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20 febrero, 2013

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Historia del sistema MRT – Monofásico con Retorno por Tierra (1ra Parte)

Cualquier profesional que haya diseñado un sistema eléctrico rural o SER, se habrá topado en algún momento con el sistema monofásico con retorno por tierra o comúnmente conocido como sistema MRT, “single wire earth-return”-SWER en inglés.

 

Este sistema a diferencia del trifásico que lleva 3 fases, solo lleva una fase y el retorno de la corriente se hace por tierra, de ahí su nombre.

 

Historia

Nikola Tesla

Nikola Tesla, un inventor Serbio-Americano fue quien demostró alrededor de 1890 que se podría transmitir energía eléctrica usando un solo conductor y un retorno por tierra en lugar de un conductor de retorno, aprovechando para ello la conductividad eléctrica de la tierra y el sistema de corriente alterna que el mismo inventó, logrando transmitir energía eléctrica a grandes distancias a un menor costo.

 

Lloyd Mandeno

Pero fue Lloyd Mandeno, ingeniero electricista neo-zelandez quien en la década de 1920 masificó el uso del sistema MRT en Nueva Zelanda, de tal forma que estos sistemas fueron apodados como “Mandeno’s clothesline” o “Tendederos de Mandeno”. Fue Mandeno quien propuso este sistema como una alternativa económica para la transmisión de energía eléctrica a grandes distancias para uso doméstico, desde su posición como promotor de la energía eléctrica producida por la central hidroeléctrica ubicada en las cataratas de Omanawa, Mclaren.

 

Basado en las experiencias de Nueva Zelanda, alrededor del año 1970, Australia y Nueva Zelanda normalizan el sistema MRT, destacando entre las limitaciones una corriente máxima de transmisión de 8 amperios (8A) debido a las radio-interferencias con las líneas telegráficas.

 

Fue en esa época que sobre todo países extensos como Australia, Brasil, Canadá y algunas zonas en USA comenzaron a masificar este sistema.

 

Nueva Zelanda – 1920

 

A inicios de la década de 1980 y con el desarrollo de las telecomunicaciones telefónicas, se comenzaron a descontinuar las líneas telegráficas, con la que la limitación de los 8A fue pasando a un segundo plano, fue entonces que en México se comenzó hacer estudios sobre la capacidad máxima de un sistema MRT, llegando a hacer pruebas para 15A y 20A logrando obtener resultados satisfactorios en ambos casos, teniendo como limitación la humedad de la tierra.

 

Redes MT Brasil – 1970

 

Introducción del sistema MRT en Perú

Fue en la década de 1980 que un grupo de profesionales de Electroperu liderados por el Ing. Luis Prieto Gomez se propusieron hacer los estudios teóricos y prácticos para implementar el sistema MRT en el Perú que hasta ese entonces era desconocido.

 

A partir de los resultados de las experiencias en México  y Brasil y con el financiamiento de Electroperu se hicieron los estudios teóricos y las pruebas en campo del sistema MRT. Una de las primeras pruebas consistió en instalar un sistema 34,5kV/20kV, 20kV en MRT, a un grupo de localidades del Valle del Mantaro. Los resultados teóricos arrojaban un rango de entre 15 y 30 amperios, pero luego de hacer las pruebas con 15A, 20A y 30A, se obtuvo que:

en los dos primeros casos el sistema funcionaba satisfactoriamente, y con 30A todo el sistema instalado se prendía y apagaba como un árbol de navidad, primero se prendía una localidad, luego se apagaba y entraba otra; ello debido a que el calor emitido por la corriente iba más rápido que la recuperación de la humedad del terreno, y por lo tanto la corriente se cortaba.

Considerando que en 1985 ya no se tenían líneas telegráficas, se procedió a normalizar en Electroperu los 15A, y la Dirección General de Electricidad-DGE  publicó la directiva 001-85-EM/DGE que aprobaba el 13,2kV-MRT, y los valores de puesta a tierra requeridos para cumplir con las tensiones de toque y paso. Asimismo en la misma norma se aprueban los sistemas para baja tensión 3ø-380V/1ø-220V y 1ø-440V/1ø-220V que también fueron estudiados y comprobados por el mismo equipo de Electroperu.

Finalmente la norma  RD-018-2003-EM/DGE aprobada en el 2004 y con vigencia en la actualidad pasó a reemplazar a la norma 001-85-EM/DGE.

 

 

Sistema MRT – Monofasico con retorno por tierra – 13,2kV – Perú

 

Ventajas

Este sistema es mas económico debido a varias razones:

  • El llevar un solo conductor reduce la longitud de conductores requerida
  • Se puede aprovechar la existencia de un solo conductor para reducir el tamaño de la estructura, ya que se puede colocar el conductor por encima de la cabeza de la estructura para maximizar la distancia de seguridad al terreno, manteniendo el mismo vano de diseño que su similar trifásico. Por ejemplo en algunos proyectos de electrificación rural se usa postes de 11m para los tramos MRT y postes de 12m en tramos trifásicos.
  • Al existir un solo conductor se reduce los esfuerzos en las estructuras, por lo que se requiere de estructuras menos resistentes que su similar trifásico, y si se usa la misma estructura que de una distribución trifásica se puede incrementar el vano entre estructuras, reduciendo el número de estructuras a usar en terrenos desnivelados, donde la limitante es la carga de trabajo y no la distancia de seguridad al terreno.

