Factores que influyen en el dimensionamiento de las Seccionadoras de Media Tensión IEC

¿Cuáles parámetros debemos tomar en cuenta para dimensionar adecuadamente las Seccionadoras de Media Tensión IEC?

Los principales factores que influyen en la selección de las características constructivas de una Seccionadora de Media Tensión dependen del rango del sistema de distribución en el que se instalarán y del tipo de aplicación requerida.

Por lo anterior, los fabricantes de las Seccionadoras, también llamadas “Celdas de Media Tensión”, ofrecen diferentes modelos con diferentes variaciones técnicas de estos equipos bajo estándares IEC de modo que puedan ser adaptadas a cada aplicación particular.

En este artículo indicaremos los factores más importantes que los Ingenieros de Proyecto deben tomar en cuenta durante el análisis, planificación, diseño y dimensionamiento de las Seccionadoras de Media Tensión.

Celdas Media Tensión - ABB UniGear ZS1. MV Switchgear
Imagen Referencial de Seccionadoras de Media Tensión. Fuente: ABB UniGear ZS1.

1. Parámetros del Sistema Eléctrico

Lo primero que se debe tomar en cuenta son los parámetros del sistema eléctrico en el punto en el que se pretende instalar la Seccionadora. Con esto, se podrán dimensionar las siguientes características constructivas de las Celdas:

  • La tensión de operación y los valores de máxima tolerancia de variación de voltaje en el sistema eléctrico determinan la Tensión Nominal que se eligirá para la Seccionadora.
  • Se debe calcular el nivel de cortocircuito en el punto donde se pretende instalar la Seccionadora. Para poder dimensionar la Corriente Nominal de Cortocircuito que debe soportar la aparamenta sin dañarse y sin poner en riesgo la seguridad de los operadores.
  • Se debe realizar el estudio de flujo de carga para poder identificar la Corriente Normal que pasará a través de cada dispositivo de la Seccionadora.
  • Con el punto anterior, se podrá definir la Corriente Nominal de operación para las barras y para cada alimentador del conjunto de la Seccionadora.
  • Es indispensable analizar el estado del neutro del sistema para poder seleccionar adecuadamente el sistema de protecciones que corresponda a cada equipo a proteger.
  • Se debe definir la cantidad de cables en paralelo que se conectarán a cada módulo de la celda para manejar altas corrientes.
  • Si el sistema eléctrico no tiene elementos de protección contra sobretensión externa, las Seccionadoras deberán solicitarse con sus propios pararrayos.
  • Se debe identificar la Calidad de Energía del sistema eléctrico en el punto de instalación de la celda. Para poder agregar un factor de seguridad que aumente las capacidades nominales de las Seccionadoras y evitar un daño prematuro durante condiciones de operación normal.
Sistema Electrico con Media Tensión.
Imagen Referencial: Sistema Electrico con Media Tensión. Fuente: SIEMENS.

2. Protección y Medición del Sistema Eléctrico

El sistema de protección y de medición que se debe incluir en el dimensionamiento de las Seccionadoras de Media Tensión dependerá la importancia de la red eléctrica donde se instalarán. Por lo tanto, se deben tomar en cuenta los siguientes parámetros:

  • Las funciones de protección serán más robustas si los equipos protegidos o las líneas de distribución asociadas a la Seccionadora representan un gasto muy alto si se dañan por una falla. Mientras que, las funciones de protección serán más simples si los equipos protegidos o las líneas de distribución son poco costosas y representan un gasto mínimo si se dañan por una falla.
  • El cliente final debe indicar si requiere de la instalación de monitores de calidad de energía dentro de la aparamenta de las Seccionadoras de Media Tensión. En caso afirmativo, se deberán incluir dentro de las Celdas los transformadores de corriente y de tensión con núcleos específicos de calidad energía, y no con núcleos de protección.
  • En algunas ocasiones, si la Seccionadora forma parte de la acometida de un cliente, es requerido que se instale un Medidor Comercial para fines de Facturación. En este caso, se debe incluir dentro de la seccionadora el transformador de corriente y de tensión con especificaciones del núcleo adecuadas para la presición comercial.
  • La redundancia del sitema de protección y de medición dependerá del presupuesto que se tenga para esos fines. Y, de los requerimientos de robustez de la red eléctrica en el lugar donde se instalará la seccionadora.
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3. Tipo de Suministro

