INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL -...

“Proyecto de un Aprovechamiento de Energías Renovables en Particular la Generación Undimotríz”

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INSTITUTO POLITÉCNICO

NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS”

TESIS:

“PROYECTO DE UN APROVECHAMIENTO DE ENERGÍAS

RENOVABLES EN PARTICULAR LA GENERACIÓN UNDIMOTRÍZ”

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTA:

VÍCTOR MANUEL ESTRADA OLVERA

ASESORES

ING: RUBEN NAVARRO BUSTOS

M EN C: RUBEN ORTIZ YAÑEZ

MÉXICO A 15 DE OCTUBRE DEL 2013


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AGRADECIMIENTOS:

A ti mi Dios por haberme permitido cumplir con esta meta trazada, por permitir a las personas que elegiste

para que me acompañen en este proyecto, no tengo con que pagarte todo lo bueno que me has dado.

A Mayra Alejandra, por ser la compañera ideal, por ser un apoyo sincero, constante y un aliente en mi vida,

por ser parte de mis triunfos sueños y metas.

A Dennys y Melanne, con todo cariño para mis hijas, que son dos seres tan hermosos para mi vida.

A mi Madre, por haberme dado el ser y la vida, por sus sabios consejos y por la crianza que me dio, y a ti Papá gracias por todo ojala hubieras estado conmigo en estos momentos, por siempre gracias.

A mis hermanos: Martha, Blanca, Aarón, Angélica, María De Jesús, por ser parte de este logro, por esos

momentos de sueños y por todos esos momentos que compartimos en nuestra infancia.

A mis maestros por haberme enseñado el camino del éxito.

A mis asesores por haber confiado en mí, y por todo el apoyo que me brindaron.

A mi ESIME gracias por haberme permitido entrar bajo su techo, porque gracias a ello tengo muchas

satisfacciones profesionales y personales.

A todos mis amigos y personas que directamente o indirectamente estuvieron presentes en este proyecto.

A TODOS USTEDES GRACIAS


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INDICE:

GENERALIDADES DEL PROYECTO........................................................................................................13

CONCEPTO DE DISEÑO PARA LA CENTRAL DE GENERACIÓN UNDIMOTRÍZ ........................17

INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................................................19

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................................................20

JUSTIFICACIÓN ...........................................................................................................................................21

OBJETIVO .....................................................................................................................................................22

ALCANCE .......................................................................................................................................................23

CAPITULO No. 1 ANTECEDENTES ...........................................................................................................24

1.1 ENERGIAS RENOVABLES Y ENERGIAS CONVENCIONALES ........................................................31

1.2 ENERGIA ...................................................................................................................................................34

1.3 ENERGIA ALTERNATIVA.......................................................................................................................34

1.4 ENERGIA NUCLEAR ................................................................................................................................35

1.5 RECURSOS RENOVABLES .....................................................................................................................35

1.6 RECURSOS NO RENOVABLES ..............................................................................................................36

1.7 IMPACTO AMBIENTAL ...........................................................................................................................36

1.8 EVOLUCIÓN HISTORICA........................................................................................................................36

1.9 CLASIFICACIÓN .......................................................................................................................................37

1.10 ENERGIA HIDRAULICA ........................................................................................................................38

1.11 BIOMASA.................................................................................................................................................39

1.12 ENERGIA SOLAR....................................................................................................................................39

1.13 ENERGIA EOLICA ..................................................................................................................................39

1.14 ENERGIA GEOTERMICA.......................................................................................................................39

1.15 ENERGIA AZUL ......................................................................................................................................40

1.16 ENERGIA DE LOS OCEANOS ...............................................................................................................40

CAPITULO No. 2 EL MAR COMO FUENTE DE ENERGIA ..................................................................41

2.1 COMO SE MIDE LA MAREA ...................................................................................................................43

2.2 QUE SON LAS MAREAS VIVAS Y LAS MAREAS MUERTAS ...........................................................44

2.3 EXISTEN OTRAS CAUSAS AJENAS A LA MAREA ............................................................................45

2.4 LAS MAREAS EN MEXICO .....................................................................................................................45

2.5 LAS OLAS ..................................................................................................................................................46

2.6 CLASIFICACIÓN DE LAS OLAS.............................................................................................................48

2.7 DESCRIPTORES DE LAS OLAS ..............................................................................................................49


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2.8 ECUACIÓN DE LA POTENCIA DEL MAR.............................................................................................50

2.9 TEORIA DE ONDA LINEAL ....................................................................................................................51

2.10 EXTRAPOLACIÓN DE VELOCIDAD DE MAREAS SEMIDIURNA..................................................55

CAPITULO No. 3 CONVERTIDOR UNDIMOTRÍZ .................................................................................61

3.1 GENERALIDADES Y DEFINICIONES ....................................................................................................62

CAPITULO No. 4 CRITERIOS DE DISEÑO MECANICO .......................................................................67

4.1 CRITERIOS DE DISEÑO ELECTRICO ....................................................................................................72

4.2 CRITERIOS DE DISEÑO INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ..........................................................122

4.3 CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTA ..................................................................................................132

4.4 CRITERIOS DE DISEÑO DE INGENIERIA CIVIL ...............................................................................133

4.5 CRITERIOS DE DISEÑO PROTECCIÓN AMBIENTAL ......................................................................140

4.6 SEGURIDAD, SALUD E HIGIENE EN EL TRABAJO .........................................................................140

CAPITULO No. 5 PROCESO CONSTRUCTIVO.....................................................................................141

5.1 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO ...................................................................................................143

CAPITULO No. 6 PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO .......................................................................164

CAPITULO No. 7 ESTUDIO ECONOMICO ............................................................................................167

7.1 VENTAJAS DEL USO DE LA ENERGIA UNDIMOTRÍZ ....................................................................168

7.2 DESVENTAJAS DEL USO DE LA ENERGIA UNDIMOTRÍZ.............................................................169

CONCLUSIONES .........................................................................................................................................170

RECOMENDACIONES ...............................................................................................................................172

BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................................................................173

INDICE DE FIGURAS:

FIGURA NO. 1 MAR MOTOR ........................................................................................................................19

FIGURA NO. 2 MANERA AMPLIFICADA DE UN FLUJO DE SUMUNISTRO ELECTRICO .................26

FIGURA NO. 3 CAPACIDAD Y GENERACIÓN AUTORIZADA PARA EL SECTOR PRIVADO ...........27

FIGURA NO. 4 CAPACIDAD INSTALADA EN MW ...................................................................................28

FIGURA NO. 5 ENERGIAS RENOVABLES Y ENERGIAS CONVENCIONALES ....................................34

FIGURA NO. 6 EVOLUCIÓN HISTORICA ...................................................................................................37

FIGURA NO. 7 CLASIFICACIÓN ..................................................................................................................38

FIGURA NO. 8 FUERZAS Y DESPLAZAMIENTOS DE LAS MAREAS DE AGUA DEBIDAS A LA

FUERZA DE LA LUNA. ..................................................................................................................................42

FIGURA NO. 9 EQUIPOS DE MEDICIÓN DE MAREAS .............................................................................43

FIGURA NO. 10 MAREAS VIVAS MAREAS MUERTAS ...........................................................................44


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FIGURA NO. 11 TIPOS DE MAREAS ...........................................................................................................45

FIGURA NO. 12 RANGOS DE MAREAS ......................................................................................................46

FIGURA NO. 13 VARIACIÓN DE LA OLA PARA DIFERENTES PROFUNDIDADES ............................47

FIGURA NO. 14 PERFIL DE LA OLA SINOSIDAL......................................................................................47

FIGURA NO. 15 REPRESENTACIÓN ESQUEMATICA DE LA ENERGIA PRESENTADA EN CADA

TIPO DE OLA...................................................................................................................................................48

FIGURA NO. 16 EJEMPLO DE UN REGISTRO DEL NIVEL DEL MAR ...................................................50

FIGURA NO. 17 OLA LINEAL MANERA AMPLIFICADA DE UN FLUJO DE SUMUNISTRO

ELECTRICO .....................................................................................................................................................51

FIGURA NO. 18 PERFIL DE MAREA EN UN DÍA LUNAR (24 HORAS 50 MINUTOS) ..........................56

FIGURA NO. 19 VELOCIDAD DE MAREAS EN UN DÍA CON MAREA VIVA Y CON MAREA

MUERTA ..........................................................................................................................................................58

FIGURA NO. 20 VARIACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORRIENTE DE MAREA DURANTE UN MES

...........................................................................................................................................................................59

FIGURA NO. 21 DISTRIBUCIÓN MENSUAL DE LA POTENCIA PARA UNA VELOCIDAD MÁXIMA

DE 2.5 MTS ......................................................................................................................................................59

FIGURA NO. 22 POTENCIA DE ENERGIA MARITIMA EN KW/M ..........................................................60

FIGURA NO. 23 CONVERTIDOR UNDIMOTRÍZ ........................................................................................61

FIGURA NO. 24 DIAGRAMA ELÉCTRICO DEL TRANSFORMADOR DE SERVICIOS PROPIOS........77

FIGURA NO. 25 DIAGRAMA UNIFILAR TABLERO SERVICIOS GENERALES (CTO 1) ......................82

FIGURA NO. 26 DIAGRAMA UNIFILAR CUARTOS DE MAQUINAS .....................................................92

FIGURA NO. 27 ARREGLO TABLERO METAL CLAD ..............................................................................93

FIGURA NO. 28 LOCALIZACIÓN DEL PARARRAYOS SOBRE EL CUARTO DE MAQUINAS ...........98

FIGURA NO. 29 AREA PARA LA INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE TIERRAS..................................100

FIGURA NO. 30 DIAGRAMA DE BLOQUES SIMPLIFICADO ................................................................116

FIGURA NO. 31 DIAGRAMA DE BLOQUES REDUCIDO........................................................................107

FIGURA NO. 32 ARREGLO DE LA CENTRAL UNDIMOTRIZ VISTA EM PLANTA ...........................109

FIGURA NO. 33 DIAGRAMA UNIFILAR DE LA PLANTA DE GENERACIÓN UNDIMOTRÍZ ...........110

FIGURA NO. 34 PROGRAMA DE OBRA....................................................................................................142


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INDICE DE TABLAS:

TABLA NO. 1 ARTÍCULOS DE LA LEY GENERAL DEL EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y LA

PROTECCIÓN AMBIENTAL..........................................................................................................................30

TABLA NO.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y ENERGÍAS

CONVENCIONALES .......................................................................................................................................32

TABLA NO. 3 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES DE DISEÑO GENERALES PARA LA

CENTRAL ........................................................................................................................................................62

TABLA NO. 4 CUADRO DE CARGAS TABLERO GENERAL DEL TRANSFORMADOR DE

SERVICIOS PROPIOS .....................................................................................................................................76

TABLA NO. 5 TENSIONES DEL SISTEMA DE CD ...................................................................................115

TABLA NO. 6 VARIABLES ELÉCTRICAS Y VARIABLES CLIMATOLÓGICAS .................................131

TABLA NO. 7 ACABADOS CASETA CENTRAL ......................................................................................138

TABLA NO. 8 COSTOS DE PROYECTO.....................................................................................................167

TABLA NO. 9 COSTOS ENERGÍAS RENOVABLES .................................................................................168

INDICE FOTOGRAFICO:

FOTOGRAFÍA NO. 1 PREPARACIÓN CAMINOS DE ACCESO .............................................................150

FOTOGRAFÍA NO. 2 HINCADO DE PILOTES ..........................................................................................150

FOTOGRAFÍA NO. 3 CUARTO DE CONTROL .........................................................................................151

FOTOGRAFÍA NO. 4 CUARTO DE MAQUINAS ......................................................................................152

FOTOGRAFÍA NO. 5 COLOCACIÓN BANCO DE DUCTOS Y COLOCACIÓN DE REGISTROS .......153

FOTOGRAFÍA NO. 6 GENERADOR DE IMANES PERMANENTES ......................................................153

FOTOGRAFÍA NO. 7 INTERRUPTOR DE MEDIA TENSIÓN .................................................................154

FOTOGRAFÍA NO. 8 MONTAJE DE TRANSFORMADOR ......................................................................154

FOTOGRAFÍA NO. 9 CONEXIÓN DE TRANSFORMADOR ....................................................................155

FOTOGRAFÍA NO. 10 MONTAJE DE TURBO GRUPO ...........................................................................156

FOTOGRAFÍA NO. 11 SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA .........................................................157

FOTOGRAFÍA NO. 12 MONTAJE DE TABLEROS PROTECCIÓN, CONTROL Y MEDICIÓN ...........157

FOTOGRAFÍA NO. 13 TENDIDO Y CONECTADO CABLE DE CONTROL ..........................................158

FOTOGRAFÍA NO. 14 COLOCACIÓN Y CONEXIÓN DEL SISTEMA DE TIERRAS ...........................159

FOTOGRAFÍA NO. 15 COLOCACIÓN DE ALUMBRADO ......................................................................160


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FOTOGRAFÍA NO. 16 COLOCACIÓN DEL SISTEMA VS INCENDIO .................................................161

FOTOGRAFÍA NO. 17 MONTAJE BANCO DE BATERÍAS .....................................................................161

FOTOGRAFÍA NO. 18 COLOCACIÓN DE DUCTOS ELÉCTRICOS VISIBLES Y OCULTOS .............162

FOTOGRAFÍA NO. 19 COLOCACIÓN TABLEROS DE SERVICIOS PROPIOS ....................................163

FOTOGRAFÍA NO. 20 ROTULACIÓN DE TABLEROS Y ÁREAS ENERGIZADAS .............................163

FOTOGRAFÍA NO. 21 PRUEBAS PRE-OPERATIVAS ..............................................................................165


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GLOSARIO:

MARMOTOR En 1885 D. José Barrufet y Veciana patentó un ingenio, denominado “Mar

motor” para obtener energía eléctrica de las olas del mar, e intento la construcción de un

prototipo funcional en Barcelona sobre la playa llamada de la Mar Vieja.

WAVE DRAGÓN (“Dragón de las olas” en inglés) es un sistema de conversión de energía

Undimotríz, el primero que funciona en alta mar.

AGUABUOY Estas boyas tienen la capacidad de convertir el componente vertical de la

energía cinética de las olas en agua presurizada, mediante unas bombas presurizadoras

especialmente diseñadas. El agua a presión es introducida en un mecanismo de conversión

compuesto por una turbina y un generador eléctrico. La energía generada por el sistema es

transmitida a tierra firme por medio de cables submarinos.

PELAMIS El sistema Pelamis o serpiente acuática, consiste en una serie de

secciones cilíndricas parcialmente sumergidas, unidas por juntas bisagra. La ola induce

un movimiento relativo entre dichas secciones, activando un sistema hidráulico interior que

bombea aceite a alta presión a través de un sistema de motores hidráulicos, equilibrándose con

el contenido unos acumuladores. Los motores hidráulicos están acoplados a un generador

eléctrico para producir electricidad. Se estima que la cantidad de energía obtenida por 30 de

estos sistemas, podría abastecer aproximadamente 20.000 hogares con un consumo medio de

560 kwh. La potencia de todos los sistemas hidráulicos de un elemento se transporta mediante

un solo cable a una base situada en el lecho oceánico. Varios elementos se pueden interconectar

a una misma base para unir su potencia de generación y trasladar la energía producida mediante

un solo cable submarino hacia la costa.


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UNDIMOTRÍZ Es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía

mecánica generada por el movimiento de las olas.

CFE Comisión Federal de Electricidad

SEN Sistema Eléctrico Nacional

LSPEE Ley del Servicio Público de Energía

RLSPEE Reglamento de la ley del Servicio Público de Energía Eléctrica

CRE Comisión Reguladora de Energía

ONU La Organización de las Naciones Unidas

UNFCCC Convención regulada por Naciones Unidas, que establece un marco legal

para el cambio climático.

PROTOCOLO DE KIOTO Reducir las emisiones de gases contaminantes

responsables del calentamiento global de la Tierra es el objetivo del Protocolo de Kioto que

entró en vigor el 16 de febrero de 2005 con el compromiso de 187 países para reducir el uso de

combustibles fósiles.

OSMOSIS Es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un solvente a través

de una membrana semipermeable. Se denomina membrana semipermeable a la que contiene

poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es

tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del

tamaño de micras. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua, que son pequeñas, pero no las

de azúcar, que son más grandes.


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ELECTROLISIS Es el proceso que separa los elementos de un compuesto por

medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo

(una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

EPRI El Electric Power Research Institute (EPRI) (en español: “Instituto de

Investigación de Potencia Eléctrica”) realiza investigaciones sobre temas de interés de

la Industria de la energía eléctrica en Estados Unidos. El EPRI es una organización

independiente sin fines de lucro, fundada por la organizaciones de producción, distribución y

con intereses en la industria eléctrica. Si bien EPRI es básicamente una organización

norteamericana, en la misma participan también empresas y otras organizaciones extranjeras.

Las áreas de interés que abarca EPRI comprenden la mayoría de los temas relacionados con

la Generación de energía eléctrica, la distribución de electricidad y su uso.

TISEC Administración sociedad de responsabilidad limitada

LAPEM El Laboratorio de Pruebas Equipos y Materiales (LAPEM) es una

organización de la Comisión Federal de Electricidad que tiene como

objetivo atender las necesidades del sector eléctrico

NMX-J-284-ANCE Norma oficial Mexicana para la fabricación de transformadores

tipo subestación

NMX-J-169-ANCE Norma oficial Mexicana transformadores y autotransformadores

de distribución y potencia-Métodos de Prueba

NFPA Es la National Fire Protection association y es el referente

estadounidense de la normatividad a la seguridad industrial y equipos contra incendio.


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NORMAS OFICIALES MEXICANAS

NOM-001-SEMARNAT-1996. Establece los límites máximos permisibles de contaminantes

en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.

NOM-041-SEMARNAT-2006. Establece los límites máximos permisibles de emisión de

gases contaminantes provenientes del escape de los vehículos automotores en

circulación que usan gasolina como combustible.

NOM-045-SEMARNAT-2006. Establece los niveles máximos permisibles de opacidad del

humo proveniente del escape de vehículos automotores en circulación que usan

diesel o mezclas que incluyan diesel como combustible.

NOM-50-SEMARNAT-1993. Establece los niveles máximos permisibles de emisión de

gases contaminantes provenientes del escape de los vehículos automotores en

circulación que usan gas licuado de petróleo, gas natural u otros combustibles

alternos como combustible.

NOM-052-SEMARNAT-2005. Establece las características de los residuos peligrosos, el

listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su

toxicidad al ambiente.

NOM-053-SEMARNAT-1993. Establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de

extracción para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso

por su toxicidad al ambiente.

NOM-054-SEMARNAT-2005. Establece el procedimiento para determinar la

incompatibilidad entre dos o más residuos considerados como peligrosos por la

norma oficial mexicana NOM-052-SEMARNAT-1993.

NOM-059-SEMARNAT-2010. Para la protección ambiental de especies nativas de México

de flora y fauna silvestres-categorías de riesgo y especificaciones para su

inclusión, exclusión o cambio-lista de especies en riesgo.


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ruido proveniente del escape de los vehículos automotores, motocicletas y

triciclos motorizados en circulación y su método de medición.


ruido de las fuentes fijas y su método de medición.

NOM-131-SEMARNAT-1998. Establece los lineamientos y especificaciones para el

desarrollo de actividades de observación de ballenas, así como aquellos

relativos a su protección y conservación del hábitat en diversas áreas del país.

Es de carácter permanente y de observancia obligatoria, adicionalmente, regula

las actividades de observación de ballenas con otros fines, como los científicos,

educativos y publicitarios.

NOM-138-SEMARNAT/SS-2003. Establece los límites máximos permisibles de

hidrocarburos en suelos y las especificaciones para su caracterización y

remediación.


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GENERALIDADES DEL PROYECTO:

La central de Generación Undimotríz del tipo boyas flotantes planta piloto, es el primer

proyecto de su tipo instalado en costas mexicanas.

La Energía Undimotríz es la energía cinética de las olas, debido a su movimiento puede ser

utilizada para mover boyas y generar electricidad.

Tomando como referencia los estudios realizados en la Central Rance de Francia, Central de

Kislaya en Rusia y la Central Piloto Pelamis en Noruega. Es continuar en la búsqueda de nueva

formas de generar energía eléctrica limpia sin contaminar

El proyecto eléctrico será diseñado conforme a las normas y en apego estricto a lo establecido

en la NOM-001-SEDE-2012, Norma Oficial Mexicana relativa a las Instalaciones Eléctricas

(Utilización). Destinadas al Suministro y uso de la Energía Eléctrica.

El objetivo de esta NOM es establecer las disposiciones y especificaciones de carácter técnico

mínimas, con las que deben cumplir las instalaciones destinadas a la utilización de la energía

eléctrica para salvaguardar la seguridad de los usuarios e instalaciones y bienes materiales.

Para la ejecución del proyecto de instalación eléctrica se tomara en cuenta las normas citadas

anteriormente, además de lo relativo a la definición de materiales y equipos que corresponden a

los aprobados por esta dependencia, con el fin de ofrecer las condiciones de seguridad y servicio

a las personas e instalaciones. A continuación se indican algunos de los artículos de la NOM-

001-SEDE-2012 Instalaciones Eléctricas (Utilización) aplicados en este trabajo.

Requisitos de las instalaciones eléctricas Art: 110. Este artículo abarca los requisitos generales

para inspección y aprobación, instalación y uso, acceso y espacios alrededor de, los ductos y

equipos eléctricos; involucrados destinados al ingreso de personal e instalaciones en túneles.

Uso e identificación de los conductores puesta a tierra Art: 200. Este artículo establece los

requisitos para identificación de las terminales, conductores puesta a tierra en el sistema de

alambrado de las edificaciones, y identificación de los conductores puesta a tierra.

Circuitos derivados y Alimentadores Art: 210, 215. Estos artículos nos indican todo lo referente

a los circuitos derivados y alimentadores, desde su clasificación, selección, cálculos e

identificación de circuitos derivados, alimentadores exteriores.


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Acometidas Art: 230. Este artículo cubre a los conductores de acometida y equipos de recepción

del suministro, dispositivos para el control medición y protección de las acometidas así como de

los requisitos para su instalación.

Protección contra sobre corriente Art: 240. Se cubren todos los requisitos generales para la

protección y dispositivos de protección contra sobre corriente, tanto para conductores y equipos

de circuitos derivados y alimentadores.

Puesta a tierra y unión Art: 250. Este artículo cubre los requisitos generales para la puesta a

tierra y unión de instalaciones eléctricas y los requisitos específicos indicados en; sistemas,

circuitos y equipos en los que se exige, se permite o no se permite que estén puestos a tierra en

sistemas en sistemas puesta a tierra. Tipos y tamaños de los conductores de unión y de puesta a

tierra y electrodos de puesta a tierra. Métodos de puesta a tierra y unión condiciones bajo los

cuales los protectores, la separación o el aislamiento eléctrico pueden ser sustituidos por la

puesta a tierra.

Apartarrayos de más de 1000 volts Art: 280. Este artículo comprende los requisitos generales,

los requisitos de instalación y los requisitos de conexión para apartarrayos instalados en

sistemas de alambrado de inmuebles, de más de 1000 volts.

Métodos de alambrado y materiales Art: 300. Este artículo comprende los métodos de

alambrado para todas las instalaciones de alambrado.

Conductores para alambrado en general Art. 310. Este artículo trata de los requisitos generales

de los conductores y de sus denominaciones de tipo, aislamiento, marcado, resistencia

mecánica, capacidad y usos. Este artículo es fundamental en la selección de conductores ya que

nos indica diversos factores de corrección que deben a no aplicarse dependiendo de las

condiciones de la instalación.

Cajas, cajas de paso y sus accesorios utilizadas para salidas, empalmes, unión o jalado Art. 314.

Este artículo cubre la instalación y el uso de todas las cajas utilizadas. Este artículo también

incluye los requisitos de instalación para los accesorios empleados para unir canalizaciones y

para conectar canalizaciones, cables y a las cajas.

Cable de media tensión Art: 328. Este artículo trata del uso, instalación y especificaciones de

construcción del cable de media tensión.

Tubo conduit metálico tipo RMC Art: 344. Este artículo trata del uso, instalación y

especificaciones para el tubo conduit metálico pesado (RMC), y accesorios asociados.


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Tubo conduit de polietileno de alta densidad tipo HDPE Art: 353. Este artículo trata del uso,

instalación y especificaciones de construcción para el tubo conduit de polietileno de alta

densidad (HDPE) y accesorios asociados.

Charolas porta cables Art: 392. Este artículo trata de los sistemas de charolas porta cables,

incluidos los tipos escalera, canal, ventiladas, fondo ventilado, fondo solido, tipo malla y otras

estructuras similares.

Tableros de distribución y tableros de alumbrado y control Art: 408. Este artículo trata sobre los

tableros de distribución y tableros de alambrado y control.

Luminarios, portalámparas y lámparas Art: 410. Este artículo trata de los luminarios, luminarias

portátiles, porta lámparas, colgantes, lámparas de filamento, incandescente, lámparas de arco,

lámparas de descarga eléctrica, productos para alambrado decorativo, accesorios de alambrado

para uso festivo, temporal o de acuerdo a las estaciones, productos para alumbrado flexible

portátil y del alambrado y equipos que forman parte de tales productos e instalaciones de

alambrado.

Motores, circuitos de motores y controladores Art: 430. Este artículo trata sobre los motores, los

conductores de los alimentadores y circuitos derivados de los motores y de su protección, sobre

la protección contra sobrecargas de los motores, sobre los circuitos de control de los motores, de

los controladores de los motores y de los centros de control de motores.

Generadores Art: 445. Este artículo contiene la instalación y los requisitos para los generadores.

Equipos de aire acondicionado y de refrigera Art: 440. Las disposiciones de este artículo se

aplican a los equipos de aire acondicionado y de refrigeración accionados por motor y a los

circuitos derivados y controladores de dichos equipos. En este artículo se establecen las

consideraciones especiales necesarias para los circuitos de alimentación de moto compresores

herméticos de refrigeración y de todos los equipos de aire acondicionado o refrigeración

alimentados desde un circuito derivado que alimenta un moto compresor hermético de

refrigeración.

Transformadores y bóvedas para transformadores Art: 450. Este articulo trata sobre la

instalación de todos los transformadores.

Aéreas clase I Art: 501. El articulo de los requisitos para el equipo eléctrico y eléctrico, así

como del alambrado para todas las tensiones en lugares clase I, división 1 y 2 en los que puede

existir peligro de incendio o explosión debido a gases o vapores inflamables o a líquidos

inflamables.


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Sistemas eléctricos eólicos pequeños Art: 694. Las disposiciones de este articulo aplica a

sistemas eléctricos eólicos pequeños (turbinas) que consisten de uno o mas generadores

eléctricos de viento con generadores individuales que tienen una potencia nominal hasta e

incluyendo 100 kilowatts. Estos sistemas pueden incluir generadores, alternadores, inversores y

controladores.

Sistemas de emergencia Art: 700. Los requisitos de este articulo se aplican a la seguridad

eléctricas de la instalación, para la operación y mantenimiento de los sistemas de emergencia

constituidos por circuitos y equipos, destinados para alimentar, distribuir y controlar la energía

eléctrica para iluminación o energía , o ambas cuando se interrumpe el suministro eléctrico

normal de energía eléctrica.

