PROYECTO PRESENTADO COMO OPCIN DE MONOGRAFA

TITULO:

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE CABLES

SUBTERRNEOS ENTRE CALLE 1 Y 7 Y ENTRE CARRERA 1 Y 10 DEL

MUNICIPIO DE RIOHACHA LA GUAJIRA.

ESTUDIANTE:

TOMAS ENRIQUE RODRIGUEZ ROMERO

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA

RIOHACHA-GUAJIRA

2015

PROYECTO PRESENTADO COMO OPCIN DE MONOGRAFA

TITULO:

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE CABLES

SUBTERRNEOS ENTRE CALLE 1 Y 7 Y ENTRE CARRERA 1 Y 10 DEL

MUNICIPIO DE RIOHACHA LA GUAJIRA.

DIRECTOR:

Lic. DAIRO JOS HERNNDEZ PEZ

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA

RIOHACHA-GUAJIRA

2015

INTRODUCCION

En la actualidad las lneas de distribucin subterrneas en pases del primer

mundo dan servicio a una gran parte de los consumidores, la utilizacin de lneas

de distribucin subterrneas va en aumento. En Colombia el desarrollo de las

lneas subterrneas tambin se ha venido implementando, debido a los

importantes crecimientos de carga, en Pereira por ejemplo cuenta con una red

subterrnea en la zona centro, Al aumentar las densidades de carga, la

construccin area se vuelve difcil de manejar en virtud de los transformadores y

conductores de mayor tamao que se requiere. Por esta razn en las zonas

comerciales del centro, en la mayor parte de las ciudades se acostumbra a utilizar

la distribucin subterrnea.

El costo de la distribucin subterrnea es mucho mayor que el de la distribucin

area, este costo se debe al valor de los materiales, el tiempo y los equipos

necesarios para la construccin y manipulacin de los conductores; adems de la

excavacin, tratamiento de suelos y llenado de las zanjas. Debido al elevado costo

de las instalaciones con cables aislados estas son normalmente usadas para los

grandes centros urbanos y en las salidas de potencia desde las centrales de

generacin hacia las subestaciones. Adems de ello, el enorme capital requerido

para este tipo de construcciones hace necesario que se realice un buen

dimensionamiento tcnico/econmico, de tal manera que se pueda garantizar la

vida til del conductor.

Mostraremos las bondades del sistema de distribucin de energa elctrica

subterrnea para que se considere la posibilidad de cambiar las redes actuales en

la zona entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del municipio de Riohacha la

guajira. La sustitucin de redes areas, por redes subterrneas, mejorar la

calidad del servicio energtico, la apariencia visual, el entorno de los centros

histricos, al mismo tiempo que contribuir a reducir los costos por mantenimiento,

los actos de vandalismo, daos por descargas atmosfricas en las lneas, robo de

energa, choques, etc.

La tendencia a este tipo de distribucin subterrnea est aumentando y se espera

que siga creciendo. Por estas razones, se presenta este proyecto, el cual nos

indica la factibilidad de la instalacin de un sistema subterrneo en la zona centro

de la ciudad de Riohacha la guajira.

1. DESCRIPCIN Y JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA

Mientras se camina por las calles de la zona centro del municipio de Riohacha

basta una mirada a lo alto para toparse con decenas de cables enredados que

parten en mltiples direcciones de los postes de alumbrado pblico. All convergen

la energa elctrica, las conexiones telefnicas y de TV por cable formando

verdaderas telaraas que causan contaminacin visual y se constituyen en un

peligro de muerte. La falta de planificacin municipal, en muchos casos; y la

elevacin de construcciones ilegales a determinado que las viviendas topen con

los conductos de energa de alta tensin.

Como hamacas cuelgan y ha ido debilitando poco a poco los postes que les

sostienen, La sobrecarga de los postes es un detonante de graves problemas

como la suspensin del servicio de energa elctrica, accidentes viales y hasta

cortocircuitos. Pero sta no es la nica problemtica que enfrentan estas lneas,

sino que tambin hay que sumarle la necesidad de derecho de va, la seguridad

de las personas y la contaminacin visual.

