 15m

Ancho aceras: 3.5m

Ancho del carril: 8m

Centro óptimo de la luminaria: A 1m del borde del andén

Altura de instalación de la luminaria: H=8m

Factor de mantenimiento (Fm):

Luminaria cerrada, ambiente sucio (alto nivel de contaminación)

Fm=0.68

Superficie de la vía:

Se asume superficie tipo R2, es decir vía nueva.

Iluminancia media (Em):

Por tabla 510.2.1.b del RETILAP: Em=17 lux

La disposición que se escoge basados en el RETILAP es de bilateral alternada

(también llamada tres bolillos ver Fig. 5-1), por ser una zona de alta afluencia de personas

en la noche, para iluminar las aceras y las fachadas de las edificaciones frente a la calzada

y crear de esta manera, un ambiente luminoso agradable.

Fig. 5-1: Disposición bilateral.

Factor de utilización

Para disposición bilateral alternada se tienen las siguientes curvas de factor de

utilización ver Fig. 5-2 y Fig. 5-3 .

Fig. 5-2

Fig. 5-3

Distancia entre postes

𝑑 =𝐾𝑡 ∗ 𝐹𝑚 ∗ 𝜑𝑙 ∗ 𝑛

𝑤 ∗ 𝐸𝑚=

0.75 ∗ 0.68 ∗ 10400 ∗ 1

8 ∗ 17= 39 𝑚

Distancia entre postes para curva

𝑑𝑐 = 0.7 ∗ 𝑑 = 35.1 𝑚

Vía secundaria (Calles entre cuadras)

Clase de iluminación: M5

Carriles: 2

Aceras: 2

Ancho total: 12m

Ancho aceras: 2m

Ancho de cada carril: 4m




Luminaria cerrada, ambiente normal (nivel de contaminación medio)

Fm=0.7

Superficie de la vía:



Por tabla 510.2.1.b del RETILAP: Em=9 lux

La disposición que se escoge basados en el RETILAP es la unilateral (ver Fig. 5-4).

Es una disposición donde todas las luminarias se instalan a un solo lado de la vía. El

diseñador debe utilizar la luminaria más apropiada que cumpla con los requisitos

fotométricos exigidos para las alturas de montaje, inter distancia y menor potencia

eléctrica requerida.

Fig. 5-4: Disposición unilateral


Para disposición unilateral se tienen las siguientes curvas de factor de utilización

ver Fig. 5-5 y Fig. 5-6.

Fig. 5-5

Fig. 5-6

Transporte de Energía: Distribución de Energía Eléctrica



𝑤 ∗ 𝐸𝑚=

0.4 ∗ 0.7 ∗ 10400 ∗ 1

8 ∗ 9= 40.4 𝑚

Distancia entre postes para las partes curvas de la vía

El trabajo visual del conductor en las curvas se aumenta, por lo que en curvas leves (entre 0°

y 30°) se debe reducir la interdistancia básica a 0,90S en el trayecto de entrada o salida de la curva

(normalmente comprende 100 a 200 m para velocidades de circulación de 60 ó 75 km/h

respectivamente) y a 0,75S en el trayecto mismo de la curva (donde se ha trazado la vía con un

radio dado).

Cuando se trata de curvas más pronunciadas (entre 30° y 90° y radio inferior a 300 m) la

interdistancia se reduce hasta 0,70S, cuando las luminarias se encuentran instaladas en la acera

exterior de la curva. Si se encuentran en la acera inferior, esta reducción va hasta 0,55S. La

disposición de las luminarias debe ser preferencialmente en el andén exterior de las curvas, con el

fin de mantener una guía visual más estable, se deben usar distribuciones de luminarias del tipo

unilateral ó bilateral opuesta. Así mismo, se debe evitar el uso de la distribución bilateral alternada,

porque puede causar confusión respecto a la forma del camino (ver Fig. 5-7).

Fig. 5-7: Iluminación en curvas.

Transporte de Energía: Distribución de Energía Eléctrica 21

Para las curvas muy definidas: 𝑑𝑐 = 0.55 ∗ 𝑑 = 28.28 𝑚

Para las curvas poco definidas: 𝑑𝑐 = 0.7 ∗ 𝑑 = 22.22 𝑚

Ciclorruta

La iluminación en zonas de uso residencial únicamente se define por la Tabla 12.

