Estudio integral de pérdidas de energía eléctrica en Cabaiguán

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electroenergética. TRABAJO DE DIPLOMA ESTUDIO INTEGRAL DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN CABAIGUÁN. Autor: Fernando Sánchez González Tutor: Ing. Yeovany A. Cuellar Román Ing. Michel Álvarez Cuellar. Santa Clara Curso: 2010-2011 "Año 53 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electroenergética. TRABAJO DE DIPLOMA ESTUDIO INTEGRAL DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN CABAIGUÁN. Autor: Fernando Sánchez González e-mail [email protected]. Tutor: Ing. Yeovany A. Cuellar Román e-mail [email protected]. Ing. Michel Álvarez Cuellar e-mail [email protected]. Consultante: Jorge Luis Nápoles Muro e-mail [email protected] Santa Clara Curso: 2010-2011 "Año 53 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Eléctrica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. La inspiración existe, pero hay que hallarla trabajando. Pablo Picasso.

(5) ii. DEDICATORIA. A mi mamá, por confiar en mí. A mi papá, por apoyarme siempre. A mi familia, por darme fuerzas..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. A mamá, por todo. A mi familia, porque por ellos estoy aquí. A Yosman, Adriel y Yuniesky, por cargar conmigo estos cinco años. A mis tutores, que me ayudaron tanto. A todos los que de una forma u otra hicieron posible este día..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Recopilación de información sobre el comportamiento de las pérdidas de energía eléctrica en los Sistemas Eléctricos de Potencia. 2. Recorrido de campo y levantamiento de los circuitos de subtransmisión, primarios y secundarios, necesarios para la realización del estudio. 3. Actualizar los ficheros de los softwares, Radial 7.7, PSX y WinGeneral a partir de los levantamientos realizados y de la información obtenida en la Empresa Eléctrica del municipio. 4. Calcular las pérdidas a través de los diferentes programas, identificando el por ciento de pérdidas por niveles de voltaje.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. La presente investigación propone un estudio detallado del concepto pérdidas de energía eléctrica, su efecto, los niveles en que se encuentran, como se manifiestan y su posible disminución. La misma surge a partir de la necesidad de un control estricto de la energía que produce algún bien, o sea la utilizada por los consumidores y la que se pierde por diversos factores técnicos y no técnicos. Numerosos son los bienes que se ponen en función de la reducción de las pérdidas, de ahí que su conocimiento y evaluación es de vital importancias desde el punto de vista económico y en cuanto a calidad del servicio se refiere. De manera concluyente este trabajo propone una metodología para el cálculo de las pérdidas de energía eléctrica en el municipio de Cabaiguán, con la que se obtiene el desglose de estas por niveles típicos, permitiendo tener conocimiento de las áreas y componentes que presentan los mayores problemas y que requieren una mayor atención..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA ................................................................................................................iv RESUMEN ............................................................................................................................. v INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1 Organización del informe ................................................................................................... 2 CAPÍTULO 1. 1.1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 3. Clasificación de las pérdidas de energía eléctrica. ................................................... 3. 1.1.1. Pérdidas técnicas. ............................................................................................. 4. 1.1.2. Pérdidas no técnicas o comerciales. .................................................................. 5. 1.2. Clasificación de los errores en las mediciones eléctricas. ........................................ 7. 1.3. Las pérdidas a nivel mundial.................................................................................. 11. 1.4. Las pérdidas en Cuba. ............................................................................................ 15. 1.4.1. Las pérdidas en Sancti Spíritus........................................................................... 16. 1.4.2. Pérdidas en el municipio. ................................................................................... 19. CAPÍTULO 2.. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE. ENERGÍA ELÉCTRICA ...................................................................................................... 21.

(10) vii 2.1. Pérdidas globales de energía. ................................................................................. 21. 2.2. Determinación de las pérdidas técnicas. ................................................................ 21. 2.2.1. Cálculo de pérdidas de energía en Subtransmisión y Distribución Primaria. .... 22. 2.2.2. Circuitos de distribución secundaria. ................................................................. 24. 2.2.3. Pérdidas de energía en Acometidas. ................................................................... 27. 2.2.4. Cálculo estimado de las pérdidas de energía en los Contadores de Energía. Eléctrica. ........................................................................................................................... 28 2.3. Metodología para la cuantificación de las causas más significativas que producen. pérdidas no técnicas. ......................................................................................................... 30 CAPÍTULO 3. 3.1. RESULTADOS Y VARIANTES............................................................ 35. Pérdidas globales de energía. ................................................................................. 35. 3.1.1. Pérdidas de energía en la Subtransmisión....................................................... 36. 3.1.2. Pérdidas de energía en la distribución primaria. ............................................. 36. 3.1.3. Pérdidas de energía en circuitos de distribución secundaria: ......................... 37. 3.1.4. Pérdidas de energía en las acometidas y contadores: ..................................... 38. 3.1.5. Análisis general de las pérdidas de energía eléctrica. ..................................... 39. 3.2. Estudio de las variantes para la reducción de pérdidas. ......................................... 41. 3.2.1. Variante 1 para la reducción de pérdidas. ....................................................... 43. 3.2.2. Variante 2 para la reducción de pérdidas. ....................................................... 44. 3.3. Ventajas que presenta la aplicación del muevo procedimiento. ......................... 46. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................... 47 Recomendaciones ............................................................................................................. 48 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 49 ANEXOS .............................................................................................................................. 51 Anexo I. Salida de los Nu-Lec. ...................................................................................... 51.

(11) viii Anexo II. Tablas en EXEL para el cálculo de pérdidas en acometidas y contadores. 53.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. La necesidad de conocer los valores de pérdidas y su localización ha sido siempre una tarea difícil para los ingenieros encargados del funcionamiento del sector eléctrico. De la experiencia obtenida hasta la fecha en la implementación del programa especial para reducción y control de pérdidas de energía en una empresa eléctrica, se desprende tener un seguimiento sistemático y una evaluación periódica del mismo. Para el caso particular del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), se ha comprobado que solamente a través del cálculo de la contribución de las pérdidas de energía en cada componente de los subsistemas de media y baja tensión, se pueden efectuar acciones que permitan mejorar los resultados. Hoy en día con el crecimiento de la demanda de energía esta tarea se vuelve aún más compleja. En los últimos años el ahorro de energía eléctrica se ha convertido en una de las principales tareas del país, dirigido al desarrollo y consolidación de la eficiencia económica en todos los sectores y a todos los niveles, utilizándose para ello los más diversos adelantos de la ciencia y la tecnología que incluye la aplicación de la computación. Desde el punto de vista social en su conjunto, la energía es un factor importante en el desarrollo de las fuerzas productivas y en la elevación del nivel de vida en la población. En nuestro país la infraestructura eléctrica no ha estado al margen de los problemas presentados en los últimos tiempos, por lo que el consumo debe ser planificado racionalmente, lo cual se traduce en la disminución de interrupciones, fallas y pérdidas eléctricas en todos los eslabones del Sistema Electroenergético Nacional redundando esto en una mayor calidad del servicio a los clientes. En este sentido se plantea como problema de investigación: ¿Cómo lograr un cálculo fiable y sistemático de las pérdidas de energía eléctrica?.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. Para dar respuesta al problema de la investigación, se trazaron los siguientes objetivos. Objetivo general: Plantear la metodología para el cálculo de las pérdidas de energía eléctrica en el municipio de Cabaiguán y propuestas para su disminución. Objetivos específicos: 1. Realizar una búsqueda bibliográfica sobre el tema. 2. Describir el procedimiento y sus métodos de utilización. 3. Aplicar la metodología y determinar las pérdidas. 4. Proponer variantes para la reducción de las pérdidas. Organización del informe Capítulo 1 Abarca la información relacionada con las pérdidas de energía eléctrica y su clasificación, aspectos técnicos, así como del comportamiento de las mismas. Capítulo 2 Se especifica la metodología para el cálculo y determinación de las pérdidas de energía. Capítulo 3 Se determinan las pérdidas de energía en Cabaiguán y se estudian las variantes para su reducción..

