UNEXPO- REDES ELECTRICAS UNIDAD III: LA CARGA Y SUS CARACTERSTICAS. LA DEMANDA Clculo de la demanda mxima. Como se mencion anteriormente el valor ms importante a considerar a la hora de disear un sistema o un circuito, como es en nuestro caso, es la demanda mxima, ya que sta representa la mayor de las exigencias a este circuito en condiciones normales de funcionamiento. Hablamos igualmente que existen dos valores de demanda mxima que pueden considerarse, la demanda diversificada o coincidente, y la demanda no coincidente. La escogencia de cual valor de demanda se debe utilizar depender de las caractersticas de las cargas que se pretenden servir. La demanda diversificada se utiliza cuando las cargas o grupos de cargas a ser alimentadas son parecidos u homogneos. Cuando se trata de cargas de caractersticas muy diferentes se utiliza la demanda no coincidente. Informacin a considerar para el clculo de la demanda mxima 1. Caractersticas demogrficas de la zona: Esta informacin puede ser

suministrada por la Oficina Central de Informacin o a travs de publicaciones de organismos regionales.

2. Caractersticas socioeconmicas 3. Zonificaciones y polos de desarrollo: Esta informacin se consigue en las

Oficinas de Planificacin Urbana a travs de los Planes de Desarrollo Urbano (P.D.U.L.) y ordenanzas municipales.

4. Planes especiales de la ciudad: Fundacin Jacinto Lara, FUNREVI, etc. 5. Informacin del servicio elctrico y planes de desarrollo previstos para la

zona: Suministrada por la empresa encargada de la distribucin del servicio elctrico para la regin.

La demanda de saturacin Los estudios de demanda deben considerar el crecimiento que la carga experimentar en el tiempo. En el caso de proyectos que se ejecutarn por fases, el diseo deber considerar (ej. Conductor) la carga a ser servida en la etapa final del proyecto. Las empresas distribuidoras de energa elctrica manejan indicadores de crecimiento de la demanda por zona que pueden ser de utilidad a la hora de disear. Estos valores varan si la zona est consolidada en su uso o no.

Crecimiento de la demanda

Cuando se observa la carga de ao en ao se nota un crecimiento de la misma, este es el factor que influye en la expansin del sistema de distribucin:

Pn = P0 * (1 + g)^n

Siendo Pn la carga al fin del ao n, P0 la carga inicial, g la tasa de crecimiento anual, n el nmero de aos.

Si se conoce una serie de valores de Pn, del pasado, se pueden determinar valores de g, y adoptando el ms acertado se habr construido la ley que permite predecir los valores esperados en el futuro.

Mtodos de estimacin de la demanda mxima

A efectos de determinar la demanda a ser suministrada por un sistema de distribucin, deben considerarse los diversos tipos de usuarios servidos por el mismo. De esta manera las estimaciones deben incluir las siguientes:

Demanda residencial

Demanda no residencial

Demanda de alumbrado pblico. Estimacin de demanda para industrias, edificios comerciales y de oficinas. (Demanda no residencial).

Para estos tipos de suscriptores se pueden presentar dos casos. El primero, que se disponga de los valores de las cargas; en cuyo caso se utilizarn factores de demandas tpicos para calcular la demanda mxima. El segundo caso, que no se disponga de informacin concreta sobre la carga elctrica que ser alimentada. Caso en el cual la estimacin se realiza en base a valores tpicos de densidades de cargas. En estos casos la estimacin de las demandas se hace individualmente para cada tipo de suscriptor.

Densidades de carga para suscriptores no residenciales

Tipo de Suscriptor Densidad en kVA/km2

Comercios y oficinas 100.000

Fbrica de aviones 215.000

Centrales azucareros 204.000

Fbricas de papel y cartones 151.000

Fbrica de motores 129.000

Textileras 129.000

Tabacaleras 118.000

Industrias manufactureras 108.000

Talleres de reparacin 81.000

Fbrica de pequeos artefactos 81.000

Fbrica de lmparas 52000

Fbrica de pequeos dispositivos 38.000

Centro de servicio automotor 40.000

Fbrica de productos qumicos 108.000

Fbrica de productos electrnicos 111.000

Fundiciones y siderrgicas 107.000

Fbricas de porcelanas 22.000

Imprenta peridicos 32.000

Industrias pesadas 100.000

Industrias medianas 80.000

Industrias pequeas 50.000

Tipo de suscriptor Factor de demanda

(%)