Las especificaciones técnicas de las Celdas de Media Tensión también dependerán del tipo de suministro al que están asociadas:

  • Si las celdas forman parte de un sistema de energía público deberán especificarse acorde con los líneamientos de la compañía de servicio eléctrico. Con el objetivo de asegurar que los trabajadores de esa compañía tengan conocimiento de la operación y mantenimiento de las Seccionadoras que se instalarán en su sistema.
  • Si las celdas forman parte de una Planta de Generación de Energía, deberán especificarse con los máximos requerimientos de continuidad de servicio durante jornadas de mantenimiento. Y deberán ser preferiblemente modulares, para gestión de repuestos de forma inmediata.
  • Si las seccionadoras forman parte de un sistema suministro de energía de emergencia, como los sistemas de protección contra incendio, hospitales, o salidas de emergencia en plantas petroleras. Entonces, deberán especificarse con alta redundancia en todos los dispositivos de seccionamiento y de protección. Además, deberán tener las características constructivas más robustas para mantener la continuidad de servicio eléctrico ante condiciones catastróficas para que los operadores puedan salir con vida de la planta.

4. Ubicación del Servicio

Otro factor a tomar en cuenta para dimensionar las Seccionadoras de Media Tensión es la ubicación del servicio:

  • Si las celdas se van a instalar en el exterior, estarán sometidas a la radiación solar y al impacto de las lluvias. Por lo tanto, deberán tener una cobertura más robusta que les permita soportar esas condiciones ambientales sin dañarse, sin afectar la continuidad del servicio eléctrico, y sin afectar el rendimiento de la vida útil de la aparamenta.
  • En cambio, si las celdas se van a instalar en una caseta dentro de una subestación de transformación, no estarán expuestas a radiación solar ni a lluvias, por lo que su carcasa será más simple.
  • Hay algunas ocasiones en las que se requerirán a las Seccionadoras instaladas en Subestaciones Móviles. Por lo que se deben considerar ciertas adaptaciones para el transporte de las seccionadoras sin ocasionar el desprendimiento de sus partes debido a la alta tasa de desplazamiento.
  • Es indispensable definir la accesibilidad del resinto en donde se instalarán las celdas. Es decir, si es abierto al paso de los transeúntes, o si sólo tiene acceso al personal autorizado. En este sentido, la Seccionadora tendrá una especificación diferente en sus capacidades de soporte de arco interno y de enclavamientos para que no cualquier persona pueda abrir las puertas de la aparamenta.
Celdas o Seccionadoras en Parques Solares
Celdas o Seccionadoras de Media Tensión en Parques Solares. Fuente: Schneider Electric MV Switchgear.

5. Condiciones Ambientales

Las condiciones ambientales influyen directamente en el tipo de aislamiento que se eligirá para la seccionadora. Dado que cada tipo de aislamiento tiene mejor vida útil en ciertas condiciones climáticas que en otras. Por lo tanto, las condiciones ambientales que se deben tomar en cuenta son las siguientes:

  • Ambiente del Cuarto Eléctrico: con aire acondicionado, con entrada de polvo, entre otros. Cada tipo de aislamiento en las Celdas provee cierta flexibilida y robustez frente a diferentes tipos de ambiente.
  • Temperatura Ambiente: las seccionadoras se fabrican para soportar un rango específico de temperatura ambiente según el modelo y según la marca. Si se instala una Seccionadora que no soporta la temperatura ambiente del lugar, entonces su vida útil se reducirá significativamente y dará problemas operativos frecuentemente.
  • Altitud: los datos de placa de las Seccionadoras tienen derateo dependiendo de la altitud del lugar donde se van a instalar. Es imprescindible que los Ingenieros de Proyecto tomen este dato en cuenta paraa evitar problemas durante la ejecución del proyecto.
  • Humedad: las Seccionadoras deben equiparse con resistencias calefactoras para evitar la humedad dentro de los compartimientos de la aparamenta. Aunque lo más recomendable es que estén alojadas en cuartos eléctricos con aire acondicionado para evitar problemas de corrosión y formación de arcos internos.

