Federico Daniel Moran Arguello1, Willian Andrés Agüero Leiva1
1Facultad de Ingeniería, Universidad del Norte, Paraguay
Resumen
Palabras claves: Sistema de Puesta a tierra, Llaves termomagnéticas, contactores, disyuntores diferenciales, relés térmicos.
Abstract
This research project is carried out with the purpose of presenting a proposal to improve the electrical system to the company Matadero – Frigorífico San Miguel located in the city of Aregua, since it currently has problems in the electrical system due to the years of useful life. The technical design is developed in order to improve the energy conditions, previously analyzing the study of system loads and measuring the resistivity values of the system to ground, which is used for the correct dimensioning of the new boards with their respective thermomagnetic keys, contactors, differential circuit breakers and thermal relays. The project is based on a methodology with a quantitative approach, through the observation and recording of data inside the refrigerator, being a design proposal of the descriptive type, analyzing and describing all the information collected necessary for the final dimensioning of the system, demonstrating and giving to know the viable conditions for its final implementation.
Keywords: Grounding System, thermomagnetic keys, contactors, differential circuit breakers, thermal relays.
Introducción
El presente proyecto de investigación se desarrolla con la finalidad de realizar una propuesta de mejoramiento del sistema eléctrico de la empresa frigorífica San Miguel Ubicado en la ciudad de Aregua, donde actualmente dicha empresa se encuentra con fallas en el sistema eléctrico a causa de los años de vida útil, lo cual esa razón fue el motivo de desarrollo de este proyecto.
El objetivo principal es el de diseñar y dimensionar un nuevo sistema eléctrico, detallando las cantidades de cargas que se utilizan dentro del predio con sus respectivos planos y esquemas unifilares, también modificando el sistema de arranque y componentes de un generador Diésel Cummins de 450 kVA pasando de modo de arranque manual a arranque automático, de manera de lograr abastecer las necesidades energéticas del frigorífico siguiendo las recomendaciones estipuladas en el reglamento ANDE y normas INTN, satisfaciendo las condiciones de calidad y seguridad adecuadas.
La realización del presente estudio se sustenta en el criterio de ofrecer un mejor suministro de energía a la empresa frigorífica donde para el caso de estudio se efectúa visitas técnicas al frigorífico realizando mediciones de puesta a tierra con el tutor guía de este proyecto para determinar el estado del sistema de puesta a tierra actual, donde sirven para la protección total del sistema eléctrico y analizando los ciclos de facturación y consumo según número de NIS ANDE de la empresa.
Los estudios y mediciones de la calidad de energía eléctrica contribuyen a determinar las posibles fallas ayudando a conocer los parámetros eléctricos para las eventuales soluciones.
Finalizado el diseño técnico se realiza un análisis de las viabilidades económicas del proyecto para conocer los beneficios finales, siguiendo una metodología del tipo descriptivo con un enfoque cuantitativo lo cual es desarrollado y realizado este proyecto.
Identificación del problema
Actualmente la empresa frigorífica funciona como faena de ganados que son comercializados dentro del mercado nacional, con una trayectoria de 30 años donde al pasar los años los componentes del sistema eléctrico fueron deteriorados por su uso y vida útil de la misma.
Lo cual causa fallas y interrupciones en el suministro eléctrico siendo una de los mayores problemas la mala distribución de carga y selección inadecuada de llaves y conductores, ya que el aumento de carga fue creciendo con el pasar de los tiempos.
Ante cortes del suministro eléctrico cuentan con un generador Diésel de 450 kVA Cummins del año 1995 para el abastecimiento eléctrico, donde dicho grupo electrógeno no cuenta con un sistema de arranque de transferencia automática.
Formulación de la pregunta
¿Cómo es posible mejorar el sistema eléctrico de la empresa frigorífica San Miguel de la ciudad de Aregua?
Preguntas especificas
¿En qué estado se encuentra actualmente el sistema eléctrico de la empresa frigorífica San Miguel?
¿Cuál es el estado de cargas del sistema eléctrico?
¿Qué parámetros son necesarios para el nuevo dimensionamiento?
¿Cómo serán los diseños principales del sistema eléctrico?
¿Cuáles son los beneficios finales del proyecto?
Alcances del proyecto
El proyecto tiene como alcance el de brindar optimas soluciones al sistema eléctrico del frigorífico San Miguel, mediante la búsqueda de alternativas de soluciones que contribuyan al mejoramiento del sistema, diseñando y dimensionado las estructuras eléctricas necesarias para la propuesta de mejora.
Realizar el diseño de planos y esquemas unifilares con sus correspondientes cuadros de cargas según secciones de trabajo dentro de la planta industrial y mediciones realizadas de la calidad de la energía al medir los niveles y parámetros del sistema de puesta a tierra.
Determinar los factores de mejora innovando nuevos métodos de eficiencia energética y su viabilidad financiera para la implementación.
Justificación
Actualmente el sistema eléctrico de la empresa matadero frigorífico San Miguel, cuenta con problemas eléctricos a causa del aumento de carga en el sistema y por los años de vida útil lo cual se fue deteriorando al pasar los tiempos de uso.
El proyecto consiste en un nuevo dimensionando al sistema eléctrico previendo todas las posibles cargas en la empresa frigorífica, calculando y diseñando los cuadros de cargas con sus respectivos diagramas unifilares, evaluando el estado de carga del sistema con la realización de mediciones con el telurometro (Puesta a tierra) y mediciones con el analizador de redes digitales (Estudio de carga). Lo cual dichas mediciones fueron realizadas para garantizar el correcto dimensionamiento del sistema.
