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Análisis comparativo de tecnologías para instalaciones de media tensión en zonas de difícil acceso

A continuación se realiza un análisis comparativo técnico-económico de tecnologías usadas en las instalaciones de media tensión-MT en Perú, para zonas de difícil acceso, zonas de sierra montañosa, que no tienen acceso vehicular para maquinaria pesada y altos índices de descargas atmosféricas:

  • Definición del tipo tecnología de postes de MT:
  • Se realizó una evaluación técnico-económica considerando los siguientes criterios:
  • Postes de madera de pino amarillo, pino radiata, eucalipto, y postes de concreto armado centrifugado. Los postes de pino amarillo cumplen el período de vida útil de 30 años, tienen la facilidad del transporte y montaje, y permiten el escalamiento para la operación y el mantenimiento. Los postes de eucalipto se le considera una vida útil de 15 años. Los postes de CAC tienen dificultades para el transporte y el montaje, y presentan fisuras por su manipulación en terrenos accidentados, lo que afecta su vida útil, aparte que su aislamiento es cero, lo que dificulta lograr el aislamiento eléctrico de 300 kV requerido en las líneas que se ubican en zonas de descargas atmosféricas.
  • Costos de inversión inicial de cotizaciones vigentes que reflejan el estado del mercado de postes, asimismo costos de transporte, montaje, y de mantenimiento.
  • Altura del poste: para líneas 3φ y 2φ en zonas rurales se utilizan postes de 11 y 12m, y en 1φ-MRT, de 10 y 11m, con vanos eficientes en zonas de sierra, resultando más económicos y livianos, facilitando el transporte y montaje, respecto a los postes de 12 m seleccionados.
  • Criterio del aislamiento de las estructuras (según Norma IEEE 1410): para lograr los 300 kV de aislamiento, y mejorar la calidad de servicio, al reducir las salidas fuera de servicio por descargas atmosféricas indirectas, y cuantificar todos los costos adicionales en la estructura de CAC para lograr el aislamiento de 300 kV.
  • Teniendo en cuenta estos criterios se presenta a continuación un cuadro comparativo de las diferentes alternativas planteadas:
Análisis económico de estructuras en Media Tensión
  • En el cuadro anterior se incluye la experiencia nacional en los proyectos de electrificación del Plan Nacional de Electrificación Rural – PNER a cargo del Ministerio de Energía y Minas – Perú, y de las empresas de distribución, y que, en otras, son las siguientes:
  • Los postes de CAC en zonas sub-urbanas y rurales tienen dificultad en el transporte, porque las carreteras son mayormente afirmadas, lo que ocasiona fisuras en los postes. Asimismo el
  • peso es el doble respecto a los postes de madera.
  • Los postes de madera tienen la mitad del peso del poste de CAC, lo que facilita el transporte y la instalación; permiten lograr el aislamiento de los 300kV requeridos para reducir las salidas
  • fuera de servicio para las descargas atmosféricas indirectas, y los postes importados provenientes de los EE.UU. y Chile vienen libre de aranceles.
  • Los postes de pino amarillo tienen buenos resultados en el Perú, teniéndose postes con más de 50 años de vida útil, encontrándose en buen estado de conservación. Los postes de eucalipto se deterioran en un período más corto, pudriéndose en la base del poste, por lo que requieren su cambio. Los postes de pino radiata han tenido problemas de calidad en los proyectos que se han implementado en el programa de electrificación del MEM-Perú y de las empresas del grupo Distriluz-Perú, presentando problemas de rotura de postes por cambios de temperatura, por acción de ráfagas de viento, incremento de postes por el menor esfuerzo comparado con el pino amarillo o el eucalipto, variación amplia del diámetro, dificultando el uso de la ferretería, motivo por el cual, para una comparación equivalente, los postes de pino amarillo son los que representan una mayor garantía para la vida útil y la operación y el mantenimiento.
  • Adicionalmente se añade una sensibilidad con los precios los postes de madera para verificar su incidencia en la evaluación y determinar los niveles de precios de postes de madera en los cuales sería indiferente una elección entre la madera y el concreto, tanto para el Pino Amarillo como para el Pino Radiata: (100%: Caso Base)
Sensibilidad ante Variaciones del Precio del Pino Amarillo

Del cuadro anterior se aprecia que con un incremento del 172% del precio del poste de pino amarillo recién se hace indiferente la elección entre el poste de pino amarillo y el de concreto.

