CARGA Y DEMANDA

REDES ELECTRICAS

Objetivo General

Estimado Estudiante al finalizar la unidad, Ud. estará en capacidad de determinar la Demanda Eléctrica para el proyecto de redes de distribución en Urbanismos.

Iniciemos la Unidad definiendo:

La Carga:
Es la Capacidad de placa de un aparato operando bajo condiciones dadas. Se miden en: kilovatios (KW), kilovoltio amperios (KVA), Kilovars (KVARS), amperios (Amp).

Clasificación de las cargas:

Pueden ser clasificadas considerando la localización geográfica, tipo de negocio del consumidor, dependiendo del uso eléctrico del consumidor, efecto de cargas sobre otras cargas y en el sistema en general, o cargas que requieran especiales consideraciones.

Las clasificaciones más frecuentemente utilizadas son:

Por su ubicación geográfica:

 Urbanas

 Rurales

Por tipo de consumidor:

 Residencial

 Comercial

 Industrial

Por su dependencia del servicio eléctrico:

 Normal

 Emergencia

 Critica

Demanda:

De un sistema eléctrico, es la carga promedio, recibida en los terminales, en un determinado intervalo de tiempo; expresada en kilovatios (KW), kilovoltio amperios (KVA), amperios (Amp) u otras unidades aplicables a la carga.

¿Qué es demanda?

Potencia activa en Kw

Potencia reactiva en KVAR

Potencia aparente en KVA Corriente en amperios AMP

El periodo sobre el cual la carga es promediada es el Intervalo de Demanda. El periodo normalmente usado es de 15 min., sin embargo la escogencia del mismo depende d la duración de las cargas.


La variación de la demanda con el intervalo de demanda para una carga dada es mostrada en la Grafica N° 1. La demanda es la carga promedio el cual un aparato impone a un sistema durante un intervalo de tiempo.

Curva de carga:

Grafica N°1
Para esta grafica definiremos:

• Ciclo de carga: es una representación grafica de la variación horaria de la carga (en AMP o KVA, KW)

• Valor máximo: es el máximo valor de la demanda observado en el ciclo de carga

• Valor promedio: es la carga promedio en un periodo de tiempo (t), tiempo en el que transcurre todo el ciclo de carga, ejem.: 24 h

La demanda máxima es el valor de mayor interés porque es la condición normal más severa impuesta a un sistema.

En general para un grupo de cargas la máxima demanda de cada una de ellas no coincide con otras, en consecuencia la máxima demanda del grupo es menor que la suma de las máximas demandas individuales.

Factores que caracterizan la Demanda:

Para una mejor compresión del estudio de la demanda, es conveniente tomar en consideración los siguientes factores:

• Factor de Demanda

• Factor de carga

• Factor de Perdida

• Factor de diversidad o coincidencia

• Factor de utilización

• Factor de demanda:

Es la relación entre la demanda máxima de un sistema, y la carga total conectada al sistema.


• Factor de utilización:

Es la relación de la demanda máxima de un sistema y la capacidad medida por el sistema.

El factor de utilización puede aplicarse a un sistema o parte del sistema, como por ejemplo el factor de utilización de un transformador o conductor. Indica la utilización máxima de equipo o instalación y es menor o igual a la unidad.

• Factor de carga:

Es la relación de la carga promedio en un determinado periodo de tiempo y la carga pico ocurrida en este intervalo.


• Factor de Diversidad: Es la suma de las demandas máximas individuales, dividido entre la demanda máxima coincidente

FD = (D1+D2+D3+….)/Dg

• Factor de coincidencia: Es la relación máxima demanda total coincidente de un grupo de cargas, y la suma de las máximas demandas individuales.

FC = Dg/ (D1+D2+D3+….)

FC=1/FD

• Diversidad de carga: Es la diferencia entre la suma de los picos de dos o más cargas individuales y el pico de las cargas combinadas

LD= (D1+D2+D3+….)-Dg

• Factor de contribución: Es el factor con que contribuye una carga individual a la máxima demanda

D g=c1xD1+c2xD2+c3xD3+….

Nota: Para mayor comprensión sobre los factores que caracterizan La Demanda, ubica la Guía de Redes del Ing. Alberto Naranjo.


A continuación señalaremos algunas definiciones contempladas en el Reglamento de Servicio y las Normas de Calidad del Servicio de Distribución, que coadyuvan en el tema de demanda:

Carga total conectada: Es la suma de la potencia nominal (KVA o KW) de todos los equipos que se encuentren en el inmueble servido.

Capacidad o Carga instalada: Es la potencia total en KVA que la distribuidora pone exclusivamente a disposición del usuario en el punto de entrega.

Demanda Contratada: Es la demanda máxima que la Distribuidora está comprometida a entregar al usuario de acuerdo al contrato

Usuario de Gran Demanda: Potencia contratada mayor de 30KVA o que requiera de medición indirecta.