Fuentes de generación de energía eléctrica Art: 705. Este articulo trata de la instalación de una o

más fuentes de generación de energía eléctrica que operan en paralelo con una o más fuentes

primarias de electricidad.

Sistemas de alarma contra incendio Art: 760. Este articulo trata de la instalación del alambrado

y de los equipos de los sistemas de alarma contra incendios, incluidos todos los circuitos,

controlados y alimentados por el sistema de alarmas contra incendio.

Cables canalizaciones para fibra óptica Art: 770. Las disposiciones de este articulo se aplican a

la instalación de cables de fibra óptica, canalizaciones y ensambles estructurados de cables.

Sistemas de comunicación Art: 800. Este articulo cubre los requerimientos para circuitos y

equipos de comunicaciones.

Nota. En este proyecto eléctrico que se utilizan la mayor parte de los artículos contenidos en la

NOM, sin embargo en los párrafos anteriores solo se indicaron algunos de ellos, lo cual no

quiere decir que sean los únicos utilizados.


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CONCEPTO DE DISEÑO PARA LA CENTRAL DE GENERACIÓN

UNDIMOTRIZ:

SEGURIDAD

Al proyectar una instalación eléctrica, se debe tener particular cuidado tanto en las instalaciones

como en los equipos que suministran, distribuyen o demandan energía eléctrica, con el objeto de

que partes peligrosas quedan perfectamente protegidas y sean colocadas en lugares adecuados,

para evitar accidentes y salvaguardar la vida de los usuarios.

FLEXIBILIDAD

El sistema de generación debe protegerse de tal manera que proporcione la flexibilidad

requerida en el sistema del que forma parte. La disposición de equipos, tableros e interruptores

debe permitir hacer cambios en la instalación eléctrica o realizar mantenimientos, sin

interrumpir o afectar otras áreas del sistema, teniendo la capacidad de poderse acoplar a otras

fuentes sin ocasionar perturbaciones al sistema según necesidades futuras.

CONTINUIDAD EN EL SERVICIO

El sistema de generación undimotríz tipo boyas flotantes, no puede suspender la generación de

energía eléctrica, salvo hechos fortuitos o causas de fuerza mayor. Se debe contar con elementos

(personal, equipos y refacciones) para cualquier imprevisto que pueda poner en riesgo la

generación de energía eléctrica.

EFICIENCIA

La eficiencia depende del buen funcionamiento de los equipos de generación y de las mismas

instalaciones, conectando adecuadamente y suministrando la tensión adecuada.

SIMPLICIDAD

La operación de la central de generación debe ser sencilla como sea posible para satisfacer los

requerimientos del sistema.

ACCESIBILIDAD AL EQUIPO E INSTALACIONES

Se debe prever el fácil acceso a todos los equipos e instalaciones, dando el espacio requerido

para el mantenimiento, supervisión y operación, sin interferir en otros equipos o servicios.

CAPACIDAD PARA EXPANSIÓN O AMPLIACIÓN

Al momento de proyectar se deben considerar posibles ampliaciones y el sistema debe tener la

capacidad suficiente para absorber esta expansión. Si desde la proyección se especifica y se

considera un crecimiento a futuro, esto lleva a que en el momento de la expansión, esta resulte

más económica en términos generales.


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BAJO COSTO INICIAL

El bajo costo de una instalación es importante, pero al momento de abatirlo se debe tener mucho

cuidado de no hacerlo en detrimento de la calidad de los equipos e instalaciones. Lo que

impactaría los costos de operación y mantenimiento.

BAJO COSTO DE MANTENIMIENTO

Al seleccionar el equipo el cual deberá cumplir con los protocolos de calidad y la disposición

del mismo para una instalación de generación eléctrica, debe cuidarse que el mantenimiento sea

el mismo indispensable, que las refacciones sean de fácil adquisición y económicas esto redunda

en costos de mantenimiento bajos.


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INTRODUCCIÓN

La energía Undimotríz u ola motriz, como se denomina, es la energía producida por

el movimiento de las olas.

La obtención de energía a partir de las olas es un estudio antiguo data del siglo XIX. Realizado

por el español Don José Barrufet patentó una máquina para el aprovechamiento de las olas del

mar a la que denominó “Mar motor” (figura 1).

La máquina estaba formada por una serie de boyas que subían y bajaban con las olas,

transmitiendo ese movimiento a unos generadores eléctricos. Aseguraba que el sistema era

capaz de suministrar un mínimo de potencia de 0,36 Kw, sin el uso de energías fósiles.

Figura 1. Mar motor.

La mayor parte de la contaminación ambiental es el producto de la quema generada por los

combustibles fósiles, tanto por los vehículos como por los procesos industriales y la generación

de energía eléctrica.

La energía Undimotríz se circunscribe en las denominadas “Energías Verdes”, “Energías

Alternativas”, “Energías Renovables”, debido a su poco o ningún impacto ambiental.

En este trabajo se hará una descripción de los aspectos más importantes de este tipo de energía.


Página 20

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Por el uso indiscriminado de los combustibles fósiles, ha ocasionado el debilitamiento de la

capa de ozono y la destrucción de las masas forestales. Este proceso está favoreciendo el

aumento de la temperatura de la tierra, provocando cambios drásticos en el clima, la energía

convencional contamina es limitada, generan emisiones de residuos peligrosos y son finitas. El

protocolo de Kioto es reducir las emisiones de gases contaminantes responsables del

calentamiento global, el cual entro en vigor el 16 de febrero de 2005 con el compromiso de 187

países para reducir el uso de combustibles fósiles. Las energías renovables proceden del sol, del

viento, del agua de los ríos, del mar, del interior de la tierra y de los residuos, son energías

limpias e inagotables, son seguras sin daño al medio ambiente, no generan residuos peligrosos.

Con la necesidad de crear nuevas fuentes de energía la comunidad mundial está trabajando en

buscar nuevas alternativas de energías renovables para aprovechar en gran medida las energías

limpias. Una de ellas es la Generación Undimotríz, la cual consiste en utilizar el movimiento de

las olas del mar para generar energía eléctrica.


Página 21

JUSTIFICACIÓN

Nuestro país necesita de nuevas fuentes de energías renovables limpias y seguras. Para

disminuir el índice de contaminación provocado por el uso de combustibles fósiles utilizados

para la generación de energía eléctrica.

Este trabajo pretende dar a conocer otra alternativa distinta para la generación de energía

eléctrica. La Energía Undimotríz producida por el movimiento de las olas del mar, la cual será

transformada para la Generación de Energía Eléctrica, México tendrá instalada la primera planta

piloto del tipo de boyas flotantes, en la Central Termoeléctrica Presidente Benito Juárez en

Rosarito Baja California con una capacidad de 3 Mega watts interconectada a la red de

Comisión Federal de Electricidad en un sistema de 13,800 Kv.

En tal virtud el presente trabajo se encamina a desarrollar las bases técnicas del proyecto el cual

contempla:

Antecedentes

El mar como fuente de energía

Criterios de diseño: Mecánico, Eléctrico, Instrumentación y Control,

Diseño de Planta, Diseño de Ingeniería y Protección Ambiental

Proceso constructivo

Pruebas y Puesta en Servicio

Estudio Económico

Conclusiones y Recomendaciones


Página 22

OBJETIVO

Determinar el procedimiento constructivo, montaje pruebas y puesta en servicio de una Central

de Generación Undimotríz del tipo boyas flotantes. El lugar donde será construida la planta

depende de los estudios realizados por la comunidad internacional [ver la figura No. 22

Potencial de energía marina kw/m] el lugar más conveniente para generar energía eléctrica por

la altura de las olas es en las costas de Rosarito Baja California, para la instalación y

construcción de la planta piloto. Se espera que este tipo de central pueda generar energía

eléctrica aprovechando el movimiento de las olas del mar de manera eficiente económica y

segura.


Página 23

ALCANCE

El trabajo pretende dar a conocer de manera general los tipos de energías renovables, como

energías limpias y seguras. Pero en especial atención la Generación Undimotríz utilizando el

impacto de las olas del mar sobre una boya, para transformar la energía mecánica en energía

eléctrica. Y el proceso de construcción de una planta de Generación Undimotríz.


Página 24

CAPITULO No: 1

ANTECEDENTES

SECTOR ELÉCTRICO MEXICANO

Conforme a lo establecido en el artículo 27 de la Constitución Política de los Estados Unidos

Mexicanos, corresponde exclusivamente a la nación generar, conducir, transformar, distribuir

y abastecer energía eléctrica que tenga por objeto la prestación de servicio público. La

Comisión Federal de Electricidad (CFE), es la empresa estatal encargada del suministro de la

energía eléctrica a los usuarios del servicio público, empleando para ello el Sistema Eléctrico

Nacional (SEN), y cobrando por su servicio una tarifa regulada.

Con el objetivo de incentivar la participación del sector privado en la expansión del sistema

eléctrico, en 1992 el congreso de la unión ha modificado la ley del servicio público de energía

eléctrica (ISPEE), incorporando las modalidades de: autoabastecimiento, cogeneración,

productor independiente, pequeña producción y exportación e importación de energía

eléctrica.

AUTOABASTECIMIENTO

Es la generación de energía eléctrica para fines de autoconsumo siempre y cuando dicha

energía se destine a satisfacer las necesidades de personas físicas o morales y no resulte

inconveniente para el país.

(ART. 36 FRACCIÓN I LSPEE; ART. 101 SIGUIENTES RLSPEE)

COGENERACIÓN

Es la producción de energía eléctrica conjuntamente con vapor u otro tipo de energía

térmica secundaria, o ambas;

Es la producción directa e indirecta de energía eléctrica a partir de energía térmica no

aprovechada en los procesos de que se trate.

Es la producción directa o indirecta de energía eléctrica utilizando combustibles

producidos en los procesos de que se trate.


Página 25

Para esta modalidad es necesario que la electricidad generada se destine a la satisfacción de

las necesidades de establecimientos asociados a la cogeneración, entendidos por tales, los de

las personas físicas o morales que:

Utilizan o producen el vapor, la energía térmica o los combustibles que dan lugar a

los procesos base de la cogeneración, o;

Sean copropietarios de las instalaciones o miembros de la sociedad constituida para

realizar el proyecto.

(ART. 36 FRACCIÓN II LSPEE; ART. 77, 103 -106 RLSPEE)

PRODUCCIÓN INDEPENDIENTE

Es la generación de energía eléctrica proveniente de una planta con capacidad mayor de 30

Mw, destinada exclusivamente a su venta a la CFE o a la exportación.

(ART. 36 FRACCIÓN III LSPEE, ART. 108 – 110 RLSPEE)

PEQUEÑA PRODUCCIÓN

Es la generación de energía eléctrica destinada a:

La venta a CFE de la totalidad de la electricidad generada, en cuyo caso los proyectos

no podrán tener una capacidad total mayor de 30 Mw. en un área determinada.

El autoabastecimiento de pequeñas comunidades rurales o áreas aisladas que carezcan

del servicio de energía eléctrica, en cuyo caso los proyectos no podrán exceder de 1

Mw.

La exportación, dentro del límite máximo de 30 Mw.

(ART. 36 FRACCIÓN IV LSPEE, ART. 111 -115 RLSPEE)

EXPORTACIÓN

Es la generación de energía eléctrica para destinarse a la exportación, a través de proyectos de

cogeneración, producción independiente y pequeña producción que cumplan las disposiciones

legales y reglamentarias aplicables según los casos. Los permisionarios en esta modalidad no

pueden enajenar dentro del territorio nacional la energía eléctrica generada, salvo que


Página 26

obtengan permiso de la Comisión Reguladora de Energía (CRE) para realizar dicha actividad

en la modalidad de que se trate.

(ART. 36 FRACCIÓN V LSPEE, ART. 116-119 RLSPEE)

IMPORTACIÓN

Es la adquisición de energía eléctrica proveniente de plantas generadoras establecidas en el

extranjero mediante actos jurídicos celebrados directamente entre el abastecedor de la energía

eléctrica y el consumidor de la misma.

(ART. 36 FRACCIÓN V, ART. 3 FRACCIONES III Y IV DE LA LSPEE; ART.

120 SIGUIENTES DEL RLSPEE)

En la siguiente Ilustración (figura No. 2 Manera simplificada de un flujo de suministro

Eléctrico) se visualiza de manera simplificada los flujos del suministro de energía eléctrica

hacia los consumidores y sus correspondientes contraprestaciones desde la perspectiva de los

permisionarios de las modalidades: autoabastecimiento, cogeneración, pequeña producción,

productor independiente de energía y exportación.

Figura No. 2 Manera Simplificada De Un Flujo De Suministro Eléctrico

http://www.renovables.gob.mx/img/Introduccion/1_Esquema.png


Página 27

CAPACIDAD Y GENERACIÓN AUTORIZADA POR PERMISOS

VIGENTES (SECTOR PRIVADO)

En mayo de 2012, la Comisión Reguladora De Energía contaba con permisos vigentes en

operación de una capacidad de 22.149,7 Mw. y una generación de 188,124 GWH/año

autorizado (figura No.3 Capacidad y Generación Autorizada por el sector privado).

Figura No. 3 Capacidad y Generación Autorizada para el sector privado.

http://www.renovables.gob.mx/img/Introduccion/2_Capa_por_permisionario.png


Página 28

CAPACIDAD TOTAL INSTALADA EN MÉXICO

Hasta Agosto de 2012 la capacidad total instalada (servicio público y sector privado figura

No. 4) para la generación de energía eléctrica en México es de 60.795 Mw. La mayor parte es

aportada por plantas termoeléctricas con un total de 43,231 Mw ó 71% del total. Según la

definición de fuentes de energías renovables del programa especial para el aprovechamiento

de energías renovable, lo cual no contempla plantas hidroeléctricas con una capacidad mayor

a 30 Mw, se cuenta con una capacidad instalada a partir de dichas fuentes de 2,365 Mw ó 4%.

**Excluye Exportación E Importación

Fuente: Comisión Federal De Electricidad Y Comisión Reguladora De Energía

Figura No. 4 Capacidad Total Instalada

http://www.renovables.gob.mx/img/Introduccion/3_Capa_por_total.png


Página 29

LEY DE AGUAS NACIONALES

ARTICULO 41. El ejecutivo Federal podrá declarar o levantar mediante decreto la reserva total

o parcial de las aguas nacionales para los siguientes propósitos:

II.- Generación de energía eléctrica para servicio público.

ARTICULO 80. Las personas físicas o morales deberán solicitar concesión a la “Comisión

Nacional del Agua (Conagua)” cuando requieran de la explotación, uso o aprovechamiento de

aguas nacionales con el objeto de generar energía eléctrica, en los términos de la ley aplicable

en la materia.

SECRETARIA DE ESTADO DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS

NATURALES

Título II De la fase de evaluación de impactos, diseño, instalación, construcción y remodelación

/reconstrucción.

ARTICULO 5. Todo proyecto propuesto deberá realizar un análisis ambiental de alternativas de

ubicación que permita seleccionar el lugar donde los efectos adversos al medio ambiente sean

los menores, priorizando la utilización de predios que hayan sido impactados previamente para

desarrollar marinas o expandir marinas ya existentes. Este análisis de alternativas de ubicación

deberá ser sometido a la Secretaria de Estado de Medio Ambiente y Recursos Naturales como

primer paso en el proceso de obtención del Permiso Ambiental.

ARTICULO 6. Todo proyecto propuesto debe considerar la ubicación teniendo en cuenta la

protección de la biodiversidad marina y otros ecosistemas y hábitat acuático y ribereño.

ARTICULO 7. Todo proyecto propuesto de marina debe considerar la ubicación de forma tal

que las mareas y/o corrientes contribuyan en la circulación de las aguas de la marina

provocando que estas se renueven regularmente.

ARTICULO 8. Todo proyecto propuesto deberá realizar dentro de su proceso de evaluación de

impactos ambientales, estudios de hábitat y caracterización exhaustivos del predio, identificando

especies de la flora y fauna nativas, endémicas, exóticas o inversas; evaluará las funciones del

hábitat o hábitat en cuestión para minimizar efectos indirectos sobre dichas funciones.


Página 30

ARTICULO 10. Todo proyecto propuesto deberá evaluar la calidad del agua como parte del

diseño y ubicación del mismo para establecer líneas bases y obtener los datos necesarios para

valorizar los futuros impactos.

ARTICULO 14. Todo proyecto propuesto deberá analizar varias alternativas de tecnologías,

construcción, protección ambiental, etc., así como las posibles medidas de prevención y

compensación para los impactos no prevenibles. Deberán considerarse los impactos en todas las

etapas del proyecto incluyendo los de largo plazo (impactos tardíos).

LEY GENERAL DEL EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y LA PROTECCIÓN AL

AMBIENTE (LGEEPA)

La LGEEPA es reglamentaria de las disposiciones de la Constitución Política de los Estados

Unidos Mexicanos que se refieren a la preservación y restauración del equilibrio ecológico, así

como a la protección al ambiente, en el territorio nacional y las zonas sobre las que la nación

ejerce su soberanía y jurisdicción. Sus disposiciones tienen por objeto propiciar el desarrollo

sustentable [ver tabla No. 1 Principales artículos de la LGEEPA].

Principales artículos de la LGEEPA aplicables al Proyecto

Artículos Referencia

38 Referente a la autorregulación y auditorías ambientales

111 al

116 Referentes a las emisiones a la atmósfera

150 al

153 Referentes a los residuos peligrosos

(Tabla No.1 Principales artículos de la LGEEPA)

Ley General de la Vida Silvestre

Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos.

Ley de Protección al Ambiente para el Estado de donde aplique el proyecto.


Página 31

REGLAMENTOS

Derivan de las Leyes generales señaladas, y deben ser acatados en la totalidad de su contenido

durante la ejecución del Proyecto, en todo el conjunto de obras y actividades, los que a

continuación se enuncian, aunque no de manera limitativa:

Reglamento de la LGEEPA en materia de Evaluación del Impacto Ambiental.

Reglamento de la LGEEPA en materia de Prevención y Control de la Contaminación de

la Atmósfera.

Reglamento para la Protección del Ambiente Originada por la Contaminación Originada

por Ruido.

Reglamento de la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos.

Reglamento de la Ley General de Vida Silvestre.

1.1 ENERGÍAS RENOVABLES Y ENERGÍAS CONVENCIONALES

En los últimos 50 años, las concentraciones de gases invernadero están creciendo rápidamente

como consecuencia de la acción humana. El uso generalizado de los combustibles fósiles, el

debilitamiento de la capa de ozono y la destrucción de las masas forestales están favoreciendo el

aumento de la temperatura de la tierra, provocando cambios drásticos en el clima mundial y

haciéndolo cada vez más impredecible.

Ante esta perspectiva, los gobiernos acordaron en 1997 el protocolo de Kyoto del convenio

marco sobre cambio climático de la ONU (UNFCCC siglas del panel (“Convención sobre

Cambio Climático de las Naciones Unidas”), que marca objetivos legalmente obligatorios para

que, durante el periodo 2008-2012, los países industrializados reduzcamos un 5,2 % –sobre los

niveles de 1990– las emisiones de los principales gases de efecto invernadero. Y cada uno de

nosotros podemos contribuir en alcanzar esta meta, utilizando energías renovables y fomentando

el ahorro energético.

A medida que una sociedad es más desarrollada consume más energía. Pero la energía que se

obtiene del carbón, del petróleo y del gas no se renueva y se va agotando año tras año. Lo

inteligente es ir aprovechando otras fuentes de energía que están a nuestro lado: viento, sol,

residuos, los mares, etc. las cuales son renovables año tras año, no se agotan y además no

contaminan el ambiente, lo que significa una doble ventaja para los ciudadanos.

El consumo de energía es necesario para el desarrollo económico y social. Entonces, ¿por qué es

necesario utilizar fuentes energéticas diferentes de las tradicionales? ante esta pregunta se

pueden enumerar diversas razones, por ejemplo:


Página 32

Las energías no renovables se van agotando

Pueden producir impactos negativos en el medio ambiente

No aseguran el abastecimiento energético desde el exterior

Las energías renovables proceden del sol, del viento, del agua de los ríos, del mar, del interior

de la tierra, y de los residuos. Hoy por hoy, constituyen un complemento a las energías

convencionales fósiles (carbón, petróleo, gas natural) cuyo consumo actual, cada vez más

elevado, está provocando el agotamiento de los recursos y graves problemas ambientales

[Figura No. 5 Energías Renovables y Energías Convencionales].

Se pueden destacar las siguientes ventajas de las energías renovables respecto a las energías

convencionales [Ver Tabla No. 2]

Tabla No. 2 Ventas y desventajas de las energías renovables y energías convencionales

Diferencias

Energías Renovables Energías Convencionales

Son limpias Contaminan

Sin residuos Generan emisiones y residuos

Inagotables Son limitadas

Autóctonas Provocan dependencia

exterior

Equilibran desajustes in

territoriales

Utilizan tecnología importada

Las energías renovables no

producen emisiones de CO2 y

otros gases contaminantes a la

atmósfera.

Las energías producidas a

partir de combustibles fósiles

(petróleo, gas y carbón) sí los

producen.

Las energías renovables no

generan residuos de difícil

Las energías nucleares y los

combustibles fósiles generan


Página 33

Ventajas Medioambientales tratamiento residuos que suponen durante

generaciones una amenaza

para el medioambiente.

Las energías renovables son

inagotables

Los combustibles fósiles son

finitos.

Ventajas Estratégicas

Las energías renovables son

autóctonas.

Los combustibles fósiles

existen sólo en un número

limitado de países.

Las energías renovables

disminuyen la dependencia

exterior.

Los combustibles fósiles son

importados en un alto

porcentaje.

Ventajas Socioeconómicas

Las energías renovables crean

cinco veces más puestos de

trabajo que las

convencionales.

Las energías tradicionales

crean muy pocos puestos de

trabajo respecto a su volumen

de negocio.

Las energías renovables

contribuyen decisivamente al

equilibrio interterritorial

porque suelen instalarse en

zonas rurales.

Las energías tradicionales se

sitúan en general cerca de

zonas muy desarrolladas.

México está ingresando al

desarrollo de tecnologías

propias.

Las energías tradicionales

utilizan mayormente

tecnología importada

Tabla No. 2 Ventas y desventajas de las energías renovables y energías convencionales


Página 34

Figura No. 5 Energías Renovables y Energías Convencionales.

1.2 ENERGÍA

El término energía del griego energía, actividad, operación es una fuerza de acción o fuerza

trabajo, tiene diversas acepciones y definiciones con la idea de una capacidad para obrar,

transformar o poner en movimiento. En física “energía” se define como la capacidad para

realizar un trabajo. En tecnología y economía “energía” se refiere a un recurso natural

(incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o

económico [1].

1.3 ENERGÍA ALTERNATIVA

Se denomina energía alternativa, o más propiamente fuentes de energía alternativas, a

aquellas fuentes de energía planteadas como alternativa a las tradicionales clásicas. No obstante,

no existe consenso respecto a qué tecnologías están englobadas en este concepto, y la definición

de “energía alternativa” difiere según los distintos autores: en las definiciones más

restrictivas, energía alternativa sería equivalente al concepto de energía renovable o energía

verde, mientras que las definiciones más amplias consideran energías alternativas a todas las

fuentes de energía que no implican la quema de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo);

en estas definiciones, además de las renovables, están incluidas la energía nuclear o incluso la

hidroeléctrica.

Los combustibles fósiles han sido la fuente de energía empleada durante la revolución

industrial, pero en la actualidad presentan fundamentalmente dos problemas: por un lado son

recursos finitos, y se prevé el agotamiento de las reservas (especialmente de petróleo) en plazos

más o menos cercanos, en función de los distintos estudios publicados.


Página 35

Por otra parte, la quema de estos combustibles libera a la atmósfera grandes cantidades de

CO2, que ha sido acusado de ser la causa principal del calentamiento global.

Las energías alternativas se dividen en 2 grandes grupos:

Fuentes de energía renovable (eólica, solar, biomasa, etc.)

Energía nuclear

No todos coinciden en clasificar la energía nuclear dentro de las energías alternativas, pues al

igual que los combustibles fósiles, se trata de un recurso finito, y además presenta problemas

medioambientales importantes, como la gestión de los residuos radioactivos o la posibilidad de

una tragedia nuclear. Sin embargo, la reducida emisión de CO2 de esta tecnología, y la todavía

insuficiente capacidad de las energías renovables para sustituir completamente a los

combustibles fósiles, hacen de la energía nuclear una alternativa sujeta a fuerte polémica.

Energía verde es un término que describe la energía generada a partir de fuentes de energía

primaria respetuosas con el medio ambiente. Las energías verdes son energías renovables que

no contaminan, es decir, cuyo modo de obtención o uso no emite subproductos que puedan

incidir negativamente en el medio ambiente [2].

1.4 ENERGÍA NUCLEAR

El núcleo atómico de elementos pesados como el uranio, puede ser desintegrado (fisión nuclear)

y liberar energía radiante y cinética. Las centrales termonucleares aprovechan esta energía para

producir electricidad mediante turbinas de vapor de agua. Se obtiene al romper los átomos de

minerales radiactivos en reacciones en cadena que se producen en el interior de un reactor

nuclear.

Una consecuencia de la actividad de producción de este tipo de energía, son los residuos

nucleares, que pueden tardar miles de años en desaparecer y tardan mucho tiempo en perder

la radiactividad [3].

1.5 RECURSOS RENOVABLES

Son todos aquellos que tienen la capacidad de renovarse, pero si la explotación es excesiva no

tienen tiempo de hacerlo, a causa de este desgaste pueden desaparecer. Estos recursos se

encuentran en la naturaleza en cantidades limitadas y se distribuyen de manera desigual en el

planeta. El suelo, la flora y la fauna son recursos renovables.

Es importante mencionar que las energías alternativas, aun siendo renovables, también son

finitas, y como cualquier otro recurso natural tendrán un límite máximo de explotación [4].


Página 36

1.6 RECURSOS NO RENOVABLES

Son los que están disponibles en una cantidad que es fija, o bien varía en escalas de tiempo muy

grandes, por lo que en la práctica se pueden considerar como fijas. El carbón, el petróleo y el

gas natural son fuentes de energía No Renovables, que tardan muchos miles, o millones de años

en generarse. Los materiales radiactivos no se regeneran [5].

1.7 IMPACTO AMBIENTAL

Se entiende por impacto ambiental al efecto que produce una acción sobre el medio ambiente en

sus distintos aspectos. El concepto puede extenderse, con poca utilidad, a los efectos de un

fenómeno natural catastrófico. Técnicamente, es la alteración de la línea de base, debido a

la acción antrópica o a eventos naturales. Las acciones humanas, son los principales motivos

que han producido que un bien o recurso natural sufra cambios negativos. Ahora los recursos

naturales se encuentran amenazados en todos los sentidos, el agua, el suelo, el aire son recursos

que están siendo afectados por medidas o acciones sin previos estudios que permitan mitigar

estos impactos, la minimización del impacto ambiental es un factor preponderante en cualquier

estudio que se quiera hacer en un proyecto o acción a ejecutar, con esto se logrará que los

efectos secundarios pueden ser positivos y, menos negativos [6].