(14) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 3. CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. Las pérdidas de energía, en forma elemental, se definen como la diferencia entre la energía disponible en la conexión al consumidor y la energía que se produce en las plantas eléctricas generadoras. En un Sistema Eléctrico de Potencia, las pérdidas de energía se manifiestan desde los servicios auxiliares de las centrales eléctricas generadoras, hasta las acometidas y medidores de los clientes, pasando por las subestaciones elevadoras y reductoras, las líneas de transmisión, subtransmisión, los alimentadores primarios, las redes secundarias, entre otros. Las pérdidas se pueden clasificar en dos grandes grupos: las llamadas pérdidas no técnicas, que se deben principalmente al mal funcionamiento de algunos equipos de medición, aspectos administrativos y de organización como son los errores de facturación, y a otros aspectos sociales, como es el caso del fraude eléctrico. El segundo grupo está conformado por las pérdidas técnicas, que no son más que aquellas relacionadas con la eficiencia del sistema en las etapas de generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica hasta el consumidor final, cualquiera que sea su tipo (industrial, comercial, residencial, de servicio público, entre otros). 1.1. Clasificación de las pérdidas de energía eléctrica.. En el proceso de generación, transmisión y distribución para suministrar la energía eléctrica a cada consumidor se producen pérdidas en una u otra medida. En este epígrafe no se tratarán las pérdidas en generación pues estas varían de acuerdo a la composición del sistema y estas no se incluyen dentro de las pérdidas de energía del municipio, no son motivo de análisis en este trabajo. Para su estudio, en este trabajo, las pérdidas de energía eléctrica se clasifican según su origen en: pérdidas técnicas y pérdidas no técnicas o comerciales..

(15) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 1.1.1. 4. Pérdidas técnicas.. Las pérdidas técnicas se deben a la energía consumida por los componentes del sistema relacionados a los procesos de generación, transmisión y distribución. Es un fiel reflejo del estado y la ingeniería de las instalaciones eléctricas y dependen básicamente, del grado de optimización de la estructura del sistema eléctrico, y de las políticas de operación y mantenimiento. Su mayor concentración, es ocasionada por la distribución de energía eléctrica por medio de conductores, transformadores y otros equipos del sistema de distribución primaria y secundaria donde las pérdidas por calentamiento (dígase efecto Joule), representan el mayor por ciento, adicionándosele a estas las pérdidas por corrientes parásitas e histéresis que se originan en los transformadores, así como ocasionadas en las líneas de transmisión por el efecto corona. Las pérdidas técnicas representan una verdadera pérdida de energía desde el punto de vista físico; es energía que no puede ser utilizada de ninguna manera y cualquier medida que permita reducirlas representa un beneficio para la empresa y para la economía en general. Estas pueden subdividirse, a su vez, en correspondencia con el tipo y las causas de origen. [4]. Según el tipo se consideran: 1). Pérdidas por transporte en: Las líneas de transmisión. Las líneas de subtransmisión. Los circuitos de distribución primaria. Los circuitos de distribución secundaria. Acometidas.. 2). Pérdidas por transformación en transformadores de: Transmisión-subtransmisión. Subtransmisión-distribución. Distribución..

(16) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 3). 5. Pérdidas en las mediciones.. Se producen en los equipos y aparatos de medición, incluidas las pérdidas en los transformadores de medición cuando la medición sea indirecta. Según la causa de origen, pérdidas por: 1). Efecto corona: estas son sólo consideradas en los niveles de voltaje elevados.. 2). Efecto Joule (Las ocasionadas por el paso de la corriente a través del conductor).. 3). Corrientes parásitas o histéresis: estas aparecen en los transformadores.. 1.1.2 Pérdidas no técnicas o comerciales. Ellas constituyen una pérdida real para la economía pues esta energía es consumida por los usuarios en alguna actividad pero no contabilizada en la facturación. Estas pérdidas son reflejo de la efectividad de los sistemas de facturación, la precisión de los equipos de medición de energía empleados, las dificultades en las empresas para cobrar por el servicio prestado, el nivel de las tarifas y de la calidad del servicio. En ocasiones los sistemas de facturación de los propios distribuidores son deficientes e incapaces de facturar por toda la energía servida así como de detectar en la infraestructura dónde se producen los robos. Por otra parte las pérdidas no técnicas representan energía que está siendo utilizada para algún fin, por lo cual la empresa no recibe pago alguno. Desde un punto de vista macroeconómico esto no representa una pérdida real; sin embargo, para las finanzas de la empresa conlleva una carga real, la cual generalmente tiene que ser transferida a los clientes que sí pagan por el servicio de una energía eléctrica. [1] El criterio más acertado para clasificar y evaluar estas pérdidas es la causa que la originan y se agrupan según las siguientes: 1) Consumo de usuarios no suscriptores. Comprende fundamentalmente la conexión directa de usuarios del servicio a una red sin haber suscrito un contrato o acuerdo con la empresa encargada de la distribución de energía. En este grupo se incluyen también aquellos usuarios que tuvieron un contrato con la empresa distribuidora y fueron desconectados de la red pero se vuelven a conectar a ésta sin autorización. Estos usuarios obviamente no tienen medición de energía consumida..

(17) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 6. 2) Pérdidas por fraude o hurto (por parte de suscriptores) Comprende todos los casos en los cuales el usuario, que es un suscriptor de la empresa distribuidora, altera el equipo de medición o toma directamente la energía sin pasar por este. Las formas en que estas pueden manifestarse son: a. Puente de chequeo y calibración sueltos. b. Puente de chequeo y calibración aislados. c. Conexión invertida. d. Contador inclinado. e. Intercambio de una fase con el conductor neutro. f. Contador perforado. g. Freno del disco (para los contadores electromagnéticos) ya sea total o parcial y de cualquier manera como: Alteración de sus órganos de ajuste de la máxima o de la mínima. Utilizando limallas u otro objeto entre imanes. Alterando la posición de la relojería logrando una mayor fricción. h. Línea interrumpida. i. Línea directa. j. Alteración de la bobina de potencial logrando un menor flujo de ésta. k. Alteración en el circuito de control de los metros electrónicos. 3) Pérdidas debido al fallo de la medición Las causas fundamentales que originan estas pérdidas son: a. Una mala conexión del metro contador de los transformadores de medición en caso que la medición sea indirecta. b. Transformadores de medición no adecuados, o sea, subempleados, en mal estado o sin protección. c. Descalibración de los metros contadores debido a la obsolescencia, suciedad, mala manipulación, ineficiente reparación e interrupción del ciclo de verificación, poca capacidad..