La solucin a este embrollo elctrico podra ser la instalacin de un sistema de

cableado subterrneo que limite el uso de los postes.

En su inicio, los sistemas de distribucin subterrnea eran catalogados como

costosos por lo que solo se empleaban en lugares donde se tena un nivel

socioeconmico alto. Sin embargo la zona de estudio, se ha presentado la

necesidad de conservar estos lugares con el mejor aspecto posible lo que ha

propiciado que con el paso de los aos, su conservacin y su apariencia visual

deben estar en perfectas condiciones, que no solo son admirados por los propios

habitantes de la ciudad y del pas, sino que tambin son del agrado de personas

que vienen de visita del extranjero.

En este sentido, y para contribuir a que se logre lo anterior, es la de plantearnos lo

que sigue:cmo se debe proporcionar la energa elctrica, de manera que se

mejore la calidad del suministro y la esttica, evitando postes de concreto en

cada esquina, cables que parecen telaraas en las fachadas, fallas en el

abastecimiento por descargas atmosfricas, robo de energa, choques y

dems problemas que ocasionan las redes actuales?.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar un estudio de factibilidad de un sistema de distribucin de

cables subterrneos entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del

municipio de Riohacha la guajira.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Abarcar tericamente, los principios, fundamentos y

conocimientos para realizar los estudios necesarios para la

instalacin eficiente de las lneas de distribucin subterrneas en

el municipio de Riohacha la guajira.

Dar a conocer la rentabilidad de inversin en los Sistemas

Subterrneos, para motivar la sustitucin de las redes de

distribucin de energa elctrica actuales, por redes de

distribucin subterrneas en la zona centro del municipio de

Riohacha.

3. MARCO TEORICO.

3.1. ESTADO DEL ARTE

En 1941 con la implementacin de polmeros como materiales dielctricos en los

cables, los costos de los sistemas elctricos subterrneos tuvieron una reduccin

importante, lo cual ocasion un aumento en el inters de algunos pases por estos

sistemas. Un ejemplo claro de lo descrito anteriormente fue el gobierno de los

Estados Unidos de Amrica quien en 1960, preocupado por el medio ambiente y la

seguridad de sus habitantes, convirti el lujo de los sistemas subterrneos en una

necesidad y entonces se llevaron a cabo los trabajos necesarios para construir

sistemas de distribucin de energa elctrica subterrneos, estimando que la vida

til de estos sistemas se prolongara por un tiempo no menor a los 100 aos. El

sistema subterrneo instalado en los aos 60 funcion sin inconvenientes hasta

1970 cuando comenzaron a surgir reportes de falla en el sistema elctrico. Estos

reportes fueron incrementndose de manera gradual hasta que en 1976 eran

tantos que el servicio pblico de los EUA confirm que los cables aislados a travs

de polmeros salan de servicio cada vez con mayor frecuencia. Dichos

acontecimientos provocaron la reaccin de los diversos sectores encargados de la

fabricacin e instalacin de los cables subterrneos iniciando as una minuciosa

investigacin para determinar la razn del corto tiempo de operacin. Inicialmente

se supuso que las fallas eran debidas al maltrato de conductores durante la

instalacin pero Investigaciones realizadas posteriormente mostraron que adems

de una mala instalacin las fallas en cables son debidas a las altas

concentraciones de campo elctrico en las zonas donde el dielctrico del cable

presenta humedad, impurezas e intersticios, y en las terminales del cable que no

son instaladas correctamente por lo que resulta de suma importancia establecer

maneras de reducir las concentraciones de campo elctrico en dichas zonas.