1.8 EVOLUCIÓN HISTÓRICA

En la [figura No. 6 Evolución Histórica] Las energías renovables han constituido una parte

importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la

solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las

disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de

ello. Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas

de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada

vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso

consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que

más tarde se presentaron.


Página 37

Hacia la década de años 1970 las energías renovables se consideraron una alternativa a las

energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura garantizada (a diferencia de

los combustibles fósiles que precisan miles de años para su formación) como por su

menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron

llamadas energías alternativas.

Actualmente muchas de estas energías son una realidad, no una alternativa, por lo que el

nombre de alternativas ya no debe emplearse. Según la Comisión Reguladora de

Energía Mexicana en el 2010 la venta de energía se agrupo de la siguiente manera, la energía

solar, eólica, biomasa se ha multiplicado en un 4%, un 71,0% de energía termoeléctrica, un 2%

nucleoeléctrica, un 5,0% carboeléctrica, un 18,0% hidroeléctrica. Las energías eólicas y

fotovoltaicas son las que tienen más crecimiento [ver capacidad total instalada en México] [7].

Figura No. 6 Evolución Histórica

1.9 CLASIFICACIÓN

Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: No Contaminantes O

Limpias Y Contaminantes. Entre las primeras:

La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.

El viento: energía eólica.

El calor de la tierra: energía geotérmica.

Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica o hidroeléctrica.


Página 38

Los mares y océanos: energía mareomotriz.

El sol: energía solar.

Las olas: energía Undimotríz

Las contaminantes se obtienen a partir de la materia orgánica o biomasa, y se pueden utilizar

directamente como combustible (madera u otra materia vegetal sólida), bien convertida en bio-

etanol o biogás mediante procesos de fermentación orgánica o en biodiesel, mediante reacciones

de trans-esterificación y de los residuos urbanos [figura No.7 Clasificación] [8].

Figura No. 7 Clasificación

1.10 ENERGÍA HIDRÁULICA

La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser transformada en energía

eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en

funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico. En México se utiliza un

26 % de esta energía para producir electricidad. Uno de los recursos más importantes

cuantitativamente en la estructura de las energías renovables es la procedente de las

instalaciones hidroeléctricas [9].


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1.11 BIOMASA

La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado

fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la

fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de

productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético

y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena

a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso

fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes

de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado [10].

1.12 ENERGÍA SOLAR

La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en

la tierra. Cada año la radiación solar aporta a la tierra la energía equivalente a varios miles de

veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada

la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía

térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares [11].

1.13 ENERGÍA EÓLICA

La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización

de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se obtiene a través de una turbinas

eólicas son las que convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas

o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes (la

transmisión) a un generador eléctrico [12].

1.14 ENERGÍA GEOTÉRMICA

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el

aprovechamiento del calor del interior de la tierra.

Parte del calor interno de la tierra (5.000 °C) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del

planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de

ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar [13].


Página 40

1.15 ENERGÍA AZUL

La energía azul o potencia osmótica es la energía obtenida por la diferencia en la concentración

de la sal entre el agua de mar y el agua de río. El residuo en este proceso es únicamente agua

salobre. Esta fuente de energía renovable presenta un gran potencial en regiones con ríos

caudalosos de más de 3300 m³ de agua dulce por segundo desembocan en el mar como

promedio. El potencial energético es por lo tanto de 3300 Mw., suponiendo 1 mw/m³ de agua

fresca por segundo [14].

1.16 ENERGÍA DE LOS OCÉANOS

Los océanos son una de las fuentes de energía no convencionales no explotadas a nivel nacional,

pese a ser una fuente inagotable de energía cinética y estar presente lo largo de todo el país. Los

océanos pueden proveernos de energía principalmente mediante tres maneras: a) el movimiento

de las olas (energía Undimotríz); b) las mareas (energía mareomotriz); c) las corrientes que se

producen por diferencia de temperatura entre las capas o zonas del océano.

La energía cinética tanto de las olas como de las mareas puede ser utilizada para mover una

turbina y generar electricidad de forma convencional, mientras que las corrientes verticales y

horizontales permiten la circulación de fluidos aprovechables para generar electricidad mediante

la presión producida [15].


Página 41

CAPITULO No. 2

EL MAR COMO FUENTE DE ENERGÍA

LAS MAREAS

Las mareas son producto de la interacción entre las fuerzas de atracción gravitacional de la

tierra con la luna y el sol, esta fuerza se define según la ley de gravitación de newton. Las

mareas son procesos periódicos que pueden variar de acuerdo a la interacción entre los efectos

gravitacionales de la luna y el sol, los movimientos de estos y otras peculiaridades geográficas.

Durante el ciclo de mareas se destacan los momentos en que el agua del mar alcanza su máxima

altura, conocido como marea alta o pleamar, y los momentos opuestos, en que el mar alcanza su

menor altura, denominado marea baja o bajamar.

Dependiendo de la geografía del lugar y el tipo de vientos predominantes existen tres tipos de

mares, clasificadas según las frecuencias de las pleamares y las bajamares. La marea es una

ondulación suave de la superficie del mar, imperceptible a simple vista, que en las cuencas

oceánicas gira cíclicamente con periodos de 12.45 horas y/o 24.84 horas, aproximadamente.

En términos estadísticos, la marea se manifiesta a lo largo del litoral como la oscilación vertical

del promedio de la amplitud del oleaje que llega a la costa. En la playa, cuando se observa un

lento acercamiento del rompiente (zona donde rompen las olas) y se ve la invasión de agua y

espuma sobre porciones de ella cada vez mayores, es porque la marea está subiendo.

Cuando la marea baja, se nota que el rompiente se retira hacia el mar y que decrece

notablemente la porción de la playa inundada por la resaca del oleaje. Técnicamente, la marea

es, en cada localidad del litoral, el periódico sube-y-baja del nivel del mar que se registra

cuando se filtra la rápida oscilación irregular del oleaje local, referido a un “banco de nivel”

establecido en tierra firme. En cada ciclo de marea la “pleamar” ocurre cuando esta alcanza su

mayor altura, y la “bajamar” cuando llega a su nivel mínimo.

Se define a la “amplitud” de la marea como la distancia vertical entre pleamar y bajamar

consecutivas. Así, en cada localidad costera, la amplitud de la marea cambia en cada ciclo y

consecuentemente se observan valores extremos locales en la amplitud de la marea. Existen

costas en donde la amplitud máxima de la marea es de varios metros, como en San Felipe, Baja

California y otras en donde la amplitud se reduce a centímetros, como en Cozumel.


Página 42

La marea es el resultado de las fuerzas gravitacionales e inerciales que actúan sobre cada

porción del océano [figura No. 8 esquema de desplazamiento de las mareas]. Además del

campo de fuerza gravitacional de la tierra que lo mantiene adherido a ella, el océano siente el

efecto gravitacional a distancia de los cuerpos celestes, particularmente de la luna, por su

cercanía, y del sol, por su gran masa. Se suman a éstos las fuerzas inerciales debidas a los

movimientos de rotación de los sistemas tierra-luna y tierra-sol, que giran, cada uno, en torno a

un centro de masa común.

Así, cada porción de fluido del océano está sujeto a fuerzas que nunca están en equilibrio. La

fuerza resultante, la suma vectorial de todas ellas, es la que genera la marea; la “fuerza

generadora (o generatriz) de la marea”

La geometría de las fuerzas cuya suma (“resultante”) genera la marea tiene una simetría cónica

con respecto a la luna. Una simetría equivalente se da con respecto al sol.

En la figura No.8 Esquema de fuerzas y desplazamientos de las mareas de agua debidas a la fuerza de

la luna.

El efecto dinámico gravitacional e inercial de la luna sobre cada porción del océano se

descompone en dos direcciones coplanares naturales: una “radial”, a partir del centro de la

tierra, y la otra “tangencial”, paralela a la superficie de la tierra. Las componentes radial y

tangencial de las fuerzas gravitacional e inercial se dan sobre cada plano que pasa por el eje del

cono de simetría.

La componente radial de la fuerza que genera la marea es muy pequeña comparada con la fuerza

de gravedad de la tierra sobre cada porción de agua de mar y su efecto dinámico se compensa

con un cambio muy pequeño en el campo de presión hidrostático del océano. La componente

tangencial de la fuerza que genera la marea es también muy pequeña, pero es la única que actúa

en esa dirección, y un fluido como el océano cede a cualquier esfuerzo tangencial por pequeño

que éste sea. Esta componente es la que acelera a cada porción de masa del océano hacia uno de

dos puntos, dependiendo de su posición respecto a la luna: hacia el punto “sublunar” si está en


Página 43

el hemisferio que ve a la luna, o hacia el punto “anti lunar, si está en el hemisferio opuesto a la

luna.

Esta condición dinámica produce, teóricamente, un movimiento del fluido dirigido hacia dos

puntos de convergencia. La consecuencia es la formación de dos abultamientos en la superficie

del océano, con “alturas” máximas en los puntos sublunar y anti lunar, alineados siempre en

dirección a la luna. Pero la tierra gira alrededor de su propio eje polar mucho más rápido que la

luna alrededor de la tierra, lo que provoca que los abultamientos se desplacen en sentido opuesto

al giro de la tierra.

El efecto dinámico gravitacional e inercial del sol sobre cada porción del océano se somete a un

análisis similar y se obtienen resultados equivalentes, con la diferencia de que la magnitud de

las componentes solares (radial y tangencial) es casi la mitad de la de las componentes lunares.

Es decir, el forzamiento lunar de la marea es casi dos veces más intenso que el forzamiento solar

[16].

2.1 COMO SE MIDE LA MAREA

El instrumento con el que se mide la marea se denomina “Mareógrafo” y los hay de muy

diversos tipos [figura No.9 Equipo de Medición de Mareas]. Desde una simple regla graduada,

fija y sumergida en el agua, atendida por un observador que ve el nivel del agua en la

graduación de la regla y manualmente anota su observación en un cuaderno de registros, hasta

un dispositivo electro acústico encapsulado y conectado a una computadora, con comunicación

hacia algún satélite y totalmente automatizado.

Figura No. 9 Equipos De Medición De Mareas


Página 44

En la figura anterior se puede apreciar un mareógrafo tradicional, así como un mareógrafo

moderno con transmisión de información por satélite.

Los parámetros indispensables en la medición de la marea son:

La altura del nivel del mar y su continua evolución temporal con respecto a un nivel de

referencia fijo, una vez que se ha eliminado el efecto del oleaje local.

El tiempo (momento) en que se realiza cada medición de la altura del nivel del mar,

referido al sistema internacional de medición del tiempo.

Las coordenadas geográficas tridimensionales precisas, latitud, longitud y altura con

respecto a un “nivel de referencia fijo” con relación al cual se mide localmente el nivel

del mar.

Las coordenadas geográficas tridimensionales precisas, latitud, longitud y altura con

respecto a un “nivel de referencia fijo” con relación al cual se mide localmente el nivel

del mar [17].

2.2 ¿QUE SON LAS MAREAS VIVAS Y LAS MAREAS MUERTAS?

Cada dos semanas, aproximadamente, el sol, la tierra y la luna están alineados, lo que implica

que los puntos “subsolar” y “anti solar” se alinean con los puntos lunares correspondientes

(lunar y anti lunar). Cuando ello ocurre, se dice que la marea está en fase porque los

abultamientos lunar y solar coinciden y las amplitudes se superponen. Esta es la “marea viva”.

Una semana después del alineamiento, el sol y la luna se encuentran en direcciones

perpendiculares con respecto a la tierra, los abultamientos están completamente fuera y las

amplitudes correspondientes se contraponen. La amplitud de la marea es mínima en esta

situación y por ello se le denomina “marea muerta” [figura No. 10 Mareas vivas mareas

muertas] [18].

Figura No. 10 Mareas vivas mareas muertas


Página 45

2.3 EXISTEN OTRAS CAUSAS, AJENAS A LA MAREA, QUE PRODUCEN UN

CAMBIO EN EL NIVEL DEL MAR

Si, la presión atmosférica, la marejada que produce el viento, las corrientes marinas y los

movimientos verticales de la tierra firme del litoral. Ninguna de estas causas tiene una

periodicidad tan precisa como la marea y por ello se pueden separar sus efectos a partir de los

registros de nivel del mar. Los procedimientos matemáticos requieren de una cantidad suficiente

de datos de nivel del mar para dar resultados estadísticamente aceptables. Bajo tales condiciones

la información mareo gráfica sirve no sólo para conocer y predecir la evolución de la marea

local, sino también para conocer, estudiar y entender otros fenómenos oceanográficos,

meteorológicos y geofísicos, regionales y locales, que dejan su huella en los datos de nivel del

mar [19].

2.4 LAS MAREAS EN MÉXICO

En términos muy generales, podemos decir que la marea observada en mareógrafos de las costas

del pacifico y Caribe mexicanos es mixta con predominancia semidiurna (a excepción de la

parte central del golfo de california con predominancia diurna), en tanto que la marea en el

golfo de México es mixta con predominancia diurna. [La siguiente figura No. 11 tipos de

mareas] representa el tipo de marea para cada estación. La escala indica el número de veces que

la contribución diurna/semidiurna es predominante sobre la otra. El punto medio (mixta) indica

el tipo de marea mixta con 50% de contribución diurna y semidiurna.

Figura No. 11 Tipos de marea


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En cuanto al rango (suma de las contribuciones diurnas y semidiurnas), encontramos una

amplificación importante en el norte del golfo de california (del orden de 3.5 Mts). el pacifico

mexicano tiene rangos del orden de 50 a 120 cms; en el mar Caribe se observa un rango mínimo

del orden de 50 cms y el golfo de México tiene rangos de 30 a 40 cms, la siguiente [figura No.

12 Rango de mareas] presenta el rango de mareas para cada estación [20].

Figura No. 12 Rangos de marea

2.5 LAS OLAS

Las olas se trasladan, pero no las partículas del agua, que se mueven en trayectoria elíptica o

circulares como muestra la [figura No. 13 Variación de la ola a diferentes profundidades], si no

existe suficiente profundidad, el fondo puede afectar al desplazamiento vertical de las órbitas

que tendrán forma de elipse [figura No. 13] y si la profundidad es demasiado pequeña, el

movimiento vertical queda totalmente impedido y las trayectorias de las partículas serían

horizontales como muestra la [figura No.14 Perfil de la ola sinusoidal]. Este movimiento

oscilatorio es mayor en la superficie y disminuye exponencialmente con la profundidad según la

relación siguiente:

Siendo ro el radio orbital superficial, que coincide con la semi altura h/2 de la ola; la longitud

de onda definida como la distancia entre dos puntos de la ola y h la profundidad. De esto es

posible apreciar la importancia de la profundidad en la generación undimotríz, donde para

profundidades pequeñas es posible que la ola no se desarrolle completamente, impidiendo un

buen uso de su energía.


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Figura: 13: variación de la ola para diferentes profundidades

Es posible clasificar el perfil del las olas de acuerdo a la relación como sigue:

a) cuando la relación es muy pequeña, del orden de 1/50 o menor; este tipo de

olas poseen una altura h pequeña, gran longitud de onda y períodos t altos.

siguen un movimiento sinusoidal, por lo que es posible aplicar la teoría de

ondas lineal [21].

Figura: 14: perfil de la ola sinusoidal ( menor o igual 1/50)


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2.6 CLASIFICACIÓN DE LAS OLAS

La [figura No. 15 Representación esquemática de la energía presente en cada tipo de ola]

muestra un esquema representativo de los distintos tipos de ondas que existen y de la energía

relativa contenida dentro de cada frecuencia. Si se clasifica las ondas según su tipo es posible

encontrar:

Ondas capilares, con periodo menores a los 0,1 segundos, son las que se crean en el

momento en el que sopla viento sobre la superficie del mar.

Ondas de ultra gravedad, con periodo entre los 0.1 y 1 segundo.

Ondas de gravedad, con periodo entre los 1 y 30 segundos.

Ondas de infra gravedad, con periodo entre los 30 segundos y 50 minutos.

Ondas de largo periodo. Con periodo entre los 5 minutos y las 24 horas.

Ondas gigantes, con periodo superior a las 24 horas.

Las ondas de gravedad, denominan así debido a que la gravedad es la principal fuerza que hace

que el fluido vuelva a su posición de equilibrio (denominada fuerza restauradora principal), es

donde se aprecia la mayor cantidad de energía, siendo la de mayor interés para la generación.

Figura No. 15 Representación esquemática de la energía presente en cada tipo de ola.


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Si se clasificación se realiza según la fuerza perturbadora que origina el movimiento de las

ondas, se tienen:

Ondas generadas por el viento, donde el viento es el principal causante del oleaje

comenzando por la formación de ondas capilares que van creciendo si el viento sigue

soplando.

Ondas generadas por terremotos o sistemas de tormentas.

Ondas generadas por la atracción de los astros (sol y luna), como son las mareas.

Según la fuerza restauradora, es decir la fuerza que tiende a anular el movimiento ondulatorio

destacan:

Tensión superficial.

Gravedad

Fuerza de coriolis, la que influye negativamente sobre las mareas [22].

2.7 DESCRIPTORES DE LAS OLAS

Debido a la poca regularidad que poseen las olas en el océano, el uso de la teoría lineal, que

considera las olas como ondas sinusoidales, no se ajusta completamente bien a la realidad, es

por esto que se debe utilizar un análisis estadísticos del oleaje. Se obtiene una muestra

consistente en una serie de datos representando las características de cada una de las olas.

Con esto se obtienen los parámetros estadísticos que representan el estado del mar, como la

altura de la ola significativa, la altura de la ola media, periodo de paso por cero, etc.

Altura significativa de la ola (Hs), que puede ser considerada como la media del tercio

de las olas mayores. Si el registro esta ordenado de mayor a menor y tiene N olas, la

altura significativa es:

Altura de la ola media cuadrática


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Altura de la ola media (h), es la media de las alturas de ola simples.

Periodo de paso por cero (t2), periodo de paso de dos olas consecutivas por una línea

imaginaria a la mitad de la distancia entre la cresta y el valle [23]

2.8 ECUACION DE LA POTENCIA

La potencia del oleaje real depende de una serie de factores como la frecuencia de las olas, su

dirección la profundidad del mar, la celeridad del grupo de las olas, etc. obteniendo finalmente

la relación aproximada para la potencia en términos del largo de la ola.

Si se considera un registro como el de la [figura No.16 Ejemplo de un registro del nivel del

mar] con altura significativa (hs) de 4 metros y un periodo de paso por cero (t2) de 8 segundos

es posible obtener una potencia de:

Es decir que habría aproximadamente 64 kilowatts de potencia por metro de frente de onda o

largo de la ola [24].

Figura No. 16: Ejemplo De Un Registro Del Nivel Del Mar


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2.9 TEORÍA DE ONDA LINEAL

Las olas características de esta teoría son denominadas olas cortas y son aquellas en las que la

velocidad c es independiente de la profundidad del mar H, pero dependiente de la propia

longitud de onda λ. Ondas de este estilo son las de viento, es decir, las olas características del

mar.

Para el desarrollo de esta teoría se considera que las olas presentan un movimiento sinusoidal,

para lo cual se describen los siguientes parámetros y características.

a) Desplazamiento vertical de la ola: La oscilación de la superficie libre, o desplazamientos

vertical de la ola, un sistema de coordenadas (x, y), obedecen a la ecuación de la [figura No.

17].

(17)

Cuyo esquema se representa en la figura (17).

Figura No. 17 Ola lineal

b) Periodo: El período T de las olas es el tiempo trascurrido para que por un punto pasen

dos crestas o valles sucesivos de un mismo tren de olas. El período de la ola sinusoidal

es:

(17.1)

Si el agua tiene suficiente profundidad (h> λ/2), el período es T=λ/c; en las olas cortas se

determina inmediatamente una vez conocida λ y c o bien de la forma:


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En las olas largas el período T queda determinado por (17.2):

(17.2)

Como no se conoce a priori λ no es posible dar explícitamente el valor para T.

c) Longitud de onda: La longitud de onda λ de las olas viene dada por la expresión [figura No.

14 perfil de la ola sinusoidal ( menor o igual 1/50)]

(17.3)

Para aguas profundas (h> λ/2) y para aguas poco profundas o someras (h ˂ 0.05λ) la ecuación se

transforma respectivamente en:

d) Velocidad de traslación: La velocidad de traslación c de la onda (celeridad) permite

diferenciar las ondas cortas de las largas y obedece a la ecuación (17.11)

(17.4)

Para aguas poco profundas la ecuación de velocidad de traslación no depende del período ni de

la longitud de onda, si no depende de la profundidad h como muestra la ecuación (17.11)

(17.5)

En el caso de aguas profundas la velocidad aumenta cuando el período y la longitud de onda

aumentan, tal como muestra la ecuación (17.11)


Página 53

(17.6)

e) Energía de la ola: En una ola, cada partícula está dotada de energía cinética y energía

potencial; en las olas regulares, los valores de la longitud de onda λ y del periodo T,

permanecen constantes, por lo que la energía en una ola regular es la suma de la energía

potencial Ep y la cinética Ec:

(17.7)

En donde ƿ es la densidad del agua kg/cm3; H es la altura de la ola, distancia entre la cresta y

valle; b es el ancho de la cresta o longitud del frente de onda.

Mientras que la energía en aguas profundas es:

(17.8)

1. Potencia de la ola: La potencia L del frente de onda por unidad de longitud es:

(17.9)

Donde Cg es la velocidad del grupo de olas que se asocia al avance de la energía (y es diferente

de la velocidad C de la ola) y es de la forma:


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En el caso de estar en aguas profundas (h>λ/2) se cumple que cg = c/2, esto porque las olas que

están en la cabeza del grupo van perdiendo energía y acaban por desaparecer, mientras que las

que en la cola del grupo aparecen nuevas olas; en esta situación la potencia por unidad de

longitud del frente de ola es:

Mientras que en aguas poco profundas (h>λ/2) se cumple que cg=c. obteniéndose la misma

relación de potencia antes vista.

2. Refracción de las olas: cuando las olas del mar profundo se acercan a la costa, comienzan a

viajar sobre aguas cada vez menos profundas, lo que incrementa su altura, disminuye su

velocidad y su dirección de propagación se modifica.

Debido a esta disminución en la velocidad es que la ola cambia su dirección de propagación

(refracción), al igual como sucede con toda onda. La ola tiende a desplazarse

perpendicularmente a la frontera que separa las regiones de distintas velocidades, adaptándose a

las curvas de nivel del fondo del mar.

Definiendo α1 como ángulo de incidencia y α2 el ángulo de refracción de la ola se tiene por ley

de Snell que:

La refracción no altera significativamente el periodo del oleaje, por lo que la misma reducción

que se observa en la velocidad la parecíamos en la longitud de onda:

Para el caso de aguas someras se tiene que:


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Por lo que la altura de la ola se puede expresar de la forma:

(17.10)

Donde

Ho es la altura de la ola en aguas profundas.

3. Difracción: La difracción de las olas es la dispersión de un frente de onda incidente por un

obstáculo. Los ejemplos más comunes son los rompeolas y las grandes estructuras ubicadas a

cierta distancia de la costa. Las soluciones formales para la difracción de las olas son similares a

las usadas para la difracción de la luz.

Cuando la ola pasa al otro lado del obstáculo, el frente de olas adopta una forma circular,

entrando en una zona calma por detrás de la barrera, disminuyendo solo su altura en esa zona.

Este fenómeno se puede caracterizar por medio de un coeficiente Kd que es función del ángulo

del oleaje incidente con respecto al obstáculo, la longitud de este y la profundidad del agua. Esto

permite calcular la altura Hd de la ola en la zona de difracción [25].

(17.11)

2.10 EXTRAPOLACIÓN DE VELOCIDAD DE MAREAS SEMIDIURNA

Debido a que en la mayoría de los casos tan sólo se conocen las velocidades máximas de

pleamar o marea alta, un estudio de EPRI (Bedard, Roger. Survey and Characterization:

Tidal In Steam Energy Conversion (TISEC) Decives. S.l: EPRI, 2005. EPRI-TP-004 NA.).

Propone un modelo para generar una aproximación de mareas semidiurnas utilizando esta

velocidad.

Como este tipo de mareas es formado por la influencia de la luna se considera un mes lunar

de 29 días, como el perfil de mareas a utilizar, para lo cual se asumen las siguientes

características:


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El promedio de las velocidades máximas de reflujo de pleamar es igual a la velocidad

nominal del dispositivo.

El promedio de las velocidades máximas de flujo es un 90% del promedio de las

velocidades máximas de reflujo

La segunda gran marea del día es un 80% de la primera.

El promedio de las velocidades en marea muerta son un 60% del promedio de las

velocidades que se tienen con pleamar.

Además se debe considerar una velocidad lineal de los valores máximos entre una

marea alta y una marea baja, considerando una variación local en forma sinusoidal, como

muestra la ecuación (17.12)

(17.12)

Donde t es el tiempo medido desde el momento en que se tiene la máxima velocidad de

reflujo de pleamar y T es la mitad del período de marea (6.25 hrs aproximadamente), [la

figura 18 muestra un día lunar convencional de 24 horas 50 minutos] junto con los rangos

de marea y velocidad. En este se pueden apreciar como la velocidad máxima de reflujo y

flujo están desplazados 3 1/8 de hora después de marea alta y marea baja, respectivamente.

Se aprecia además, que tanto marea alta como marea baja son períodos sin movimiento de

corrientes.

Figura No.18 Perfil de marea en un día lunar (24 horas 50 minutos)


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Para realizar el cálculo de la energía producida en un mes lunar es aplicado el siguiente

algoritmo:

1) Se divide un día lunar (24 horas 50 minutos) con perfil semi diurno (2 reflujos y 2

flujos) en intervalos de 15 minutos.

2) Para el primer día de marea alta, se calcula la velocidad cada 15 minutos utilizando la

relación sinusoidal, ecuación (17.13).

3) Se calcula la densidad de potencia del agua cada 15 minutos mediante la ecuación

(17.14) siguiente:

(17.13)

4) Calcular la densidad de energía del agua en cada intervalo de 15 minutos mediante la

multiplicación del promedio de la densidad de potencia superior e inferior por 0.25

horas.

(17.14)

5) Usando el área del dispositivo y su curva de potencia (o su eficiencia), es posible

calcular la potencia instantánea de salida cada 15 minutos como muestra la ecuación

(17.15). Para esto debe considerarse la velocidad mínima permitida por dispositivo.

(17.15)

6) Calcular la energía eléctrica en cada intervalo de 15 minutos, (tal como se hizo con la

densidad de energía en el paso 4)

7) Se repiten los pasos del 2) al 6) para el periodo de marea muerta.


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8) Se calcula el total de la producción de energía en un mes lunar (29 días) mediante el

promedio del total de energía de pleamar y el total de energía de bajamar multiplicando

por 29 días:

(17.16)

9) Por lo que la generación anual de energía se obtiene dividiendo la energía del mes lunar

por 29 días y 25 horas, para luego multiplicarlo por las 8760 horas del año:

(17.17)

La [figura No. 19 velocidad de mareas en un día con marea viva y con marea muerta] muestra

como varia la velocidad para cuando hay marea viva y marea muerta durante un día lunar,

donde se distinguen las dos mareas diarias, los flujos y reflujos.

