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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN “MANTENIMIENTO EN LAS LINEAS DE TRANSMISION DE MEDIA TENSION”

GRADO DE INGENIERIA ELECTRICA Palomino Fernández Mauricio Casanova Pacheco José Luis

Callao, 2019

PERÚ

MANTENIMIENTO EN LAS LINEAS DE TRANSMISION DE MEDIA TENSION

DEDICATORIA Mi tesis la dedico con todo mi amor a mi único Dios por darme salud y fortaleza para continuar hacia adelante. También quiero dedicarles a mis amados Hijos y queridos Padres que son las personas que me dan su amor y comprensión hicieron posible poder cumplir unos de mis sueños. De igual manera dedico mi tesis a amada esposa que siempre estuvo apoyándome en todo momento, dándome su apoyo para lograr juntos un triunfo más en mi carrera profesional.

INDICE

INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………........................ pag.1 I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ………………………………………………………………………. pag.2 1.1. Descripción de la realidad problemática ………………………………………………………… pag.2 1.2. Formulación del problema ………………………………………………………………………. pag.2 1.3. Objetivos ………………………………………………………………………..................... pag.3 1.4. Justificación ……………………………………………………………………………….................. pag.3 1.5. Limitantes de la investigación ………………………………………………………………….... pag.4 II. MARCO TEÓRICO

…………………………………………………………………………..................... pag.4

2.1. Antecedentes ……………………………………………………………………………….............. pag.4 2.2. Bases teóricas ………………………………………………………………………………………….. pag.9 2.3. Conceptual ………………………………………………………………………………………………. pag.17 2.4. Definición de términos básicos ……………………………………………………………………. pag.18 III. HIPÓTESIS Y VARIABLES……………………………………………………………………………………… pág. 19 3.1. Hipótesis

…………………………………………………………………………………………………pag19

INTRODUCCIÓN Una red eléctrica está compuesta principalmente por tres partes: las centrales generadoras, las líneas de transmisión y las redes de distribución. Las líneas de transmisión son las encargadas de conectar a las centrales de generación de energía eléctrica y las redes de distribución y de transportar a su vez la energía eléctrica que estas centrales generan hacia las redes de distribución para que finalmente esta energía llegue hacia las cargas o consumidores finales. Las líneas de transmisión confinan la energía electromagnética a una región del espacio limitada por el medio físico que constituye la propia línea, a diferencia de las ondas que se propagan en el aire, sin otra barrera que los obstáculos que encuentran en su camino. La línea está formada por conductores eléctricos con una disposición geométrica determinada que condiciona las características de las ondas electromagnéticas en ella. En los sistemas de comunicaciones, las líneas de transmisión encuentran numerosas aplicaciones no sólo en el transporte de señales entre una fuente y una carga, sino también como circuitos resonantes, filtros y acopladores de impedancia. Algunas de las aplicaciones más comunes incluyen el transporte de señales telefónicas, datos y televisión, así como la conexión entre transmisores y antenas y entre éstas y receptores El análisis de las líneas de transmisión requiere de la solución de las ecuaciones del campo electromagnético, sujetas a las condiciones de frontera impuestas por la geometría de la línea y, en general, no puede aplicarse la teoría clásica de circuitos, ya que ésta se ocupa de circuitos con parámetros concentrados, en tanto que en una línea los parámetros son distribuidos. Dichos parámetros son: resistencia, inductancia, capacidad y conductancia y, en los circuitos eléctricos convencionales, están concentrados en un solo elemento o componente bien localizado físicamente. Se considera que, en un circuito, los parámetros son concentrados cuando las dimensiones físicas de sus componentes, incluyendo los hilos de conexión, son mucho menores que la longitud de onda de la energía manejada por el circuito En el capítulo I se describe los aspectos generales tales como la problemática, delimitaciones de la tesis: Teórica, espacial y temporal, objetivos e Importancia y justificación. En el capítulo II se describe el marco teórico, los antecedentes, bases teóricas, se hacen definición de geotermia, energía geotérmica, sus usos directos e indirectos, fundamento conceptual y definición de términos básicos. En el capítulo III de describe las hipótesis del trabajo de investigación generales y específicos.