Por lo tanto, se hace imprescindible y se justifica plenamente la implementación de un nuevo sistema eléctrico para la empresa Frigorífica San Miguel.
Aspectos importantes
El aspecto principal se basa en diseñar un nuevo sistema eléctrico diseñando los componentes y elementos necesarios para el sistema.
El desarrollo de la investigación se basa en una metodología cuantitativo descriptivo, describiendo la población y muestra del caso de estudio, que sirven para conocer las viabilidades técnicas y económicas para su implementación final.
Los conceptos de diseño y dimensionamiento eléctrico se realizan bajo normas ANDE que regulan la instalación de los sistemas eléctricos en Paraguay.
Objetivos del proyecto
Objetivo general
Propuesta de mejoramiento del sistema eléctrico para la empresa frigorífica San Miguel ubicado en la ciudad de Areguá.
Objetivos específicos
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Verificar el estado actual de los componentes analizando los niveles de la calidad de medición de puesta a Tierra.
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Realizar mediciones de puesta a tierra y estudio de carga al sistema eléctrico
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Determinar los parámetros necesarios para el nuevo dimensionamiento del sistema.
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Diseñar esquemas y diagramas unifilares de carga de los componentes principales del sistema eléctrico.
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Evaluar los beneficios técnicos y económicos del proyecto.
Marco referencial
Los antecedentes referenciales sirvieron como guía para la realización y desarrollo de este proyecto en tesis donde se tuvieron en cuenta tesis bibliográficos del ámbito nacional e internacional, detallando los respectivos temas elegidos que fueron tenidos en cuenta con sus correspondientes resúmenes bibliográficos de que cada autor ideó para su respectivo informe investigativo.
Antecedente Nacional 1: «Propuesta de la Mejora de la Calidad y Continuidad de la Distribución de Energía Eléctrica en el Paraguay utilizando la Tecnología para el Control de Parámetros Eléctricos»
El trabajo de grado sobre la Propuesta de la Mejora de la Calidad y Continuidad de la Distribución de Energía Eléctrica en el Paraguay utilizando la Tecnología para el Control de Parámetros Eléctricos presentado por los ingenieros Juan Carlos Martínez Santacruz y Juan José Miltos Garbett, egresados de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción, FIUNA 2020.
Hace referencia sobre los procesos por los que pasa la electricidad dentro del país, desde su generación en las represas hasta la entrega a los usuarios, ya sea en líneas de baja, media, alta o muy alta tensión. Donde la electricidad es una herramienta de trabajo útil en la actualidad, que sirve como supervivencia y confort que es indispensable en la vida cotidiana, por lo que es imprescindible en la actualidad para las personas. En la actualidad, los veranos en Paraguay son el escenario de frecuentes e reiterados cortes del suministro eléctrico. Cuando se alcanzan temperaturas de 45°C o mayores, muchos equipos eléctricos colapsan y el servicio se ve interrumpido, donde dicha tesis es de aquí que parte la idea de implementar nuevas herramientas e ideas tecnológicas que faciliten esa tarea en la Distribución de la energía.
En el Trabajo Final de Grado se presentó una propuesta para realizar mediciones a distancia de los Puestos de Distribución de la ANDE para conocer su carga y a partir de ello poder gestionar con mayor dinámica y previsibilidad las posibles fallas. Se describe el Sistema de Telemedición para Grandes Clientes de la ANDE utilizado para facturación y pérdidas energéticas, además del Sistema de Telemedición y Control de los Puestos de Distribución de la Compañía de Luz y Fuerza S.A. (CLYFSA). Se esquematizan los componentes con los que debe contar el Sistema a ser aplicado y se realiza un análisis económico que incluye el costo de inversión y los beneficios tanto económicos como de mejora de la calidad del servicio que trae consigo.
Antecedente Nacional 2: «Estudio de la eficiencia medida a través de los costos de las empresas distribuidoras de energía eléctrica del Paraguay»
El trabajo bibliográfico sobre el estudio de la eficiencia medida a través de los costos de las empresas distribuidoras de energía eléctrica del Paraguay en el período 2011-2015, presentado por Liz Noelia Roda González en la Universidad Nacional de Asunción en el año 2018
Hace referencia sobre el Paraguay en el sector eléctrico donde está integrado de forma vertical, y es administrado casi en el 100% por la Administración Nacional de Electricidad (ANDE) en todas las etapas. La gran cantidad de energía producida por el país no es aprovechada debido a las pérdidas ocurridas principalmente en la distribución eléctrica. Por dicha razón, esta investigación analizó la eficiencia de la ANDE y la Compañía de Luz y Fuerza Sociedad Anónima (CLYFSA), a través del estudio de los costos de distribución. Esta investigación tuvo un enfoque descriptivo-analítico, presentando la evolución de los costos de ambas empresas y mediante la comparación de distintos índices se determinó qué modelo de gestión es más eficiente, utilizando técnicas estadísticas con base en datos oficiales.
Conforme a los resultados hallados, en principio analizando sólo los costos operativos, se observó que la ANDE presentó una mejor gestión en los costos operativos como resultado de los favorables efectos de las economías de escala que posee en razón a la mayor dimensión del mercado en que opera. No obstante, al analizar los costos por pérdida de energía la situación resulta diametralmente opuesta, ya que la ANDE tiene grandes problemas respecto al elevado volumen de sus costos por pérdidas de energía lo que contrasta con el manejo más eficiente de este componente por parte de CLYFSA.
Comprobándose que pese a las ventajas de economía de escala en los costos operativos de la ANDE, la mejor gestión de costos por pérdidas de energía termina por configurar a CLYFSA como la más eficiente.