(18) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 7. 4) Pérdidas por administración Estas pérdidas corresponden a la energía no registrada por problema de gestión administrativa de la empresa (energía estimada) como son: a. Errores en la medición de los consumos (de lectura y cobro). b. Errores en los procesos del registro de los consumos. c. Inadecuada información que produce errores y/o demoras en la facturación. d. Errores en la estimación de consumos en los casos en que por cualquier motivo ya sea tanto en consumidores o en algún punto de interés no es posible registrarlo con la medición. e. Errores y/o atrasos en los registros y censos de instalaciones de alumbrado público. 5) Pérdidas por los insumos de la empresa Se entiende por consumo propio o insumo de la empresa a toda la energía que se consume en oficinas, talleres, subestaciones, etc., de la empresa y que no se contabiliza o se hace de forma incorrecta. [2] 1.2. Clasificación de los errores en las mediciones eléctricas.. Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido con una magnitud de referencia de igual especie, previamente elegida, que se denomina unidad de medida. En general los resultados de las mediciones no son exactos. Por más cuidado que se tenga en todo el proceso de la medición, es imposible expresar el resultado de la misma como exacto. Antes de realizar una medición con un grupo de instrumentos dados, es importante determinar qué tipos de errores pueden presentarse, para saber si se está dentro de los requerimientos de exactitud. Mediciones repetidas de una magnitud dada, por el mismo observador e instrumento y en circunstancias análogas, no conducen siempre al mismo resultado. Esto muestra que cada una de las mediciones está afectada por un error que depende de los agentes que concurren a la medición: El método de medida empleada..

(19) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 8. El observador. El instrumento. Condiciones del ambiente en que se desarrolla la experiencia. Atendiendo a su naturaleza y a las causas que los producen estos errores pueden clasificarse en tres categorías, errores groseros o fallas: errores sistemáticos y errores aleatorios o casuales. 1. Errores groseros o fallas: Consisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera. El cuidado con que trabaja el observador contribuye a disminuir la frecuencia de estos errores, los cuales son necesarios precaver mediante oportunas operaciones de control. Estos errores se caracterizan por su gran magnitud, y pueden detectarse fácilmente al comparar varias mediciones de la misma magnitud. Por ello se aconseja siempre realizar al menos tres mediciones repetidas. 2. Errores sistemáticos: Se llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones. Las causas de estos errores están perfectamente determinadas y pueden ser corregidas mediante ecuaciones matemáticas que los eliminen. En algunos casos pueden emplearse distintos artificios que hacen que la perturbación se auto elimine. En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores sistemáticos: a). Errores que introducen los instrumentos o errores de ajuste.. Estos son debidos a las imperfecciones en el diseño y construcción de los instrumentos. Mediante la calibración durante la construcción, se logra que para determinadas lecturas se haga coincidir las indicaciones del instrumento con valores obtenidos con un instrumento patrón local. Sin embargo, por limitaciones técnicas y económicas, no se efectúa ese.

(20) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 9. proceso en todas las divisiones de la escala. Esto origina ciertos desajustes en algunos valores de la escala, que se mantienen constantes a lo largo del tiempo. Estos errores repetitivos pueden ser medidos en módulo y signo a través del contraste, que es un ensayo consistente en comparar simultáneamente la indicación del instrumento con la indicación de un instrumento patrón de la más alta calidad metrológica (cuya indicación representa el valor verdadero convencional). b) Errores debidos a la conexión de los instrumentos o errores de método. Los errores de método se originan en el principio de funcionamiento de los instrumentos de medición. Hay que considerar que el hecho de conectar un instrumento en un circuito, siempre origina algún tipo de perturbación en el mismo. Por ejemplo, en los instrumentos analógicos aparecen los errores de consumo, fase, etcétera. Para corregir estos errores deben determinarse las características eléctricas de los instrumentos: resistencia, inductancia y capacidad. En algunos casos es posible el uso de sistemas de compensación, de forma tal de auto eliminar el efecto perturbador. Por ejemplo, en el caso del wattímetro compensado, que posee un arrollamiento auxiliar que contrarresta la medición del consumo propio. c). Errores por causas externas o errores por efecto de las magnitudes de influencia.. El medio externo en que se instala un instrumento influye en el resultado de la medición. Una causa perturbadora muy común es la temperatura, y en mucha menor medida, la humedad y la presión atmosférica. La forma de eliminar estos errores es mediante el uso de las ecuaciones físicas correspondientes, que en los instrumentos de precisión, vienen indicadas en la chapa que contiene la escala del mismo. En algunos casos, los instrumentos disponen de artificios constructivos que compensan la acción del medio externo. Por ejemplo, la instalación de resortes arrollados en sentidos contrarios, de manera que la dilatación térmica de uno de ellos se contrarresta por la acción opuesta del otro. Por otra parte, la mejora tecnológica de las aleaciones utilizadas ha reducido mucho los efectos debidos a la acción de la temperatura ambiente..

(21) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 10. d) Errores por la modalidad del observador o ecuación personal. Cada observador tiene una forma característica de apreciar los fenómenos, y en particular, de efectuar lecturas en las mediciones. Lo curioso que nos muestra la experiencia, es que cada uno de ellos, repite su modalidad en forma sistemática. De allí que se denomine a esta característica ecuación personal. Por ejemplo, al medir tiempos un determinado observador registra los mismos con adelanto o retraso con respecto a otro observador. 3 - Errores aleatorios Es un hecho conocido que al repetir una medición utilizando el mismo proceso de medición (el mismo instrumento, operador, excitación, método, etc.) no se logra igual resultado. En este caso, los errores sistemáticos se mantienen constantes, y las diferencias obtenidas se deben a efectos fortuitos, denominados errores aleatorios (mal llamados accidentales). Por ello, una característica general de estos es que no se repiten siempre en el mismo valor y sentido. En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de ellos: 1) Rozamientos internos. En los instrumentos analógicos se produce una falta de repetitividad en la respuesta, debido fundamentalmente a rozamientos internos en el sistema móvil. Así mismo, los falsos contactos también dan lugar a la aparición de este tipo de error. 2) Acción externa combinada. Muchas veces la compleja superposición de los efectos de las distintas magnitudes de influencia no permite el conocimiento exacto de la ley matemática de variación del conjunto, por ser de difícil separación. De esta manera, no puede predecirse el error ni realizarse las correcciones debidas, convirtiéndose en un error aleatorio. 3) Errores de apreciación de la indicación. En muchas mediciones, el resultado se obtiene por la observación de un índice (o aguja) en una escala, originándose así errores de apreciación. Estos a su vez tienen dos causas diferentes que se explican a continuación: Error de paralaje.