Y la [figura No. 20 variación de la velocidad de corriente de marea durante un mes] muestra la

variación de la velocidad durante todo un mes, en esta se distinguen los dos periodos Peak

debido a marea viva (conjunción y oposición lunar) y los dos periodos valle debido a marea

muerta (cuarto creciente y cuarto menguante).

Figura No. 19 Velocidad de mareas en un día con marea viva y con marea muerta


Página 59

Figura No.20 Variación de la velocidad de corriente de marea durante un mes

Si se considera un área efectiva del dispositivo de 508,9 m2 es posible realizar el cálculo de

potencia y energía mensual. La [figura No.21 Distribución mensual de la potencia para una

velocidad máxima de 2.5 m/s] muestra la distribución de potencia en un mes lunar para las

condiciones antes mencionadas:

Figura No. 21 Distribución mensual de la potencia para una velocidad máxima de 2.5 m/s

También es reconocido que muchas zonas geográficas en el mundo poseen energía marina

(mareas, corrientes, gradientes térmicos, oleaje) que podría convertirse en electricidad.


Página 60

Las olas del mar adecuadas para la generación de energía son producto de los vientos en la

superficie del mar, los cuales son más pronunciados en las costas occidentales de los

continentes, debido a la rotación del planeta, tal como se aprecia en la [Figura No. 22 Potencial

de energía marina en Kw/m].

Figura No. 22 Potencial de energía marina en kw/m

En estudios recientes en costas del Pacifico Mexicano realizados por Empresas privadas, se

demuestra que el movimiento de las olas puede generar 30 kw/m. En un frente de ola de 50 km

podemos obtener energía de 1.5 Gw [26].


Página 61

CAPITULO No. 3

CONVERTIDOR UNDIMOTRÍZ

Normalmente el proceso de conversión de energía de las olas es como se muestra en la [figura

No. 23 Convertidor Undimotríz).

Figura No. 23 Convertidor Undimotríz

El sistema consiste con el acoplamiento de: Boyas con pistones conectados a un grupo de

acumuladores de presión, del cual estarán interconectados a un grupo de motores hidráulicos

con la finalidad de hacer girar un grupo de generadores de imanes permanentes. En la salida de

los generadores se conectaran eléctricamente a una sección de tableros rectificadores y a un

grupo de tableros de inversores, de forma que el alternador se mueve, una vez que la boya

comienza a incrementar la presión conforme al movimiento de las olas del mar mueven o

empujan la boyas, la cuales a su vez moverán el grupo de pistones el cual harán girar el grupo

de motores hidráulicos como existe un acoplamiento con el generador en ese mismo tiempo

comenzara a producir la energía eléctrica. Este sistema comenzara generar tensiones variables

en amplitud y frecuencia así como también un cambio de fase cuando el generador se mueve en

sentido contrario. Esto se debe al movimiento aleatorio de las olas. Por consiguiente, se hace

necesario el uso de un convertidor CA/CD trifásico (rectificador), lo que permite regular en

cierta medida estas tensiones y corrientes variables. Esta tensión rectificada será transmitida a

tierra mediante un conductor eléctrico, cuyo calibre evaluarse en función de corriente, tensión

de trabajo y caída de tensión producto de la distancia a recorrer. Una vez que el conductor

eléctrico llega a tierra, la tensión CD es convertida en tensión CA, mediante un convertidor

CD/CA (inversor) trifásico, para alimentar un tablero centralizador el cual contendrá a un grupo

boya pistónMotor

hidráulicoAcumulador

de presión

Generador de imanes

permanentes

ConvertidorDC/AC

Tablerocentralizador

Tansformador


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de unidades de generación, de este tablero se interconectara a un transformador elevador para

adecuar el nivel estándar 13 Kv, 23 Kv. De la salida del transformador se interconectara a un

interruptor de media tensión de operación en vacio con sistemas de medición y protección, el

cual a su vez y si el proyecto lo requiriere se conectarían a una sección de tableros metal clad,

de tal manera para concentrar la cantidad de transformadores elevadores para alcanzar la

capacidad requerida. Y como punto final se realizar la interconexión del interruptor principal de

la sección de tableros metal clad al sistema de la red eléctrica existente. Estará determinado el

punto de interconexión por el cliente final (CFE), todo el sistema de generación estará

interconectado a un sistema de monitoreo con la finalidad de medir, registrar conectar y

desconectar la central desde un punto local o un punto remoto [27].

3.1 GENERALIDADES Y DEFINICIONES

GENERALIDADES

Tabla No. 3 características y condiciones de diseño generales para la Central:

a) Tipo tecnología Undimotríz en costa

b) Capacidad neta 3 MW (mínimo)

c) Sistema de captación Por la empresa encargada del proyecto (con

recubrimiento o tratamiento para ambiente marino).

d) Número de arreglos de sistemas de captación

Por la empresa encargada del proyecto

e) Capacidad individual de los sistemas de captación


f) Estructura soporte del sistema de captación


g) Sistema de transmisión energética


h) Sistema de

almacenamiento (en caso de requerirse)


i) Sistema de generación de energía eléctrica


j) Tensión de salida AC 220-480 V.

k) Frecuencia 60 Hz.

l) Factor de potencia en

operación ≥0.90.

m) Tensión de interconexión

13.8 kV.


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DEFINICIONES

ACTIVIDAD PRINCIPAL

La empresa encargada del proyecto debe realizar totalmente en un periodo de tiempo, como

parte de la ejecución completa de la Central.

CENACE

Significa el Centro Nacional de Control de Energía.

CONDICIONES DE SITIO

Significa las condiciones particulares del sitio en base a las cuales se debe realizar el diseño, de

acuerdo con las condiciones del recurso del oleaje y las condiciones ambientales (velocidad de

viento, temperatura ambiente, humedad relativa y presión barométrica).

FECHA DE OPERACIÓN COMERCIAL

Es la fecha indicada en el contrato, la cual ocurre con la entrada de operación comercial de la

Central e inmediatamente después de recepción satisfactoria de los trabajos.

LAPEM

Significa el Laboratorio de Pruebas y Ensayos de Equipos y Materiales de la Comisión.

MONTAJE ELECTROMECÁNICO

Es todo el montaje de equipos mecánicos, eléctricos, electrónicos, de instrumentación y control.

PROGRAMA DE ACTIVIDADES

Es la secuencia lógica de ejecución de las actividades principales de manera calendarizada,

incluyendo sub-actividades, durante el periodo de construcción de la Central.


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PRUEBAS EN FÁBRICA

Son todas las pruebas realizadas en fábrica requeridas para verificar el diseño y la funcionalidad

de elementos de equipos, sistemas y grupos de sistemas que integran la Central para asegurar

una operación estable y confiable en forma continua, y totalmente en automático.

PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO

Son las pruebas de puesta en servicio, de operación y de desempeño requeridas para verificar la

instalación, el diseño y la funcionalidad de los equipos, sistemas y grupos de sistemas que

integran la Central, hasta dejar ésta en condiciones de operación automática, estable, confiable y

segura bajo cualquier condición operativa.

SINCRONIZACIÓN DE LA CENTRAL

Es la conexión de la Central a la red eléctrica de la Comisión.

SISTEMA DE CAPTACIÓN

Para esta especificación, significa un arreglo de elementos mecánicos conectados mediante una

estructura soporte a la costa (escollera), el cual aprovecha el movimiento de las olas para

comprimir un fluido de trabajo que posteriormente se convierte en energía eléctrica mediante el

sistema de generación.

SISTEMA DE TRANSMISIÓN ENERGÉTICA

Este sistema transmite la energía captada (fluido de trabajo) hasta un sistema de

almacenamiento (si aplica) o hasta el sistema de generación de energía eléctrica.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO (SI APLICA)

Este sistema acumula la energía captada hasta su posterior uso para la conversión a energía

eléctrica.


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SISTEMA DE GENERACIÓN

Este sistema produce energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía almacenada o

directamente del sistema de transmisión energética. Está compuesto por el grupo turbina-

generador y sus equipos y sistemas auxiliares.

SUBACTIVIDAD

Conjunto de acciones o trabajos que forman parte de una Actividad Principal.

TURBINA HIDRÁULICA

Es una turbo máquina, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para

producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente

un generador eléctrico.

TURBINA NEUMÁTICA

Es una turbo máquina utilizada para extraer la energía cinética generada por un flujo oscilante

de aire comprimido; como el que se presenta al desplazar una columna de aire comprimido por

acción de las olas, para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje,

mueve directamente un generador eléctrico.

CAPACIDAD NETA PROPUESTA (CNP)

Es la capacidad propuesta cuyo valor mínimo para este Proyecto es de 3 MW medida en el lado

de alta del transformador.

CONDICIONES DE OPERACIÓN

A continuación se establecen las principales condiciones de operación a las que estarán sujetos

los equipos y componentes de la Central.

VARIACIONES DE CARGA E INTERCONEXIÓN A LA RED

La Central debe diseñarse para operar en forma continua bajo condiciones de carga variable

(cíclica) y de acuerdo a las condiciones del recurso del oleaje y de la red eléctrica de

interconexión.


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VARIACIONES DE FRECUENCIA Y VOLTAJE

La Central debe diseñarse para operar en forma continua y estable dentro del rango de

frecuencias de 57 a 61 Hz, siendo la frecuencia nominal 60 Hz, sin que los equipos y

componentes sufran daños ni calentamiento excesivo. Así mismo, la Central debe diseñarse

para operar en forma continua y estable dentro del rango de voltaje de la red en CA de ± 10%

del valor nominal, sin que los equipos y componentes sufran daños ni calentamiento excesivo.

OPERACIÓN EN PARALELO

La Central debe diseñarse para operar en paralelo con otras fuentes de energía eléctrica y

admitir rechazos de carga del 100%, sin afectar la vida útil de los equipos y componentes.

VIDA DEL EQUIPO

La Central debe diseñarse para una vida útil de por lo menos 20 años a partir de la fecha de

operación comercial. No se incluyen en este periodo de 20 años los componentes sujetos a

desgaste y de fácil reemplazo, tales como sellos, empaques, cojinetes, etc.

MATERIALES

Todas las especificaciones de materiales deben estar de acuerdo con las Normas ASME/ASTM

y éstas serán mandatarias. Es aceptable trabajar cuando así se requiera sobre los equivalentes a

ASME/ASTM. Es responsabilidad de la empresa encargada del proyecto verificar, en los

documentos sujetos a aprobación que se cumpla con los tipos de materiales especificados, así

como, los indicados en las normas ASME/ASTM para el equipo o aplicación en cuestión.

CONDICIONES AMBIENTALES DEL SITIO

La compañía encargada del proyecto tomara en cuenta para el diseño del proyecto, incluyendo

la selección de todos los equipos y materiales que conformen la Central, las condiciones

ambientales. Particularmente, se debe tomar en cuenta que el Sitio de la Central se localiza en

una zona costera, por lo que las condiciones de salinidad deben aplicarse durante la ingeniería y

diseño del Proyecto para la correcta selección de equipos y materiales. Así mismo, debe

considerar las condiciones extremas de oleaje y temperatura, las características sísmicas del

sitio y los vientos presentes en el área [28].


Página 67

CAPITULO No. 4

CRITERIOS DE DISEÑO MECÁNICO

El diseño y dimensionamiento de sistemas y equipos debe permitir operar en forma continua,

eficaz y segura la Central bajo las condiciones de operación y del recurso del oleaje existente en

el sitio del Proyecto. En este sentido, en el diseño y/o selección de los equipos y sistemas

principales de la Central, se deben considerar eficiencias que permitan alcanzar indicadores

anuales de factor de planta del orden del 21 al 25 %. Esto con base al análisis preliminar de

evaluación del recurso del oleaje empleando los datos históricos del oleaje [Ver figura No. 23

Convertidor Undimotríz][29].

EQUIPOS Y SISTEMAS MECÁNICOS

SISTEMA DE CAPTACIÓN

El sistema de captación tiene como función principal transformar la energía cinética de olas del

mar en energía de presión sobre un fluido de trabajo, mediante elementos estructurales en forma

segura, eficiente y confiable. El sistema de captación debe diseñarse para aprovechar la mayor

cantidad de energía del oleaje, considerando aspectos técnicos y económicos. Las estructuras de

captación deben ser instaladas sobre la zona costera (área de escollera) empleando boyas

flotantes. Estos elementos estructurales deben ser diseñados para conectarse en forma continua

y segura con el sistema de transmisión energética que se encarga de transportar el fluido de

trabajo al equipo de conversión de energía. El sistema de captación debe diseñarse empleando

componentes que resistan las condiciones de salinidad del ambiente marino y contar como

mínimo con medios electromecánicos tipo semiautomáticos con opción de operación manual

para protección ante condiciones de oleaje extremo.

SISTEMA DE TRANSMISIÓN ENERGÉTICA

El sistema de transmisión energética tipo boyas flotantes transporta, en forma segura, eficiente y

confiable, el fluido hidráulico de trabajo hacia el sistema de almacenamiento, o directamente al

sistema de generación de energía eléctrica. Este sistema está diseñado para operar bajo las

condiciones de operación del sistema de almacenamiento o del sistema de generación, las

características del fluido de trabajo y del medio ambiente. En el diseño de este sistema se debe

optimizar el arreglo de tal manera que se obtengan el mínimo de pérdidas y se cause el menor

impacto al medio ambiente.


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El sistema de transmisión de energía debe diseñarse para operar en un sistema a ciclo cerrado,

en el cual el fluido de trabajo transporta la energía captada en forma de presión hasta el tanque

hidroneumático del sistema de almacenamiento, ubicado en el Cuarto de Máquinas, y después

de ceder su energía en la turbina hidráulica, debe retornar al equipo de captación del oleaje para

iniciar nuevamente el ciclo. En el diseño de este sistema se debe considerar el equipo de

bombeo, instrumentos de control y protección, tubería, conexiones, accesorios y todo lo

necesario, incluyendo las redundancias que correspondan; para lograr transportar la energía

captada hasta el Cuarto de Máquinas en forma segura y eficiente.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO

Este sistema debe acumular y regular el fluido de trabajo a la presión necesaria para realizar el

trabajo requerido por el sistema de conversión de energía al cual está conectado. El sistema debe

diseñarse para conectarse y trabajar a las condiciones de operación requeridas por el sistema de

conversión de energía. Así como también debe contemplar todos los aditamentos y equipos para

trabajar de manera eficiente y segura.

Los tanques del sistema de almacenamiento deben diseñarse de acuerdo a las condiciones de

operación bajo los códigos y normas aplicables, considerando en el diseño el uso de

membranas y nitrógeno como gas comprensible, u otro de características similares. Se

recomienda que los tanques de este sistema cuenten con un tanque asociado de almacenamiento.

En el diseño de este sistema se debe considerar la instrumentación de control y protección,

tubería, conexiones, accesorios y todo lo necesario, incluyendo las redundancias que

correspondan; para lograr acumular y controlar la presión de entrada al turbo grupo en forma

segura y eficiente

SISTEMA DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA

La función principal de este sistema es recibir la energía del fluido de trabajo, transformarla y

generar energía eléctrica. La capacidad de diseño del grupo turbina-generador debe ser

definida, de acuerdo con la optimización de su diseño de Unidad, teniendo presente que, al

deducir la potencia consumida por auxiliares de la Unidad y pérdidas eléctricas, la capacidad

neta de la Central debe ser la solicitada por Cliente. El sistema de control del grupo turbina-

generador debe ser del tipo electrohidráulico digital, compatible y acorde a la modalidad de

operación y debe ser independiente del sistema de lubricación de la turbina y que opere con

control jerárquico secuencial con respecto al tiempo en forma automática y con sistema de

diagnóstico de fallas.


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Se debe considerar en el diseño de la turbina el acoplamiento al generador eléctrico, mediante

un multiplicador-reductor de velocidad.

A continuación se enuncian en forma indicativa, las partes principales que constituyen la

turbina tipo hidráulica o neumática, según sea el caso:

Tubería de distribución,

Tubería de aspiración,

Carcasa,

Rodete,

Mecanismos de apertura y cierre,

Multiplicador de velocidad,

Sistema de regulación de velocidad,

Estopero de la flecha,

Sistema de frenado,

Sistema de lubricación con enfriamiento,

Estructura soporte para la plataforma de inspección,

Sistema de agua de enfriamiento,

Mecanismos de regulación y servomotores,

EQUIPO MULTIPLICADOR – REDUCTOR.

Este mecanismo tiene como función principal transmitir el movimiento entre dos ejes rotatorios

distantes permitiendo aumentar o disminuir la velocidad de giro del eje conducido.

El multiplicador se debe instalar sobre un macizo de concreto armado. Con el fin de reducir los

esfuerzos sobre la estructura de concreto, derivados del brazo de palanca, la caja del

multiplicador se debe fijar al macizo dentro del plano horizontal definido por la flecha de baja

velocidad. El acoplamiento de baja velocidad debe ser del tipo rígido y estar constituido de dos

bridas. La brida del lado del multiplicador se construye en acero forjado.

El acoplamiento de alta velocidad debe ser del tipo flexible de engranajes fácilmente

desmontables, constituido de dos embragues. El equipo debe ser del tipo de ejes (“igual al de la

turbina” vertical, horizontal, etc.), capaz de transmitir la potencia desarrollada por la turbina,

con el incremento de velocidad necesario y correspondiente a un generador factible de fabricar.


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SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ACEITE

La Central deberá contar con un sistema de captación de derrames de aceite de acuerdo a la

NFPA. Dicho sistema debe incluir todo el recorrido donde se tengan mangueras, tuberías,

depósitos, bombas o algún fluido contaminante al medio ambiente, debe contener los medios

eficientes de contención y recuperación en caso de derrame. El sistema de captación debe

conducir el aceite hasta una fosa contenedora construida especialmente para este fin, con una

capacidad igual al 20% más que los sistemas de transmisión y almacenamiento, de ser necesario

debe ser en forma separada. Para el caso del sistema de captación de aceite de los

transformadores.

SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO

La Central debe contar con un sistema de protección contra incendio completamente

automático, capaz de extinguir y evitar la propagación de cualquier tipo de fuego en sistemas y

equipos principales como mínimo dentro del cuarto de máquinas. Este sistema debe ser

suministrado por la empresa encargada del proyecto como un sistema totalmente diseñado,

instalado y probado.

El área del cuarto de máquinas debe estar protegida con un sistema completo de protección

contra incendio, integral y automático, que cumplan con la norma NFPA, la especificación y la

normativa aplicable para este tipo de equipos. Se debe contar en toda la Central con detectores

del tipo adecuado al fuego potencial que pueda producirse que accionen alarmas audibles y/o

visibles con el fin de que el personal de operación lleve a cabo las acciones pertinentes de

protección. La instalación de los detectores debe cumplir con la norma NFPA 72E. El sistema

de detección debe contar con un panel de control instalado en el Cuarto de Control de la Unidad.

El cuarto de control debe contar con un sistema de protección contra incendio, como mínimo,

con equipos portátiles a base de agentes limpios, con el fin de proteger los equipos y

dispositivos alojados en dicha cuarto. El sistema de protección contra incendio para el cuarto de

control debe diseñarse con apego a la norma CFE H1000-41 “Prevención, control y extinción de

incendios en subestaciones eléctricas de distribución”, en lo relativo a casetas de control. Su

ubicación se debe determinar en base a las dimensiones del área y a las trayectorias de las

charolas de cables.

El área de transformador (es) deberá contar con un sistema contra incendio diseñado

especialmente de acuerdo al tipo de fuego que podría producirse y a los riesgos que podrían

presentarse.


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Todo el sistema de protección contra incendio debe contar con las facilidades para la inspección

y prueba de acuerdo con la norma NFPA 25. El tanque de aceite de lubricación y control en

forma interna debe contar con un sistema contra incendio, a base de espuma o el que determine

la empresa encarga del proyecto.

El cuarto de control de la Central debe contar con un panel de monitoreo con indicaciones,

alarmas y controles automático y manual del sistema completo de protección contra incendio.

Acciones inmediatas necesarias para minimizar peligros al personal o daños al equipo mayor,

deben ser llevadas a cabo automáticamente por el sistema de protección contra incendio,

mientras que acciones complementarias tendientes a mantener la continuidad del servicio, deben

ser llevadas a cabo en forma manual por el personal de operación de la Central.

SISTEMAS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Y VENTILACIÓN

El área de la Central de uso más frecuente por el personal de operación es el cuarto de control,

el cual debe contar con un sistema de aire acondicionado y ventilación a presión positiva, como

un sistema totalmente diseñado, instalado y probado, producto de un adecuado estudio de cargas

térmicas basado en estándares de aire acondicionado como el ASHRAE. En dicho estudio, se

debe considerar la carga térmica de los equipos instalados en la caseta además de la carga

térmica aportada por el personal de operación y mantenimiento, considerando la instalación de

equipos del tipo industrial.

Las áreas de la Central que deben contar con acondicionamiento de aire mediante unidades

automáticas, son como mínimo: cuarto de control, cuarto de baterías, cuarto de comunicación y

cuarto de tableros. Estos espacios mantendrán las condiciones de temperatura, humedad y polvo

adecuados para el correcto funcionamiento de los equipos y tendientes a garantizar la

comodidad de los operadores de la Central bajo cualquier condición climatológica.

Las áreas de la caseta central que deberán contar con ventilación de tiro forzado, dadas sus

características de tránsito eventual, son como mínimo: cuarto de maquinas, cuarto de baterías y

sanitarios. La unidad de aire acondicionado debe ser colocada de tal forma que se facilite su

operación, inspección y mantenimiento. El diseño de los sistemas de aire acondicionado y

ventilación de la Central debe tomar en cuenta las características ambientales del sitio.


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4.1 CRITERIOS DE DISEÑO ELÉCTRICO PARA LA CENTRAL PILOTO DE

GENERACIÓN UNDIMOTRIZ

Consideraciones generales para el proyecto de iluminación.

Características generales

Cálculo de iluminación general

Se toman los niveles de iluminación de los valores que marca la NOM-025-STPS-2008

“Condiciones de iluminación en los centros de trabajo”. Distribución clara de detalles E = 500

lux.

Para el cuarto de maquinas y cuarto de control, se elije iluminación fluorescente tipo industrial

con balastro electrónico integrado en gabinetes de material plástico.

Descripción del luminario utilizado. Luminario pacific TCW215, lámpara fluorescente

F32T8/841 potencia de 2 x 32 watts, flujo (Lm) 3650, tensión eléctrica 127 volts, vida útil 2000

horas.

Factor de mantenimiento (Fm)

El factor de mantenimiento se considera en este caso bueno ya que se encuentran en un ambiente limpio y se les da mantenimiento cada 3 meses, por lo que el valor es de Fm= 0.85

Reflexión de piso, techo y pared

La reflexión de techo, piso y paredes es de acuerdo a los colores que se tienen, en este caso los colores utilizados son;

a) Cuatro paredes blancas con gris (50%)

b) Techo de color hueso (80%)

c) Piso de color gris (30%)

Cálculo de iluminación

Donde

C.U. Coeficiente de utilización

F.M. Factor de mantenimiento

Largo = 12.0 metros

Ancho = 7.0 metros

Área = 84 m2

Reflexión de: paredes = 50%, techo = 80%, piso = 30%

Nivel luminoso propuesto = 500 luxes

Luminarios propuesto No. 2x32 watts

Tipo de lámpara: F32T8/841 lúmenes/luminario = 3650


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Vida en horas: 2000

Factor de depreciación de la lámpara (L.L.D) = 0.94

Factor de mantenimiento F.M = L.L.D X L.D.D = 0.85

Altura del cuarto de control

Cavidad zona CR = 5 hc (largo x ancho) / largo x ancho

CR = 5 (1.60) (12+7) / (12 x 7) = 1.8

CU = 0.91 (por tabla del fabricante)

No. De luminarios = (500) (84) / (1)(3650)(0.91)(0.85) = 14.87 = 15 luminarios

Arreglo de alumbrado interior de la caseta de control.

Nota el cuarto de maquinas y el cuarto de control tendrá las mismas dimensiones.

1.20 mt

1.60 mt

1.20 mt

4.0 mt

0.60 m 1.20 m 1.20 m 1.20 m 1.20 m 0.60 m

0.96 m

1.93 m

7.0 m

1.93 m

0.96 m

12.0 m


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De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones Eléctricas

(utilización) en el art: 220-12. Cargas de alumbrado para lugares específicos de acuerdo a la

tabla 220-12 por el tipo de inmueble (edificios de oficinas) 39 VA/m2

Arreglo de alumbrado de patio.

Luminario para montaje en pared para servicio pesado tipo NWL4, 150 watts aditivos

metálicos, 240 volts, 60 hz.

Circuito de alumbrado exterior = (6)(150) = 960 watts

Calculo de fuerza y circuitos derivados.

Todo proyecto de Instalaciones Eléctricas (Generación Undimotríz) debe contar con la adecuada

selección del conductor el cual será conectado a un punto de interconexión seleccionado por el

cliente.

Para seleccionar el conductor se consideran los siguientes factores.}

a) La capacidad de conducción de corriente (ampacidad)

b) Caída de tensión

c) Cortocircuito del conductor.

La Central de Generación estará integrada por 6 cuartos de maquinas y 1 cuarto de control [ver

anexo Convertidor Undimotríz figura No. 23]

Para determinar la cantidad de generadores partiremos de la potencia generada por frente de

onda 30 kw/m en costas mexicana [Ver apartado 26]

Cada boya tendrá una distancia de 4 metros de longitud cada boya tendrá una potencia estimada

de 120 Kw, de acuerdo al arreglo del convertidor undimotríz.

3.0 m

7.0 m

3.0 m

12.0 m

6.0 m

3.35 m


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La planta de piloto de Generación Undimotríz tendrá una capacidad instalada de 3 Mega watts

Para llegar a esta capacidad se tendrá el siguiente arreglo 36 boyas de 4 metros estarían

generando los 3 Mega watts.

Cálculo para determinar la capacidad del aire acondicionado

Para determinar el cálculo de capacidad se debe tener en cuenta lo siguiente.

12,000 BTU / h = Ton. De refrigeración

1 Kcal/h = 0.252 BTU/h

1 Kw = 860 Kcal/h

1 Hp = 642 Kcal/h

Cálculo de capacidad

C= 230 x V + (#PyE x 476)

Donde

230 = factor calculado “temperatura máxima de 40grados centígrados dado en BTU/hm3

V = volumen del área donde se instalará el equipo, largo x alto x ancho en metros cúbicos m3

#PyE = # de personas + equipos eléctricos instalados en el área

476 = factores de ganancia y perdida aportados por cada persona y/o equipos eléctricos (en

BTU/h)

Dimensiones del cuarto

Largo = 12 metros

Ancho = 7 metros

Alto = 4 metros

V = (12)(7)(4) = 336 m3

#PyE = 2 personas, 8 generadores, 8 inversores y 2 computadoras = 20

C = (230 x 336) + (20 x 476) = 77280 + 9520

C = 86,800 BTU

El equipo acondicionado que se requiere debe ser de 90,000 BTU

Datos del equipo de aire acondicionado

Capacidad = 90,000 BTU

Potencia = 25.9 Kw


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Tensión de operación = 277 volts

Trifásico = 3 fases 4 hilos

Para calcular la capacidad del transformador de servicios propios. El cual estará alimentado a

los 5 cuartos de máquinas y el cuarto de control.