Muestra de las encuestas realizadas

La Interrupción de la energía eléctrica en la empresa es frecuente ya que algunas veces se produce la interrupción lo cual la frecuencia de interrupción de la misma es del 60% y un 40% manteniéndose estable, esto se debe a los problemas de sobre carga del sistema ANDE y también por los años de vida útil del sistema.

Los principales problemas encontrados facultan para proponer un nuevo sistema, que sirva para el ahorro energético.

Los horarios donde más se utilizan la energía son, 33% por la noche, 22% por la mañana y 45% por la tarde, donde el proceso de faena se realiza en un horario de 18 pm hasta las 06 am del día siguiente, lo cual es importante que no se interrumpa la energía eléctrica en ese horario de trabajo.

Los cortes del suministro eléctrico son impredecibles ya que ocurren en diferentes horarios arrojando el mayor problema del 37% por la noche, 32% por la mañana y 31% por la tarde.

Las labores principales de faena se realizan por la noche de 18pm a 06am, por la tarde el proceso de comercialización de 12 pm a 18pm y refrigeración de la misma y trabajos operarios por la mañana a las 06 a 12pm.

Los consumos energéticos son: en las cámaras frigoríficas de almacenamiento de carnes en un 40% y los motores que sirven para el proceso de faena en un 53% debido a los tiempos de trabajo y las iluminaciones en un 7%
Análisis de la instalación
9 tableros seccionales, 1 análisis de puesta a tierra, 1 análisis de carga, encuestas y preguntas realizadas a los operarios de la empresa frigorífica.
Lugar de caso de estudio
Ciudad de Areguá, Matadero Frigorífico San Miguel (2021 – 2022)
Tiempo de investigación
Desde agosto 2021 hasta abril 2022.
Concepto de investigación
El proyecto se basa en proponer un nuevo sistema eléctrico para el abastecimiento energético en el matadero frigorífico San Miguel de la ciudad de Areguá, mediante el dimensionamiento y diseño de diagramas unifilares con sus respectivos estudios de carga de cada sección dentro del sistema.
Variables
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Variable independiente: Mejoramiento del sistema eléctrico del Frigorífico San Miguel.
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Variable dependiente: Falta de actualización y adecuación de cargas eléctricas.
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Variable interviniente: Fallas y sobrecalentamiento de los componentes eléctricos del sistema.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
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Medición de la Resistividad del terreno mediante el uso del telurometro con la técnica caída de potencial de 3 puntos.
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Estudio del comportamiento de carga con el uso del analizador de redes.
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Diseño de nuevos diagramas unifilares con sus estudios de cargas.
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Diseño del sistema de puesta a tierra.
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Preguntas y encuestas realizadas a los técnicos de área.
Los instrumentos de recolección de datos
Los instrumentos utilizados fueron:
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Instrumento de mediciones digitales, telurometro para la puesta a tierra y el analizador de redes para el estudio de carga.
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Preguntas y encuestas realizadas para conocer el funcionamiento y comportamiento del sistema.
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Utilización de base de datos Word y Excel.
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Diseño de diagramas unifilares en Autocad.
Desarrollo de la investigación
Resultados de recolección de datos y visita técnica
La empresa matadero frigorífico Matadero San Miguel se encuentra ubicado en la ciudad de Areguá, donde actualmente el sistema eléctrico se encuentra en un estado de deterioro de sus componentes por sus años de vida útil, lo cual esto motivo al desarrollo de dicho tema de investigación.
Los principales problemas dentro de la empresa frigorífica son:
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Deterioro de los conductores y componentes eléctricos por la sobre demanda de energía en el sistema.
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Degradación del aislamiento eléctrico en los conductores lo cual provoca fallas de corriente y sobrecalentamiento del mismo.
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Altos costos por consumo de energía eléctrica.
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Problemas en el sistema de puesta a tierra.
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Planos unifilares del sistema a escala y realizadas a mano alzada.
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Falta de un sistema de arranque y transferencia automática al generador de 450 kVA.