Oficinas 60

Comercios 40

Hospitales, clnicas 30

Supermercados 40

Restaurante 40

Locales industriales 75

Viviendas 50

Estimacin de la demanda diversificada Residencial. Mtodo de la Westinghouse. Este mtodo es muy utilizado y considera la diversidad entre cargas similares y la no coincidencia entre los picos de los diferentes tipos de carga, a travs del Factor de Variacin horaria que indica el porcentaje en que cada tipo de carga (artefacto) contribuye a la demanda mxima. El mtodo utiliza una familia de curvas que representan la demanda mxima por artefacto contra el nmero de artefactos para varias cargas residenciales tpicas. Las curvas estn graficadas hasta para un mximo de 100 artefactos, cuando la cantidad de artefactos excede esta cantidad debe utilizarse la siguiente ecuacin:

Y = A + B/X A/X

DONDE: Y: es la demanda mxima diversificada por artefacto X: es el nmero de artefactos B: es la demanda mxima de 1 artefacto A: es la demanda mxima diversificada para infinitos aparatos Los valores tpicos de A y B son los siguientes.

TIPO DE ARTEFACTO B A

Luz y miscelneos 0,175 0,046

Refrigerador 1,079 0,052

Calentador 1,494 0,731

Secadora 4,272 1,187

Cocinas elctricas 2,282 0,533

Aire acondicionado HP 0,429 0,304

Aire acondicionado 3/4 HP 3,160 2,095

Aire acondicionado 1 HP 3,750 0,483

Hidroneumticos 1,800 0,316

Procedimiento de clculo.

1. Obtener el nmero de artefactos de cada tipo; multiplicando el nmero total de suscriptores por el factor de uso (FU). Siendo el factor de uso el porcentaje de suscriptores que se estima utilicen un determinado tipo de artefacto.

2. Obtener de la curva, la demanda diversificada por artefacto, para el nmero de artefactos obtenidos o en su defecto utilizar la frmula. (DV)

3. Obtener el factor de variacin horaria de la tabla B 4. Obtener el valor de la Demanda mxima para cada tipo de artefacto,

multiplicando la demanda diversificada por unidad por el factor de variacin horaria, determinado en el punto anterior.

5. La demanda total es la sumatoria de las demandas diversificadas por cada tipo de artefacto.

Nmero de suscriptores: (N)

Tipo de Artefacto

Cantidad de artefactos

Dem. Div. Max. Prom.

(KVA)

Factor Horario

Dem. Div. Total (KVA)

1 X1=N * FU(1) DV(1) FH(1) D(1) = DV(1) * FH(1)

2 X2=N * FU(2) DV(2) FH(2) D(2) = DV(2) * FH(2)

3 X3=N * FU(3) DV(3) FH(3) D(3) = DV(3) * FH(3)

TOTAL DT= D(1)+D(2)+D(3)

EJERCICIO

Calcular la demanda mxima para un grupo de 25 viviendas, ubicadas en una zona de clase media; conociendo que la misma se presenta a las 7:00 p.m. Solucin.

De acuerdo a las caractersticas de los suscriptores de la zona se han considerado los siguientes factores de uso

Artefactos % Factor de Uso

Luz y Miscelneos 100

Refrigeradores 100

Calentadores 40

Cocina Elctrica 80

Aire acondicionado 40

1. Calcular el nmero de artefactos de cada tipo. (X)

Tipo de Artefacto Factor de

uso X

1 Luz y Miscelneos 100 25*1 = 25

2 Refrigeradores 100 25*1 = 25

3 Calentadores 40 25*0,4 = 10

4 Cocina Elctrica 80 25*0,8 = 20

5 Aire acondicionado 40 25*0,4 = 10

2. Obtener de la curva, la demanda diversificada por artefacto, o en su defecto

utilizar la formula. (DV)

