Guía Experta para Planificar y Diseñar Sistemas de Distribución de Energía

Los sistemas de distribución de energía necesitan cuidado y consideración detallados al planificar y diseñar. El sistema de energía es crucial para mantener las operaciones diarias funcionando correctamente. Veamos algunos de los aspectos importantes de la planificación y diseño de sistemas de distribución.

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Importancia de la Planificación

Para que la industria siga siendo rentable, la empresa principal debe obtener la menor cantidad de costo total de propiedad. Esto significa seleccionar configuraciones de sistema con bajo costo contabilizando también costo de operación, mantenimiento y actualizaciones, y desmantelamiento del sistema.

La planificación es necesaria para diseñar un sistema para rendimiento óptimo. Mientras se asegura la continuidad del suministro, minimizando pérdidas de energía, asegurando calidad de energía, y obteniendo operación libre de problemas al seleccionar dimensionamiento de equipos apropiado basado en influencias circundantes.

Planificación para Sistemas de Distribución Industriales

La planificación comienza con la evaluación de la demanda de energía predeterminada para la instalación. Para entender qué requeriría la instalación para consumo de energía, información previa de otros proyectos de instalaciones con equipos y procesos similares es un buen punto de partida. Esto solo proporciona un punto de partida, donde una mejor aproximación puede determinarse basada en maquinaria y equipos de la instalación. Datos requeridos para ser recopilados para estimación de energía incluyen:

• Lista de Cargas de Conexiones y Ubicaciones
• Patrón de Carga (variaciones de proceso)
• Separación de Carga Crítica de Cargas No Críticas
• Cargas con Armónicos Altos
• Inclusión de Planes de Crecimiento Futuro
• Interfaz con la Utilidad

Una lista de ubicaciones de carga y patrón de carga de equipos ayudará a evaluar el factor de carga, factor de demanda y factor de diversidad. La aplicación de estos factores es crucial para estimar con precisión los requisitos de energía para cualquier instalación y diseñar sistemas de distribución.

Proyección de Crecimiento Futuro

Para planificar para un futuro sistema de distribución se necesita un buen período de gracia para dar un buen inicio. Cinco años es un buen comienzo para sistemas de distribución. Esto se debe a que la expansión en sistemas de distribución dentro de una instalación en funcionamiento puede causar interrupciones operativas inconvenientes. Podría ser buena práctica sobre-diseñar la capacidad inicial en una cantidad razonable para tener en cuenta posibles expansiones. Otra opción es seleccionar equipos con equipamiento de doble calificación.

El enfoque anterior es para proyectos con fondos suficientes para producirlo. Para un proyecto con fondos menores, planificar para expansión futura requiere espacio y equipamiento para el sistema de distribución mejorado. Este enfoque se hace asumiendo expansión y teniendo la planificación y diseños ya producidos como si se fuera a desarrollar la expansión.

Ubicación de Activos de Equipamiento

El principio general es colocar el equipamiento del sistema de distribución en una ubicación central para las cargas alimentadas a él. Esta es una ubicación ideal donde los beneficios del diseño eléctrico son:

• Rutas de Cable Más Cortas
• Uniformidad en la Dirección del Flujo de Energía
• Menores Pérdidas Eléctricas y Tamaños de Cableado Menores
• Minimizar Caída de Voltaje Excesiva

La colocación adecuada puede resultar en menores costos de cable y operativos al minimizar la posibilidad de pérdida de energía. La selección de ubicación no siempre es tan simple como tomar el camino más corto a su destino. Es bueno decir que una vez que los componentes están en su lugar a menudo es difícil moverlos. La selección correcta durante la planificación es crucial y debe recibir la debida atención.

Selección de Parámetros del Sistema de Distribución

El siguiente paso en el diseño es establecer los parámetros del sistema de distribución. Los parámetros incluyen:

• Especificaciones Ambientales
• Niveles de Voltaje en el Sistema de Distribución y su Frecuencia
• Variaciones Aceptables en Parámetros del Sistema
• Capacidad de Interrupción/Soportar Fallos

Ambiental

Las especificaciones ambientales dependen de la ubicación de la instalación para el diseño del sistema de distribución y compra de equipamiento. Temperatura y humedad son factores definitorios para determinar la selección de equipamiento del sistema de distribución. Otras consideraciones incluyen entender la densidad de destellos de rayos para protección, presencia de polvo, posibles gases combustibles y contaminantes químicos. Estos ayudarán a determinar la ubicación apropiada para la colocación del sistema de distribución.

Voltaje y Frecuencia del Sistema de Distribución

Determinar los valores de voltaje y frecuencia del sistema de distribución a usar es el siguiente paso. La frecuencia usualmente se determina por estándares en la región. La selección de voltaje tiende a ser un poco más complicada. El equipamiento debe coincidir con el sistema de utilidad externo para el sistema de distribución en la instalación. Esto usualmente se determina basado en la carga total anticipada.

Variación Aceptable en Parámetros del Sistema de Distribución

La frecuencia y el voltaje son principalmente controlados por sistemas dentro de cierto límite. Normalmente, las variaciones siguen ocurriendo dependiendo de la condición de operación del sistema y la demanda de carga de la instalación. Mientras esté dentro de límites aceptables no hay necesidad de preocupación. Condiciones anormales como cortos o fallos pueden causar picos de voltaje/frecuencia más allá de los valores límite.