Carga por cuarto

Aire acondicionado = 25.9 Kw, 277 VCA, 3 F

Alumbrado interior 2 x 32 watts = (15)(78) = 1170 watts, 125 VCA, 1F

Alumbrado exterior 150 watts = (6)8150) = 9000 watts, 277 VCA, 2F

Lámparas de emergencia 90 lets, 127 VCA, 20 Watts = (6)(20) = 120 watts, 125 VCA, 1F

Contactos = de acuerdo al artículo 406-3(b) valor nominal 15 Amp, 125 VCA. 1F.

Tabla No. 4 Cuadro de cargas tablero general del transformador de servicios propios

Circuito No. Kw totales I F.D

Aire acondicionado 1 8.63 8.63 8.63 25.89 86.65 1

2 0.39 0.39 3.33 1

3 0.39 0.39 3.33 1

4 0.39 0.39 3.33 1

5 0.225 0.225 0.45 1.80 1

6 0.225 0.225 0.45 1.80 1

Lamparas de emergencia 7 0.12 0.12 0.12 0.36 1.00 1

8 1.9 1.9 15.00 1

9 1.9 1.9 15.00 1

10 1.9 1.9 15.00 1

11.265 11.49 11.265 34.02 146.24

Kw por faseCarga

Alumbrado interior

Alumbrado exterior

Contactos

Circuito No. Kw totales I F.D

Cuarto de maquinas 1 1 11.26 11.37 11.265 33.79 146.24 1






Cuarto de control 7 11.26 11.37 11.265 33.79 146.24 1

78.82 79.59 78.855 236.53 1023.68

Carga Kw por fase


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Cálculo de desbalanceo de fases no debe ser mayor al 5%

%d = Fase de carga mayor – Fase de carga menor / Fase de carga mayor x 100

%d = 79.59 – 78.82 / 79.59 x 100 = 0.96%

Capacidad del Transformador de servicios propios

Datos

Carga Instalada = 1023.68 Amp.

Tensión de operación = 277 volts

KVA =

KVA = (1.73)(277)1023.68) = 425.03 KVA

Por la capacidad comercial se solicitara un transformador de 500 KVA tipo pedestal tensión en

el primario de 13,200 volts, tensión en el secundario 277/127 volts.

Figura No. 24 Diagrama Eléctrico del transformador de servicios propios

Alim. A tablero metal clad

3 x 130 A XLP - EP

1 cond/ fase Calibre No. 6 AWG

1 conductor desnudo No. 2 AWG

T.S.P

13200/240-127 v 500 KVA

Z = 5%

3 x 1600 Amp

4 - 350 KCM

1 - 3/0 AWG

3T - 91 mm

TAB1 - TSP

Cto 1 Cto 2 Cto 3 Cto 4 Cto 5 Cto 6 Cto. Control


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Como los circuitos son iguales únicamente se determinara el cálculo para un solo circuito.

Transformador de 500 KVA (T.S.P)

Vp = 13,200 volts

Vs = 277/127 volts

Ip = 21.89 Amp

Is = 1, 204.23 Amp

Para conectar el transformador en el lado primario, será instalado un cable XLP-EP para 15 Kv

temperatura máxima de operación normal 90 grados centígrados, sobre carga 130 grados

centígrados, corto circuito 250 grados centígrados.

De acuerdo a la tabla 310-60©(69) Norma oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012

Instalaciones Eléctricas (utilización)

Se determina un calibre No. 6 AWG el cual tiene una capacidad de conducción de 110 Amp.

Conductor por fase

Calibre número = 1 – 6 AWG

Corriente del conductor = 110 Amp

Sección transversal = 13.3 mm2

Tensión de operación = 15 Kv

Tipo = XLP - EP

Ip = KVA / 3

Ip = 500 / (1.73)(13.20) = 21.89 Amp

Imáx= Ipc x 1.25 = 27.36 Amp

El conductor es adecuado por ampacidad. Por caída de tensión para una longitud de 15 mts

%e = Ipc x L x 2 / S x E

Donde

%e = caída de tensión por ciento

Ipc = corriente a plena carga en amperes

L = longitud del circuito

S = sección transversal del conductor

E = tensión entre fases


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%e= (27.36)(15)(2)(1.73) / (13.3)(13200) = 0.008

Lo que demuestra que el conductor calibre No. 6 AWG es adecuado calculado por caída de

tensión.

Para determinar el tamaño mínimo para el cable de puesta a tierra para canalizaciones y equipos.

De acuerdo a la tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012.

Se calcula la corriente de falla por el lado primario del transformador

I = KVA / (

I = 500 / (1.73)(13.2)(0.05) = 438 Amp

Para esta corriente se determina el calibre No. 2 AWG el cual tiene una capacidad o ajuste

contra sobre corriente de 500 Amp.

La protección contra sobre corriente se debe suministrar, de acuerdo con la tabla 450-3(a)

valores nominales o ajustes máximos de la protección contra sobre corriente para

transformadores de más de 600 volts (como porcentaje de la corriente nominal del

transformador)

Ic = In x 600%

Ic = (21.89)(6) = 131.4 Amp

Serán instalados fusibles de 130 Amp.

Para calcular el alimentador del transformador (TSP) en el lado secundario

Is = 1,204.33 Amp

Vs = 277 volts

L = 30 mts

Aplicando factores de corrección basados en una temperatura ambiente de 40 . Este valor se

toma de la tabla 310-15(b)(2)(b) de 10 o menos a 90 Ft = 1.26

Para el factor de ajuste. Este valor se toma de la tabla 310-15(b)(3)(a). Factores de ajuste para

más de tres conductores portadores de corriente en una canalización cable. Número de

conductores 4 -6 será el 80%


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Aplicando estos factores a la corriente el secundario del transformador

Ict = Is / Ft x Fa

Ict = corriente corregida por temperatura

Is = corriente del secundario del transformador

Ft = factor de corrección por temperatura

Fa = factor de ajuste

Ic = 1204.33 / (1.26)(0.80) = 1,194.77 Amp

El conductor seleccionado por capacidad de conducción de la tabla 310-15(b)(16) de la NOM-

001-SEDE-2012 Para una temperatura de 90

Conductor por fase

Calibre del conductor = 4 – 350 KCM

Corriente del conductor = 350 Amp (1400 Amp) THHW-LS

Sección transversal = 177 mm2 (708 mm2)

Calculo de conductores por caída de tensión

e = IZL

Donde

e = caída de tensión en volts

I = corriente del sistema en amperes

Z = impedancia del conductor en ohms por Km (tabla 9 del NEC)

L = longitud del conductor en Km

I = 1204.33 Amp

Z = 0.197 Ώ / km

L = 0.03

e = (1204.33)(0.197)(0.03) = 7.11 volts

El % de caída se calcula con la formula %e = (e/VF) x 100

%e = (7.11/277) x 100 = 2.96%


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Comprobación del conductor

e = ZIL

Z =

e% = e x100/Vf

e% = 100 x I x L x Z / Vf

e% = (100 x 1204.33 x 0.03 x 0.197)/240 = 2.96%

Para determinar el tamaño mínimo para el cable de puesta a tierra para canalizaciones y equipos

de acuerdo a la tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012.

Será seleccionado un cable calibre No. 3/0 AWG el cual tiene una capacidad de sobre corriente

de puesta a tierra de 1200 Amp.

La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con la tabla 450-3(a)

valores nominales o ajuste máximo de la protección contra sobre corriente para transformadores

en el lado secundario menor de 600 volts.

Ic = In x 125%

Ic = (1204.23)(1.25) = 1505.28 Amp

Para esta capacidad se selecciona un interruptor termo magnético de 3 x 1600 Amp tensión de

operación 277 VCA, capacidad interruptiva de 100 KA

Se determina el calibre del conductor neutro se determina en el articulo 250-184 de la NOM-

001-SEDE-2012. En el punto 2) Ampacidad. El conductor neutro debe tener suficiente

ampacidad para la carga impuesta en el conductor, pero no menos del 33.33 por ciento de la

ampacidad de los conductores de fase.

El conductor seleccionado por su capacidad de conducción de la tabla 310-15(b)(16) NOM-001-

SEDE-2012. Para una temperatura del conductor de 90

Calibre número = 1 – 750 KCM

Corriente del conductor = 535 Amp

Sección transversal = 380 mm2


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Selección del diámetro de tubería en la tabla C-8 número máximo de conductores o alambres

para aparatos en tubo conduit metálico rígido (RMC) de la NOM-001-SEDE-2012.

Se tiene un arreglo de 4 conductores del calibre 350 con un recubrimiento THHN pueden

quedar alojados 7 conductores del calibre 350 CM en una tubería de 91 mm (3 ½”)

Calculo del circuito del cuarto No. 1 (Cto.1) será utilizado como referencia para los demás

circuitos (Cto2, Cto3, Cto4, Cto5, Cto6 y Cuarto de Control)

Figura No. 25 Diagrama Unifilar tablero de servicios generales (Cto No. 1)

Calculo del alimentador del equipo de aire acondicionado (AA) de acuerdo al art. 440-12 de la

Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012

I = IAA x 125%

Ic = (86.65)(1.25) = 108.31 Amp

TAB1 TSP

TC1

1 2 3 4 5 6

AA Alumbrado Alumbrado Alumbrado Alum. Ext Alum. Ext Alumb. Emerg Contactos

25.9 KW 390 w 390 w 390 w 225 w 225 w 120 w 1.90 Kw

240 VCA


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Calculo del conductor por corto circuito. Calculo de la corriente de falla en el sistema

Icc = 2461 Amp (se obtuvo del valor de corto circuito en el lado del secundario del

transformador)

Calibre del conductor considerado = 350 KCM

Conductores por fase = 4

Sección transversal = 177 mm2 (708mm2)

Circular mils = 350 000

Alimentador del tablero (TAB1) al secundario del transformador de servicios propios de

500 KVA

Aplicando la fórmula general

(Icc / A)2 x t = 0.0297 log (T2 + 234) / (T1 + 234)

Por lo tanto

Icc =

Donde

Icc = corriente de corto circuito máximo permisible en el conductor

t = tiempo de operación de disparo de protección por corto circuito 0.05seg (cap. No. 5

ANSI/IEEE stad 242 -1986)

A = área del conductor en circular mils

T1 = temperatura máxima continua T1= 90

T2 = temperatura máxima corto circuito T2=150

Sustituyendo valores

Icc = [

Icc= 73,266.29 Amp

El calibre del conductor 350 KCM seleccionado puede soportar una corriente de corto circuito

máxima permisible mayor que la corriente máxima de corto circuito del sistema, es decir por lo

tanto el conductor seleccionado si es adecuado para soportar la máxima corriente de corto

circuito del sistema.


Página 84


toma de la tabla 310-15(b)(2)(b).

De 10 a menos a 90 Ft = 1.26

Para el factor de ajuste. Este valor se toma de la tabla 310-15(b)(3)(a) factores de ajuste para

más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable

Número de conductores 4-6 será el 80%

Ict = 108.31/ (1.26)(0.80) = 107.45 Amp

El conductor seleccionado por capacidad de conducción de la tabla 310-15(b)(16) NOM-001-

SEDE-2012. Para una temperatura de conductor de 90

Conductor por fase


Corriente del conducto = 130 Amp THHW-LS



I = 108.31 Amp

Z = 0.656 Ώ/ m

L = 0.03 Km

e = (108.31)(0.656)(0.03) = 2.13 V

El % de caída se calcula con la formula

%e = (e/VF)100

%e= 2.13/277) x 100 = 0.887%


e = ZIL

Z =

e% = e x100/Vf

e% = 100 x I x L x Z / Vf


Página 85

e% = (100 x 108.31 x 0.03 x 0.656)/277 = 0.88%


De acuerdo a la tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012

Será seleccionado un calibre No. 8 AWG el cual tiene una capacidad de sobre corriente de

puesta a tierra de 100 Amp.

La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con el art. 440-22

Ic = In x 175%

Ic= (86.65)(1.75) = 151.63 Amp

Para esta capacidad se seleccionara un interruptor termo magnético de 3 x 150 Amp, tensión de

operación 277 VCA, capacidad interruptiva de 25 KA.


para aparatos en tubo conduit metálico rígido (RMC) de la NOM-001-SEDE-2012.

Se tiene un arreglo de 4 conductores del calibre No. 2 AWG con un recubrimiento THHW-LS

pueden quedar alojados 4 conductores del calibre No. 2 en una tubería de 41mm (1 ½”)

Como los circuitos 2,3 y 4 son iguales se realizara un solo cálculo.

Calculo del alimentador de alumbrado de acuerdo al artículo 410-62(2) de la NOM-001-SEDE-

2012

Ic = I x 125%

Ic = (3.33)(1.25) = 4.16 Amp



De 10 a menos a 90 Ft = 1.26




Ict = 4.16/ (1.26)(0.80) = 4.12 Amp


Página 86



Conductor por fase


Corriente del conductor = 30 Amp THHW-LS

Sección transversal = 3.31mm2

Cálculo de conductores por caída de tensión

e% = 4 x Ln x In / Vf x Smm

Donde

Ln = longitud en metros

In= corriente nominal en amperes

Vf = voltaje entre fase y neutro

S = sección del conductor en mm2

e% = (4)(30)(4.12) / (127)(5.576) = 0.7%

La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con el articulo 410-62(2) de

la NOM-001-SEDE-2012

Ic = I x 125%

Ic = (3.33)(1.25) = 4.16 Amp

Se seleccionara un interruptor termo magnético de 1 x 15 Amp, tensión de operación 127 VCA,

capacidad interruptiva de 25 KA


de acuerdo a la tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012. Será seleccionado un cable calibre

No 12 AWG el cual tiene una capacidad de sobre corriente de puesta a tierra de 20 Amp.


para aparatos en tubo conduit metálico rígido (RMC) de la NOM-001-SEDE-2012. Se tiene un

arreglo de 6 conductores del calibre No. 12 AWG con un recubrimiento THHW-LS pueden

quedar alojados 9 conductores del calibre No. 12 en una tubería de 21 mm (3/4”)


Página 87

Como los circuitos 5 y 6 son iguales se realizara un solo cálculo.

Calculo del alimentador de alumbrado exterior de acuerdo al Art: 410(62)(2) de la NOM-001-

SEDE-2012.

Ic= I x 125%

Ic= (1.8)(1.25) = 2.25 Amp



De 10 a menos a 90 Ft = 1.26




Ict = 2.25/ (1.26)(0.80) = 2.23 Amp



Conductor por fase




La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con el articulo 410-62(2) de

la NOM-001-SEDE-2012

Ic = I x 125%

Ic = (2.23)(1.25) = 2.18 Amp

Se seleccionara un interruptor termo magnético de 1 x 15 Amp, tensión de operación 127 VCA,

capacidad interruptiva de 25 KA


Página 88


de acuerdo a la tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012. Será seleccionado un cable calibre

No 12 AWG el cual tiene una capacidad de sobre corriente de puesta a tierra de 20 Amp.



arreglo de 6 conductores del calibre No. 12 AWG con un recubrimiento THHW-LS pueden

quedar alojados 9 conductores del calibre No. 12 en una tubería de 21 mm (3/4”)

Cálculo de protección principal del tablero

Ip= (In protección motor mayor) + In otros motores + In resto de las cargas

Ip= 150 + 4.16 + 4.16 + 4.16 + 2.25 + 2.25 + 2.25 + 15 = 184.23 Amp



De 10 a menos a 90 Ft = 1.26




Ict = 223.28 / (1.26)(0.80) = 228.45 Amp



Conductor por fase

Calibre número = 1 – 4/0 AWG


Sección transversal = 107.2mm.


Página 89


I = 228.45 Amp

Z = 0.262 Ώ/ m

L = 0.05 Km

e = (228.45)(0.262)(0.05) = 2.99 V


%e = (e/VF)100

%e= 2.99/277) x 100 = 1.24%


e = ZIL

Z =

e% = e x100/Vf

e% = 100 x I x L x Z / Vf

e% = (100 x 228.45 x 0.05 x 0.262)/240 = 1.24%

La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con el articulo 409-21 de la

NOM-001-SEDE-2012

Ic = I x 125%

Ic = (184.23)(1.25) = 230.28 Amp

Se seleccionara un interruptor termo magnético de 3 x 250 Amp, tensión de operación 277

VCA, capacidad interruptiva de 25 KA







arreglo de 4 conductores del calibre No. 4/0 AWG con un recubrimiento THHW-LS pueden

quedar alojados 6 conductores del calibre No. 4/0 AWG en una tubería de 78 mm (3”)


Página 90

Cálculo de conductores por corto circuito

Cálculo de la corriente de falla en el sistema

Icc= 24061 Amp (se obtuvo del valor de corto circuito en el lado secundario del transformador)

Calibre del conductor considerado = 4/0 AWG


Área del conductor en circular mils = 211566

Conductor por fase = 1

Alimentador del tablero TC1 al tablero TAB1 (TSP).


(Icc / A)2 x t = 0.0297 log (T2 + 234) / (T1 + 234)

Por lo tanto

Icc =

Donde








Icc = [

Icc= 44,287.59 Amp

El calibre del conductor 4/0 AWG seleccionado puede soportar una corriente de corto circuito





Página 91

Como se ha mencionado la Central de Generación Undimotríz estará compuesta por 6 cuartos,

cada cuarto estará integrado por 6 generadores de 100 Kw con una eficiencia del 0.94 %,

conforme al arreglo del convertidor undimotríz [ver figura No. 23].

Como los 6 cuartos son iguales únicamente se realizara un solo calculo.

Cuarto No. 1

6 generadores de 100 Kw = 600 Kw con una eficiencia del 0.94%, se tendrá una capacidad de

generación de 564 Kw, se considera todo el sistema de nuestro arreglo con una eficiencia del

0.90%. Los generadores tienen un voltaje de salida de 440 volts.

P = V f I F.P.

I = P / Vf F.P.

Sustituyendo

I = 564 / (0.480)(0.90) = 822.39 Amp

Para determinar los KVA

I = KVA / Vf

Sustituyendo

KVA = (822.39)( )(0.480) = 626 KVA.

Como planta piloto se determina instalar transformadores de 500 KVA elevadores de

480/13,800 volts.


Página 92

Figura No. 26 Diagrama unifilar cuarto de máquinas

Generadores

Interruptor termomagnetico

Fuente de rectificación

Relevador de Portección

Interruptor termomagnetico

Tablero de distribución TD-1

3 X 800 Amp

480 volts VCA

TR1

480/13800 VOLTS

5%

Interruptor de media tensión

Cable XLP - EP

calibre No. 6 AWG

15 Kv

conexión en tablero metal clad

G1

+ -

R

G2

+ -

R

G3

+ -

R

G4

+ -

R

G5

+ -

R

G6

+ -

R


Página 93

Figura No. 27 Arreglo tablero Metal Clad Cuarto de Control.

TSP = Transformador de servicios propios

MED = Medición

TR1 = Sala de maquinas No.1






A1 = Interruptor principal del alimentador A1.

Para efecto de cálculo del alimentador del generador

Con respecto a su capacidad:

Potencia = 100 Kw

Voltaje de salida = 440 volts

Tomamos de la tabla 430-247 (corriente a plena carga para motores de corriente continua) para

efecto de cálculo se determinara la capacidad de 112 Kw a 500 volts con una corriente de 346

Amp.

Para determinar el conductor para circuitos de motores de acuerdo al Art: 430-22 de la NOM-

001-SEDE-2012

I = Ic x 125%

I = (346)(1.25) = 432.5 Amp



De 10 a menos a 90 Ft = 1.26

TSP MED TR1 TR2 TR3 TR4 TR5 TR6 A1


Página 94




Ict = 346/ (1.26)(0.80) = 343.25 Amp



Conductor por fase

Calibre número = 1 – 400 KCM




I = 346 Amp

Z = 0.216 Ώ/ m

L = 0.015 Km

e = (346)(0.216)(0.015) = 1.12 V


%e = (e/VF)100

%e= 1.12/440) x 100 = 0.25%


e = ZIL

Z =

e% = e x100/Vf

e% = 100 x I x L x Z / Vf

e% = (100 x 346 x 0.015 x 0.216)/440 = 0.254%


Página 95

La protección contra sobre corriente se debe suministrar de acuerdo con el artículo 430-52 de la

NOM-001-SEDE-2012

Ic = I x 250%

Ic = (346)(2.50) = 865 Amp

Se seleccionara un interruptor termo magnético de 3 x 800 Amp, tensión de operación 440

VCA, capacidad interruptiva de 65 KA







arreglo de 3 conductores del calibre No. 400 KCM con un recubrimiento THHW-LS pueden

quedar alojados 6 conductores del calibre No. 400 CM en una tubería de 103 mm (4”)

Calculo de conductores por coto circuito

Cálculo de la corriente de falla en el sistema

Icc= 24061 Amp (se obtuvo del valor de corto circuito en el lado secundario del transformador)

Calibre del conductor considerado = 400 KCM


Área del conductor en circular mils = 400000

Conductor por fase = 1

Alimentador del generador No.1 al tablero TD-1


(Icc / A)2 x t = 0.0297 log (T2 + 234) / (T1 + 234)


Página 96

Por lo tanto

Icc =

Donde








Icc = [

Icc= 83,733.00 Amp

El calibre del conductor 400 KCM seleccionado puede soportar una corriente de corto circuito




Cálculo de protección principal del tablero

Ip= (In protección motor mayor) + In otros motores

Ip= 432.5 + 346 + 346 + 346 + 346 + 346 = 2,162.5 Amp

Para esta capacidad se seleccionara un interruptor electro magnético de 3 x 2000 Amp tensión

de operación 440 VCA, capacidad interruptiva de 65 KA acoplada a las barras del tablero TD-1.

Para determinar el calibre del conductor principal del cuarto de tableros metal clad hasta el

punto de interconexión con el cliente.

V = 13,200 volts


Página 97

I = TR-1 + TR-2 +TR-3 + TR-4 + TR-5 + TR-6

It = 21.89 + 21.89 + 21.89 + 21.89 + 21.89 + 21.89 = 131.34 Amp

Para interconectar el tablero metal clad a la red, será instalado un cable XLP-EP para 15 Kv

temperatura máxima de operación normal 90 , sobre carga 130 corto circuito 250 . De

acuerdo a la tabla 310-60(c)(69) NOM-001-SEDE-2012. Se determina un cable calibre 2 AWG

el cual tiene una capacidad de conducción de 190 Amp.

Conductor por fase




Tensión de operación = 15 Kv

Tipo = XLP – EP

Distancia = 1500 metros

El conductor es el adecuado por ampacidad. Se determinara la caída de tensión a una longitud

de 1500 metros.

%e = Ipc x l x 2

Sustituyendo

%e = 131.34 x 1500 x 2 x / (33.6)(13200) = 1.53 %

Lo que demuestra que el conductor del calibre No. 2 AWG es la adecuada caída de tensión.

Sistema de protección atmosférica [ver figura No. 28]

Los sistemas de protección atmosférica están diseñados en base a la disposición de la norma

internacional NFPA, en la norma NFC17-102 de julio de 1995, se define el criterio del área de

protección de las puntas pararrayos. Las zonas de protección de acuerdo a esta norma están

limitadas por tres niveles, siendo el nivel 1 la condición más extrema en las terminales de riesgo

que hay que proteger.

Ecuación para calcular el radio de protección atmosférica.


Página 98

Rp = +

Donde

h = altura real del pararrayos por encima de la superficie a proteger

D = es el nivel de protección requerida por la norma siendo estos tres niveles.

Nivel 1 (N1) = 20 m

Nivel 2 (N2) = 45 m

Nivel 3 (N3) = 60 m

Donde = tiempo de cebado

Para nuestro cálculo se utilizara punta de acero inoxidable el cual tiene un valor de ʮs

Desarrollando la formula se tendrá:

Modelo 2 3 4 5 6 8 10 15 20

DdR 36 39 47 59 59 59 59 59 60

Figura No. 28 Localización de la punta de parrarayos sobre los cuartos de maquinas

OLAS DEL MAR

CUARTO DE MAQUINAS

PLATAFORMA MARINA

h


Página 99

Localización de puntas de pararrayos quedaran ubicados dos por cuarto de maquinas

interconectados al sistema de la red de tierras. La malla del sistema quedara interconectada a la

malla principal de la termoeléctrica.

Los cuartos de maquinas y control deberán dar cumplimiento a los artículos: 553-8, 553-10 y

553-11 de la NOM-001-SEDE-2012.

Calculo de la red de tierras

De la planta de Generación Undimotríz, la cual será interconectada a la malla principal existente

de la termoeléctrica Benito Juárez [Ver figura No. 29]

La termoeléctrica genera en las tensiones de 115/230 Kv con potencia de corto circuito 7500

MVA.

El diseño de la malla deberá estar sujeta al Art: 921-25 de la NOM-001-SEDE-2012.

Para el diseño se toma como área básica de la red, la que ocupara el área de las plataformas

puesto que las plataformas estarán a 30 metros de la escollera mar adentro. Se dejara instalado

el sistema por un costado del canal de llamada. La conexión de la planta de Generación

Undimotríz al sistema será en 13200 volts. El punto de corto circuito en este punto es de 7137

Amp, monofásicos valor proporcionado por el cliente.

Datos del cálculo:

Potencia de corto circuito = 7500 MVA

Corriente de corto circuito = 7137 Amp

Resistividad del terreno (ƿ) = 50 Ώ/m

Resistividad superficial (piedra) (ƿs) = 2500 Ώ/m

Profundidad de la red (h) = 0.50 m

Tiempo de duración de la falla = 20 ciclos

Longitud de la red de tierras = 250 mts

Frecuencia = 60 ciclos / segundo

Ancho de la red de tierras = 10 mts


Página 100

Figura No. 29 Área para la instalación del sistema de tierras el cual quedara ubicado cerca de la plataforma marina.