Tipo de Artefacto Factor de

uso X DV

1 Luz y Miscelneos 100 25*1 = 25 0,051

2 Refrigeradores 100 25*1 = 25 0,093

3 Calentadores 40 25*0,4 = 10 0,782

4 Cocina Elctrica 80 25*0,8 = 20 0,708

5 Aire acondicionado 40 25*0,4 = 10 0,317

3. Obtener el factor de variacin horaria de la tabla anexa

Tipo de Artefacto Factor de uso

X DV FH

1 Luz y Miscelneos 100 25*1 = 25 0,051 1

2 Refrigeradores 100 25*1 = 25 0,093 0,95

3 Calentadores 40 25*0,4 = 10 0,782 0,80

4 Cocina Elctrica 80 25*0,8 = 20 0,708 0,3

5 Aire acondicionado 40 25*0,4 = 10 0,317 0,91

4. Obtener el valor de la Demanda mxima para cada tipo de artefacto, multiplicando la demanda diversificada por unidad por el factor de variacin horaria, determinado en el punto anterior.

5. La demanda total es la sumatoria de las demandas diversificadas por cada tipo de artefacto.

Tipo de Artefacto Factor de uso

X DV FH D

1 Luz y Miscelneos 100 25*1 = 25 0,051 1 1,279

2 Refrigeradores 100 25*1 = 25 0,093 0,95 2,211

3 Calentadores 40 25*0,4 = 10 0,782 0,80 6,256

4 Cocina Elctrica 80 25*0,8 = 20 0,708 0,3 4,248

5 Aire acondicionado 40 25*0,4 = 10 0,317 0,91 2,880

TOTAL 16,874

La demanda total del conjunto de tipos de suscriptores es la suma de las demandas de cada tipo de suscriptor en particular, es decir:

Demanda Total = demanda residencial + demanda no residencial + demanda de alumbrado pblico

Esta demanda ser til al momento de determinar el calibre del conductor que alimentar al conjunto de cargas y la proteccin que le corresponda. Para la determinacin del tamao de los transformadores para cada sector, es mas conveniente utilizar la demanda individual por tipo de suscriptor, calculndola como: Demanda residencial = demanda total residencial / cantidad de suscriptores

residenciales

A - secador de ropas B - calentador de agua fuera de pico, carga fuera de pico C - calentador de agua no controlado D - cocinas elctricas E - iluminacin y aplicaciones miscelneas F - enfriador de ambiente (0.5 HP) G- calentador de agua fuera de pico, carga de pico (elemento superior no

controlado) H - quemador de calefactor I - congelador (freezer) tipo residencial J - refrigerador (heladera) K- aire acondicionado central que incluye bomba de enfriamiento, y bomba de calor 5 HP L - calefactor de casa, que incluye bomba de calor calefaccin conectada de 15 kW y bomba 5 HP

Factores de Variacin Horaria

Hora Luz y

Miscelneos Refrigeracin Calentador Secadora

Cocinas elctricas

Aire acond.

Hidroneumtico

12 M .32 .93 .51 .03 .02 .40 0

1 .12 .89 .37 .02 .01 .39 0

2 .10 .80 .30 0 .01 .36 0

3 .09 .76 .22 0 .01 .35 0

4 .08 .79 .15 0 .01 .35 0

5 .10 .72 .14 0 .02 .33 0

6 .19 .75 .16 0 .05 .30 0

7 .41 .75 .46 0 .30 .41 1.00

8 .35 .79 .70 .08 .47 .53 1.00

9 .31 .79 1.00 .20 .28 .62 .50

10 .31 .79 1.0 .65 .22 .72 .40

11 .30 .85 .99 1.00 .22 .74 .50

12 .28 .85 .98 .98 .33 .80 1.00

1 .26 .87 .86 .70 .25 .86 1.00

2 .29 .90 .82 .65 .16 .89 .50

3 .30 .90 .81 .63 .17 .96 .40

4 .32 .90 .79 .37 .24 .97 .30

5 .70 .90 .75 .30 .80 .99 0.00

6 .92 .90 .75 .22 1.00 1.00 1.00

7 1.00 .95 .80 .26 .30 .91 1.00

8 .95 1.00 .81 .20 .12 .79 .70

9 .85 .95 .73 .18 .09 .71 .60

10 .72 .88 .67 .10 .05 .64 .30

11 .50 .88 .59 .04 .04 .55 0

12 M .32 .93 .51 .03 .02 .40 0