 

Limitaciones

  • La corriente máxima que un sistema MRT puede inyectar en la tierra se encuentra en el rango de 15A a 30A, limitado por la humedad del terreno.
  • Un menor valor de la corriente máxima a inyectar en la tierra disminuye los requerimientos de resistencia de puesta tierra para cumplir con las tensiones de toque y paso exigidas por las normas.
  • Si se usa conjuntamente el sistema MRT con un sistema trifásico la red está mas propensa a desbalances de potencia en las fases.
  • El sistema depende de una correcta medición y  mantenimiento de la puesta a tierra en la subestación de distribución MT/BT, para mantener  dentro de valores aceptables, las tensiones de toque y paso alrededor de la subestación.

 

En la segunda parte de este artículo ahondaremos con mas en detalle la implementación del sistema MRT en Perú, su normalización para la zona Sierra y la frustación de una normalización para la zona Selva.

Se agradece al ingeniero Luis Prieto Gomez, Presidente de PRICONSA, por brindarnos los detalles acerca de la introducción del sistema MRT en el Perú.

 

Referencias:

  • wikipedia.org
  • Directiva DGE N° 001-85-EM/DGE
  • “Criterios para la Selección y Diseño de los Sistemas de Distribución Rural en el Perú” desarrollado por Electro Perú en 1986.
  • Exposición SISTEMA MONOFILAR RETORNO POR TIERRA – (MRT) – Ing. Miguel Révolo – Osinergmin
  • Audiencias VAD 2009 – Osinergmin

 

 Acerca del Autor del artículo:

Ingeniero Jose Luis de la Cruz Lazaro - Perfil 

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35 Comentarios Publica un comentario
  1. avatar
    Manuel Bolotinha
    Ago 4 2017

    E o problema das correntes vagabundas, que se podem fechar pelas eventuais estruturas metálicas ou ferros de construção de pontes e viadutos ou por tubagens metálicas enterradas (redes de águas, de gás, etc.)?
    Que garantia é que há que a corrente de retorno pela terra não irá afectar as terras de serviço e de protecção de outras instalações que se encontrem na vizinhança do MRT e que utilizam o processo tradicional de alimentação (2 ou 4 condutores)?
    Qual é o comportamento dos aparelhos de protecção das pessoas, sensíveis à corrente diferencial-residual, em caso de defeito do condutor à terra? Que sistema de protecção das pessoas se deve implementar para esta situação de alimentação (MRT)?
    Qual é a real vantagem deste sistema MRT, limitado a um máximo de 30 A, quando comparado com os sistemas de distribuição aérea com cabos isolados (cabos em torçada)? A poupança de custos justifica as limitações técnicas?

    Responder
  2. avatar
    FRANLEN
    May 17 2017

    MI AMIGO JOSE LUIS TENGO UNA DUDA RESPECTO A LO SIGUIENTE, EXISTE UN SISTEMA DE RED TRIFASICA EN MEDIA TENSION CON NEUTRO CORRIDO Y SE REQUIERE REALIZAR UN PROYECTO MRT, ESTO FUNCIONARIA CON NORMALIDAD O TENDRIA QUE CONECTARLE CON NEUTRO CORRIDO; AGRADECERÉ MUCHO SU EXPLICACIÓN DEL TEMA.

    Responder
    • avatar
      May 18 2017

      Estimado Franlen, como se ha indicado en este artículo, el sistema MRT funciona correctamente si se cumple con los valores de corriente máxima de transmisión y una baja resistencia de la puesta a tierra en el transformador (en Perú se usa valores menores a 25 ohms, puede consultar la norma DGE-Perú para ver los valores aceptables). Si es para una instalación privada tiene mas chance de que la concesionaria eléctrica apruebe su conexión, pero de todas formas tiene que hacer la consulta a la concesionaria eléctrica propietaria de la red trifásica de donde se va a conectar. Saludos

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  3. avatar
    Oscar
    May 7 2017

    Este sistema permitió la electrificación rural masiva en el departamento de Puno, especialmente el litoral de Lago Titicaca (puma de piedra). Si tuvieras la publicación del Ing. Prieto, agradecería mucho si me la pudieras facilitar, es un clásico para quienes trabajamos en los proyectos y obras destinadas a los sectores rurales, especialmente los menos favorecidos del Perú.

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    • Estimado Oscar, gracias por sus comentarios. No existe publicación del ing. Prieto, parte de este artículo fue elaborado gracias a una entrevista presencial con él. Saludos.

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  4. avatar
    wilmer Armas alvarado
    Ago 1 2016

    A que se refiere 10 20 y 30 Amperios

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    • avatar
      May 10 2017

      Estimado Wilmer, se explica en el artículo. Es la corriente máxima de transmisión de un sistema MRT, mientras mas alta es la corriente, el calor producido por el efecto joule evapora más rápido la humedad de la tierra, desconectando el circuito MRT, por lo que hay un límite de transmisión de corriente que depende de la humedad del terreno donde se instala el sistema. Por eso para determinar este límite, en el Valle del Mantaro se hicieron pruebas para 10, 20 y 30 amperios, quedando al final normalizada en Electroperu una corriente máxima de 15 amperios, para un correcto funcionamiento del sistema. Saludos.

      Responder

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