Tabla 12: Clase de iluminación por zonas.

Clase de iluminación: C2

Carriles: 1

Ancho total: 5m




Luminaria cerrada, ambiente limpio (bajo nivel de contaminación)

Fm=0.8

Superficie de la autopista:



Por tabla 510.3.b del RETILAP: Em=20 lux


La disposición que se escoge basados en el RETILAP es la unilateral (ver Fig. 5-8). Es una

disposición donde todas las luminarias se instalan a un solo lado de la vía. El diseñador debe utilizar

la luminaria más apropiada que cumpla con los requisitos fotométricos exigidos para las alturas de

montaje, interdistancia y menor potencia eléctrica requerida.

Fig. 5-8: Disposición unilateral.


Para disposición unilateral se tienen las siguientes curvas de factor de utilización ver Fig. 5-9

y Fig. 5-10.

Fig. 5-9


Fig. 5-10


𝐸𝑚 =𝐾𝑡 ∗ 𝐹𝑚 ∗ 𝜑𝑙 ∗ 𝑛

𝑤 ∗ 𝑑


𝑤 ∗ 𝐸𝑚=

0.46 ∗ 0.8 ∗ 6300 ∗ 1

5 ∗ 20= 23.184 𝑚

Distancia entre postes para curvas

𝑑 = 0.7 ∗ 𝑑 = 16.22 𝑚

5.3 División de circuitos, cableado, cálculo de conductores y tubería.

Para calcular la potencia en cada circuito es necesario remitirnos a las especificaciones de las

luminarias utilizadas:

Potencia instalada por bombilla


Para Metronomis Brusells: P=154 W

Para Metronomis Mälmo: P=86 W

Para PowerVision: P=1078 W

Para todas las luminarias el voltaje de trabajo es de 220 V, dato extraído de las

especificaciones de cada una de las luminarias anexas al presente documento.

Para el cálculo de tubería y tipo de conductor se establecen a través de la tabla del anexo 5.

5.3.1 División de circuitos

La potencia de cada circuito se calcula como:

𝑷𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝑷𝒃𝒐𝒎𝒃𝒊𝒍𝒍𝒂 ∗ 𝒏𝒃𝒐𝒎𝒃𝒊𝒍𝒍𝒂𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒑𝒐𝒔𝒕𝒆 ∗ 𝒏𝒑𝒐𝒔𝒕𝒆𝒔

Circuito # 1: Se compone de todo el alumbrado de la vía principal del parque del

Bosque Popular

𝑃𝑡 = 154 ∗ 1 ∗ 𝑛𝑝𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 = 154 ∗ 11 = 1694 𝑊

𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑃𝑡

𝑉=

1694

220= 7.7 𝐴

Por tabla de conductores: Calibre 14 AWG

Tubería: 1 ¼’’

Circuito #2: Está compuesto por el alumbrado de la vía secundaria

𝑃𝑡 = 154 ∗ 1 ∗ 𝑛𝑝𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 = 154 ∗ 46 = 7084 𝑊


𝑉=

7084

220= 32.2 𝐴




Circuito # 3: Comprende el alumbrado de la ciclorruta

𝑃𝑡 = 86 ∗ 1 ∗ 𝑛𝑝𝑜𝑠𝑡𝑒𝑠 = 86 ∗ 26 = 2236 W


𝑉=

2236

220= 10.16 𝐴



5.4 Corrección de cableado por caída de tensión

Según lo especificado en el art. 210-19 de la NTC 2050, el nivel de caída de tensión máximo

admisible es del 3%.

La caída de tensión se define como:

%𝐶𝑈 = 2 ∗𝑃 ∗ 𝐿

𝑆 ∗ 𝑉 ∗ 𝜎

Donde: 𝑃 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜

L=Longitud de la línea (se asumen 100m)

S=Sección del conductor

V=Voltaje de línea


𝜎=Conductividad del conductor (cobre) = 58,108 × 106 S/m

Voltaje para todas las líneas: V=220 V

Circuito #1

P=1694 W

S=2.5mm2

%𝐶𝑈 = 2 ∗𝑃 ∗ 𝐿

𝑆 ∗ 𝑉 ∗ 𝜎= 2 ∗

1694 ∗ 100

2.5 ∗ 220 ∗ 58,108 × 106= 0.001%

Por lo que el conductor de calibre 14 AWG es admisible.