I.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1.

Descripción de la realidad problemática

Si bien contamos con suficiente capacidad de energía para abastecer a todo el Perú en el mediano plazo, los problemas que podrían llevar a una posible restricción vienen por el lado de su transmisión, es decir, el insuficiente número de líneas que conducen la energía de las plantas generadoras al centro de consumo. Los problemas que vemos actualmente en el sur se dan porque, pese a que existe suficiente energía en Lima, no hay capacidad de transportarla totalmente ni al norte ni al sur . Por ello, la demanda de energía le podría ganar a la oferta en tres o cuatro años, dependiendo de lo que se haga en estos momentos para solucionar esto. En el año 2000, el país estaba balanceado porque cada región tenía su propia fuente de generación. Sin embargo, a partir de ese año, casi todo el crecimiento eléctrico ha sido en función de Camisea. Muy poco se ha crecido en base a hidroeléctricas y todo el crecimiento de Camisea se ha puesto en Lima. Entonces, hemos concentrado la generación en Lima y no se ha podido hacer lo mismo ni en el norte ni en el sur. En ese sentido, el exministro habló sobre la importancia de que el MEM cuente con una estructura que, como labor cotidiana, se dedique al planeamiento para desde ahora se empiecen a hacer las previsiones necesarias del caso. Respecto a la posibilidad que que la capital sufra cortes de electricidad en los próximos días, por el mantenimiento del Complejo Hidroeléctrico del Mantaro, Herrera Descalzi descartó la posibilidad de que Lima se quede sin energía e indicó que posibles racionamientos se darían primero a los grandes consumidores. "Estamos en la época de lluvia, por lo que es el momento donde las centrales hidroeléctircas están al tope de su capacidad. Entonces, este es el momento para sacar a una de ellas para un mantenimiento que es fundamental, como en el caso del Mantaro".

1.2.

Formulación del problema PROBLEMA PRINCIPAL: ¿Cuál es el mantenimiento que ENEL realiza en sus líneas de transmision? PROBLEMAS ESPECIFICOS: 1. ¿Cómo son los resultados del plan de mantenimiento en las líneas de transmisión de media tension? 2. ¿Cuáles son los criterios de plan de mantenimiento en las líneas de transmision?

1.3.

Objetivos OBJETIVO GENERAL Elaborar un plan de mantenimiento optimo con respecto a las líneas de transmision OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Identificar las principales consideraciones que aplica en el plan de mantenimiento de las líneas de transmisión de media tensión. 2.Identificar los criterios óptimos que permitan el plan de mantenimiento para las líneas de transmisión.

1.4.

Justificación Nuestro trabajo de investigación se justifica, porque en las líneas de transmisión existe perdidas de energía, y como sabemos es muy importante desarrollar este tema porque es fundamental para la utilización de energía. Sin embargo, como ya se mencionó anteriormente, existe diferentes formas de Aplicaciones de las líneas de transmisión cuya manifestación principal es la existencia de corriente alterna en las casas. En esta investigación, abarcaremos el estudio del gran potencial de aprovechamiento de dichas fuentes de mantenimiento, para la operatividad de energía eléctrica.

1.5.

Limitantes de la investigación TEORICA Este trabajo de investigación se orienta en el área de la media tensión mediante líneas de transmisión de acuerdo a lo establecido en el código nacional de electricidad. ESPACIAL La limitación espacial del presente trabajo de investigación, se encuentra en el ámbito de la Región lima. TEMPORAL

II.

MARCO TEÓRICO

2.1.