 Sensibilidad ante Variaciones del Precio del Pino Radiata

Del cuadro anterior se aprecia que con un incremento del 211% del precio del poste de pino radiata recién se hace indiferente la elección entre el poste de pino radiata y el de concreto.

  • Puestas a Tierra:
    Se debe considerar puesta a tierra-PT para los postes de LP y RP, del tipo PAT-0, con conductor de bajada de acero cobreado de 16 mm2 (copperweld) (en lugar de Cu), con la cual se garantiza la continuidad de la PT (reduciendo la probabilidad de falla por hurto), y un anillo en la base del poste (sin varilla de PT). La bajada de conductor de Cu se utilizará en las SED, con un PAT-3 (3 varillas en triángulo), para garantizar la operación de las SED-1φ-MRT, y donde se instalen los SFR, pararrayos, y equipos de maniobra y protección. Con esto se obtendría instalaciones más seguras y económicas.
  • Aislamiento:
    En este punto se verifica el cumplimiento del nivel de aislamiento de las líneas mediante la selección apropiada de aisladores, crucetas y tipo de poste, el cálculo se desarrolla de acuerdo a la Norma IEEE 1410.

 Cálculo de Nivel de Aislamiento sobre estructuras de MT

Fuente: Informe de resultados y análisis comparativo de los estudios VAD(Valor agregado de distribución) 2009 – OSINERGMIN – Perú.

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José Luis de la Cruz

Ingeniero Electricista especialista en análisis y diseño de sistemas eléctricos de transmisión y distribución Líder del equipo de desarrollo de los software TOPOMAGIC (Topografía), REDLIN (Software de diseño de líneas de transmisión y distribución) y REDCAD (Software de Diseño de Redes de Energía Eléctrica de Media y Baja Tensión): www.esolutions.com.pe Líder del equipo de desarrollo del Software PSECAD: Software GIS para el planeamiento, análisis técnico y determinación del sistema eléctrico MT/BT económicamente adaptado, para efectos del cálculo del VAD. Realizado por encargo del Osinergmin. Especialidades Diseño de líneas de transmisión Diseño de sistemas eléctricos de distribución: MT, BT y energía renovable Especialista en análisis y planeamiento de sistemas eléctricos de potencia (DigSilent Power Factory) Experto en desarrollo de software especializado aplicado al diseño, análisis técnico y geográfico(GIS) de sistemas eléctricos de transmisión y distribución Formulación y evaluación de proyectos de inversión pública (Especialista SNIP) Estudios de preinversión (Perfiles, Estudios de Factibilidad) y estudios definitivos Estudios de tarifas y demandas Elaboración de presupuestos de proyectos de AT, MT, BT y energía Renovable Desarrollador C++ Senior, experto en algoritmos avanzados aplicados a la ingeniería Experiencia (2009-Actualidad) CEO en ESOLUTIONS S.A.C. (2003-2008) Jefe de Proyectos en PRICONSA Educación (2012-2013) Massachusetts Institute of Technology-MIT, EDX Program Certificate of mastery in 6.00x: Introduction to Computer Science and Programming (2012) University of California, Berkeley, EDX Program Certificate in CS188.1x: Artificial Intelligence - Certificate in CS184.1x: Foundations of Computer Graphics Certificate in CS169.1x: Software as a Service (2003) Universidad Nacional de Ingeniería, Lima- Perú - Ingeniero Electricista, Ingeniería Eléctrica Contacto Linkedin: pe.linkedin.com/in/jldcruz Twitter: twitter.com/#!/jldcruz_

10 comentarios

  1. buenas noches .a manera de información .aprovecho la ocasión para sugerirle tomar en consideración los postes de hierro. en Venezuela toda la electrificación en media tensión tanto rural como urbana se efectúa con postes de hierro y crucetas de hierro con una duración de mas de 50 años totalmente probado. disponemos de una fabrica de postes y herrajes para estos menesteres. ya hemos efectuado esta estructura de costos (de madera ,de concreto, de fibra de vidrio). y es mas económico el poste de hierro. en un solo día se puede extender una línea de 50 postes de hierro . si requiere información adicional con todo agrado les estaremos haciendo llegar normas y procedimientos al respecto

  2. POSTES DE FIBRA DE VIDRIO – ADHORNA

    Postes de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Su peso equivale al 10% del peso de un poste de concreto, es de rápida y fácil instalación, tiene bajos costos de transporte y permite la manipulación sin riesgo. Además, tiene excelentes propiedades dieléctricas, propiedades mecánicas y eléctricas estables a condiciones de humedad y temperatura. Además es resistente a la intemperie, la corrosión, a los rayos UV y al fuego. El material es de larga duración y no requiere de mantenimiento.