Usuario de Pequeña Demanda: Potencia contratada menor o igual que 30KVA o que no requiera de medición indirecta.

Calculo de la demanda máxima:

Al momento de diseñar un proyecto tomaremos en cuenta esta demanda, ya que representa el mayor valor de las exigencias del circuito en condiciones normales de funcionamiento.

Es importante mencionar que existen dos (2) valores de demanda máxima que deben considerarse, la demanda diversificada o coincidente y la demanda no coincidente. La primera se utiliza cuando las cargas o grupos de cargas a ser alimentadas son parecidas u homogéneas. Cuando se trata de cargas de características muy diferentes se utiliza la demanda no coincidente. Entonces definiremos:

• Demanda máxima: La demanda máxima de una instalación o sistema, es el mayor valor de todas las demandas, el cual se ha medido durante un periodo de tiempo específico. Por ejemplo puede ser el valor más alto de demanda en una semana, un mes, según sea el caso.

Términos utilizados para describir la demanda:

• Demanda diversificada o coincidente: suma de las demandas impuestas por cada carga, en un intervalo particular. Es decir la suma de las contribuciones de las demandas individuales a la demanda diversificada.

• Demanda no coincidente: Son consideradas las máximas demandas individuales

La demanda de saturación:

Los estudios de demanda deben considerar el crecimiento de la carga experimentara en el tiempo. En el caso de proyectos que se ejecutaran por fases, el diseño deberá considerar por ejemplo el conductor, para la carga a ser servida en la etapa final del proyecto.

Métodos de la estimación de la demanda máxima:

A efectos de determinar la demanda a ser suministrada por un sistema de distribución, debe 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 público.

Calculo de la Demanda máxima Diversificada Tipo Residencial:

Método de la Westinghouse.

La demanda de un grupo residencial es una combinación de demandas de artefactos distintos en proporciones variables.

Este método es muy utilizado y considera la diversidad entre cargas similares y la no coincidencia entre los picos de los diferentes tipos de carga, a través del Factor de Variación horaria que indica el porcentaje en que cada tipo de carga (artefacto) contribuye a la demanda máxima.

El método utiliza una familia de curvas (ver Grafica), que representan la demanda máxima por artefacto contra el número de artefactos para varias cargas residenciales típicas.

Las curvas están graficadas hasta para un máximo de 100 artefactos.

El método considera los siguientes aspectos:

 La diversidad entre cargas similares;

 Factor de variación horaria, el cual se define como la relación entre la demanda de un tipo particular de carga coincidente con la demanda máxima del grupo y la demanda máxima de aquel tipo particular de carga.





Procedimiento de cálculo.

1. Obtener el número de artefactos de cada tipo.

2. Calcular la demanda diversificada por artefacto, utilizando la Grafica
3. Obtener el valor de la Demanda Diversificada para cada tipo de artefacto en el punto máximo, mediante el producto del número de unidades por la demanda diversificada por unidad por el factor de coincidencia.

4. Determinar la contribución de cada tipo de carga del grupo a la demanda, utilizando los factores de variación horaria.

5. La demanda total es el resultado de la demanda

Tipo de Artefacto Unidades 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)

FU= Factor de uso

DV= Demanda diversificada

FH= Factor horario

D= Demanda diversificada

Para los casos de que el número de artefactos se mayor de 100, pueden utilizar la siguiente ecuación:

A+B/X-A/X (para artefactos cuya cantidad sea mayor a 100 equipos)

Y= demanda máxima diversificada por artefacto

X= numero de artefactos

B= demanda máxima por artefacto (por unidad)

A= demanda máxima diversificada para infinitos artefactos

Ejemplo:
Calcular la Demanda 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. Utiliza el método de la Westinghouse.
Solución:


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

Calculo para 25 unidades




Procedimiento paso a paso:

1.- Calcular el número de artefactos de cada tipo (X)

2.- Obtener de la curva de la Westinghouse el valor de la demanda diversificada por artefacto, con el valor obtenido en la tabla anterior

3.- Obtener el factor de variación horaria de la tabla N°1

4.- Obtener el valor de la demanda máxima para cada tipo de artefacto, multiplicado la demanda diversificada por unidad por el factor de variación horaria, determinado en el punto anterior

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

Para la determinación del tamaño de los transformadores para cada sector; es más conveniente utilizar la demanda individual por tipo de suscriptor, calculándola como:

Demanda residencial= demanda total residencial /cantidad de suscriptores
Demanda total= 28.34 KW, asumiendo Factor de potencia=1


Demanda Resd. por suscriptor=(28.34/25)*1

Demanda Resd. por suscriptor=1,13 KVA (f.p=1-asumido)
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 publico

Esta demanda será útil al momento de determinar el calibre del conductor que alimentara el conjunto de cargas y la protección que le corresponda