ANTECEDENTES 2.1.1. Antecedentes internacionales. Según el ingeniero Roberto Augusto Espinoza el tener un mantenimiento preventivo programado y constante, así como el realizar un análisis de falla, repercute en la mejora de los índices y estadísticas, como se presentó en las gráficas del número de salidas de las líneas de transmisión que se tenía al comienzo de la administración de la Zona de Transmisión Metropolitana y como en base a la a la aplicación de ingeniería y mantenimiento poco a poco se han ido reduciéndose hasta en un 90 % las fallas en los 5 años que se lleva de administración y que se espera seguirá bajando dado que los trabajos de modernización y mantenimiento no se han concluido en su totalidad en las líneas de transmisión El análisis de una falla ante una descarga atmosférica demuestra que es importante evaluar los parámetros básicos de la línea de transmisión, como lo son la distancia de aislamiento, resistividad del terreno, resistencia al pie de la torre y blindaje de la línea principalmente, con el fin de descubrir las deficiencias que presenta el sistema que aunque parecieran irrelevantes como lo es el caso de la adición de dos discos de aislamiento, el realizar estos cambios trae consigo que disminuya la probabilidad de salida de la línea y se

interrumpan la transmisión de la energía eléctrica, al final, el análisis de la falla nos ayudó encontrar éstas áreas mejora que se corrigieron, lo que dio como resultado que desde el 2012 a la fecha, no se ha presentado la salida de ésta línea por falla de descarga atmosférica. Así mismo el análisis de la falla ha ayudado a tener un servicio más económico y rentable, dado que se disminuyeron los costos de operación y despacho que como se aprecio en el análisis económico de una falla, los costos de pérdida de energía son elevados. 2.1.3. Antecedentes Nacionales. Según Alfredo Dammert Lira la situación previa a la privatización de empresas del servicio eléctrico en el Perú presentaba serios problemas en lo referente al acceso limitado al servicio y la baja calidad del mismo. De otro lado con la Ley de Concesiones Eléctricas (1992), se creo el marco jurídico adecuado a fin de ejecutar el proceso de privatización en el sector. Posteriormente con la creación del Organismo Supervisor de la Inversión en Energía, Osinerg (1996), se consolido la serie de reformas que se venían efectuando. Existen, sin embargo, dudas referentes a los beneficios del proceso de privatización. Según Carlos Herrera Descalzi es que si bien contamos con suficiente capacidad de energía para abastecer a todo el Perú en el mediano plazo, los problemas que podrían llevar a una posible restricción vienen por el lado de su transmisión, es decir, el insuficiente número de líneas que conducen la energía de las plantas generadoras al centro de consumo

2.2.- BASES TEÓRICAS 2.2.1. SISTEMA DE TRANSMISION ELECTRICA Sistema de transmisión eléctrica Después del proceso de generación eléctrica el siguiente paso es llevar la energía eléctrica mediante torres o estructuras hacia las subestaciones eléctricas, las cuales se encuentran ubicadas en lugares establecidos según la necesidad. Finalmente, la energía eléctrica puede ser distribuida a los usuarios finales

2.2.2)RED DE DISTRIBUCIÓN: El Sistema de Distribución de Energía Eléctrica, tiene la función del suministro de energía desde la subestación de distribución hasta el