Área = largo x ancho

A = (250 X 10) = 2500 m2

Icc= 7137 Amp

Cálculo de número de conductores será de 2.5 metros lado corto y 5 metros lado largo entonces

se tiene:

Lado cortó:

10 / 2.5 + 1 = 5 (lado longitudinal)

Lado largo:

250 / 5 + 1 = 51 (lado transversal)

Radio equivalente de la superficie del terreno

r =

r = = 28.21 mts

Longitud total del conductor

Lt= 250 (5 conductores) + 10 (51 conductores) = 1760 metros

10 mts

250 mts

ÁREA DEL SISTEMA DE TIERRA


Página 101

Tiempo que dura la falla = # de ciclos / frecuencia (f)

t= 20/60 = 0.333 seg

Resistencia de la red

Rred = ƿ /4r + ƿ/Lt

Rred= 50/4(28.21) + 50/1760 = 0.4750 Ώ

Potencia en la malla de la red

E malla = m x i x ƿ x Ired / Lt

Calculando Km

Km = 1/2 ln(D2/16hd) + 1/ ln (3/4 x 5/6 x………x(2n-3/2n-2))

Donde

D = separación longitudinal de los conductores

d = diámetro del conductor en este caso se utilizara un conductor del calibre No. 4/0 AWG con

un diámetro d = 0.01168m

h = profundidad del terreno

n = numero de conductores longitudinal (n=5)

Introduciendo los anteriores datos se tendrá:

Km = 1/2 ln ( 5 x 5 / 16 x 0.50 x 0.01168) + 1/ ln (3/4 x 5/6 x 7/8)

Km = 0.6973

Calculando Ki

Ki = 0.65 + 0.172(n)

Ki = 0.65 + 0.172(5) = 1.51

Calculando E malla se tendrá:

E malla = 0.6973 x 1.51 x 50 x 7137/1760 = 213.48 volts


Página 102

Potencia de paso

E´paso = Ks x i x ƿ x I / Lt

Calculando Ks

Ks = 1/ [1/2H + 1/D+h + 1/2D + 1/3D +…………+1/(n-1)D ]

Donde

D = separación de los conductores

h = profundidad de enterramiento

n = número de conductores transversales (51)

Ks = 1/ [ 1 /2(0.50) + 1/5+0.50 + 1/(51-1)(5)]

Ks = 0.3774

Calculando E´paso se tendrá

E´paso = 0.3774 x 1.51 x 50 x 7560/1760 = 122.39 Volts

Potencia tolerable al cuerpo humano

Potencial de paso

E paso = 116 + 0.7ƿ /

E paso = 116 + 0.7(50) / = 262.86 Volts

Potencial de contacto

Ec = 116 + 0.17ƿ /

Ec = 116 + 0.17(50) / = 216.73 Volts

Longitud de seguridad

L seguridad = m x i x ƿ x x I / 116 +0.17ƿs

L seguridad = 0.6973 x 1.51 x 50 x x 7137 / 116 + 0.17(2500)

L seguridad = 398.97 metros


Página 103

Para que la red de tierra sea segura deberá cumplir los siguientes aspectos

L seguridad ˂ Lt

E malla ˂ Ec

E´paso ˂ E paso

Tomando en cuenta lo anterior procedemos a las comparaciones de los resultados de los

cálculos realizados y obtenemos

398.97 ˂ 1760 m

213.48 ˂ 216.73 olts

122.39 ˂ 262.86 olts

De las anteriores comparaciones podemos decir que el sistema de tierras es seguro.

Calculo de corto circuito

En el diseño de instalaciones eléctricas es necesario considerar el comportamiento en

condiciones anormales, que se presentan cuando ocurre una falla que provoca un corto circuito,

ya que la corriente de este fluye a través de nuestro sistema eléctrico.

Los valores de corriente de corto circuito tiene diversas aplicaciones como son:

Determinar las características interruptivas de los elementos de protección y desconexión, como

son interruptores, fusibles, restauradores, etc.

Realizar los estudios para la selección y coordinación de los dispositivos de protección contra

las corrientes de corto circuito.

Hacer los estudios térmicos y dinámicos debido a los efectos de las corrientes de corto circuito

en algunos elementos del sistema como son: barras, conductores, transformadores y tableros.

Realizar el diseño de la red de tierras.


Página 104

Cuando ocurre un corto circuito, se presentan situaciones inconvenientes que se manifiestan con

distintos fenómenos.

En el punto de falla se presenta un fenómeno de arcos eléctricos o fusión de los metales

mismos.

Las corrientes de corto circuito fluyen de las fuentes de alimentación hacia el punto de falla.

Todos los componentes de la instalación por donde circulan las corrientes de corto circuito se

ven sujetos a esfuerzos a esfuerzos térmicos y dinámicos. Estos esfuerzos varían con el

cuadrado de la corriente (I2) y de la duración de la corriente (segundos).

Para iniciar el cálculo de corto circuito contamos con los siguientes valores.

Capacidad interruptiva en MVA de la compañía suministradora.

Potencia en Kw de los generadores

Capacidad en KVA de los transformadores

Tensión de aplicación en cada una de las barras de distribución

Sección de los alimentadores y sus reactancias

Reactancia de generadores e impedancia de transformadores.

Es conveniente cambiar los valores dados en KW a valores de de KVA y estos a MVA

nominales y luego realizar el cálculo de MVA de corto circuito.

Ahora se realizara las operaciones para determinar los MVA de corto circuito con los que

coopera cada uno de los componentes del sistema.

Generador de 100 Kw

P = 100 W, = 0.440 v, X” =25%, F.P = 0.94

KVA = KW/F.P. KVA = 100/0.94= 106.38

MVAs = KVA/1000 MVAs = 106.38/1000 = 0.1063

X”p.u. = X%/100 X”p.u. = 0.25/100 = 25

M Acc = M As/X”p.u. M Acc = 0.1063/0.25 = 0.4255


Página 105

Transformador de 500 KVA

V = 0.480 Kv Z = 5%

MVAs = KVA/1000 MVAs = 500/1000 = 0.5

Zp.u. = Z%/100 Zp.u = 5/100 = 0.05

MVAcc = MVAs/Zpu MVAcc = 0.5/0.05 = 10

Cable de alta tensión XLP calibre No. 6 AWG

L =100 mts V=13,200 volts, Z = 1.443 Ώ/km, Z = 0.14433 Ώ

MVAs = KV2/Z MVAs=(13.2)2 / 0.1443 = 1,207.48

Cable de alta tensión XLP calibre No. 2 AWG

L =1500 mts =13,200 volts, Z = 0.951 Ώ/km, Z = 1.42 Ώ

MVAs = KV2/Z MVAs=(13.2)2 / 1.42 = 122.704

Cable alimentador THHW 4-350 KCM Z= 0.174 Ώ/km

MVAs= (0.480)2 / 0.00348 = 66.20

Cable alimentador THHW 1-400 CM L= 20 mts, =0.48 volts; Z= 0.16 Ώ/km; Z=0.00322 Ώ

MVAs = (0.480)2 / 0.00322 = 71.55

Una vez obtenidas las contribuciones en MVA de cada uno de los componentes se integran

como bloques.

Para los generadores = 0.4255 x 6 = 2.553


Página 106

Figura No. 30 Diagrama de bloques simplificado

Corriente de corto circuito en F1. Ahora se realizaran las operaciones para obtener los MVA

equivalentes, utilizando la disposición de conexión.

MVAab = MVAa x MVAb / MVAa + MVAb

MVAab = 7500 x 122.704 / 7500 + 122.704 = 120.729

MVAcd = 1207.5 x 10 / 1207.5 + 10 = 9.917

Como son los mismos valores para los bloques: ghklñorsvw

a

b

c g k ñ r v

d h l o s w

e i m p t x

f j n q u y

7500

122.70

1207.

10

66.20

2.553

1207.5

10

66.20

2.553

1207.5

10

66.20

2.553

1207.5

10

66.20

2.553

1207.5

10

66.20

2.553

1207.5

10

66.20

2.553

F1


Página 107

No. 31 Diagrama de bloques reducido a lo siguiente.

MVAab = MVAa x MVAb / MVAa + MVAb

MVAab = 9.917 x 66.20 / 9.977 + 66.20 = 8.624

MVAabc = 8.624 x 2.553 / 8.624 + 2.553 = 1.96

Reduciendo en bloqueos

Seguimos reduciendo los bloques

MVA = 1.96 + 1.96 + 1.96 + 1.96 + 1.96 + 1.96 = 11.76

Se continúa reduciendo el diagrama de bloques quedando a:

a d g j m o

b e h k n p

c f i l ñ q

120.729

9.917

66.20

2.553 2.553

F1

9.917 9.917 9.917 9.917 9.917

66.20 66.20 66.20 66.20 66.20

2.553 2.553 2.553 2.553

120.729

1.96

F1

1.96 1.96 1.961.96 1.96


Página 108

MVAcct = 120.729 + 11.76 = 132.489

Una vez obtenida la potencia total, calculamos la corriente simétrica de corto circuito para la

falla F1.

I ccs = MVAcct x 1000 / x Kv

Iccs = 132.489 x 1000 / x 13.2 = 5,795.66 Amp

Ahora calculamos la corriente asimétrica de corto circuito para la falla F1, aplicando un factor

de asimetría 1.8

IccA = 5795.66 X 1.8 = 10,432.18 Amp

IccA = 10.4 KA

Los equipos, tableros y protecciones en 13800 volts deben tener una capacidad interruptiva de

28 KA como mínimo

Los criterios de diseño y parámetros principales de los sistemas y equipos eléctricos necesarios

para el diseño, suministro, construcción, instalación, pruebas y puesta en servicio y operación

comercial de la Central. [Ver figura No. 32 arreglo de la central undimotríz]


Página 109

La Central debe estar diseñada mediante tecnología en costa y compuesta por el sistema de

captación, sistema de transmisión energética, sistema de acumulación y sistema de generación

para proporcionar la capacidad neta de la Central. La energía generada por la Central se debe

entregar en un punto común de colección de energía para interconectarse al bus existente a

través de una línea de 13.8 kV [ver figura No. 33]

Figura No. 32 Arreglo de la Centra Undimotríz vista en planta


Página 110

Figura No. 33 Diagrama unifilar general de la planta


Página 111

El diseño eléctrico considera la altura sobre el nivel del mar, condiciones ambientales del

sitio y el factor sísmico de la zona de acuerdo a lo siguiente:

- Todos los equipos eléctricos y electrónicos deben tener recubrimiento contra la

corrosión.

- Todas las barras de cobre en tableros, terminales de boquillas de transformadores,

cuchillas, conectores para barras y cables, etc.; deben estañarse o platearse.

- No se admiten partes de cobre o bronce expuestas directamente al medio ambiente.

- Los contactos fijos y móviles de interruptores, contactores y tablillas terminales, deben

estañarse.

- Los contactos auxiliares del equipo eléctrico, de relevadores y equipo de medición,

deben protegerse por medio de baño galvánico con aplicación de estaño.

- Los materiales como tubería conduit, condulets y accesorios expuestos al medio

ambiente (visibles) deben ser de aluminio excepto los subterráneos o embebidos en

concreto los cuales deben ser de PVC. Los embebidos en muros (siempre y cuando no

sea concreto) deben ser de fierro galvanizado, todos para uso pesado.

- Los cables aislados deben ser de cobre con protección de estaño en las puntas, excepto

los cables indicados con características diferentes en la presente especificación.

- Los cables que forman el sistema de tierras y los conductores para la conexión de los

equipos a la red principal de tierras deben ser de cobre desnudo estañados, alta

conductividad y altamente resistentes a la corrosión, para operar en ambiente salobres o

contaminados.

- Todas las entradas y salidas de cables a gabinetes, tableros y cajas de conexiones deben

ser por la base de los mismos.

- Se debe considerar el sitio como altamente contaminante [30].

INTERCONEXIÓN CON EL SISTEMA DE 13.8 KV

Para realizar el punto de interconexión se debe considerar la construcción de una línea

subterránea de 13.8 kV de aproximadamente de 1500 m de longitud. En la ejecución de los

trabajos efectuar los levantamientos necesarios para definir la longitud exacta de acuerdo con la

trayectoria especificada conforme al plano de diseño para la interconexión de la Central al

sistema eléctrico local.


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Se debe considerar en el diseño de la Central, la corriente de cortocircuito, los rangos operativos

de tensión del punto de interconexión, frecuencia, etc. Los parámetros eléctricos de la red de

13.8 kV existente aplican a todos los equipos y materiales que se utilicen, para la interconexión

en 13.8 kV, incluyendo el equipo primario de los medidores para facturación.

TENSIONES DE OPERACIÓN EN LA CENTRAL

La Central contara con las siguientes tensiones de operación:

a) Tensión de Generación 480 Volts.

b) Las tensiones utilizadas en el sistema de auxiliares de la Central son las siguientes:

Auxiliares de C.A.

a. Baja tensión 480 V

b. Iluminación y contactos 220/127 V

Corriente directa 125 V

c) La tensión de la red de distribución para la interconexión es de 13.8 kV.

OPERACIÓN EN PARALELO

La Central podrá operar en paralelo con otras fuentes externas de energía eléctrica y no debe

sufrir daños a su integridad en caso de rechazos de carga hasta de un 100 %.

MEDIOS DE CONEXIÓN Y DESCONEXIÓN

La Central está diseñada para operar con un medio automático de conexión y desconexión de la

red eléctrica de 13.8 kV. Puede ser poder operada de manera remota en condiciones normales de

operación. Así mismo, la desconexión debe ser de manera automática bajo condiciones de falla

de la red. Este equipo debe instalarse en el punto de interconexión en el área de 13.8 kV.


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En el lado de baja tensión de los transformadores, la Central cuentan con medios de conexión y

desconexión a través de interruptores electromagnéticos, ubicados en tableros dentro del cuarto

de máquinas.

SISTEMAS DE TIERRAS Y PARARRAYOS

La Central de Generación Undimotríz cuenta con un sistema de tierras para la seguridad del

personal y de las instalaciones.

El sistema de tierras debe tener los siguientes elementos: malla a base de conductor de cobre

desnudo semiduro, varillas copperweld de 3 m de longitud y conexiones exotérmicas. La caseta

central debe contar con un sistema de tierras formado por una malla principal de cable de cobre

desnudo semiduro de calibre 4/0 (cuatro ceros) AWG mínimo, para alta conductividad y

altamente resistente a la corrosión, adecuado para operar en ambientes salobres y/o

contaminados, que debe cubrir el perímetro de la caseta central incluyendo la red de tierra de

los transformadores y la acometida a la red de 13.8 kV. Es responsabilidad de la empresa

encargada del proyecto hacer las mediciones de resistividad del suelo en el sitio de la obra. Las

conexiones en la malla y estructuras metálicas deben ser exotérmicas, tipo cadweld y para la

puesta a tierra de los equipos se deben usar conectores mecánicos.

Las estructuras soporte y las partes metálicas de: tableros, gabinetes, motores, transformadores,

etc., deben conectarse a tierra.

La malla de tierras de la caseta central, cuenta con la instalación estratégica de registros visibles

dotados de tapas que sellen herméticamente, en donde se puedan conectar equipos adicionales a

los del proyecto para efectuar mediciones periódicas.

La cantidad de los conductores, tanto de la malla como los ramales de conexión a los equipos y

materiales por aterrizar deben calcularse para soportar térmicamente las máximas corrientes de

falla, así como evitar los gradientes de paso y contacto que superen los valores de seguridad

permitidos para el personal y el equipo.

Los tramos de conductor del sistema de tierras visibles serán estañados o de aluminio con

conexiones bimetálicas dejando un metro de longitud sobre el nivel del terreno natural para su

futura conexión. Como parte del diseño de la Central, la instalación de protección contra

sobretensiones y sobre corrientes mediante apartarrayos en el punto de interconexión de la

Central, en el lado de 13.8 kV.


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SISTEMA DE ILUMINACIÓN

La Central contará con un sistema de iluminación en el área de la caseta central a base de

lámparas ahorradoras fluorescentes, fluorescentes compactas o de LED´s. Las luminarias deben

ser alimentadas por corriente alterna y debe proporcionar eficiencia, seguridad y comodidad al

personal de operación y mantenimiento. Los circuitos de iluminación deben partir de centros de

carga colocados en lugares de fácil acceso. El calibre de los conductores que alimenten el

sistema de iluminación debe ser numero 12 AWG mínimo, instalado en tuberías de PVC

enterrados o embebidos en concreto pobre y conduit de aluminio para instalaciones visibles en

interiores y exteriores. Los circuitos derivados para iluminación deben considerar una caída de

tensión máxima de 3%.

La iluminación interior de la caseta central se controla por medio de apagadores y la

iluminación exterior circundante se controla por medio de contactores y/o fotoceldas. Así

mismo, se considera un sistema de iluminación de emergencia en la caseta central que opere en

caso de pérdida del sistema de iluminación principal. Los cuartos de maquinas y control cuentan

con receptáculos para equipos portátiles de iluminación, herramientas para mantenimiento y

otros servicios, deben instalarse en lugares donde su uso facilite el mantenimiento. Todos los

receptáculos deben ser polarizados con puesta a tierra, tensión de operación a 127 Volts y

capacidad para 20 Amperes.

SISTEMA DE CORRIENTE DIRECTA (CD)

Los equipos de medición, control, protección y comunicaciones requieren de alimentación en

CD. El sistema de corriente directa está integrado por bancos de baterías, cargador de baterías y

tablero de distribución con todos sus accesorios. Las baterías se dimensionan para alimentar al

sistema en operación normal (plena carga) durante 8 horas por banco. El cargador de baterías

tendrá alimentación de corriente alterna de 480 V y debe tener capacidad para recargar

totalmente las baterías en ocho horas.


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Las baterías deben proporcionar las tensiones dentro de los límites indicados en la Tabla No. 5

Tensiones del Sistema de C.D.

Nominal Máxima Mínima

125 V 140 V 105 V

Las baterías deben instalarse en bastidores metálicos, en el cuarto de baterías. El cuarto de

baterías debe ser tratado como área peligrosa y debe contar con puerta cortafuego, regadera,

tarja, lavabo de ojos, así como loseta antiácida y coladeras para el desalojo de las aguas que

puedan contener ácidos. La instalación del drenaje se debe canalizar a un contenedor para este

fin y debe ser independiente del drenaje industrial y sanitario. La instalación eléctrica del cuarto

de baterías son en tuberías conduit a prueba de explosión que eviten la posibilidad de que un

arco eléctrico producido por una falla eléctrica o que una conexión falsa pueda entrar en

contacto con la atmósfera del cuarto, también tiene instalado como mínimo un extractor de aire

con motor sellado a prueba de explosión, colocados sobre algún muro en su parte más alta y con

descarga al exterior para barrer los gases de las reacciones del proceso electroquímico, las

unidades de iluminación serán a prueba de explosión, (de acuerdo a NEMA 4), el control de la

iluminación y el control del extractor deben estar instalados en el exterior del cuarto de baterías.

Los cargadores de baterías y tableros de distribución de C.D. no deben ser colocados dentro del

cuarto de baterías. En el cuarto de baterías la temperatura se debe mantener controlada entre

20°C y 25°C, o de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. El sistema de corriente directa

C.D., debe estar aislado y aterrizado a tierra. Los gabinetes de los equipos del sistema de

corriente directa deben estar protegidos contra corrosión.

TRANSFORMADOR PRINCIPAL

Para la Central se debe considerar como parte del alcance del Proyecto la instalación, pruebas y

puesta en servicio de un transformador de potencia encargado de la transformación de la tensión

de generación a las características requeridas por la red de 13.8 kV. El transformador es

trifásico, con conexión delta en el devanado de baja tensión, y conexión estrella en el devanado

de alta tensión, con el neutro accesible y sólidamente aterrizado, servicio intemperie, con núcleo

sumergido en aceite, el enfriamiento debe ser tipo ONAN como mínimo. Las partes de cobre

expuestas a intemperie deben estar estañadas. El número de generadores eléctricos depende del

diseño de la Central. La capacidad del transformador fue seleccionado para conducir la potencia

máxima del generador, menos la carga de servicios propios en las diferentes condiciones de

operación establecidas por la Central.


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TRANSFORMADOR DE SERVICIOS PROPIOS DE LA CENTRAL

Se considero como parte del alcance del Proyecto el suministro, instalación, pruebas y puesta

en servicio de un transformador para la alimentación de servicios propios de la Central. El

transformador de servicios propios será ubicado en el área de la caseta central tomando en

cuenta las condiciones ambientales.

GENERADOR ELÉCTRICO

El generador eléctrico debe ser capaz de transformar en potencia eléctrica la máxima potencia

mecánica de salida de diseño de la turbina sobre el rango de la temperatura ambiente

especificada. Los devanados del generador eléctrico, tanto del estator como del campo, deben

tener aislamiento no higroscópico y clase F; sin embargo, la temperatura no debe exceder la

especificada para la clase B, bajo cualquier condición de operación especificada en la salida. El

número de generadores eléctricos depende del diseño de la Central. El generador eléctrico está

provisto de calentadores anti-condensación que operen en forma automática cuando el

generador este fuera de servicio. El generador eléctrico tiene detectores de temperatura para

monitorear la máxima temperatura de operación. Incluye todas las protecciones eléctricas,

elementos, equipos y accesorios necesarios para su correcto funcionamiento.

TABLERO DE CONTROL, PROTECCIÓN Y MEDICIÓN

El equipo de protecciones eléctricas, el sistema de adquisición de datos y monitoreo SCADA,

así como todos los elementos necesarios para el correcto control, monitoreo y adquisición de

variables en campo, son alojados en tableros tipo interior en el cuarto de tableros de la Central.

La instalación de los tableros consideraran el espacio necesario y suficiente para realizar labores

de instalación, cableado y mantenimiento posterior de los componentes instalados. Para tableros

con puerta abatible, se considera el acceso de tal manera que la puerta tenga un rango de

apertura de hasta 90° como mínimo, para realizar labores de mantenimiento de los

componentes. Así mismo, se debe considerar el acondicionamiento del aire para el cuarto de

tableros.

TABLEROS BLINDADOS DE MEDIA TENSIÓN

El tablero se conecta al transformador principal a través del equipo de conexión y desconexión

principal. El tablero blindado debe cumplir con la especificación del fabricante.


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CONDUCTORES ELÉCTRICOS

a) Cables de Potencia de Media Tensión.

Los cables de Potencia de media tensión debe ser unipolares, de cobre, con aislamiento de

etileno propileno (EP) o polietileno de cadena cruzada (XLP) para 15 kV, con cinta protectora

para la humedad (deben poder operar totalmente mojados en caso de una rotura de los ductos o

inundación de registros) y cubierta protectora de neopreno o PVC, ambas antiflama, baja

emisión de humos y baja toxicidad para una temperatura de operación de 90°C, con un nivel

de aislamiento de 100% como mínimo. Aplica para instalaciones en media tensión subterránea

en banco de ductos.

b) Cables de Control y Fuerza en CA.

Los conductores de fuerza y control de baja tensión en CA sin pantalla eléctrica, deben ser con

aislamiento para 600 V de policloruro de vinilo (PVC), antiflama, baja emisión de humos y

baja toxicidad para una temperatura de operación de 90°C.

Los conductores para iluminación deben tener aislamiento termoplástico tipo THW, 600 V,

antiflama, baja emisión de humos y baja toxicidad. El calibre mínimo para el cable de fuerza

debe ser No. 12 AWG y para el de control No. 18 AWG.

Los conductores para control con pantalla eléctrica deben ser de aislamiento para 600 V de

etileno propileno (EPR) y su cubierta con neopreno o policloruro de vinilo (PVC), ambos

antiflama, con una pantalla eléctrica de aluminio mylar en cada conductor, para una temperatura

de 75°C. Todos los cables multiconductores deben tener diferentes colores para la identificación

de cada conductor. (NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012. Instalaciones

Eléctricas (utilización).

El calibre mínimo de los conductores está determinado por la corriente a plena carga y la caída

de tensión de los alimentadores. Los circuitos derivados no deben exceder el 3% de caída de

tensión nominal a plena carga. El calibre de los conductores debe ser tal que sea capaz de

conducir la corriente a plena carga sin exceder la temperatura especificada por el fabricante del

aislamiento. Los conductores eléctricos deben estar diseñados para conducir la corriente de

corto circuito sin sufrir daños ni deterioro de su aislamiento al momento de liberación de fallas.

En ninguno de los cables que se utilicen en la Central se aceptan empalmes y su conexión a

tableros y/o equipos e instrumentos debe ser con zapatas tipo ojillo (no se acepta ningún otro

tipo) a tablillas terminales adecuadas. Tampoco se acepta que los cables de fuerza se instalen en


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la misma ducteria utilizada para los cables de control y comunicación. El calibre para los cables

de control de los transformadores de instrumentos (TC´s y TP´s) debe ser mayor o igual a 10

AWG.

Los cables para la comunicación interna de la Central a través del SCADA, podrán ser de tipo

multipar o de Fibra Óptica y deben adquirirse de acuerdo con la especificación CFE–E0000–35.

La totalidad de los conductores de control y fuerza antes descritos, deben tener en toda su

longitud y en su superficie exterior, marcada en forma permanente, los siguientes datos:

a) Marca o nombre del fabricante.

b) Tipo de aislamiento.

c) Área de sección transversal; en mm2 (calibre).

d) Tensión máxima de operación.

e) Temperatura máxima de operación.

f) Año de fabricación.

Se deben tomar en cuenta las características ambientales del sitio, para el diseño final del

cableado utilizado dentro de la Central y para el punto de interconexión.

CANALIZACIONES SUBTERRÁNEAS

Para las canalizaciones subterráneas de la Central se debe usar tubería de PVC cedula 40

conformada en bancos de ductos con una envolvente de concreto armado. Intermedios en las

trayectorias de los bancos de ductos se deben utilizar registros para facilitar el jalado de los

cables cambiar de dirección de las mismas.

Los bancos de ductos y registros deben cumplir con lo siguiente:

- En los bancos de ductos y registros con servicios en baja tensión, deben alojarse

circuitos de fuerza, control de motores, instrumentación e iluminación, desde 120 hasta

600 V C.A. siempre y cuando el aislamiento de todos ellos sea para 600 V C.A.

- También en bancos de ductos y registros independientes, se debe canalizar el cableado

de media tensión de 15 kV.

- En bancos de ductos y registros se deben canalizar en forma independiente de la

distribución eléctrica, los servicios como comunicación, red de automatización y

control.


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- El recubrimiento de los bancos de ductos debe ser de concreto armado con un espesor

de 10 cm.

- Se debe aplicar pintura de color rojo en la superficie del concreto para identificación de

bancos de ductos eléctricos.

- El porciento de relleno máximo permitido para canalizaciones subterráneas es de 30 %.

- En los bancos de ductos debe considerarse por lo menos dos tubos de reserva en toda la

trayectoria.

- La distancia máxima de separación entre registros será de 50 m en línea recta.

- La profundidad del banco de ductos debe ser como mínimo de 50 cm, de la parte

superior del banco de ductos al nivel de piso terminado, en cruce con calles debe tener

un mínimo de 70 cm.

- La trayectoria del bancos de ductos debe ser la más corta posible entre la fuente y la

carga eléctrica, de trazo sencillo, evitando registros innecesarios y debe proyectarse con

el mínimo de desviaciones y cambios de nivel entre registros.

- Los bancos de ductos deben tener una pendiente mínima de 3% hacia los registros para

drenado de probable filtración de agua.

- En el cuarto de máquinas y subestación los bancos de ductos deben tener siempre

pendientes hacia afuera de ellos.

- La profundidad de los registros debe ser definida en el proyecto por las dimensiones

propias del banco de ductos, así como por el cruce con otras instalaciones subterráneas

a fin de evitar interferencias en la etapa de construcción.

- Se debe tener una distancia mínima de 20 cm de la parte inferior del banco de ductos a

la parte inferior del registro, para evitar la inundación el los ductos.

- Para determinar las dimensiones de los registros eléctricos se debe tomar en cuenta el

radio de curvatura mínimo de los conductores que se utilizan.

MEDICIÓN DE ENERGÍA

MEDICIÓN EN CA

La empresa encargada del proyecto debe suministrar e instalar equipos de medición en el lado

de baja tensión CA. Las variables que se midan deben ser integradas automáticamente para su

análisis y almacenamiento al sistema de adquisición de datos de la Central. Como parte del

alcance del suministro se debe incluir el equipo de medición en el lado de CA de los servicios

propios de la Central. Además, se debe considerar equipo de medición para monitoreo de

variables eléctricas de cada uno de los generadores instalados.