Los equipamientos están diseñados para soportar algunas variaciones. Pero, si se puede esperar que el equipamiento exceda las limitaciones de diseño, las siguientes opciones están disponibles:

• Controlar Extensión de Variación (Componentes para Minimizar Caída de Voltaje)
• Interfaces Automatizadas para Limitar Variaciones (Regular Voltaje y Reducir Fluctuaciones)
• Cierto Equipamiento para Mejorar Niveles de Variación (Operación Satisfactoria en Banda de Voltaje Más Amplia)

Capacidad para Soportar Fallos

Equipamientos sometidos a altas corrientes de fallo deben ser capaces de soportar los esfuerzos térmicos y mecánicos asociados con ello. Equipamientos desarrollados para el propósito de interrumpir fallos siempre tienen un límite. La selección de equipamiento debe tener calificaciones que sean más altas que las corrientes de cortocircuito donde esto podría ocurrir.

Planificación de Configuración del Sistema de Distribución

Hasta ahora hemos discutido las consideraciones importantes para planificar un proyecto de sistema de distribución. Una vez que las configuraciones apropiadas se entienden, la finalización detallada es siguiente para lo siguiente:

• Configuración General
• Número de Alimentadores de Entrada
• Niveles de Voltaje de Entrada y Distribución
• Calificaciones de Equipamiento Principal
• Tipo de Distribución
• Integración de Equipamiento de Emergencia/Reserva
• Puesta a Tierra del Sistema de Protección

Estos detalles llevan al esquemático unifilar de distribución general para planificación de instalaciones. Optimizar las configuraciones ahora requerirá poca revisión más tarde.

Calificación/Dimensionamiento para Equipamiento

El siguiente paso en el sistema de distribución es decidir las calificaciones de equipamiento. Seleccionar la calificación apropiada requiere finalización de lo siguiente:

• Voltaje, Corriente y Frecuencia Calificados
• Variación de Voltaje y Frecuencia
• Corriente y Tiempo de Soportar Fallo
• Capacidad de Interrupción de Fallo
• Despeje y Rastreo

Todos los equipamientos llegarán usando los parámetros del sistema de distribución discutidos previamente. La tolerancia de variación de voltaje y frecuencia permisible es específica del equipamiento y las limitaciones necesitan coincidir con los parámetros del sistema de energía. Medidas específicas tendrán que planearse para correctores de hundimiento y sistemas de suministro de energía ininterrumpida.

Las restricciones de disponibilidad del mercado pueden hacer difícil la selección para planificación de configuración. Las calificaciones de interruptores, transformadores y capacidad de interrupción de interruptores de circuito pueden convertirse en un factor limitante e introducir equipamiento adicional no intencionado para mantener los parámetros del sistema de distribución proyectados.

Diseño y Planificación Resumidos

Los sistemas de distribución de energía requieren grandes cantidades de fondos para inversiones en cualquier industria y una cantidad considerable para costos operativos. La planificación adecuada para diseñar un sistema de distribución con rendimiento óptimo requiere varios pasos desde la recopilación de datos, selección de configuraciones apropiadas, y selección de equipamiento apropiado usando herramientas de planificación, y software para modelar y documentar aspectos importantes del sistema de distribución.

Diseño y Planificación con E3.Series

La planificación de sistemas de distribución requiere gran atención al detalle. Diseñar, documentar y seleccionar equipamiento ya requieren una gran cantidad de tiempo. E3.series ofrece grandes herramientas para hacer este proceso más fácil para los diseñadores.

E3.Schematic

Ofrece una plataforma para diseñar y documentar controles eléctricos desde fusibles hasta transformadores. Teniendo calificaciones y tamaños de bibliotecas de componentes basadas en inteligencia de múltiples fabricantes. Esto ayuda a proporcionar información y especificaciones basadas en parámetros y requisitos del sistema de distribución. También ofrece:

• Prevención de Cortocircuitos
• Sub-circuitos Almacenados Centralmente Reutilizables
• Conexiones Paralelas y Automáticas
• Bibliotecas de Partes Impulsadas por Componentes
• Garantiza Uso de Partes Válidas
• Referencias Cruzadas en Línea de Conexiones y Dispositivos
• Configuración de Terminales
• Integración de PLC
• Numeración Automática de Cables

E3.schematic gestiona todos los datos de diseño y documentación afiliada, como lista de materiales y lista de conexiones o instrucciones de ensamblaje y fichas técnicas.

E3.Panel

E3.Panel permite a los ingenieros colocar componentes dentro de envolventes de panel. Fácil colocación de componentes con enganche, prevención de choque de componentes, e integrado con E3.schematic donde el trabajo de diseño puede comenzar en cualquiera de las herramientas. Fácilmente ver cómo los aspectos eléctricos y mecánicos se fusionan en un CAD cohesivo. También proporciona enrutamiento de cables para que los cables puedan conectarse automáticamente desde el esquemático y generando la ruta más corta posible para la configuración. También proporciona:

• Definiciones Completas de Componentes
• Funcionalidad de Ranuras y Montaje
• Soporte de Áreas Restringidas
• Detalles de Ruptura y Corte
• Algoritmo de Ruta Más Corta para Cableado
• Segregación de Cables
• Visualización 3D
• Integración con Máquinas de Cableado, Taladrado y Fresado Automáticas

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Ya hay tanto trabajo y esfuerzo requerido para el diseño e implementación de sistemas de distribución. No pierdas tiempo precioso en elementos que pueden ser automatizados o simplificados. La planificación y el diseño son importantes y asegurarse de que se realicen correctamente la primera vez ahorrará una inmensa cantidad de tiempo en el futuro.

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