usuario final (medidor del cliente). Los elementos principales que conforman la red o sistema de distribución, son los siguientes: •2.2.3 Subestación de Distribución : La distribución de la energía eléctrica desde las subestaciones de transformación se realiza en dos etapas: La primera etapa es la red de reparto, que transporta la energía proveniente de las subestaciones de transformación, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las subestaciones de distribución. Las tensiones utilizadas están comprendidas entre 138, 115, 85 y 69 kV. La segunda etapa la constituye la red de distribución, con tensiones de funcionamiento de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV y con una característica estructural radial. Esta red, cubre la superficie de los grandes centros de consumo (población, industria, etc.), enlazando las subestaciones de distribución con los centros de transformación, que son la última etapa del suministro en media tensión, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensión (125/220 V ó 220/440 V). 2.2.4 RED DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Las líneas de Transmisión de energía eléctrica o línea de alta tensión, son básicamente el medio físico por el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias entre Subestaciones eléctricas; su operación confiable depende en gran medida de una inspección adecuada para así poder proporcionar el mantenimiento oportuno. Para lo anterior, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados, considerando que es necesario elevar la tensión de manera que se reduzca la corriente que circula por dicha línea, lo que nos dará como resultado la disminución de pérdidas de calor por Efecto Joule. Por lo tanto, una red de transmisión emplea usualmente tensiones del orden de 115 o 230 kV y superiores, denominados extra alta tensión como son 400 o 500 kV. La red de transmisión de acuerdo al diseño de la línea puede ser de transmisión aérea o subterránea. 1.3 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE 230 Y 400 kV Las líneas de transmisión surgen de la problemática de transportar la energía eléctrica de las plantas generadoras, hasta los lugares de consumo, ya que las plantas o centrales generadoras por lo regular se construyen en lugares lejanos de las zonas urbanas. Existen dos tipos de líneas de transmisión: aérea y subterránea, que se definirán a continuación: 1.3.1 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN SUBTERRÁNEAS Las líneas subterráneas como su nombre lo dice, se encuentran a una cierta distancia bajo la superficie terrestre, por lo general este tipo de líneas son de poca longitud y se encuentran en zonas suburbanas. La Zona de Transmisión Metropolitana está a cargo del mantenimiento de Líneas de transmisión subterráneas de 230 kV que se encuentran distribuidas principalmente en la zona centro del Valle de México, estas líneas son principalmente de 2 tipos:

 XLPE: Cable Seco  HPOF : Cable tipo tubo en alta presión de aceite. 2) La importancia del sistema de transmisión eléctrica. Básicamente podemos decir que un sistema de transmisión eléctrica, es necesario debido que es utilizado para trasportar la energía eléctrica de gran capacidad y a grandes distancias. La dificultad de nuestra geografía hace necesario la utilización de torres o estructuras, en las cuales mediante aisladores se sostienen los conductores eléctricos. Todas las líneas de trasmisión inician su recorrido desde una subestación primaria hacia otra subestación en este caso sería secundaria, desde aquí se distribuye a los usuarios finales. Componentes eléctricos de una línea de trasmisión eléctrica: Un sistema de trasmisión es compuesto básicamente por cuatro elementos:  Soporte o estructuras: Puede ser de madera, concreto o metálico.  Conductor: Es el material por donde se desplaza la energía eléctrica.  Manguito o conector para realizar empalme del conductor  Varilla de armado para protección del conductor  Amortiguador  Puesta a tierra: está compuesto de un conductor de cobre que se desplaza desde la estructura hacia el suelo, donde se conecta a una varilla de cobre, el cual tiene como finalidad dar paso a una descarga eléctrica de cualquier falla que se presentan en los conductores.  Retenidas y accesorios  Aisladores o cadena de aisladores: Son fabricados de porcelana, vidrio o sintético.  Componentes para el armado de las cadenas de aisladores:  Adaptador anillo bola  Adaptador – rotula ojo corto  Grillete recto  Grapa de suspensión.  Grapa de anclaje o tipo pistola  Perno U  Abrazadera  Conector doble vía Problemas más frecuentes que ocasionan las fallas.  Contaminación de los aisladores, por la polución generada en el medio ambiente.  Rotura de las grapas de suspensión, rotura de las grapas de anclaje, rotura de la retenida y la rotura del conductor eléctrico.  antigüedad