Circuito #2

P=7084 W

S=10mm2

%𝐶𝑈 = 2 ∗𝑃 ∗ 𝐿

𝑆 ∗ 𝑉 ∗ 𝜎= 2 ∗

7084 ∗ 100

10 ∗ 220 ∗ 58,108 × 106= 0.0011%


Circuito #3

P=2236 W

S=2.5mm2

%𝐶𝑈 = 2 ∗𝑃 ∗ 𝐿

𝑆 ∗ 𝑉 ∗ 𝜎= 2 ∗

2236 ∗ 100

2.5 ∗ 220 ∗ 58,108 × 106= 0.00139%


5.5 Demanda, protecciones y acometida


5.5.1 Demanda máxima

La demanda máxima del sistema está definida como

𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎 ∗ 𝑓,

Donde 𝑓 es el factor de demanda.

Por ser un sistema donde las cargas están conectadas simultáneamente en condiciones

normales, el factor de demanda es 1, por lo que se tiene q la demanda máxima es igual a la

suma de las potencias instaladas en cada uno de los circuitos.

𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 = 11014 𝑊

5.5.2 Protecciones para circuitos

Para el circuito #1: Protección termomagnética de 15 A



5.5.3 Acometida

Finalmente, se presenta el dimensionamiento de la acometida para un sistema de 220 V basado

en el valor de la demanda máxima.

Valor de demanda máxima: Dmax=23950 W

Número de fases-hilos: 3

Conductores de cobre con aislamiento: 4 AWG, 16mm2 de sección

Canalización de acometida tubo galvanizado: 1 ¼’’ de diámetro

Aislador tipo rodillo: 2 ¼’’ de diámetro, 2 1/8’’ de longitud.

6. Puesta atierra de sistemas de distribución

El sistema de puesta a tierra debe garantizar la seguridad del personal que trabaja en los

circuitos de distribución y del público en general. El objetivo general del sistema de puesta a tierra


es garantizar la seguridad de las personas instalaciones y equipos, el sistema de puesta atierra debe

evitar a toda costa que en algún momento alguien se pueda ver sometido a tensiones de paso de

contacto a transferidas las cuales superen un umbral de soportabilidad y pongan en riesgo la vida

del ser humano o su integridad; para tal efecto en Colombia el RETIE en su artículo 15 establece

unos requisitos generales que debe cumplir el sistema de puesta a tierra entre los cuales se pueden

citar: elementos metálicos que no forman partes de las instalaciones eléctricas no podar ser

utilizados como parte del electrodo de puesta a tierra, sin embargo dichos elementos se deben

conectar a tierra. Los elementos metálicos que actúan como refuerzo estructural deben tener una

conexión eléctrica permanente al sistema de puesta a tierra.

Según el RETIE en el artículo 15 el sistema de puesta atierra debe garantizar que los valores

de la Tabla 13 no sean superados, estos valores corresponden a la máxima tensión de contacto que

un ser humano puede soportar durante un tiempo determinado.

Tabla 13: Tensión máxima de contacto. Tomada de [5].


6.1 El diseño del sistema de puesta a tierra

El RETIE sugiere una serie de pasos para el proceso de diseño del sistema de puesta a tierra

los cuales son los siguientes:

Investigar el comportamiento de la resistividad del suelo y como esta puede llegar a

relacionarse con diversas variables climáticas esto con el objetivo de considerar la resistividad del

suelo en su valor más alto.

Determinar la corriente máxima de falla a tierra que el sistema de puesta a tierra puede llegar

a transportar en cierto instante de tiempo.

Determinar el tiempo de duración de la falla y con esto poder determinar los calibres de la los

conductores del sistema de puesta tierra de tal manera que los mismos soporten la corriente de falla

sin verse afectados.

Investigar el tipo de carga.

Calcular de forma preliminar la resistencia de puesta tierra, esta dependerá de la resistividad

del suelo y del tipo de configuración que se utilice.

Calcular las tensiones de paso de contacto y transferidas de tal manera que se encuentren

dentro de los rangos aceptables según normatividad.

Si se requiere ajustar el diseño preliminar para que cumpla con los requisitos.

6.2 Materiales de la puesta a tierra

6.2.1 Electrodo de puesta tierra

Los electrodos pueden ser:

Varillas, tubos, placas, flejes alambres o cables desnudos.