Han pasado ya casi doscientos aos desde que en el mundo se llevaron a cabo

los primeros experimentos de cables elctricos subterrneos que fueron

elaborados para el desarrollo de lneas de telgrafo y para algunas aplicaciones

en la minera. Entre algunos de estos experimentos se encuentran los siguientes:

Cable aislado con tiras de goma de la india, utilizado en 1812 por el Barn

Schilling para detonar una carga explosiva a travs de un pulso elctrico en

San Petersburgo.

Cables de cobre aislado con algodn empapado con goma laca encerradas

en tubos de vidrio que eran colocados en cajones de madera tratada con

creosota, utilizado en 1816 por Francisco Ronalds para una lnea

subterrnea de telegrafa.

Cables de cobre aislados con algodn saturado de resina instalados en

ranuras separadas por un trozo de madera cubiertos de resina, utilizados

en Londres como parte de un proyecto de una lnea de telegrafa

subterrnea.

Cable cubierto por gutapercha introducida en Europa por el Doctor

Montgomery en el ao 1842 y adoptado por recomendacin del Doctor

Werner Siemens para el sistema de telgrafos.

Cable aislado con caucho vulcanizado utilizado por primera vez en el ao

de 1860.

Los conductores anteriores formaron parte importante en el desarrollo de los

cables subterrneos; cada uno de ellos implementaba mejoras a los sistemas

subterrneos. Estos primeros prototipos, por ser desarrollados en base a la

experiencia (sobre las caractersticas de los materiales) y debido a que la calidad

del aislamiento dependa en gran medida de la manufactura, solan tener fallas de

aislamiento, con frecuencia en periodos de tiempo relativamente cortos. En la

mayora de los casos anteriores la falla era tan grave que la instalacin tena que

ser abandonada por completo. An cuando los primeros sistemas elctricos

subterrneos estaban pensados para el uso del telgrafo, en 1879 Thomas A.

Edison desarroll un sistema de distribucin de energa elctrica subterrneo para

abastecer un sistema de iluminacin, y un ao despus Ferranti en Londres

desarroll tambin un sistema de iluminacin aprovechando la energa elctrica.

Ambos sistemas de iluminacin utilizaban los llamados cables rgidos que estaban

formados por barras de cobre aisladas con envoltura de yute. Estos tipos de

cables tenan una confiabilidad aceptable y sus principales fallas eran debidas a la

gran cantidad de uniones necesarias para este sistema. A pesar de que los cables

rgidos representaron un gran avance, seguan teniendo problemas debido al

envejecimiento prematuro de los materiales aislantes utilizados en su fabricacin,

principalmente por la humedad del terreno donde se instalaban, por lo que Ferranti

en 1890 se dio a la tarea de realizar un nuevo diseo de aislamiento de papel

impregnado con cera ozokerita, capaz de soportar 10 kV. Este cable estaba

formado por dos conductores aislados entre s por medio de papel impregnado

con una cubierta externa del mismo tipo de papel y fueron instalados dentro de un

tubo de hierro que funcionaba como cubierta protectora. Este nuevo cable para

transmisin de energa cubra una distancia de 12 km; funcion con muy pocas

fallas durante 45 aos y slo fue necesario remplazarlo por el aumento en la

demanda de energa.

En los aos posteriores, Investigaciones realizadas por las distintas cableras y el

avance en los materiales dielctricos nos llevan al uso de los polmeros como

materiales dielctricos en 1941 con la implementacin del polietileno. De entre los

avances que permitieron un desarrollo de sistemas subterrneos viable y

sustentable se encuentran los siguientes:

a) El uso en 1960 del polietileno en la mayora de los cables de sistemas

subterrneos de media tensin.

b) El proceso de extrusin desarrollado e introducido al mercado entre 1965 y

1975, el cual permiti tener menos fallas en los cables debidas a la

fabricacin

c) El uso del XLPE o polietileno de cadena cruzada que, aunque fue

patentado desde 1950, no se utiliz de manera comercial en esos aos

debido a que los aditivos para el reticulado eran bastante costosos, y fue

utilizado hasta 1980.

d) La introduccin en el proceso de curado en seco que elimina en gran

medida la presencia de agua en el material aislante del cable

e) La introduccin al mercado del TR-XLPE, que es una mejora del XLPE que

retarda la aparicin de arborescencias.

