Fundamentos de Instalaciones Eléctricas y Mercado Energético

Dispositivos de Maniobra y Protección Eléctrica

Definiciones de Componentes Clave

• Interruptor: Permite maniobrar en carga y en tensión. Si es un Interruptor Automático (IA), además puede soportar corrientes de cortocircuito (Icc) y tiene dispositivos de protección.
• Interruptor-Seccionador o Seccionador en Carga: Interruptor que, además, satisface condiciones de aislamiento (corte efectivo).
• Ruptofusible: Combinación de interruptor-seccionador y fusible, protege de sobreintensidades.
• Seccionador: Maniobra sin carga, asegura en posición abierto una distancia de seccionamiento adecuada (corte visible).
• Fusible: Protección que actúa fundiéndose y abriendo el circuito.
• XS: Similar al ruptofusible, diseñado para exteriores.

Tipos Específicos de Dispositivos

• Seccionador en Vacío: No corta corriente, establece distancia de seccionamiento (seguridad).
• Seccionador de Puesta a Tierra (PAT): No corta corriente y pone el circuito principal a tierra (seguridad).
• Interruptor-Seccionador o Seccionador a Tierra: Corta corriente nominal (In) y establece distancia de seccionamiento (maniobra + seguridad).
• Fusible: Corta corriente de cortocircuito (Icc) (protección).
• Interruptor Automático (IA) Fijo: Corta corriente nominal (In) y corriente de cortocircuito (Icc) sin distancia de seccionamiento (protección y maniobra).
• Interruptor Automático (IA) Extraíble: Corta corriente nominal (In) y corriente de cortocircuito (Icc) con distancia de seccionamiento (funcionalidad completa).
• Contactor: Corta corriente nominal (In) sin distancia de seccionamiento (maniobra).

Configuraciones de Centros de Transformación (CT)

Centro de Transformación de Compañía

Línea: Interruptor-seccionador + Seccionador de Puesta a Tierra (PAT).

Protección: Seccionador de Puesta a Tierra (PAT), interruptor-seccionador, fusible.

Centro de Transformación de Abonado

• Celda de Línea: Interruptor-seccionador + Seccionador de Puesta a Tierra (PAT).
• Seccionamiento: Seccionador.
• Protección General: Seccionador + Seccionador de Puesta a Tierra (PAT) + Interruptor Automático (IA).
• Medida (Maniobra): Transformador de Intensidad (TI) + Transformador de Tensión (TT).
• Protección de Transformador: Interruptor-seccionador + Seccionador de Puesta a Tierra (PAT) + Fusible + Seccionador de Puesta a Tierra (PAT).

Puesta a Tierra en Instalaciones Eléctricas

Se deben conectar a tierra los siguientes elementos:

• Envolventes externas de las celdas.
• Carcasas de todos los aparatos internos.
• Puertas y otros elementos giratorios.
• Pantallas de los cables.
• Extremos de tierra de los seccionadores de Puesta a Tierra (PAT).

El conductor horizontal debe tener una sección superior a 35 mm² de Cobre (Cu) y conectar los extremos del cuadro a la malla general de tierras.

Cálculos y Consideraciones para Transformadores

Estimación de Potencia para Diferentes Usos

• Vivienda: Factor de 0,6 a la suma de potencias. Básico = 5750 W y Elevado = 9200 W.
• Local Comercial: Factor de 1 si el número de locales (n) ≤ 3, y factor de 0,6/0,9 si n > 3.
• Local Industrial: Factor de 1 si el número de locales (n) < 10, y factor de 0,7/0,9 si n ≥ 10. Mínimo de 125 W/m² por planta y mínimo por local de 1350 W a 230 V.

Se recomienda elegir la potencia del transformador un 65-75% más de su potencia nominal.

Cálculo de Corriente Nominal (In)

• Lado de Media Tensión (MT): In1 = S / (√3 × U1), con U1 = 15000 V.
• Los fusibles que protegen al transformador en MT serán 2,5 × In1.
• Lado de Baja Tensión (BT): In2 = S / (√3 × U2).

Cálculo de Corriente de Cortocircuito (Icc)

Si no se proporcionan la potencia de cortocircuito (Scc) y la tensión de cortocircuito porcentual (ucc%), se calcula como:

• Icc1 = Scc / (√3 × U1)
• Icc2 = In2 × 100 / ucc(%)

Corrección del Factor de Potencia

Fórmulas relevantes:

• Capacidad de condensador trifásico (C.tri) = Qc / (3 × U² × ω)
• cos(φ) = P/S
• Factor de Potencia (FP) = P / √(P² + Q² + D²)

Estructura y Operación del Mercado Eléctrico

Actividades Reguladas y Liberalizadas

La generación y la comercialización son actividades liberalizadas, mientras que el transporte y la distribución están reguladas.

El Mercado Diario de Electricidad

Tiene como objeto llevar a cabo las transacciones de energía eléctrica para cada una de las horas del día siguiente, mediante la presentación de ofertas de venta y adquisición. Actúan como vendedores los generadores y como compradores los comercializadores y los clientes cualificados.

Ofertas con Condiciones Complejas

• Condición de Indivisibilidad: Fija en el primer tramo de cada hora un valor mínimo de funcionamiento.
• Gradiente de Carga: Establece la diferencia máxima entre la energía de una hora y la sucesiva de la unidad de producción, limitando la energía a casar.
• Ingresos Mínimos: Permite realizar ofertas en todas las horas, pero respetando que la unidad de producción no participe en el resultado de casación.
• Parada Programada: Si la unidad de producción ha sido retirada de la casación por no cumplir la condición de ingresos mínimos solicitada, realice una parada programada en un tiempo máximo de 3 horas.

Proceso de Casación en el Mercado Diario

1. El operador de mercado realiza la casación.
2. Se determinan qué ofertas de venta y compra se aceptan.
3. Se estudia la viabilidad técnica de lo anterior; si no lo es, se incorporan ofertas de venta de energía para solucionar las restricciones técnicas.

El Mercado Intradiario de Electricidad

Es un mercado de ajustes que consta de 6 sesiones. Su función es que cada agente pueda ajustar con mayor precisión la energía negociada en el mercado diario. En el caso de los compradores en el mercado diario, para poder acudir al intradiario han de haber participado en la sesión del diario o en la ejecución de un contrato bilateral físico. Aquí las restricciones técnicas se resuelven con la retirada de las ofertas de compra o venta que las provocan.

Tarifas y Costos de la Electricidad

Componentes de la Factura Minorista

El consumidor minorista paga:

• Peaje de acceso.
• Un precio pactado.
• Alquiler de equipos de medida.
• Impuesto Especial de la Electricidad: (4,864% × C.consumo + C.potencia) × 1,05113.
• El IVA 21%.

Tarifa de Acceso

Tarifa de acceso = C.potencia + C.energía + C.exceso de potencia + C.Qr