Los electrodos deben garantizar una resistencia a la corrosión de mínimo 15 años por ende el

uso de aluminio en los electrodos está prohibido puesto que este material se deteriora con rapidez.

Los electrodos deben cumplir con las dimensiones de la Tabla 14.

Tabla 14: Características de los electrodos tomada de [5].

6.2.2 Conductor del electrodo de puesta a tierra

El calibre del conductor de puesta a tierra, el cual une el electrodo o configuración de

electrodos con el barraje general de tierra, debe escogerse utilizando las ecuaciones ( 6.1) o ( 6.2).

Si la instalación es de MT el calibre del conductor de puesta a tierra está dado por ( 6.1).

𝐴 =𝐼 ∗ 𝐾𝑓 ∗ √𝑡𝑐

1,9737 ( 6.1)

Si la instalación es de BT el calibre del conductor de puesta a tierra está dado por ( 6.2).


𝐴 =𝐼 ∗ √𝑡𝑐

𝐾 ( 6.2)

Donde:

𝐴: Área del conductor en [𝑚𝑚2].

𝐼: Corriente rms de falla a tierra [𝐾𝐴].

𝐾𝑓: Constante propia del material ver Tabla 15.

𝑡𝑐: Tiempo de duración de la falla [𝑠].

Tabla 15: Constante 𝐾𝑓 para distintos materiales. Tomada de [5].

7. Aislamiento

7.1 Distancias de seguridad

Las redes de distribución deben tener un correcto aislamiento de tal forma que minimicen todo

riesgo eléctrico, la primera medida para garantizar este objetivo son las distancias de seguridad que


el RETIE establece en su artículo 13 las cuales se presenta en la Tabla 16 y la cual debe interpretarse

con ayuda de la Fig. 7-1.

Tabla 16: Distancia de seguridad en redes de distribución. Tomada de [5].

Fig. 7-1: Imagen de referencia para interpretar la Tabla 16. Tomada de [5].


El operador de red también puede tener normas técnicas donde se especifique distancia de

seguridad por ejemplo el operador de red Codensa en su norma técnica LA007 específica las

distancias de seguridad de la Tabla 17 que deben interpretarse con las Fig. 7-2, Fig. 7-3 y Fig. 7-4,

estas distancias aplican para redes de 34,5-13,2-11,4 kV.

Tabla 17: Distancias de seguridad del operador de red Codensa tomada de [6].


Fig. 7-2: Distancias de seguridad con conductores sobre edificaciones y distancias de seguridad de conductores

a las paredes de edificaciones. Tomada de [6].

Fig. 7-3: Distancias de seguridad a conductores por encima o por debajo de balcones. Tomada [6].


Fig. 7-4: Distancias de seguridad entre conductores y paredes de edificaciones, distancia de seguridad entere

conductores y el suelo en parqueaderos, distancia entre conductores y estructuras en zonas donde no hay circulación

de personas. Tomada de [6].

7.2 Aisladores

El RETIE especifica una serie de requisitos que deben cumplir los aisladores utilizados en

distribución entre los cuales se puede citar:

Los aisladores tipo suspensión, ver Fig. 7-5, deben tener una tensión de rotura de mínimo el

80% de la tensión de rotura del conductor utilizado.

Los aisladores tipo carrete, ver Fig. 7-6, deben tener una tensión de rotura de mínimo el 50%

de la tensión de rotura del conductor utilizado.

Los aisladores tipo espigo, ver Fig. 7-7, deben tener una tensión de rotura de mínimo el 10%

de la tensión de rotura del conductor utilizado.


Fig. 7-5: Aislador tipo suspensión. Tomada de [7].

Fig. 7-6: Aislador tipo carrete. Tomada de [8].

Fig. 7-7: Aislador tipo espigo. Tomada de [9].


8. Estructuras de soporte

El RETIE específica que las estructuraras utilizadas en redes de distribución deben cumplir

una serie de requisitos entre los culés se encuentran:

Utilización de postes y estructuras con dimensiones y carga de rotura estandarizadas.

Todas las estructuras utilizadas deben estar debidamente tratadas para la protección de hogos

y demás agentes que aceleren su deterioro.

Todas las estructuras de soporte deben estar debidamente fabricadas para garantizar una vida

útil no menor a 25 años.