    PRFV Son fabricados mediante un proceso de centrifugación. Se fabrican en alturas desde 3 a 12 m y tienen una conicidad de 18 mm/m. Pueden ir colocadas en el terreno mediante un sistema de empotramiento, o bien ancladas a la cimentación mediante placas de P.R.F.V.

    Estos Postes, además del alumbrado público, pueden tener otras aplicaciones, como por ejemplo, postes de líneas de BT, mástiles de banderas, soportes de señalización, antenas de telecomunicaciones, etc. Disponemos de una serie «Serie TAJO» que se fabrican por un sistema diferente, se trata de un proceso de pultrusión y sirven principalmente como columnas ornamentales, fabricándose en alturas de 3, 4 y 5 m.

  3. Durante la época del terrorismo, cuando las torres eran voladas, Electro Perú utilizó de manera provisional y para hacer by pass, postes de fibra de vidrio que dieron excelentes resultados iniciales. Desconociéndose en el tiempo el fin de los mismos.

    En la fecha y con el adelanto de la tecnología podría ser posible ver la posibilidad de volver a utilizar este tipo de postes que por su peso, aislamiento, su sistema de ensamble y resistencia a la humedad, facilitaría la electrificación rural. Ver también su duración.

  4. El problema de los postes de C.A.C , tienden a ser corroidos en la base por muchos factores y su nivel de aislamiento es bajo. ala vez tienen un periodo de vida muy elevado

  5. El gran problema el Transporte de postes a punto de izaje;

    El uso de postes de concreto y madera en esta etapa de la electrificación rural en el Perú es anti económico debido a;

    1. Los puntos de instalación generalmente están en lugares alejados e inaccesibles, caso sierra en zonas donde el único medio ya no es carretera afirmada o trocha sino camino de herradura de hasta 3 a 5 horas de camino esto sin carga, caso selva único medio los ríos navegables, y caminos de herradura de vegetación semi virgen.

    2. Las maniobras de traslado deterioran los dos tipos de poste lo cual disminuye considerablemente el tiempo de vida útil de ambos tipos de material.

    3. La seguridad del personal se ve comprometida que según la experiencia que tengo la mayoría de accidentes ocurre en la etapa de traslado de postes a punto de izaje.

    3. En muchas ocasiones en la ejecución de las obras el problema consecuente es que los plazos se alarguen mas del 30% del periodo de plazo de los proyectos incurriendo los contratistas en gastos que el Estado generalmente no reconoce.

    Sin embargo hoy en día existen tecnologías que se vienen utilizando en otros países cuya materia prima existe en nuestro país pueden compensar los costos de inversión y mantenimiento como el uso de torrecillas metálicas (*) y postes y crucetas de fibra de vidrio.

    Seria bueno que la entidad reguladora de la utilización de estos materiales también fije su atención y se haga el análisis de utilización y la normalización de los dos últimos mencionados.

    (*) La utilización de este tipo de material fue normalizada recientemente según la Especificación Tecnica ETS-LP 27 del MEM.

  6. La comparaciòn de costos es sesgada por los proveedores de postes de madera de pino me imagino.
    An los criterios alizamos los criterios sesgados:
    * El Perú importa postes de pino, y donde instaló con ayuda de lobistas, son atacados por pájaro carpintero en ceja de selva, poniendo en peligro los soportes, como en Quebrada-Calca.
    * Poste de Eucalipto tiene vida útil menor a 10 años en sierra y en selva menor a 5 años, por ataque de termitas.
    * Poste de Concreto centrifugado dura más de 40 años y Perù produce insumos de fierro y cemento y fábricas existen en todas las provincias del Perù y nunca hubo problemas para transportar, hoy carreteras llegan a todos los rincones del Perú, salvo cuando se trate atender emergenvcias en mantenimiento y sería necesario solamente un 1% para stock de operaciones.

    Por lo manifestado, el Perú debe usar como soportes de media tensiòn postes centrifugados de concreto armado, como inversiòn inicial y a largo plazo conveniente y seguro 100%.
    No se necesita importar postes de madera de Pino.

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