(22) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 11. Se origina en la falta de perpendicularidad entre el rayo visual del observador y la escala respectiva. Esta incertidumbre se puede reducir con la colocación de un espejo en la parte posterior del índice. Así la perpendicularidad del rayo visual se logrará cuando el observador no vea la imagen del mismo en el espejo. Error del límite separador del ojo El ojo humano normal puede discriminar entre dos posiciones separadas a más de 0,1 mm, cuando se observa desde una distancia de 300 mm. Por lo tanto, si dos puntos están separados a menos de esa distancia no podrá distinguirlos. La magnitud de este error es típicamente subjetiva, pues hay personas que tienen una visión mejor o peor que la normal. Para disminuir este tipo de error se puede recurrir al uso de lentes de aumento en las lecturas. 4) Errores de truncamiento. En los instrumentos provistos con una indicación digital, la representación de la magnitud medida está limitada a un número reducido de dígitos. Por lo tanto, en tales instrumentos no pueden apreciarse unidades menores que la del último dígito del visor (o display), lo que da lugar a un error por el truncamiento de los valores no representados. La magnitud máxima de este tipo de error dependerá del tipo de redondeo que tenga el instrumento digital, siendo el 50 % del valor del último dígito representado para el caso de redondeo simétrico y el 100 % para el caso del redondeo asimétrico. [5] 1.3. Las pérdidas a nivel mundial.. En la actualidad, han tomado nuevamente relevancia los programas de minimización de pérdidas en los sistemas eléctricos, debido al costo elevado de la energía eléctrica y a la necesidad de impactar en menor medida el medio ambiente, las pérdidas representan energía generada, pero no consumida, o sea energía que no produce ningún bien y sin embargo su producción tiene un nocivo efecto desde el punto de vista ambiental y un gasto económico no recuperable; por lo que la evaluación y acciones para la reducción de las mismas es una trabajo que resulta importante, pues el mismo permite conocer qué se debe.

(23) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 12. hacer específicamente para reducirlas. De ahí que la misión de las empresas tengan como premisa la generación, transmisión, distribución y comercialización de la energía de manara eficiente y al menor costo de producción lo que implica minimizar el efecto de las pérdidas, optimizando los procesos por los que pasa la energía de tal forma que se minimicen los costos en el suministro. En forma estricta, para una empresa eléctrica, la esencia de la optimización de las pérdidas en un sistema eléctrico es la minimización de los costos netos del suministro. Las pérdidas en un sistema eléctrico de potencia incrementan el costo de suministro de la energía a los consumidores. [3] 1.3.1 Pérdidas en países desarrollados. Para determinar cuándo un valor o índice de pérdidas se puede considerar como aceptable o es elevado, se deben hacer suposiciones sobre si las pérdidas representan un impacto importante sobre el Sistema o desde el punto de vista del costo de la energía no suministrada; o también el costo de reducción de las pérdidas, en cuanto las inversiones que se tienen que realizar para tal fin. Como índice global, se pueden establecer comparaciones con las empresas eléctricas de distintos países o con las pérdidas de los países como promedio de estas empresas, como se muestra en el gráfico 1.1. Estos valores son básicamente de referencia y finalmente constituyen una idea de orden de magnitud. [3]. Gráfico 1.1 Pérdidas en las redes de distribución en países de La Unión Europea.

(24) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 13. 1.3.2 Pérdidas en diferentes países. Las compañías de electricidad de diferentes países reportan la incidencia de fraude de energía eléctrica por los clientes. Estos utilizan conexiones clandestinas y alteran el funcionamiento de los equipos de medida para disminuir los costos por consumo del servicio. El enfrentamiento a dicha problemática se perfecciona con procedimientos operativos y dispositivos para la detección de los consumos ilícitos. Algunos usuarios deshonestos también perfeccionan sus prácticas ilegales para intentar burlar los controles.. El fraude de electricidad por parte de los usuarios le costó a la empresa estatal de electricidad de Cambodia alrededor de 15,6 millones de dólares en ganancias dejadas de percibir sólo en el año 2008. Según un reporte publicado en Internet, el suministrador nacional de electricidad de ese país asiático, asegura que cerca del diez por ciento de los ingresos estimados en ese año se perdieron, debido a la actuación de “clientes deshonestos”. El estado de Acapulco, en la costa del Pacífico en México, mantiene desde hace 45 años el primer lugar de ese país en el “robo de luz”. Según la Comisión Federal de Electricidad, en esa demarcación se pierden anualmente más de 400 millones de pesos por ese concepto. El fraude energético no es un fenómeno exclusivo de países en desarrollo. Clarence Stucki, un anciano de Utah, Estados Unidos de América, estuvo 60 años “colgado” ilegalmente del cable de la electricidad. Durante ese tiempo no pagó factura eléctrica alguna. Según recoge la noticia encontrada en Internet, todo el tiempo que Stucki robó electricidad, corrió un alto riesgo de morir electrocutado, ya que su conexión ilegal era muy precaria. En el Reino Unido, el ciudadano Harish Parmar, de 50 años, se declaró culpable de fraude eléctrico después que la policía descubrió que en sus propiedades había contadores eléctricos alterados. El desvío de electricidad durante seis años tuvo un costo mayor de 91 000 libras esterlinas.. En el año 2007 las pérdidas por fraude eléctrico en Andalucía, España, superaron los 15 millones de euros, después que se detectaron más de 11 000 contadores adulterados.[7].

(25) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 14. Las pérdidas de energía en los niveles de transmisión y distribución en distintos países se muestran en la tabla siguiente, donde se pueden observar diferencias importantes, éstas se deben en principio a la división de las pérdidas totales en técnicas y no técnicas, y para los fines de la evaluación y control se deben tener índices más desagregados, ya que las pérdidas totales sólo permiten determinar la magnitud del problema; pero es necesario conocer la causa y los problemas que las ocasionan. [3] En la tabla 1.1 se muestra el por ciento de pérdidas Tabla 1.1 Pérdidas de energía a nivel de transmisión y distribución en diferentes países. 1.3.3 Pérdidas en países de América Latina. Por ejemplo en Honduras por cada lempira (moneda hondureña) que la Empresa Nacional Energía Eléctrica (ENEE) debe recaudar por la venta de energía eléctrica, casi 23 centavos se dejan de percibir debido a pérdidas técnicas y no técnicas. Esto se debe que el porcentaje de pérdidas al primer trimestre de 2010 fue de 22.6%, superior en 0.2% al registrado en el año 2009, cuando fue de 22.4%. Sin embargo, de enero a marzo del presente año, las autoridades de la ENEE desarrollaron actividades como revisión y calibración de medidores a medianos consumidores, comerciales y residenciales; eliminación de servicios directos aprobados y no aprobados por la empresa, revisión y eliminación de promedios y anomalías reportadas por transparencia, así como la realización de ajustes por hurto de energía. En este país cada punto de pérdida equivale a siete millones de dólares, o sea 133 millones de lempiras. Lo anterior significa que esa empresa dejará de recaudar alrededor de 3,000 millones de lempiras en el presente año..