Para la selección de la estructura a utilizar se recomienda revisar la normatividad del operador

de red, por ejemplo Codensa en su norma técnica LA010 Utilización de postes y templetes [10]

presenta una serie de tablas con las cuales se puede elegir el tipo de apoyo tubular, según su

capacidad de rotura, a utilizar dependiendo de las características de los circuitos de la red; por

ejemplo en la se presenta las capacidades de rotura que deben tener los apoyos de un circuito de

34,5 KV y una red trenzada.


Tabla 18: Capacidades de rotura y demás características constructivas de los apoyos tubulares de una red que

tiene un circuito de 34,5 KV y una red trenzada. Tomada de [10].


9. Bibliografía

[1] Secretaría Distrital de Planeación, «SINUPOT,» [En línea]. Available:

http://sinupotp.sdp.gov.co/sinupot/index.jsf.

[2] Codensa, «Carga Maxima para el sector Comercial,» 1998.

[3] Sistemas de Puesta a tierra Universidad Distrital, «TALLER 1-PARTE 2:

DIMENSIONAMIENTO Y ANALISIS DE CORRIENTES DE FALLA EN

SISTEMA DE MT Y BT,» [En línea]. Available:

https://sptud.files.wordpress.com/2014/09/taller-1_2-spt-140908-v21.pdf.

[4] WEG, «Fusibles ultra rápidos Tipo NH aR,» [En línea]. Available:

http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-fusibles-ultra-rapidos-tipo-nh-ar-

50030486-catalogo-espanol.pdf.

[5] Ministerio de mina y energia de Colombia, «Reglamento Técnico de

Instalaciones Eléctricas. RETIE,» [En línea]. Available:

http://www.minminas.gov.co/minminas/downloads/UserFiles/File/ENERGIA/RETI

E/REGLAMENTO_Retie2013mini.pdf.

[6] CODENSA, «LA007 Distancias mínimas verticales y horizontales en redes de

34,5-13,2-11,4 kV,» [En línea]. Available:

http://likinormas.micodensa.com/Norma/lineas_aereas_urbanas_distribucion/la007_

distancias_minimas_verticales_horizontales_redes_34.


[7] CODENSA, «LAR137 Línea rural 34,5 kV estructura de suspensión horizontal

con cruceta de seis metros,» [En línea]. Available:

http://likinormas.micodensa.com/Norma/lineas_aereas_rurales_distribucion/lineas_a

ereas_rurales_34_5kv/lar137_linea_rural_34_5_kv_estructura_suspension_horizonta

l.

[8] CODENSA, «LA312 Red abierta existente circuito secundario doble,» [En línea].

Available:

http://likinormas.micodensa.com/Norma/lineas_aereas_urbanas_distribucion/lineas_

aereas_baja_tension/la312_red_abierta_existente_circuito_secundario_doble.

[9] Promelsa, «Aisladores de porcelana,» [En línea]. Available:

http://www.promelsa.com.pe/productos_list.asp?id_linea=005&id_sublinea=2&id_f

amilia=02&saldos=&pm_list=L.

[10] CODENSA, «LA010 Utilización de postes y templetes,» [En línea]. Available:

http://likinormas.micodensa.com/Norma/lineas_aereas_urbanas_distribucion/general

idades/la010_utilizacion_postes_templetes.

[11] M. d. M. y. Energia, «RETILAP,» 2010.

[12] EMCALI, «Transformadores de Distribucion,» Diciembre 2006. [En línea].

Available: http://www.emcali.com.co/documents/10848/142294/05.+Capitulo+5+-

+Transformadores.pdf.


ANEXOS


Anexo 1: Plano a escala de la red de distribución:


Anexo 2: Carga de Servicios Comunes por Transformadores

Anexo 3: características de las vías tabla 510.1.1 a. del RETILAP, descripción de la vía en la

tabla 510.3.1 b. adaptada de la tabla 1 de la NTC 900.

Anexo 4: Iluminación

Para la iluminancia media se tienen en cuenta las siguientes tablas tomadas de la NTC 900 y

el RETILAP respectivamente:


Para las áreas críticas, la Tabla 510.2.3 a. establece los requisitos fotométricos para las

denominadas áreas críticas, valores adoptados de la Norma CIE 115.


Anexo 5: Tabla conductores

Anexo 6 selección de fusibles de media tensión:

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