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Los equipos de medición deben ser comerciales de operación probada y contar con certificación

ante un laboratorio reconocido, deben contar además con intervalos de medición programables a

partir de 1 min, con exactitud de 0,2. Los medidores deben tener la capacidad de medir las

siguientes señales eléctricas, sin ser limitativo:

Variables requeridas para la medición en CA:

Instantánea de señales de voltaje (V) en las 3 fases (rms), corriente (I) en las 3 fases (rms),

potencia activa (MW), potencia reactiva (MVA R), frecuencia (Hz), factor de potencia (fp),

máximos y mínimos.

Integradas de energía activa y reactiva ( MWh y MVAh R)

Distorsión armónica (THD) (11va armónica como mínimo)

Se deben suministrar, instalar y probar los transformadores de corriente y potencial en CA. Para

los transformadores de corriente, la corriente nominal en el secundario debe ser de 5 A. Los

equipos de medición primaria deben instalarse en el interior de los gabinetes a monitorear (de

ser posible) o en un (1) tablero dedicado. Se debe considerar como parte del suministro todos

los accesorios, cableado y conexiones necesarias para la correcta operación y mantenimiento de

los equipos. Las características de los equipos primarios de medición deben seleccionarse de

acuerdo a los rangos de valores de la medición, sin que ocurra la saturación de los mismos.

MEDICIÓN EN MEDIA TENSIÓN

La empresa encargada del proyecto debe suministrar e instalar equipo de medición en 13.8 kV a

la llegada de los circuitos de colección de la Central, en el tablero de media tensión. Las

variables que se midan deben ser integradas automáticamente para su análisis y almacenamiento

al sistema de adquisición de datos de la Central. Los equipos de medición deben ser tipo estado

sólido, comerciales de operación probada y contar con certificación ante un laboratorio

reconocido, deben contar además con intervalos de medición programables a partir de 1 min,

con una exactitud de 0,2. Los medidores deben tener la capacidad de medir las siguientes

señales eléctricas, sin ser limitativo:

Variables requeridas para la medición en CA:

Instantánea de señales de voltaje (V) en las 3 fases (rms), corriente (I) en las 3 fases (rms),

potencia activa (MW), potencia reactiva (MVA R), frecuencia (Hz), factor de potencia (fp),

máximos y mínimos.


Página 121

Integradas de energía activa y reactiva ( MWh y MVAh R)

Distorsión armónica (THD) (11va armónica como mínimo)

Se deben suministrar, instalar y probar los transformadores de corriente y potencial, para la

medición de las variables anteriores. Para los transformadores de corriente, la corriente nominal

en el secundario debe ser de 5 A. Los equipos de medición primaria deben instalarse en el

interior del tablero metal clad. Se debe considerar como parte del suministro todos los

accesorios, cableado y conexiones necesarias para la correcta operación y mantenimiento de los

equipos. Las características de los equipos primarios de medición deben seleccionarse de

acuerdo a los rangos de valores de la medición, sin que ocurra la saturación de los mismos.

EQUIPO DE MEDICIÓN PARA FACTURACIÓN

Además de la medición en los puntos mencionados en el inciso anterior, la empresa encargada

del proyecto debe incluir dentro del alcance del Proyecto, la instalación de un (1) medidor de

estado sólido bidireccional en el punto de interconexión con el bus existente de media tensión

(13.8 kV) . Dicho medidor se instalará con el objeto de poder medir la energía total generada

por la Central debiendo cumplir con la especificación CFE GOOOO 48.

Se deben incluir los transformadores de corriente y de potencial inductivo, accesorios,

conexiones y cableado, así como la instalación en los gabinetes de medición dedicados,

localizados en el Cuarto de Control.

Cuatro transformadores de potencial inductivos (tres operando y uno de reserva), con dos

devanados secundarios, con aislamiento reducido al neutro. La clase y potencia de exactitud,

clase de aislamiento, relación de transformación, y los valores de Nivel Básico de Aislamiento

al Impulso (NBAI) y de distancia específica de fuga mínima de fase a tierra, deben definirse de

acuerdo a la norma NRF-026-CFE para la tensión nominal del sistema (13.8 kV).

Cuatro transformadores de corriente (tres operando y uno de reserva), con 2 devanados

secundarios de 5 amperes, cumpliendo con la especificación de referencia normalizada de la

Comisión NRF-027-CFE, con una exactitud de 0,2 para medición, corriente de corto circuito y

clase de aislamiento de acuerdo con el punto de conexión en 13.8 kV; La relación de

transformación será determinada por la empresa encargada del proyecto y acordada con el

Cliente, considerando que la corriente nominal primaria será definida de acuerdo con la

capacidad máxima de generación de la Central. La empresa encargada del proyecto debe

considerar los materiales y equipos necesarios para que el medidor funcione adecuadamente.


Página 122

4.2 CRITERIOS DE DISEÑO INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

Establecer los criterios de diseño del área de Instrumentación y Control para el diseño,

suministro, programación, pruebas y puesta en servicio de los equipos que han de constituir el

sistema de monitoreo y control para operar la Central. El propósito del sistema de control es

mantener la operación de la Central con máxima disponibilidad, dentro de los márgenes de

seguridad, confiabilidad y eficiencia, recomendados por códigos, normas, procedimientos y

prácticas de operación para cualquier condición operativa, considerando los factores

económicos y de seguridad, tanto del personal como del equipo, y así mismo, proporcionar al

personal de operación la suficiente información del estado operativo de la Central.

El diseño del sistema de control y monitoreo de la Central debe basarse como mínimo, en un

Sistema de Control Distribuido (SCD) redundante con falla a la condición segura, tomando en

cuenta que la Central contará con personal mínimo de manera permanente dentro de la misma.

El sistema debe contar con estaciones locales de control, se deben considerar como mínimo, dos

estaciones de operación, una estación de ingeniería y una estación historiador. La empresa

encargada del proyecto debe considerar como parte del alcance todo lo necesario para la

instalación de un nodo de acceso para monitoreo remoto, localizado en la oficina de Área de

Control del CENACE en Tijuana.

La Central debe tener un nivel de automatización tal que permita operar los equipos que la

integran en forma automática. Por lo que el sistema, debe contar sin ser limitativo, con el

monitoreo de las variables (según apliquen) del sistema de captación, sistema de

almacenamiento, el turbo grupo, el control y monitoreo del equipo de conexión y desconexión,

válvulas principales, interruptores de máquina, registro de tendencias, alarmas y eventos a largo

plazo, por medio de las estaciones locales que correspondan. Cada componente de monitoreo y

control, incluyendo sus tarjetas de entrada y salida se debe interconectar a un bus interno de

comunicaciones redundante, que permita la completa e integral transferencia de datos a las

estaciones de operación correspondientes. El control y protección deberá de ser generada por

medio de lógica 2 de 3, con señales provenientes de sensores redundantes analógicos en donde

sea posible su instalación, los sensores deben de llagar al sistema de control a tarjetas diferentes,

las cuales a su vez deben de encontrarse en diferentes bastidores.

La instalación del sistema de control deberá de contar con un gabinete de interposición, de

manera que de forma ordenada y claramente identificados lleguen todos los cables del proceso y

aquellos que van hacia las tarjetas de entradas y salidas.


Página 123

Todos los puntos de conexión de las tarjetas de entrada/salidas del sistema de control, deben de

llegar a estos gabinetes de interposición.

La comunicación interna, se debe realizar mediante un bus redundante de comunicación digital,

de protocolo abierto que integre un canal de transferencia de datos completamente duplicado, de

tal forma que a la falla de un canal o bus, no se degrade la comunicación al entrar a operar el

otro. Ambos medios de comunicación deben tener la capacidad suficiente para no saturarse en

ninguna condición y deben usar cable de fibra óptica como medio de enlace entre el cuarto de

máquinas, cuarto de control. La empresa encargada del proyecto debe considerar como parte del

alcance la instalación de dicha fibra óptica de manera subterránea paralela a la del cableado

eléctrico con canalización y registros independientes (la construcción de la canalización debe

realizarse conforme a los planos de diseño). El medio de enlace para la comunicación entre los

equipos instalados en escollera y la caseta central abierto de acuerdo al diseño. Es importante

mencionar que el medio para trasmisión de voz y datos debe ser independiente del usado para

las señales de control.

Así mismo, el SCD debe permitir el acceso remoto de las principales variables de la operación

de la Central, para visualización del CENACE. Además, se debe contar con las interfaces y

protocolos adecuados (DNP 3.0 con hardware de características similares o superiores al equipo

SEL-3530) para comunicación con sistemas externos de control y monitoreo ya existentes en la

caseta para el punto de conexión, para ser transmitidas a las instalaciones del CENACE por

medio de canales redundantes.

Para el control y operación de la Central se debe considerar el suministro, instalación, pruebas y

puesta en servicio de un sistema construido mediante componentes electrónicos de estado sólido

en base a microprocesadores, en los que la lógica funcional se establece mediante programación

y la comunicación entre elementos, sea básicamente por transmisión de datos en lenguaje

digital. El sistema estará constituido por el software operativo y de aplicación y todo el

hardware necesario (unidades de control, buses de datos, fuentes de poder, estaciones de

control, operación y programación, instrumentos de control, etc.) para su correcta operación.

Todo el sistema de control y sus diferentes componentes deberán de estar sincronizados en

tiempo por medio de un GPS redundante.

El sistema de control que se seleccione, debe incorporar las tecnologías actuales de los sistemas

de control industriales más modernos. El sistema debe integrar las funciones de medición,

automatización, protección, comunicación, interfaz con el operador, sistema de almacenamiento

de datos y generación de reportes. La empresa encargada del proyecto debe entregar las


Página 124

licencias originales del software empleado, así como los medios ópticos y manuales

correspondientes.

Los sistemas de control deben ser inmunes a las interferencias electromagnéticas propias de las

instalaciones industriales, de conformidad con la norma IEC 1000-4-3 en el nivel de severidad

3. La operación del sistema de monitoreo y control no debe afectarse por los radios portátiles

comúnmente utilizados por el personal de operación y mantenimiento o por teléfonos celulares.

Además, sus componentes deben estar diseñados para operar de manera segura de acuerdo con

las condiciones ambientales del sitio del Proyecto. Se deben considerar para la selección de

equipos, las condiciones meteorológicas del sitio proporcionando como mínimo equipos

resistentes a la corrosión.

Es parte del alcance el considerar que los gabinetes utilizados deben cumplir como mínimo con

clase de protección NEMA 4X o superior así como colocar las conexiones en general por la

parte inferior (base) esto para que se garantice el correcto mantenimiento de los equipos. Así

mismo, se debe considerar como parte del alcance del proyecto el suministro, instalación,

pruebas y puesta en servicio de equipos que garanticen una atmosfera acondicionada en

temperatura, humedad y polvo, requerida para los equipos de control y comunicación de

acuerdo a especificaciones del fabricante. Es importante mencionar que en el sitio del proyecto

la humedad relativa llega al 100% muchas veces en el año.

CONTROL Y MONITOREO DE LOS SISTEMAS

El SCD debe considerar la operación automática de los sistemas, de manera que las acciones

sean óptimas en todo momento, manteniendo sus parámetros operativos dentro de los límites

normales considerando la integridad y seguridad de los mismos, integrando información

relevante sobre los principales sistemas instalados. El sistema de control y monitoreo debe

registrar de manera ininterrumpida y almacenar todas las señales de los sistemas y realizar las

acciones oportunas en caso de algún evento de falla. Así mismo, se debe contar con un control

manual de abatimiento de los sistemas en caso de falla del sistema de control o de emergencia.

Además, el sistema debe considerar un control automático de paro en caso de presentarse oleaje

fuera de los parámetros considerados como seguros por el fabricante. El monitoreo de las

variables de los sistemas debe considerarse como un nodo del SCD y estar enlazadas

digitalmente al mismo a través del bus de comunicaciones, por medio de conductores.


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CONTROL Y MONITOREO EN 13.8 KV

La empresa encargada del proyecto debe considerar dentro del alcance del SCD del Proyecto el

sistema de control y supervisión del equipo de conexión y desconexión principal en 13.8 kV, el

cual debe poder operarse desde las centrales de operación de la Central.

A través de este sistema de control, se deben adquirir como mínimo las señales de estado,

alarma y operación del equipo de conexión y desconexión principal, se debe llevar a cabo la

sincronización de la unidad y el cambio de suministro a los auxiliares. La unidad debe de contar

con el restablecimiento y cambio de auxiliares y alimentadores a los interruptores

electromagnéticos de los generadores, para que operen en forma automática, manual y

emergencia.

MONITOREO DE LA ESTACIÓN METEOROLOGICA.

La Central debe contar con la instalación de al menos una estación meteorológica completa con

su software y su hardware. La estación debe instalarse en un sitio representativo de las

condiciones meteorológicas de toda la Central de acuerdo a los requerimientos de la norma IEC

61724, IEC 1829 y las recomendaciones de la Organización Mundial de Meteorología (WMO)

y de común acuerdo con el Cliente. Así mismo, la información de dichas estaciones debe ser

integrada al SCD de la Central.

La estación es del tipo completa, compuesta por los siguientes elementos:

- 1 sensor calibrado de irradiación solar global (piranómetro clase 2 según norma ISO-

9060), tipo disco con fotorresistencia. Sellado según IP 67.

- 1 sensor calibrado de temperatura ambiente.

- 1 sensor calibrado de presión barométrica.

- 1 sensor calibrado de humedad relativa.

- 1 sensor calibrado de velocidad y dirección del viento a la altura de los módulos.

- Cables, soportes para montaje de sensores y gabinete de conexiones.

- Varillas de tierra para aterrizado de equipo.

- Juego de herramientas de instalación y mantenimiento.

- Comunicación con el cuarto de control a través del bus de comunicación de la Central.

- Certificados de calibración vigentes (referida al World Radiometric Reference),

programas de instalación, manuales de operación y mantenimiento, y todo lo necesario

para que la estación funcionen correctamente.


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Además, se debe considerar una estación de medición del oleaje completa y calibrada, capaz de

medir de los siguientes valores sin ser limitativo: la altura, frecuencia y dirección del oleaje en

una zona representativa de la Central. El sistema debe ser diseñado con la tecnología más actual

y los mejores materiales, de fácil manejo, fácil mantenimiento, que permitan su funcionamiento

en situaciones de alto oleaje o entorno turbulento, que garantice una larga vida útil, que permita

la recopilación de datos en la costa y que cumpla con normas de fabricación y desempeño

internacionales como la S4 Current Meter Family o similar.

SISTEMA DE COMUNICACIÓN REMOTO

Todos los equipos necesarios para la transmisión de datos desde la Central hasta al nodo de

acceso remoto localizado en la oficina del CENACE (Centro Nacional de Control de Energía).

Por lo que es responsabilidad de la empresa encargada del proyecto el asegurar la

compatibilidad en los puntos de comunicación con la infraestructura existente, para garantizar

el correcto envío-recepción de todos los datos especificados. Se debe contar con las interfaces y

protocolos adecuados (DNP3.0 terminado en el extremo del ACBC en interfaz serial RS-232

V.24 con hardware de características similares o superiores al equipo SEL-3530) para

comunicación con sistemas externos de control y monitoreo ya existentes en la caseta para el

punto de interconexión de señalizaciones, para ser transmitidas a las instalaciones del CENACE

por medio de canales redundantes dedicados.

Las señales que, como mínimo, deberán ser enviadas al CENACE:

a) Señales del punto de interconexión:

Mediciones: Corrientes en amperes por fase, tensiones entre fases, potencia activa (de

entrada y salida), potencia reactiva (de entrada y salida), energía activa en la hora (kWh),

energía reactiva en la hora (kVARh) y frecuencia.

Alarmas: Operación de las protecciones, interruptor principal bloqueado, falta de

tensión de CD en el circuito de protección y bobina de disparo.

Estados (abierto/cerrado): Cuchilla de seccionamiento e interruptor principal.

EQUIPO DE RADIOCOMUNICACIÓN VHF

La empresa encargada del proyecto debe considerar la configuración y prueba de (1) un equipo

portátil y de radio frecuencia (VHF) para comunicación de voz así como (1) un equipo móvil

para la Central Undimotríz, con las siguientes características:


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EQUIPO MÓVIL

Estación base, tipo consola para instalación en escritorio (instalada en el Cuarto de

Control de la Central)..

Analógico, migrable a digital (únicamente con software).

Sintetizado, en la banda de 146-174 MHz.

Programable en campo, para 16 canales como mínimo.

Con control de tiempo de la portadora.

Con rastreador de canales (SCAN), para mínimo de cinco canales.

Con control local, micrófono de escritorio y bocina interna.

Para alimentación con 127 VCA y 12VCD.

Ajustado a las frecuencias que se proporcionaran al fincar el contrato.

Este suministro incluye manual técnico detallado para mantenimiento y servicios, así

como un lote de accesorios para la programación y software para programación a través

de PC compatible con IBM.

Debe cumplir con lo indicado en la especificación CFE U0000-04 de fecha marzo del

2006.

CARACTERÍSTICAS DEL TRANSMISOR:

Potencia de RF 40 W

Estabilidad en frecuencia: + 0.00025% (- 20 a + 60 ºC).

Emisión de armónicas y espúreas: a 70 dB por debajo de la portadora.

Ruido de FM: -45 dB.

Distorsión de audio: < al 2%.

Espaciamiento entre canales: 25 KHz/12.5 KHz.

CARACTERÍSTICA DEL RECEPTOR:

Sensibilidad: 0.30 V a 12 dB SINAD (a 25 KHz).

Selectividad: -80 dB (a 25 KHz).

Rechazo a intermodulación: 85 dB.

Rechazo a señales espúreas e imagen: 83 dB.

Estabilidad de frecuencia 0.00025%.


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Salida de audio: 5W.

Distorsión: < 5%

Pruebas.

Suministro, Montaje e instalación en la Central Undimotríz.

EQUIPO PORTÁTIL

Equipo portátil, sin pantalla, banda VHF de 146 a 174 MHz, con 16 canales como mínimo

(programable por computadora), con configuración de tonos, rastreador de canales, equipado

con cargador individual de carga rápida, con batería de Li-Ion de alta capacidad (17 hora en alta

potencia), transmisor de potencia de 1,5 W programable, distorsión del audio menor al 5%,

emisión de -36 dBm < 1 GHz/-30 dBm< 1 GHz y estabilidad de frecuencia ± 2,5 ppm.

TORRE Y SISTEMA RADIANTE

La empresa encargada del proyecto debe considerar la instalación, configuración y prueba de

una torre de telecomunicaciones y un sistema radiante con las siguientes características:

Torre de telecomunicaciones

La torre debe tener las siguientes características:

Triangular autosoportada de la altura suficiente para proporcionar correcta

comunicación entre el radio portátil y la estación base cuando el personal se encuentre

en la zona de escollera, la caseta de interconexión para la comunicación.

Galvanizada por inmersión caliente.

Equipada con sistema de pararrayos.

El diseño de la cimentación debe apegarse a los parámetros del suelo, topografía, diseño

por sismo y por viento.

En caso de aplicar se debe de incluir un sistema de luces de obstrucción que consiste en

una lámpara de obstrucción de 10cd de intensidad tipo LED-ROJO, con panel solar y

batería integrada, equivalente al modelo A650 marca CARMANAH.

Se debe incluir la ingeniería de instalación, tornillería, accesorios y sistema de

alumbrado.

Pintura de la torre de acuerdo a la norma de la Secretaría de Comunicaciones y

Transporte, con los colores reglamentarios, aplicación de primario (CFE-P21) y

acabado epóxico altos sólidos (CFE-A3) de acuerdo con la especificación CFE D8500-

02. La aplicación de este recubrimiento a la torre, incluyendo tornillería y accesorios,

deberá realizarse en fábrica, en el entendido de que si por maniobras de montaje se

afecta el recubrimiento, se efectuara una nueva aplicación en las partes afectadas.


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Debe incluir porta cablera vertical a lo largo de la torre, escalerilla horizontal desde la

base de la torre hasta la caseta, escalera hombre con protección y bandola de seguridad.

Suministro, Montaje, pruebas y puesta en servicio en la Central Undimotríz.

Similar al modelo BX-64 de la marca ROHN.

SISTEMA RADIANTE VHF

El sistema VHF debe tener las siguientes características:

Antena omnidireccional tipo taco de billar, construida de fibra de vidrio.

Ganancia de 5.25 dB. Rango de 155 a 164 MHz.

Con cable de conexión y conectores tipo N macho.

Con herraje de montaje.


Cable coaxial con las siguientes características:

Cantidad: la suficiente para la interconexión de la estación base a la antena. (Sin

empalmes)

Tipo “Foam Heliax” de ½ “.

Atenuación: < 1dB/30 m (a 225 Mhz). Máxima capacidad de potencia: 1000W.

Radio mínimo de curvatura: 13 cm.

Dos conectores para cable Foam Heliax de ½ “, tipo N hembra (L44N).

Supresor de transientes para cable Foam Heliax de ½”.

it de abrazadera y adaptadores de ángulo para cable Foam Heliax de ½”.


ESTACIONES DE OPERACIÓN, INGENIERÍA E HISTORIADOR

El control, supervisión y comunicación del operador con el sistema de monitoreo y control de la

Central, se debe efectuar básicamente a través de pantallas y teclados funcionales integrados en

estaciones locales, las cual deben permitir el monitoreo y/o control de la Central.

Las estaciones y switch de comunicación de buses, deben de ser instaladas en un gabinete tipo

rack que permita expansión futura considerando la instalación de hasta 7 estaciones en total. El

gabinete debe de ser construido de manera tal que impida el acceso no autorizado y se tenga

acondicionamiento del aire, con capacidad de controlar la temperatura, humedad y polvo (Nema


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4X como mínimo). La conexión para los dispositivos de entrada/salida de las estaciones, deberá

de ser llevada por medio de equipos de extensión (extender).

El ordenador debe tener como mínimo un procesador dual de 3,2 GHz, 4 MB de memoria cache

para una memoria de 1 333 MHz y memoria RAM DDR3 de 4 GB, con características de

expansión suficientes para correcta operación y actualización. Las estaciones de ingeniería e

historiador deben contar con un arreglo de discos duros tipo RAID por hardware, que permita la

pérdida de uno de ellos, su reemplazo de manera inmediata y reconstrucción automática.

El tiempo máximo de actualización de datos en exhibición de tipo dinámico desde el cambio en

proceso, debe ser típicamente de 0,5 a 1,0 s; la formación de desplegados completos en pantalla,

no mayor de 1,0 s. Se deben seleccionar monitores con las siguientes características:

Doble Monitor a color, tipo industrial para imagen fija 24/7

(mínimo de 22”).

Resolución full HD 1 920 x 1 080 dpi.

Controles básicos.

Compatibilidad.

Garantía.

El acceso a las diversas imágenes gráficas debe requerir un mínimo de pulsaciones de teclas a

través de un ambiente de ventanas. Para el manejo de imágenes en pantalla o envío de

comandos, se debe usar el ratón (mouse). Las estaciones de operación deben contar con una

impresora con las siguientes características:

Tipo laser a color.

Modo de resolución de 600 x 600 dpi.

Velocidad de impresión 27 ppm.

Memoria RAM de 128 MB.

Rendimiento mensual: hasta 3 000 páginas tamaño carta.

Las estaciones de operación deben de tener los derechos restringidos a solo la operación y

protección para todos y cada uno de los sistemas de proceso controlados a través del sistema de

monitoreo y control, básicamente el control de la unidad y apagado de la estación. Una de ellas

debe estar ubicada en el Cuarto de Control y la segunda se debe instalar en el Cuarto de Control

existente. La estación de Ingeniería debe permitir acceso a todos los programas necesarios para

la modificación de parámetros de los equipos de la Central, y debe instalarse en el Cuarto de

Control. En cuanto a la estación historiador, debe ser capaz de registrar tendencias, alarmas y


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eventos a largo plazo y debe instalarse en el Cuarto indicado por el cliente. Se debe considerar

que las estaciones de ingeniería y operación deben tener acceso al historial de alarmas y

eventos.

Las alarmas deben presentarse como mínimo en la pantalla de las estaciones de operación e

historiador, en forma dinámica y audible, e integrarse en un registro para la generación de

reportes de alarmas. La información destinada a los operadores en desplegados, reportes e

instrumentos, debe ser invariablemente en idioma español, para las unidades de ingeniería se

debe utilizar el Sistema Internacional.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE DATOS

El SCD debe incluir las funciones de cálculo y almacenamiento de datos históricos de las

señales analógicas y digitales (mínimo 1 año para todas las señales en base diez minutal) y la

formulación de reportes. Los datos históricos deben almacenarse sin reducción de atributos en

archivos de base de datos tipo SQL o similar. Para la explotación de esta base de datos se debe

contar con una interfaz para generar tablas, gráficos y reportes diario y mensual, así como la

exportación a un archivo con formato de hojas de cálculo electrónica. Además debe permitir el

copiado de los datos en discos compactos (CD’s o D D´s) R, RW o medios de almacenamiento

portátiles masivos (USB, discos duros, etc.).

Las variables que se deben almacenar en la base de datos de la Central, como mínimo, son las

siguientes en la tabla No. 6:

Tabla No. 6 Variables Eléctricas y Variables climatológicas

Variables Eléctricas - Potencia instantánea en el punto de

interconexión.

- Energía en el punto de interconexión.

- Voltaje LL y LN en 13.8 Kv

- Frecuencia en 13.8 kV

- Consumo de servicios propios

- Estados y alarmas

Variables climatológicas - Altura y frecuencia de ola

- Temperatura ambiente

- Velocidad y dirección del viento

- Humedad

- Presión


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4.3 CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTA

ARREGLO GENERAL DE LA CENTRAL

Para el diseño del arreglo general de la Central deben ser considerados y evaluados diferentes

factores, tales como, topografía del terreno, datos geofísicos, oleaje, frecuencia de oleaje y los

accesos al sitio de la Central. Todos los equipos e instalaciones que componen la Central deben

ubicarse dentro del área considerada para el diseño de la planta.

La localización y definición de los arreglos de equipos y sistemas de la Central, dependen

básicamente de las dimensiones de los arreglos de sistemas de: captación, transmisión

energética, almacenamiento, generación de energía eléctrica; transformadores y equipos de

conexión y desconexión principal, sin embargo, los arreglos de los equipos deben considerar los

siguientes requerimientos:

a) Los pasillos, puertas y escaleras deben estar dispuestos de acuerdo a los arreglos de

equipos para tener acceso y comunicación en el montaje, reparación, operación y

mantenimiento, así como para el acceso a los equipos de seguridad y evacuación en caso

de siniestro.

b) Se debe asegurar que el área circundante entre los equipos sea suficiente para las

maniobras del personal de operación y mantenimiento.

El arreglo general de la Central debe incluir para su adecuada comprensión lo siguiente:

a) Norte, indicando la desviación del norte convencional con el norte astronómico.

b) Croquis de localización.

c) Nomenclatura de todas las instalaciones y equipo.

d) Notas generales.

e) Poligonal del predio.