6. Aplicación Específica

Los dispositivos de seccionamiento, protección, control y los transformadores de intrumentación que deberán equipar cada módulo de la Seccionadora van a depender de la aplicación específica que se requiera en el lugar de la instalación. A continuación, explicamos algunos ejemplos:

  • Requerimientos de Seccionamiento: Usualmente requerido en sistemas de distribución secundaria de las compañías de servicios públicos. En muchos casos requiere incluir relés de protecciones eléctricas dependiendo de la topología del sistema y de otros relés de protección cercanos.
  • Requerimientos de Transferencia de Barra: Frecuentemente utilizados en las plantas industriales y en edificios comerciales y corporativos. Que necesitan pasar toda la carga al sistema de generación de emergencia local cuando hay ausencia de servicio eléctrico de la red pública. En este caso se requiere que la Seccionadora esté equipada con interruptores, transformadores de instrumentación y controladores de transferencia automática.
  • Requerimientos de Alta Tasa de Seccionamiento: Generalmente se requiere en plantas industriales con motores de media tensión. Que necesitan encenderse y apagarse varias veces durante el día dependiendo del proceso al que estén asociados. En estos casos es preferible equipar la seccionadora con contactores de media tensión y asociarlos al sistema de control del motor.
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7. Procedimientos Operativos Específicos del Sector

Cada sector tiene un procedimiendo operativo diferente. Por ejemplo, si las Seccionadoras pertenecen al sector de Servicios Públicos, podrían estar ubicadas en subestaciones desatendidas, y el personal que las opere será personal especializado, que conozca los riesgos y los equipos de protección personal que debe usar.

Sin embargo, si las seccionadoras están ubicadas en un Edificio Corporativo, es posible que no haya personal especializado para operar las Seccionadoras, sino que se deberá subcontratar a una empresa de servicio especializada para esos fines.

En resumen, los procedimientos operativos específicos del sector influyen en que los siguientes parámetros cambien entre un modelo de Seccionadora y otro:

  • Operación (comandos de apertura y cierre, enclavamientos, etc).
  • Inspección (continuidad del servicio mientras se abren las puertas de la celda).
  • Protección del Personal.
  • Instrucciones de Trabajo.
  • Gestiones Mantenimiento (algunos modelos de seccionadoras requiren mayor frecuencia de mantenimiento que otros modelos).

8. Regulaciones

A pesar de todos los factores que hemos descrito en los puntos anteriores de este artículo, los que más influyen en la selección adecuada de las Seccionadoras de Media Tensión son las regulaciones. Entre las que destacan las seguientes:

  • Estádares Internacionales.
  • Leyes Gubernamentales o Estatales.
  • Regulaciones de la Compañía Propietaria del Sistema Eléctrico.
  • Directrices de Asociaciones entre los Propietarios del Sistema Eléctrico.

Conclusiones

Las Seccionadoras de Media Tensión IEC tienen muchos modelos con innumerables variaciones de fabricación dependiendo de la marca. Por lo tanto, es responsabilidad de los Ingenieros de Planificación, Diseño, Procura y Compras, tener el criterio adecuado para seleccionar las características constructivas de las Seccionadoras que mejor se adapten a las necesidades de sus proyectos.

En algunas ocasiones, los Ingenieros de Ventas podrían dar asesoría respecto a las soluciones que se adaptan mejor al proyecto. Pero, lo más recomendable es que todos los Profesionales involucrados con el Proyecto desde la etapa inicial hasta la etapa de ejecución tengan el criterio técnico suficiente para mitigar los errores que suelen aparecer en la etapa de Energización y Puesta en Marcha.

→ Artículo Recomendado: Introducción a las Celdas Seccionadoras de Media Tensión IEC

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Fuentes

Imagen de Banner: SIEMENS 8DJH 36 Medium Voltage Switchgear.

8DJH 36 – Medium-voltage switchgear – Siemens USA

Medium voltage IEC air insulated primary switchgear (AIS) UniGear ZS1 – Air Insulated Switchgear – Medium Voltage (Switchgear) | ABB

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