(26) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 15. En Argentina el 72 % de las empresas tienen una pérdida total debajo del 15 %; 28 % de las empresas tienen pérdidas totales con valores entre 18 y 30%, hay una con 40 %. En promedio las pérdidas totales es de 15,7 %. Puede asegurarse que en materia de Pérdidas Técnicas las empresas argentinas no presentan una situación preocupante, dado que se han realizado inversiones importantes en la modernización de las redes. El 92% tienen valores debajo del 10 %. En promedio las pérdidas técnicas de las empresas son de 6 %. Desde el punto de vista de la Pérdidas no Técnicas, se han realizado importantes acciones que reflejan buenos resultados. En promedio para las Empresas las pérdidas no técnicas es de 9,5 %. En México, en la Compañía de Luz y Fuerza del Centro (LyFC) que suministra electricidad para cerca de seis millones de hogares en la Ciudad de México y parte de la zona central del país, las pérdidas sobrepasan actualmente el 29% de la “energía recibida” (LyFC genera menos del 3% de la energía que distribuye, adquiriendo la mayor parte a la Comisión Federal de Electricidad, CFE). La mitad de dichas pérdidas, cerca del 15% son pérdidas "no técnicas", en Baja Tensión (es decir, corresponden al sector de consumidores domésticos). Entre las causas de éste quebranto destacan: "medidor alterado" (equivalente al 4.06%), "instalación clandestina" (3.33%) y "asentamientos irregulares" (2.19%). [6] 1.4. Las pérdidas en Cuba.. La Oficina Nacional de Estadísticas (ONE) reporta en su sitio en Internet que al cierre de 2009 Cuba generó 17 709,1 GW-h lo que superó lo generado en 2008 en un 0,2 por ciento. Según la ONE, en 2009 las pérdidas eléctricas ascendieron a 2 532,9 GW-h, cifra que representa alrededor del 14 por ciento respecto al total de la electricidad generada en el país. El pasado año las pérdidas eléctricas disminuyeron un 9,8 por ciento respecto al ejercicio anterior, gracias en buena medida a los trabajos de mejoramiento que se vienen realizando en las redes eléctricas de distribución, así como a la creación de nuevas subestaciones eléctricas. Todo ello redunda en una mayor calidad de la energía eléctrica y en la disminución de la cantidad de energía eléctrica que se pierde.. Con la Revolución Energética se incrementó la potencia instalada y la disponibilidad de las unidades generadoras, al incorporarse los emplazamientos de generación distribuida. Con.

(27) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 16. estas acciones, la energía eléctrica comenzó a generarse más cerca de los consumidores, disminuyéndose las pérdidas por transmisión, aunque modificó en gran medida los niveles de pérdidas en la distribución por la variedad de esquema y sentido de transferencia de la energía.. Al eliminarse el apagón por déficit de capacidad generadora, decreció apreciablemente la electricidad dejada de servir a los usuarios. Esto provocó que en el período 2006-2007, las pérdidas eléctricas aumentaran, llegando a un récord de 2 969,7 GW-h en 2007. En 2009 se generaron 86,6 GW-h más que en 2007 y las pérdidas disminuyeron en 436,8 GW-h. El aumento del consumo eléctrico por los clientes del sector residencial provoca que aumenten las pérdidas técnicas por distribución, debido a que crece la cantidad de energía eléctrica en dichas redes, la tensión es más baja y por tanto la intensidad de la corriente es mayor.. La cifra de pérdidas eléctricas que reporta la ONE incluye el fraude eléctrico. En 2009 se contabilizaron en el país un total de 26 833 fraudes eléctricos, y al cierre de noviembre de 2010 se habían detectado 24 688 acciones ilegales en el uso de la electricidad.. En el país se trabaja por aumentar la eficiencia energética, pero los ciudadanos deben ser conscientes en el uso racional y responsable de la electricidad “Conciencia energética es respeto ambiental” [7] 1.4.1 Las pérdidas en Sancti Spíritus. El control de pérdidas resulta de gran importancia para la estabilidad y rentabilidad de las empresas. Con este objetivo se han realizado diversos estudios en la Empresa Eléctrica provincial. Sus resultados demuestran que desde 1989 las pérdidas de energía en la provincia han oscilado entre un 10 y 19 % Al cierre del 2009 representaban el 13,41 % de la energía total disponible en la distribución. A continuación se presenta el comportamiento de las pérdidas de distribución, la energía disponible y el cuadrado de la energía disponible en los últimos 21 años (Figura 1.1). En el.

(28) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 17. gráfico todos los valores en por unidad (p.u) son referidos a los resultados obtenidos en 1989. 2.5. 2. 1.5. 1. 0.5. Energía Disponible. Pérdidas.. % de Pérdidas.. 20 09. 20 08. 20 07. 20 06. 20 05. 20 04. 20 03. 20 02. 20 01. 20 00. 19 99. 19 98. 19 97. 19 96. 19 95. 19 94. 19 93. 19 92. 19 91. 19 90. 19 89. 0. Cuadrado de la Energía Disponible x 10-7. Figura 1.1: Comportamiento de las pérdidas de distribución en los últimos 21 años.. En el gráfico se puede apreciar que la curva de pérdidas en todo momento, a partir del año de referencia, se mantiene por encima de la energía disponible, estableciendo un indicador que iba en ascenso todos los años a un ritmo de 2 % como promedio anual, hasta alcanzar el valor máximo de las pérdidas en 1995, lo que denota las insuficiencias tanto en el control de las pérdidas como en la aplicación de medidas de reducción con que afrontaba la empresa en dicho período. Sin embargo a partir de 1995 se logra invertir el sentido de la curva de pérdidas, disminuyendo esta en 1,1 puntos de por ciento como promedio anual (33,2 GW-h de ahorro). Los esfuerzos en este sentido han estados concentrados fundamentalmente en la reducción de pérdidas comerciales. En el año 2005 comienza de nuevo a incrementarse las pérdidas, el asenso fue de 0,6 % como promedio anual con un decrecimiento en el 2008 de 0,8 % y un marcado incremento de 1 % en el 2009 cuyas causas fundamentales se detallan más adelante. A continuación en la tabla 1.2 se presenta una comparación de la estructura de las pérdidas obtenida a partir de los estudios de pérdidas técnicas efectuados..

(29) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 18. Tabla 1.2 Comportamiento histórico de las pérdidas en Sancti Spíritus.. Año 1990. Año 1995. Año 1999. Año 2007. GW-h. %. GW-h. %. GW-h. %. GW-h. %. E. Disponible. 389,1. 100. 338,6. 100. 439. 100. 564,9. 100. Pérdidas Totales. 46,1. 11,8. 67. 19,8. 53,5. 12,2. 74,6. 13,2. Pérdidas Técnicas. 42,7. 11,0. 25,5. 7,5. 46. 10,5. 66,1. 11,7. Pérdidas no Técnicas. 3,4. 0,9. 41,5. 12,3. 7,5. 1,7. 8,5. 1,5. Se debe resaltar que en el año 1990 aún existían las condiciones propicias para obtener un % bajo de pérdidas, en lo fundamental por: La papelera de Jatibonico, cuyo consumo sobrepasaba los 24 GW-h/Año, representaba un 0,8 punto de por ciento de disminución. Los casos de fraudes eran puntuales. La medición se presentaba sin déficit de recursos. La posibilidad de consumidores clandestino era mínima, pues las variaciones de contrato eran escasas. El incremento de la energía consumida en el sector residencial es un factor determinante en el crecimiento de las pérdidas técnicas de la distribución en todos los niveles de tensión, tanto en líneas como en transformadores. El incremento de nuevos servicios también contribuye al aumento de las pérdidas fijas en transformadores y metros contadores. El cambio de la estructura del consumo que ha tenido la provincia en los años 1989, 1995, 2004 y 2009, ha experimentado un incremento en un 94,4 % respecto al de 1989 , a esto se le añade la descapitalización de las redes por falta de mejoras y una pésima infraestructura eléctrica. Las pérdidas comerciales en 1995 fueron del orden de los 41,1 GW-h, constituyendo el valor más grande alcanzado en la historia. El acelerado crecimiento de estas estuvo determinado fundamentalmente por: La proliferación del fraude eléctrico, primeramente por las restricciones del consumo residencial a través de un plan de consumo mensual y posteriormente por. el. consumidor tratar de evadir el pago de la electricidad, a partir del cambio de tarifa en 1994. A esto se le añade insuficiencias en el trabajo de inspección y que en el territorio solo el 16 % de los consumidores contaban con una correcta instalación sin.