 Robo de la puesta a tierra  Descarga a tierra de la fase R por la invasión de la distancia mínima de seguridad.  Aisladores rotos  Plantación de árboles en la faja de servidumbre 3) Concepto de mantenimiento de líneas de transmisión A través de su publicación de “Mantenimiento de una línea de transmisión” es una parte fundamental del funcionamiento de la misma, una necesidad que se ve acentuada por su ubicación al aire libre. Este trabajo, que puede alargar la vida de la línea hasta 50 años, requiere de técnicos electricistas y mecánicos altamente cualificados y con gran fortaleza física y psíquica para acceder a los puntos casi infranqueables donde a veces se pueden ubicar estas estructuras. Un mantenimiento que puede alargar de 30 años a 50 años la vida útil de la línea. No obstante, antes del mantenimiento propiamente dicho, los ingenieros deben elaborar un diagnóstico, pueden hacerlo a través de la forma tradicional, que consiste en fijar un cronograma de visitas periódicas a la línea, esto implica desplazar al pie de la torre con un equipo de dos a tres personas, normalmente técnicos electricistas y mecánicos. El mantenimiento puede durar horas, días y hasta semanas, dependerá de la facilidad para llegar al emplazamiento de las torres, y la magnitud y complejidad del mantenimiento. 3.1)Objetivos de los mantenimientos de los sistemas eléctricos. El mantenimiento en líneas de transmisión tiene como objetivo principal, preservar la vida útil y además garantizar un efectivo suministro eléctrico, Los principales objetivos del mantenimiento son:  Mantener la vida útil de los accesorios que forman parte de una línea eléctrica.  Reducir las interrupciones eléctricas.  Asegurar la confiabilidad del suministro eléctrico.  Asegura un efectivo control del suministro eléctrico.  Seguridad del persona 3.2)Determinación del mantenimiento en los sistemas eléctricos: En el caso específico de las líneas de transmisión, por el cual se traslada la energía eléctrica desde una subestación eléctrica a otra, los mantenimientos representan una inversión en el cual se busca garantizar un continuo y efectivo suministro. 2.10 Tipos de mantenimiento para líneas eléctricas en alta tensión Para el desarrollo de las actividades cualquiera sea el sector industrial, es necesario contar con planes de mantenimiento para poder cumplir con los objetivos de la organización. Para el caso específico de líneas eléctricas los más utilizados son los siguientes:

3.2.1) Mantenimiento preventivo En este tipo de mantenimiento hay un solo propósito, el cual es reducir las fallas que ocasionen interrupciones prolongadas, además de acceder a inspecciones más detalladas y exhaustivas. Además de evitar incidentes después del restablecimiento del suministro eléctrico. También es denominado “mantenimiento planificado” tiene lugar antes que ocurra una falla o avería. se efectúa bajo condiciones controladas sin existencia de algún error en el sistema, se realiza a razón de la experiencia y pericia del personal a cargo, los cuales son los encargados de determinar el momento necesario para llevar a cabo dicho procedimiento; el fabricante también puede estipular el momento adecuado a través de los manuales técnicos. Ventaja del mantenimiento preventivo:  Los trabajos son programados  Permite seleccionar los repuestos con anticipación.  Permite contar con el personal idóneo y a tiempo.  Permite identificar e anticipar fallas que puedan dañar el sistema.

FIG 1: MANTENIMIENTO PREVENTIVO

FUENTES: http://www.vibratec.net/datos-tecnicos/ultrasonido/ 3.2.2) Mantenimiento predictivo El propósito de este tipo de mantenimiento es conocer el estado de todo el componente y saber el estado actual de los dispositivos eléctricos, el objetivo es anticipar posibles fallas que puedan ocasionar interrupciones prolongadas. Tiene como objetivo disminuir las paradas por mantenimientos preventivos, y de esta manera minimizar los costos por mantenimiento. La implementación de este tipo de método requiere de inversión en equipos, en instrumentos, y en contratación de personal calificado Ventaja del mantenimiento predictivo:  Aumenta la vida útil de los dispositivos del sistema.