3.2 CABLES ELCTRICOS SUBTERRNEOS

El objetivo principal de un cable elctrico es transportar la energa elctrica de

manera eficiente, cumpliendo con los parmetros de tensin y corriente para los

que fue diseado y garantizando la continuidad en el servicio. Considerando que

los conductores elctricos son el medio a travs del cual se transporta la energa

elctrica desde las fuentes generadoras hasta los centros de consumo, resulta de

suma importancia que esta energa no tome otro camino que no sea el conductor,

y es por esta razn que todos los conductores se encuentran aislados de alguna

manera. El caso de un conductor elctrico aislado a travs de aire, tal como una

lnea de transmisin area, es el caso de aislamiento ms simple, y aunque

funcionan en general de manera correcta y eficiente, tienen una limitante muy

importante: el espacio. Los cables aislados en aire requieren de grandes

distancias para evitar que el campo elctrico que se genera en el cable sea tan

intenso que genere nuevos caminos por los cuales pueda fluir la corriente

elctrica, por lo tanto esta limitante ha hecho necesario que se implementen

materiales aislantes distintos del aire.

La confiabilidad de un cable elctrico depende en esencia de los siguientes

factores:

a) Las propiedades dielctricas del material aislante.

b) La calidad en la fabricacin del cable.

c) El proceso de instalacin del cable.

El cuidado de estos factores ha sido mejorado con el paso de los aos para

garantizar el correcto funcionamiento de los cables elctricos a travs del

desarrollo de materiales con una mayor rigidez dielctrica, con la mejora de los

procesos de fabricacin y con la elaboracin de procedimientos para la instalacin

de los cables.

4. METODOLOGIA

Dado que el propsito central de la propuesta de investigacin, como trabajo de

grado para optar al ttulo de ingeniero mecnico de la Universidad de la Guajira

estudio de factibilidad de un sistema de distribucin de cables

subterrneos entre calle 1 y 7 y entre carrera 1 y 10 del municipio de

Riohacha la guajira. proporcionando los elementos necesarios para que se

beneficie la rentabilidad de los sistemas elctricos, de manera que se aprovechen

eficiente y racionadamente en el mediano y largo plazo. Y en virtud una mejor

distribucin de energa elctrica que conlleve a una mejor calidad en cuanto al

suministro y a dar una mejor apariencia a los centros histricos los cuales en

algunos casos son considerados patrimonio cultural de la humanidad.

De manera general se distinguen, en la metodologa, las siguientes fases:

Fase 1: estudio ingenieril de distribucin subterrnea materiales y equipo utilizado

en estos sistemas.

Fase 2: estudio del Sistema Interconectado Nacional, se analiza el mercado y

consumidores.

5. PLAN DE TRABAJO

El plan de trabajo a seguir est orientado por los siguientes pasos:

Revisin Bibliogrfica.

Estudio terico de los sistemas de distribucin de energa elctrica

subterrnea.

Entrega de informacin Lic. DAIRO JOS HERNNDEZ PEZ

Anlisis de resultados.

Conclusiones.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2010/1/morenosegura.pdf

tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2614/1/Tesisgaonajiemenz.pdf

ENRQUEZ HARPER, Gilberto. lneas de transmisin y redes de distribucin de

potencia elctrica. Limusa, v. Ii, Mxico.

ESPINOZA LARA, Roberto. sistemas elctricos de distribucin. Mxico, 1987.

infonavit.janium.net/janium/TESIS/Maestria/Baizabal_Gonzalez_Daniel_Antonio_4

4986.pdf

RAMREZ VSQUEZ, Jos. instalaciones de baja tensin. Clculo de lneas

elctricas. Ceac, Barcelona, Espaa, 1977, 1215 Pgs.

ANEXOS