(30) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 19. posibilidades reales de cometer fraude debido al deterioro del sellaje y las limitaciones de recursos para el servicio tales como gabinetes, tapas de block de conexiones y mangueras conduí. Un estudio realizado sobre el tema arrojó que en ese año el 13 % de los clientes cometían fraude y que la energía perdida por esta causa fue del orden de los 17,5 GW-h al año. Falta de recursos para la medición: Esta situación provocó pérdidas comerciales del orden de los 10 GW-h, sólo por concepto de empates directos, metros defectuosos, fallos en la medición de mayores y errores de relación en transformadores de corriente (TC) por falta de mantenimientos. Las transferencias estimadas, aunque no constituyen pérdidas como tal, sí influyen considerablemente en la cuantificación de las pérdidas de la provincia. El hecho de metrar las transferencias con Villa Clara demostró que ese año se había considerado, de más, una energía de entrada a la provincia superior a los 3 GW-h. En ese año, se estima que las pérdidas comerciales por concepto de tendederas y consumos sin contrato (clandestino), entre los que se encontraban más de un centenar de consumidores estatales, estuvieron en el orden de los 3,1 GW-h. [8] 1.4.2 Pérdidas en el municipio. El gráfico 1.2 muestra una comparación de las pérdidas globales de energía de la provincia de Sancti Spíritus con las de el municipio de Cabaiguán, en esta se puede observar una inestabilidad en el comportamiento, tanto en el municipio como en la provincia, lo que implica la necesidad de aplicar una metodología de cálculo para determinar las pérdidas en los diferentes niveles del sistema eléctrico de potencia y disminuir los errores en su determinación. Se puede apreciar como las pérdidas en el municipio disminuyen en el 2008 a partir de que se comenzó con los cambios de calibre a los circuitos primarios y secundarios. Además se intensificó el trabajo de los inspectores y se logró reducir a un por ciento mínimo las pérdidas no técnicas. La instalación de la subestación móvil (SM-12) en el 2009 redujo en gran medida las pérdidas en subtransmisión del municipio. En los últimos años se ha incrementado la demanda de energía lo que ha repercutido en un nuevo incremento de los niveles de pérdidas..

(31) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 20. Gráfico 1.2 Comportamiento de las pérdidas en el municipio de Cabaiguán en relación a la provincia..

(32) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 21. CAPÍTULO 2. METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. El cálculo de las pérdidas de energía eléctrica está determinado por diferentes variables que influyen tanto en las técnicas como las no técnicas, para lo cual es necesario establecer una metodología que permita sistematizar la determinación de estas y disminuir en la mayor medida posible el margen de error en su obtención. 2.1. Pérdidas globales de energía.. El cálculo de las pérdidas globales de energía eléctrica, en el caso de un municipio como el que es objeto de estudio está basado en la diferencia de la energía de entrada al municipio con la total facturada. Para determinar estas se toman las lecturas durante el tiempo de estudio de las subestaciones que alimentan al municipio y se resta la energía facturada en ese tiempo. Las pérdidas globales de energía son el total de las pérdidas y estas para su análisis deben de ser divididas en técnicas y no técnicas. Para este caso las diferentes vías de transferencias por las redes debido a la generación distribuida y esquemas en lazos pueden perjudicar la medición real de las pérdidas, por lo que se hacen necesarios establecer puntos de medición en las fronteras con los municipios vecinos. 2.2. Determinación de las pérdidas técnicas.. Para la determinación de las pérdidas técnicas es necesario el conocimiento de la estructura básica de los componentes del SEP que las provocan. En el presente estudio se analiza la siguiente estructura:.

(33) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 22.  Líneas de Subtransmisión (incluye la distribución a este nivel de voltaje).  Transformadores de Subtransmisión o Subestaciones.  Líneas de Distribución Primaria.  Transformadores de Distribución Primaria.  Circuitos de Distribución Secundaria.  Acometidas.  Contadores de Energía Eléctrica (contadores). 2.2.1 Cálculo de pérdidas de energía en Subtransmisión y Distribución Primaria. El cálculo de las pérdidas técnicas de energía en estos niveles del SEP se realiza utilizando el software Radial 7.7. Para ello es necesario contar con los gráficos de carga típicos de los usuarios más comunes, a partir de mediciones reales que se obtienen de las lecturas de los interruptores tipo Nu-Lec (Anexo I) y los recientemente instalados ION. Para calcular las pérdidas a este nivel del SEP se debe seguir la siguiente secuencia de actividades:  Crear o actualizar los ficheros en el Radial 7.7. Para ello se puede auxiliar del MapInfo 10.5, del cual se obtiene los datos de distancia entre las subestaciones de 110/34.5 kV y las diferentes Subestaciones de Subtransmisión y sus respectivos alimentadores. Los calibres son recopilados del Departamento de Líneas Provincial, las capacidades de los transformadores de subtransmisión y de distribución se toman según los monoliniales y esquemas del SORE.  Obtener los valores de P máx. y Q máx. para cada subestación mediante las lecturas realizadas a los interruptores Nu-Lec.  De igual manera con el registro mensual se obtienen los gráficos de carga para los circuitos de distribución según el comportamiento real registrado en el interruptor. Los consumidores. del mayor conectados a las líneas de 34.5 kV también se. actualizan a través de las lecturas realizadas por el departamento comercial.  Obtener las mediciones de potencia y energía anual para cada alimentador y se actualiza un gráfico diario recopilado para cada uno de ello..

(34) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 23.  Utilizando el software Radial 7.7:  Se actualiza la Biblioteca del Radial 7.7 con los gráficos de carga y otros elementos como estructuras, transformadores, tramos de línea, bancos de capacitares, conductores.  Los gráficos de carga se realizan a partir de las lecturas realizadas a los interruptores Nu-Lec lo que aporta considerablemente a las corridas obtenidas para cada circuito ya sea de distribución o subtransmisión.  Se procede a realizar las corridas de flujo para obtener las pérdidas de potencia y energía. Los gráficos implementados a partir de las lecturas, posibilitan la optimización de los circuitos lo que permite que los mismos sean corridos con la opción de Ajuste de Carga dando mayor fiabilidad en los resultados. Siguiendo este método se realizan las corridas de todos los alimentadores de 34.5 kV que alimentan solo un municipio. En el caso de los alimentadores que alimentan dos municipios se realizaron corridas Sin Ajuste de Carga. No obstante esto se puede solucionar si se logran determinar valores de medición en las fronteras de los municipios. [9]. Figura 2.1.Esquema del SORE donde se muestra una red de subtransmisión con su distribución primaria..