 Minimiza los mantenimientos correctivos por emergencias  Mantiene la confiabilidad del sistema. FIG 2: MANTENIMIENTO PREDICTIVO

FUENTE: http://mantenimiento-de-lineas-de-transmision/ 3.2.3 Mantenimiento Correctivo : Es el cambio o reparación de una pieza o dispositivo dañado, el cual ha generado la interrupción del suministro eléctrico. Este tipo de mantenimiento se produce debido que alguna pieza ha cumplido su vida útil, además puede conllevar a afectar otras partes y prolongar el tiempo de reparación. Este mantenimiento también es denominado ¨mantenimiento reactivo¨ tiene lugar luego que ocurre una falla o avería, es decir, solo actuará cuando se presenta un error en el sistema. En este caso si no se produce hasta que se presente el desperfecto para recién tomar medidas de corrección de errores. Este mantenimiento trae consigo las siguientes consecuencias. Ventaja del mantenimiento Correctivo:  Corrige todo lo que los otros mantenimientos que no lo hacen  No es necesario una programación.  Concientiza a ser más exhaustivo en las inspecciones de los dispositivos del sistema. FIG 3: MATENIMIENTO CORRECTIVO

FUENTES: http://www.vibratec.net/datos-tecnicos/ultrasonido/

III. HIPÓTESIS Y VARIABLES 3.1. Hipótesis (general y específicas, de ser el caso). HIPOTESIS GENERAL 

Mejoramiento del rendimiento de las líneas de transmisión de media tensión HIPOTESIS ESPECÍFICAS  

Se entregara un mejor servicio eléctrico en el sector de distribución. Disminucion sustanciales en las fallas eléctricas en las líneas de transmisión de media tensión. 3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE VARIABLES. VARIABLE DEPENDIENTE mantenimiento de líneas de transmisión de media tensión VARIABLE INDEPENDIENTE Líneas de transmisión de media tensión en ……… 3.2.1. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLE (DIMENSIONES, INDICADORES, ÍNDICES, MÉTODO Y TÉCNICA). DIMENSIONES Dependientes. Revisar las posibles fallas en las líneas de transmisión de media tensión Revisar numero de fallas en las líneas de transmisión de media tensión Independientes. Conceptos fundamentales para el modelamiento de un mantenimiento óptimo. Programas que emplean para simular las entrega de tensión en los puntos establecidos INDICADORES Dependientes El porcentaje de pérdidas de tensión a los puntos de entrega Predicción de la mejora apartir de el empleo de este mantenimiento optimo Independientes Distancia media geométrica ,inductancia,tension,corriente y potencia

Tensión de salida y de llegada con software y tension de salida y de llegada con cálculos matemáticos Metodologia     

Recolección de datos de las tensiones de llegada a los diferentes puntos. Determinar los datos actuales de las tensiones en las líneas de transmisión de media tension Metodo matemático para la predicción de la tension en las líneas de transmisión de media tension Software para la predicción de la tension en las líneas de transmisión de media tension Desarrollo del modelamiento del mantenimiento optimo.

IV. DISEÑO METODOLÓGICO El diseño se concreta de acuerdo a la naturaleza del problema a investigar. La naturaleza del problema determinará los métodos, las técnicas, estrategias y los instrumentos para la ejecución de la investigación, que puede ser básica, aplicada, de naturaleza filosófica o humanística. 4.1. Tipo y diseño de investigación. 4.2.Método de investigación. 4.3.Población y muestra. 4.4. Lugar de estudio.

V. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Calendarizar en meses, tiempo aproximado de cada etapa o actividad de la investigación de acuerdo a la naturaleza del problema a investigar y seguir reglamentos.

VI. PRESUPUESTO Costo real en soles.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS De acuerdo a normas internacionales, APA, Vancouver, ISO y/o otros.

VIII. ANEXOS: Matriz de consistencia. - Instrumentos de recolección de datos (Adjuntar la validación del instrumento). - Si el proyecto involucra a especies protegidas, animales y vegetales, deberá presentar constancia del permiso por la entidad

correspondiente, y si involucra a personas, dicho documento será de instituciones que regulan la protección.