(35) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 24. En la figura 2.1 se observa la sección del sistema eléctrico que alimenta una región desde un alimentador de 34.5 kV que cuenta con dos subestaciones reductoras de voltaje una de 34.5 kV a 13.8 kV perteneciente al circuito 1 y otra de 34.5 kV a 4.16 kV perteneciente al circuito 2 con sus correspondientes derivaciones cada uno. El Radial 7.7 no permite realizar el cálculo de las pérdidas de energía en la distribución primaria y la subtransmisión conjuntamente, por lo que se deberá calcular por separado las pérdidas totales de energía para cada nivel de voltaje y circuito a circuito. En la distribución primaria, por ejemplo, para el circuito 1 el Radial 7.7 nos daría sus pérdidas totales de energía conjuntamente con otros resultados, de forma similar ocurre para el circuito 2 y para los diferentes circuitos de distribución primaria que tenga el alimentador. Determinación de las pérdidas de potencia y energía en línea y transformación: Se deberá efectuar una corrida con los bancos de transformadores exclusivos conectados, de esta corrida se toma solamente el valor de pérdidas de energía activa en líneas. Se realiza otra corrida del mismo circuito sin la conexión de los servicios exclusivos, de esta corrida se toman solamente las pérdidas de energía por concepto de transformación. La suma de las pérdidas de energía activa en líneas, con los servicios exclusivos conectados, y las pérdidas de energía de Cu y Fe en transformación, con los bancos exclusivos desconectados, dan las pérdidas totales del circuito. [9] 2.2.2. Circuitos de distribución secundaria.. Actualización del WinGeneral El desarrollo de aplicaciones computacionales, trae asociado a ello la mejora de estas, lo que da lugar a los diferentes prototipos y versiones. El programa WinGeneral es una conversión de la interfaz del General (Análisis General de Redes Radiales), que es una aplicación de MSDOS, a Windows, para integrarlo al SIGERE utilizando las facilidades que brinda este software de propósito general para la programación visual, o sea, el programa está estructurado de la misma manera que su versión anterior, pero ya con su entorno gráfico..

(36) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 25. El WinGeneral permite un mejor análisis y tratamiento de los circuitos radiales, base fundamental de la distribución eléctrica de nuestro país y la mayor parte del mundo. Es una aplicación dirigida al cálculo, modificación y representación de circuitos, permitiendo al operador realizar su labor con mayor rapidez y facilidad garantizando así un trabajo más eficiente. Este programa nos permite el análisis y estudio de varios circuitos de distribución primaria y secundaria y circuitos de alumbrado. A partir del recorrido de campo, donde se elaboró el modelo que recoge los datos de los circuitos de distribución secundaria, fue necesario hacer ficheros con todos los circuitos levantados utilizando el WinGeneral. El programa utiliza una forma poco usual; pero muy eficiente, para nombrar los nodos, emplea una secuencia de letras mayúsculas, minúsculas y dígitos que permite crear y modificar fácilmente los ficheros, obsérvese la figura 2.2. Se define como nodo el elemento básico del circuito siguiendo lo establecido tradicionalmente por la teoría. En el caso de los circuitos secundarios se considera como nodo un poste.. Figura 2.2. Datos de los tramos de los circuitos.. Una vez creados los ficheros se procede a la corrida de los mismos, exportando los datos básicos y resultados a un documento de texto para que pueda ser guardado en la base de.

(37) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 26. datos del SIGERE, esto permite que cada usuario del sistema tenga acceso a los datos resúmenes de cada circuito e incluso a los detallados de cada nodo. Para la realizar la corrida de los secundarios fue necesario hacer algunos cambios en los valores básicos de cálculo del WinGeneral; se ajustó el valor del factor de potencia y el valor del multiplicador de la exponencial a partir de analizadores de redes instalados en varios bancos. [2] Metodología para el cálculo Dado el nivel de actualización de los ficheros secundarios se puede realizar las corridas en el software WinGeneral de todos los circuitos secundarios. Como es lógico ello garantiza la fiabilidad de los parámetros obtenidos. El proceso tiene como primer eslabón el levantamiento secundario de todos sus bancos de transformadores residenciales. En caso de estar levantados, la actualización de sus parámetros técnicos en cuanto a consumidores y características de sus calibres. Una vez completado este proceso se realizan las corridas del software y se extraen los resultados para cada banco sumándose para cada circuito primario. De lo contrario se realiza el cálculo por muestreo estratificado, utilizando la teoría de la decisión estadística, considerando los siguientes estratos: 1er. Estrato: Circuitos secundarios urbanos. En este estrato entran todos los circuitos de la capital provincial y los municipios. 2do Estrato: Circuitos secundarios suburbanos. Se consideran los circuitos de las periferias y los poblados de la provincia. 3er. Estrato: Circuitos marginales y rurales. El tamaño de la muestra se determinará mediante un proceso para un nivel de significación mínimo de un 10%. En el caso que se utilice este método es necesario reflejar los cálculos del tamaño de la muestra y el nivel de significación empleado. Para seleccionar los circuitos de la muestra se determina la media de la capacidad instalada en kVA en el estrato se le halla la media y se toma la capacidad estándar. Se extrapola los valores obtenidos a la capacidad instalada para cada estrato para obtener el valor de pérdidas de energía a este nivel. [9].

(38) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 27. 2.2.3 Pérdidas de energía en Acometidas. Se procede a calcular las pérdidas en acometidas de los servicios de dos a cuatro hilos. Para ello se obtiene el consumo promedio mensual de energía en kW-h/usuario por estratos (Urbanos, Suburbanos, Rurales) a nivel de municipios y se determina la corriente promedio de los mismos en tarifa residenciales y no residenciales por separado. La corriente promedio por acometida será determinada como la corriente promedio por usuario entre el número total de acometidas del estrato considerado.. Demanda Promedio mensual:. D. kW. h mensuales FC * 720. (kW). Donde: FC es el Factor de Carga. Este es calculado por muestreo y extrapolado al resto de los circuitos del estrato. Es decir serán seleccionados circuitos urbanos, suburbanos y rurales teniendo en cuenta el tipo de carga que presenta el circuito (residencial pura o mixto) y que cuenten con mediciones. También se puede proceder a la toma de carga directa de muestras de acometidas, también por estratos, y se determina como la Carga Promedio entre la Carga Máxima, es decir: FC = (Carga promedio / Carga máxima) Corriente Promedio Mensual:. Ip =. D *1000 (A) nfase*U * fp. Donde: Ip: corriente promedio (A) D: Demanda Promedio mensual. nfase: Número de fases U: Voltaje de servicio (V) fp : Factor de potencia promedio.. Pérdidas de Potencia:. ΔP=. I ² * ( /km) * (longitudprom) * (hilos/usuario) (kW) 1000.

(39) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 28. En hilos/ usuario se debe considerar el hilo de corriente más el neutro. Por lo tanto los servicios se clasifican en bifilar, trifilar y de cuatro hilos. Con la potencia perdida por acometida multiplicada por el total de acometidas se tiene el total de pérdidas de potencia. Ptotales= (ΔP) (Nta) El número total de acometidas se obtiene como el producto del índice de acometida por usuario por el número de consumidores y se calcula según la expresión: NTa = I A/ C x NC Donde: I A/C: índice de acometida por consumidor NC: número de consumidores. Las horas equivalentes se determinan según la expresión siguiente: Heq = 8760*[A*(FC2) + B* FC] Donde: A y B: coeficientes que dependen del tipo de carga. Se propone A=0.85 y B=0.15 Se calculan las pérdidas totales de energía de la Empresa Eléctrica Territorial ó Municipal como: ΔE = (ΔP x Heq) 2.2.4 Cálculo estimado de las pérdidas de energía en los Contadores de Energía Eléctrica. Las pérdidas en los equipos de medición se tienen en las bobinas de potencial de los contadores analógicos de energía eléctrica, en los transformadores potenciales (TP), en los circuitos electrónicos de los CEE de esta tecnología que se tienen instalados en los servicios. Hay que obtener de los sistemas de facturación la cantidad de clientes a considerar. Para el cálculo de las pérdidas de energía se deben hacer las siguientes consideraciones:.

(40) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 29. Se determina el número total de contadores analógicos y electrónicos, monofásicos y trifásicos, se tomará como un contador de uno y tres bobinas respectivamente, determinando dentro de los monofásicos la cantidad de 110 V y la de 220 V. Se obtienen las pérdidas de potencia de las bobinas potenciales para los contadores analógicos más típicos. Para los contadores 110V monofásicos se considera ΔP=2W, para los 220V monofásicos ΔP=3W y para los contadores trifásicos se considera ΔP=6W promedio por contador. Se considera 2W de consumo del circuito de los CEE electrónicos. Se calculan las pérdidas de energía activa por tipo de contador analógico como:. ΔE T110 V =. 8.760* P 110 V * N1 1000. (MW-h/año). Donde: ΔE T110: Pérdidas totales de energía en contadores de 110V. ΔP 110 V: Pérdidas de potencia en la bobina de potencial de los contadores de 110V. N1: Número total de bobinas de 110V.. ΔE T220V = 8.760* P 220 V * N2 1000. (MW-h/año). Donde: ΔP T220 V: Pérdidas totales de energía en contadores de 220V. ΔP 220 V: Pérdidas de potencia en la bobina de potencial de los contadores de 220V. N2: Número total de bobinas de 220V.. ΔE T3Φ = 8.760* P 3. * N3 1000. (MW-h/año).

(41) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 30. Donde: ΔP T3Φ: Pérdidas totales de energía en contadores trifásicos. ΔP 3Φ: Pérdidas de potencia por bobina de potencial en contadores trifásicos. N3: Número total de bobinas de contadores trifásicos. Las pérdidas totales en contadores analógicos ΔE TCA se determinan como: ΔETCA = ΔE T110 + ΔEP T220 + ΔEP T3Φ (MW-h/año) Para los contadores electrónicos se sigue el mismo procedimiento descrito que para los analógicos. Se calcula las pérdidas de energía para los transformadores de potencial (TP).. ΔE TP =. 8.760* P TP * N 1000. (MW-h/año). Donde: ΔE TP: Pérdidas totales de energía en transformadores de potencial. ΔP TP: Pérdidas de potencia por transformador de potencial. Considerar 11W por unidad. N: Número total de transformadores potenciales. 2.3. Metodología para la cuantificación de las causas más significativas que producen pérdidas no técnicas.. Determinadas las pérdidas no técnicas totales se explica el método para la cuantificación de las más representativas: Pérdidas por problemas en la medición Empates directos a la red: Se escoge una muestra de clientes que se facturan por empate directo (residencial y resto menor), se realiza una inspección a estos y se compara lo que se le factura con lo que consumen (siempre que sea posible el consumo real se debe obtener a.

(42) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 31. partir de la instalación de un contador electrónico), se calcula esta diferencia y se le aplica el método estadístico y se obtiene la energía promedio perdida por cliente. (Leed /Clientes en ED), se extrapola a la cantidad de servicios en esta situación y se obtiene la energía perdida por este concepto. CEE defectuosos: Para seleccionar la muestra (residencial y resto menor) y hacer que los cálculos sean lo más exacto posible se desagregan por estratos es decir Urbana, Suburbana y Rural. Se tienen que discriminar los meses que ocurran cambios bruscos de consumo, para esto es necesario tener el consumo promedio diario de 3 años anteriores y sacar un promedio de estos. La curva resultante Promedio vs Mes nos da los meses a discriminar y se escogen el resto de los meses que el consumo se mantiene constante para tomar la muestra. Se tomaran para establecer la comparación de consumos el mes en que el contador es reportado como defectuoso y el mes después de cambiarlo. ∆E CD = (E desp. cambio del contador- E facturada CD) Se le aplica el método estadístico con el cual se obtiene la energía promedio perdida por cliente (ΔE CD /CEE Defectuoso), se extrapola a la cantidad de clientes y se obtiene la energía perdida por este concepto. CEE obsoletos: Se realiza de forma similar al de contadores defectuosos. ∆E c obs= (E CEE electrónicos- E CEE obsoletos) Estas pérdidas promedio se extrapolan a todos los clientes con contadores obsoletos y se obtiene las pérdidas totales por este concepto. Por ciento por error de los transformadores de corriente: En el proceso de diagnóstico a las mediciones con equipo de medida se le haga la medición de la relación real de corriente que está llevando cada medición, comparar este valor real con el nominal y calcular la diferencia entre el factor real y nominal por el cual se está multiplicando las lecturas del CEE (KIreal-KInominal). Se escoge una muestra de los clientes a los cuales se les haya realizado la medición y se calcula el error de relación promedio de las mediciones escogidas en la muestra y la energía.

(43) CAPÍTULO 2.METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULODE LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA. 32. promedio que se pierde, este valor se extrapola al total de clientes con equipo de medida cuya Máxima Demanda es inferior al 10% de la corriente nominal y a los clientes con TC saturados, de esta forma se obtiene la energía que se pierde por este concepto. Consumos sin contratos Se cuantificarán según los reportes mensuales del trabajo de los inspectores, en sus inspecciones de rutas se van detectando alguno que otro cliente en esta violación, se toma como muestra la cantidad de clientes visitados por los inspectores hasta tanto esta sea representativa, de aquí el por ciento de clientes detectados con esta anomalía y la energía que consumen los mismos, esto se extrapola al total de clientes y se obtienen los clientes totales sin contratos en la provincia y la energía perdida por este concepto. Fraude debido a usuarios con contador de energía Es necesario obtener una muestra aleatoria y representativa por lo tanto se seleccionan clientes de tres zonas diferentes: Urbana, Suburbana y Rural. Se realizan inspecciones para detectar anomalías o ilegalidades en este aspecto que nos sirva para determinar el potencial de fraude teniendo como base la carencia de elementos o factores que puedan permitir, con un grado de probabilidad, que el usuario cometa fraude. Aspectos a chequear en las inspecciones: Consumo de los últimos 12 meses. Si posee manguera conduit o no. Si la acometida es directa al metro y no esta perforada. Si posee gabinete y si este posee tapa y esta sellado. Si la tapa del metro está sellada. Si el block del metro esta sellado. Relación de equipos eléctricos que posee el cliente, la cantidad de clientes y la carga instalada. Los consumidores que incumplen con alguno de estos requisitos pudieran cometer fraude, entonces se incluyen en el Grupo L. El Grupo L lo subdividimos en tres subgrupos según la carga instalada:.