CARACTERÍSTICAS DE LOS DIBUJOS, PLANOS Y DIAGRAMAS

Todos los dibujos, planos y diagramas deben tener las dimensiones, características e

información de acuerdo con lo siguiente, sin ser limitativo:

- Simbología y nomenclatura indicadas en la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-

2012 Instalaciones Eléctricas (utilización )

- Norte geográfico, el cual se indicará en el primero o segundo cuadrante del plano,

orientado hacia donde convenga al proyecto.

- Datos de recuadro

- Tamaño ISO A1.


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CARGAS PERMISIBLES, CAMINOS INTERIORES Y DE ACCESO

Las cargas, momentos, esfuerzos y deformaciones que se apliquen a las estructuras de soporte,

deben cumplir con los valores permisibles de acuerdo al diseño y a las normas aplicables.

Los caminos interiores y de acceso deben cumplir con las dimensiones mínimas especificadas,

de tal manera que permitan realizar adecuadamente las actividades de operación y

mantenimiento de la Central.

En lo que respecta a la operación y mantenimiento, se debe prever desde el diseño, el espacio

libre suficiente y accesible para el mantenimiento, remoción parcial o total de equipos y

accesorios, considerando el espacio requerido para las maniobras y el equipo empleado, gatos

hidráulicos y soldadoras.

En áreas de instalación de equipo se deben considerar la vialidad y acceso adecuado para

facilitar las maniobras de transporte.

4.4 CRITERIOS DE DISEÑO DE INGENIERIA CIVIL Y DESCRIPCION DE

ESTRUCTURAS, EDIFICIOS Y SISTEMAS DE LA CENTRAL.

GENERALIDADES

Estos criterios de diseño son una compilación de aquellos datos, hechos, estipulaciones, normas,

códigos, reglamentos y otra información que establecen una base para guiar y limitar el diseño

conceptual, preliminar y detallado de las obras civiles de la Central.

CARGAS PARA DISEÑO

Para el diseño de las estructuras de acero y concreto que forman parte de la Central, se deben

tomar en consideración las Normas Técnicas Complementarias del Distrito Federal (NTC-

2004).

DISEÑO POR VIENTO

El diseño por viento para el cuarto de operación y control y estructuras de la línea de

interconexión se debe realizar de acuerdo a la última revisión del Manual de diseño por viento.


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FUERZAS SÍSMICAS

Las estructuras, equipos y componentes de la Central se deben diseñar para soportar y transmitir

al terreno, a través de la cimentación las cargas horizontales debidas a sismo las cuales

dependen del tipo de terreno y de la zona sísmica; se deben obtener en base a la aceleración

máxima horizontal especificada en el Manual de diseño por sismo.

ESPECTRO DE DISEÑO PARA ANÁLISIS DINÁMICO

Para las estructuras que requieren análisis sísmico dinámico debe aplicarse el Espectro de

Diseño obtenido mediante el procedimiento indicado en el Manual de diseño por sismo.

La empresa encargada del proyecto debe determinar, en base a las garantías de funcionamiento

que debe proporcionar como parte del alcance del suministro de ingeniería, los equipos y

estructuras que requieran este análisis.

CALIDAD DE LOS MATERIALES

CONCRETO

La empresa encargada del proyecto debe emplear cemento clase 30 ó 40 resistente a los sulfatos,

que cumpla con los requisitos especificados en la norma NMX-C-414-ONNCCE. El agua de

mezclado debe ser limpia y cumplir con los requisitos de la norma NMX-C-122, por ningún

motivo debe hacerse uso de agua geotérmica. Así como hacer uso de aditivos, que deben

cumplir con los requisitos de la norma NMX-C-255. Se debe utilizar concreto estructural clase 1

premezclado o hecho con revolvedora y debe cumplir con la norma NMX-C-403.

ACERO

ACERO DE REFUERZO PARA CONCRETO

La empresa encargada del proyecto debe realizar el habilitado de acuerdo a los planos

constructivos y debe colocarse manteniéndose dentro de las tolerancias, durante el colado en las

posiciones, forma, longitudes, separaciones y áreas que fijen los planos de diseño. Las

tolerancias para la colocación del acero de refuerzo deben ser tal que respete las dimensiones

del recubrimiento especificado en los planos de diseño. Una vez que esté terminado el armado y

previo al colado, la empresa encargada del proyecto debe notificar al cliente para que ésta

proceda a su revisión y aprobación. Con el objeto de proporcionar al acero la forma que fijen los

planos de diseño, las varillas de refuerzo de cualquier diámetro se doblarán en frío.


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ACERO ESTRUCTURAL

Los perfiles y placas de acero estructural deben cumplir con ASTM A36 y los miembros de

tubo estructural deben cumplir los requisitos de ASTM A53, Grado “B”. Toda parte embebida,

como son: anclas, placas, camisas, marcos metálicos o cualquier otro elemento estructural,

deben estar soportados y firmemente sujetados, para que al vaciado del concreto, no sufra algún

deterioro o desplazamiento. Para la colocación de las anclas y demás elementos metálicos

embebidos, se utilizarán plantillas, las cuales se fijarán a la cimbra de la estructura o al acero de

refuerzo sin hacer uso de soldadura, de tal manera que se garantice la posición en cuanto a

localización y elevación de los elementos embebidos de que se trate, de acuerdo a los planos y/o

croquis de construcción aplicables.

SOLDADURA

Cada soldadura debe tener un ancho y un tamaño uniforme a lo largo de toda su longitud,

además el cordón de vista (última capa de soldadura) no debe tener ondulaciones ásperas,

ranuras, traslapes, ni lomas y valles bruscos. La soldadura terminada, debe tener una superficie

suficientemente liza para permitir una interpretación correcta de las pruebas no destructivas de

la soldadura, visualmente debe estar libre de escoria, inclusiones, grietas, porosidades y falta de

fusión.

Es responsabilidad de la empresa encargada del proyecto presentar constancia o certificado en

donde manifieste la clave del soldador especializado, la cual debe ser de un laboratorio de

radiografiado confiable y que se encuentre inscrito a la Cámara Nacional de la Industria de la

Construcción.

Son aplicables todas las provisiones de la AWS Structural Welding Code-Steel AWS D1.1. Para

realizar la soldadura se deben usar electrodos serie E70XX.

TORNILLOS Y ANCLAS

La tornillería debe ser galvanizada por el sistema de inmersión en caliente según NMX-H004-

SCFI 2008.

Los perfiles y placas de acero estructural deben cumplir con ASTM A36.

Los miembros de tubo estructural deben cumplir los requisitos de ASTM A53, Grado “B”.

Los esfuerzos permisibles en el acero estructural se deben determinar de acuerdo con las

especificaciones del AISC.


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ÁREA DE PLANTA

PREPARACIÓN DEL SITIO:

1. La empresa encargada del proyecto debe realizar trabajos de trazo y nivelación del

terreno (áreas de caminos y caseta central) empleando estacas, mojoneras y equipo

topográfico para llevar a cabo dicha actividad de modo que los puntos sean fáciles de

localizar.

2. Se deben realizar trabajos de desmonte y desenraice mediante la limpieza de la

vegetación existente en el interior del terreno, con el objeto de evitar la presencia de

material vegetal que obstruya la visibilidad y entorpezca el desarrollo de los trabajos

comprendidos dentro de los límites marcados.

3. Despalme y limpieza del terreno. La empresa encargada del proyecto debe realizar la

remoción y desalojo de la capa de terreno vegetal, que por sus características no es

adecuada para el desplante de una obra, además debe realizar el acumulamiento de la

misma para su posterior disposición final.

CIMENTACIONES DE ESTRUCTURA SOPORTE

Se tratan los siguientes elementos estructurales que constituyen o forman parte de una

cimentación: mampostería de piedra natural; concreto ciclópeo; zapatas aisladas y/o corridas;

contra trabes; plataformas y cajones de concreto hidráulico reforzado; pilotes de concreto

hidráulico reforzado y pilotes de acero; y cilindros de concreto hidráulico reforzado de acuerdo

al diseño de la Tecnología propuesta. En los pilotes de concreto que vayan a quedar expuestos a

la acción del agua de mar o de suelos alcalinos, se utilizara cemento portland tipo 5, de alta

resistencia a la acción de los sulfatos, o cemento portland puzolanico tipo IP y se usaran curados

durante un periodo de 28 días.

Los tubos de acero y los forros que se utilicen en la fabricación de pilotes colados en el lugar,

deberán ser de las características que en cada caso se fije el proyecto. Podrán ser cilíndricos o

tronco-cónicos, y lo suficientemente herméticos para evitar que existan fugas al ser llenados de

concreto; el diámetro del extremo inferior de los tronco-cónicos no será menor de 20

centímetros. Los tubos que se vayan a hincar sin el uso de un corazón, estarán provistos de una

punta o guía; los que se hinquen con el uso de un corazón, llevaran en el extremo inferior un

tapón lo suficientemente resistente y hermético para impedir la entrada de agua o de otras

materias extrañas.


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El proyecto fijara en cada caso el tipo de cimentación que deberá construirse para cada obra,

según las características y capacidad de carga del suelo en que se apoyara la propia cimentación,

y en su caso, de acuerdo con los estudios de mecánica de suelos correspondientes.

Las excavaciones se ejecutaran dé acuerdo con lo que corresponda a lo fijado en la norma.

La geometría de las cimentaciones, así como su tipo y profundidad de desplante, están en

función de la geometría de la superestructura y de las recomendaciones del estudio de mecánica

de suelos y los detalles estructurales que se deben considerar en el diseño estarán en función de

los elementos mecánicos obtenidos de los análisis de las cimentaciones para el caso de las

estructuras, en el caso de las cimentaciones de los equipos, también se requiere contar con las

recomendaciones del estudio de mecánica de suelos, conjuntamente con los planos de fabricante

en los cuales deben indicar los puntos de anclaje y los elementos mecánicos (momentos y

cortantes) que se producen en estos puntos y se transmitirán a la cimentación del equipo.

Para el diseño de cimentaciones para estructuras, se debe considerar cualquier distribución que

satisfaga las condiciones que se indican a continuación:

Se debe contar con el estudio de mecánica de suelos debidamente verificado y este debe

contener en su reporte las propuestas de tipo de cimentación (superficial o profunda), los

límites de capacidad de carga del terreno y la consideración de sus deformaciones.

Se debe tomar en cuenta, el cortante en la base de la estructura, así como los momentos

de volteo debidos tanto a excentricidad de cargas verticales respecto al centroide del área

de cimentación como a solicitaciones horizontales. La resultante de todo el sistema de

cargas debe caer dentro del tercio medio de la cimentación.

Se debe considerar que el área de cimentación bajo las cargas y momentos que la

estructura trasmite a la subestructura (afectados por el coeficiente de seguridad

correspondiente), no debe exceder la resistencia del suelo.

ESTRUCTURA SOPORTE

La estructura, encargada de soportar la Tecnología, se debe diseñar con base al estudio de

mecánica de suelos y a las normas técnicas complementarias (NTC-2004), que permita resistir

el peso propio de los arreglos bajo las condiciones meteorológicas del sitio del Proyecto, así

como las solicitaciones sísmicas. La estructura soporte debe estar fabricada en acero

galvanizado en caliente y debe cumplir con la norma NMX-H004-SCFI 2008, además debe

cumplir con los espesores mínimos exigibles según la norma UNE EN ISO 1461. Los perfiles

de sujeción con la estructura soporte. La tornillería a utilizar debe ser galvanizada o de acero

inoxidable y debe cumplir con la Norma MV-106 o su equivalente con la norma NMX. La


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estructura soporte debe estar montada sobre la cimentación acorde a la Tecnología a

implementarse mediante un sistema diseñado por la empresa encargada del proyecto.

CASETA CENTRAL

La caseta central debe estar formada por: un cuarto de tableros de media tensión, un cuarto de

control, un cuarto de comunicación, cuarto de baterías, turbina, generador eléctrico, tuberías y

ductos de fluido de trabajo, mobiliario, servicio sanitario (hombres, mujeres y personas de

capacidades diferentes) y una cocineta. El acceso a la caseta central debe tener una rampa para

personas de capacidades diferentes. Para el diseño y construcción de la caseta central se deben

tomar las siguientes consideraciones [ver la tabla No. 7 Acabados caseta central]

Tabla No. 7 Acabados caseta central

Sismo Manual de diseño por sismo de la Comisión, edición 2008

Viento Manual de diseño por viento de la Comisión, edición 2008

Cimentación De acuerdo al estudio de mecánica de suelos

Estructura De concreto armado considerando losas inclinadas a dos aguas,

según diseño de la empresa encargada del proyecto, siguiendo las recomendaciones del estudio de mecánica de suelos y las Normas Técnicas Complementarias (NTC-2004).

Muros De tabique rojo o block de concreto, repello de cemento-arena y pintura segun CFE-D8500-01,02, 03.

Cubierta Losa de concreto, espesor de acuerdo a diseño de la empresa encargada del proyecto.

Plafones Falso plafón en todo la caseta central, color según CFE-D8500-

01,02, 03.

Impermeabilización Sistema impermeable prefabricado FESTERMIP PSAPP 4.5 de rápida aplicación, manufacturado con asfalto modificado con polipropileno a táctico (APP), reforzado internamente con una

membrana de poliéster. Capa superior reflejante color plateado.

Herrería Aluminio anodizado natural de 50 mm.

Firme De concreto armado, espesor de acuerdo a diseño.

Acabado del piso De loseta cerámica, marca interceramic o similar en características.

Vidriería 6 mm.

Cuarto de control Dimensiones mínimas de acuerdo al dibujo de la Comisión.

Cuarto de comunicación Dimensiones mínimas de acuerdo al dibujo de la Comisión. Debe

tener puerta en la parte posterior para mantenimiento de equipo, la cual debe dimensionarse en base al equipo más grande.

Sanitario de hombres Dimensionar espacios funcionales para un sanitario, un mingitorio y un lavabo con llave y accesorios (cespol, empaques,

mangueras, etc.), despachador de toalla en rollo, despachador de papel y despachador de jabón.

Sanitario de mujeres Dimensionar espacios funcionales para un sanitario, un lavabo con llave y accesorios (cespol, empaques, mangueras, etc.), despachador de toalla en rollo, despachador de papel y


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despachador de jabón.

Tinaco De 600 litros.

Instalación hidráulica Las tuberías, conexiones y válvulas para agua potable deberán ser de cobre rígido.

Instalación sanitaria Tubería de PVC de alta densidad, diseño de la empresa encargada del proyecto.

Instalación Eléctrica De acuerdo con el diseño de la empresa encargada del proyecto.

La caseta central debe incluir los servicios de drenaje pluvial y sanitario. Las instalaciones

hidrosanitarias para la caseta central se deben construir de acuerdo al diseño final de la empresa

encargada del proyecto. Las aguas pluviales de la azotea deben descargar al sistema sanitario o

drenaje de la caseta central y se debe hacer la correcta conexión al sistema sanitario existente de

la termoeléctrica.

REA DE EQUIPO ELÉCTRICO

TRANSFORMADORES 13.8 KV

La cimentación de los transformadores de las Subcentrales y el transformador de servicio

propios, será a base de zapatas de concreto reforzado corridas y/o aisladas de acuerdo con el

estudio de mecánica de suelos y cálculo estructural. El piso de la base del transformador

principal debe ser de concreto armado. La losa se debe diseñar con un f’c = 19.61 MPa,

debiendo tener un espesor mínimo de 8 cm, incluyendo juntas de construcción, expansión y

contracción de acuerdo a las Normas Técnicas Complementarias (NTC-2004). La losa de

concreto debe ser armada con malla electro soldada 6x6/10-10 y conectada al sistema de tierras.

La pendiente del piso debe ser del 2%.

Se debe considerar dentro de la cimentación de los transformadores un dique de contención de

aceite con una capacidad del 100% del volumen total de aceite de los transformadores a

instalar. El dique debe incluir una rejilla metálica tipo Irving con recubrimiento anticorrosivo

diseñada para soportar piedra bola (diámetro entre 12 y 20 cm). La rejilla metálica se instalará a

una profundidad tal que sobre ésta se pueda colocar una capa de 30 cm de espesor de piedra

bola, dejando entre esta capa y la parte superior del dique a un espacio libre de 15 cm. El dique

de captación se debe diseñar de concreto hidráulico armado con una resistencia de f’c= 19.61

MPa y acero de refuerzo de Fy = 412 MPa.

Las cimentaciones para estructuras menores deben ser de concreto armado y se deben diseñar

con base en las Normas Técnicas Complementarias (NTC-2004). La resistencia del concreto a

utilizar debe ser de f’c = 19.61 MPa. El diseño de las estructuras menores se debe realizar

tomando en cuenta los parámetros de velocidad máxima de viento con período de retorno de


Página 140

200 años y coeficiente sísmico, debiendo cumplir con la especificación CFE JA100-57, las

Normas Técnicas Complementarias (NTC-2004) y la norma NMX-C-414-ONNCCE-1999.

4.5 CRITERIOS DE DISEÑO PROTECCIÓN AMBIENTAL

La empresa encargada del proyecto debe cumplir con lo indicado en las disposiciones y/o

formalidades previstas en la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente,

así como, lo dispuesto en su Reglamento en Materia de Evaluación del Impacto Ambiental,

incluyendo las demás disposiciones aplicables en materia ambiental, como es el caso de la Ley

General de Vida Silvestre y su Reglamento, entre otros, lo anterior, sin perjuicio del ejercicio de

las atribuciones que en materia ambiental y otras materias corresponda a la Federación, los

Estados y los Municipios, a través de sus diferentes órganos administrativos competentes, bajo

el principio de concurrencia previsto en el Artículo 73, fracción XXIX-G de la Constitución

Política de los Estados Unidos Mexicanos.

4.6 SEGURIDAD, SALUD E HIGIENE EN EL TRABAJO

Es responsabilidad de la empresa encargada del proyecto cumplir con las disposiciones legales

en materia de seguridad, salud e higiene en el trabajo contenidas y aplicables de acuerdo con el

Reglamento de Seguridad e Higiene (Sección 601, inciso F) Capítulo 600, aplicable para

Generación Geotérmica y el Reglamento de Seguridad para la empresa encargada del proyecto.

Debe cubrir todas las fases del Proyecto: ingeniería, diseño, adquisiciones, construcción,

montaje, pruebas y puesta en servicio. Debe incluir aspectos de prevención de seguridad e

higiene en el trabajo, tales como, medidas apropiadas para eliminar, minimizar, prevenir o

controlar los riesgos que actúen contra: la salud e integridad física del personal, la seguridad de

las instalaciones y la continuidad de los procesos propios del desarrollo del Proyecto [31].


Página 141

CAPITULO No. 5

PROCESO CONSTRUCTIVO

Para el desarrollo de este tipo de proyectos se propone llevar a cabo las obras de la siguiente

manera:

Previo al inicio de cualquier trabajo se realizará una reunión de arranque para la coordinación

proyecto, en la cual se presentara oficialmente al personal designado como los responsables

para la dirección, coordinación, gestión ambiental, calidad y seguridad en el trabajo,

administración y ejecución del proyecto; en esta reunión se propone revisar los siguientes

temas: alcance de la obra, planos de las obras, organización de la cliente, organización de la

empresa encarga del proyecto, descripción de funciones y responsabilidades, del representante

de proyecto, del gerente del proyecto y sus asistentes, residentes de obra, directrices del

proyecto, programa de ejecución del proyecto, control del plazo y desarrollo del proyecto,

reportes de avance requeridos por la cliente, cambios a las obras, comunicaciones entre la

cliente y la empresa encargada del proyecto., entrega-recepción de documentos técnicos,

bitácora, reuniones, gestión de la calidad, gestión ambiental, y control de documentos.

Así mismo el cliente proporcionara todos los permisos y autorizaciones necesarias, así como

toda la documentación y planos de ingeniería aprobada para construcción. Posteriormente y

previa autorización por parte de la supervisión del cliente, se dará inicio de la obra con la

creación de un centro de almacenamiento temporal y de distribución de materiales ubicado lo

más cercano posible al sitio de la obra, para recibir de manera organizada los materiales

proporcionados por la empresa encargada del proyecto, en dicho almacén se tendrían solo los

materiales a utilizarse en las obras que se están llevando a cabo.

Teniendo material de respaldo para evitar retrasos en la obra, siendo el caso de primero recibir

los materiales de la obra civil, no teniendo así materiales de la obra electromecánica hasta que

estos sean requeridos, y de acuerdo con el programa de entrega y de obra. Es importante

conocer nuestros alcances de construcción conociendo de las actividades del programa de obra,

para cumplir en tiempo y forma [figura No. 34 Programa de Obra].


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Figura No. 34 Programa de Obra

Partida Duración /Días Inicio Fin jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago

1 Proyecto de Generación Undimotreíz 378 01/07/2013 10/12/2014

Diseño de Proyecto de generación 30 01/07/2013 09/08/2013

Elaboración y l iberación de planos de obra civi l y obra electromecanica 80 08/07/2013 25/10/2013

2 Tramite de Permisos 60 02/07/2013 23/09/2013

Manifestación de Impacto Ambiental 60 02/07/2013 23/09/2013

Permiso de construcción 45 04/07/2013 04/09/2013

Tramite de Permisos s indica les de la región mano de obra 30 08/07/2013 06/09/2013

Tramite de Permisos s indica les de la región transportis tas 21 10/07/2013 07/08/2013

3 Revisión de Ingenieria 60 25/10/2013 16/01/2014

Revis ión de Ingenieria Bas ica y de detal le de obra civl 35 25/10/2013 12/12/2014

Revis ión de Ingenieria Bas ica y de detal le de obra electromecanica 49 11/11/2013 16/01/2014

4 Fincamiento de pedidos 164 11/11/2013 26/06/2014

Revición de cotizaciones 15 11/11/2013 29/11/2013

Fincamiento de pedidos 25 29/11/2013 02/01/2014

Entrega de equipos en s i tio 144 09/12/2013 26/06/2014

5 Periodo de Construcción de Obra Civil / Obra Electromecanica 273 25/11/2013 10/12/2014

Obra Civi l 150 25/11/2013 14/06/2014

Obra Electromecanica 90 19/05/2014 19/09/2014

6 Pruebas y Puesta en serivio 139 30/05/2014 10/12/2014

Pruebas FAT (pruebas de fabrica) 60 30/05/2014 21/08/2014

Pruebas SAT (pruebas de campo) 60 21/08/2014 12/11/2014

Pruebas IST (pruebas de intetgración a l s i s tema) 22 11/11/2014 10/12/2014

7 Procedimiento CAS (calidad, ambiental y seguridad) 378 01/07/2013 10/12/2014

Describción

Meses del año Meses del año

Proyecto de Generación Undimotríz

Programa de Construcción


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5.1 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

Para comenzar el proceso constructivo de la obra se deberá conocer el sitio de la obra antes de

comenzar considerando lo siguiente: características del sitio (problemática de acceso, nivel

freático y sus variaciones, tipo y estabilidad del suelo, etc.) la topografía del terreno,

condiciones climatológicas de la región y censo de instalaciones, conocer los espacios

disponibles para la ejecución de los trabajos y los accesos para el movimiento de entrada y

salida de maquinaria y personal.

INGENIERÍA

La ingeniería básica del proyecto incluyendo los estudios de evaluación del recurso del oleaje de

acuerdo a la tecnología propuesta.

La ingeniería de detalle del proyecto, incluyendo estudios topográficos, mecánica de suelos y

batimetría complementarios (en caso de requerirse), estudio de flujo de agua de entrada (en caso

de requerirse), memorias de cálculo de estructuras, estudios y cálculos eléctricos, diagramas y

dibujos de ingeniería y de fabricantes de equipos, listas de materiales, de cables, etc.

La ingeniería de detalle será realizada por una empresa especializada en el tema, para el diseño,

Construcción, pruebas y puesta en servicio de la central. Esta ingeniería de detalle se

desarrollara

De acuerdo a los fundamentos de la propuesta y la ingeniería básica, quedando claramente

Entendido que la construcción de la obra civil, obra electromecánica, pruebas y puesta en

Servicio deben realizarse de en función de esta ingeniería la cual estará aprobada por el cliente y

por una entidad federativa si así lo requiriere el proyecto.

1. Ingeniería de obra civil:

- Memorias de cálculo (caseta central, cimentación de estructuras, estructuras soporte, zanjas y

canalizaciones, camino interior, etc.), donde se debe incluir la descripción de los elementos,

consideraciones generales de diseño y los cálculos correspondientes.

- Procedimientos constructivos para cada actividad principal de obra civil, incluyendo

definiciones, normas y códigos aplicables para la realización de los trabajos.


Página 144

- Planos arquitectónicos y de detalle (arreglo general, caseta central, estructuras soporte,

cimentaciones, arquitectónicos, zanjas y canalizaciones, instalación hidráulica y sanitaria, etc.).

- Programas de obra calendarizado, incluyendo la utilización de los recursos materiales y

humanos.

- Reportes de pruebas en materiales de construcción.

2. Ingeniería de obra electromecánica:

- Estudio de evaluación del recurso del oleaje asociado a la tecnología (altura y periodo de oleaje,

dirección, estacionalidad, velocidad y dirección del viento, estimación energética, etc.).

- Memorias de cálculo (selección de equipos electromecánicos principales, voltajes de operación,

calibre de conductores, sistema de tierras, protecciones eléctricas, etc.), donde se debe incluir la

descripción de los elementos, consideraciones generales de diseño y los cálculos

correspondientes.

- Descripción técnica de sistemas y equipos electromecánicos principales (sistemas de captación

de energía del oleaje, sistema de transmisión energética, sistema de almacenamiento (en caso de

requerirse), sistema de conversión a energía eléctrica, interconexión eléctrica y sistema de

control, comunicación y monitoreo, contra incendio, aire acondicionado, ventilación e

iluminación, etc.), incluyendo fichas, especificaciones técnicas y copias de certificados

aplicables a los equipos y sistemas electromecánicos.

- Procedimientos constructivos para cada actividad principal de obra electromecánica incluyendo

definiciones, normas y códigos aplicables.

- Dibujos y planos de detalle (unifilares: eléctricos, de protecciones, de medición, de

comunicación; sistema de iluminación, cableado de fuerza, medición, control y comunicación,

sistemas de tierras, sistema hidráulico, sistema hidroneumático (en caso de requerirse), dibujos

de equipos principales, arreglo de planta y físico de equipos en caseta central, etc.)

- Reportes de pruebas en fábrica de los equipos principales.

3. Ingeniería de pruebas y puesta en servicio:

- Procedimientos de pruebas y puesta en servicio de equipos y sistemas principales incluyendo

definiciones, normas, códigos y protocolos aplicables.

- Reportes finales de pruebas y puesta en servicio de la central.

- Dibujos y planos de detalle de la central en versión “tal como se construyó”.


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- Sistema de identificación de componentes (SIC). dentro de la etapa de ingeniería, la empresa

encargada del proyecto debe identificar todos los componentes del proyecto (equipo de

captación de energía del oleaje, equipos de transmisión energética, interconexión eléctrica y

equipo de control, comunicación y monitoreo, equipo de contra incendio, equipo de aire

acondicionado y ventilación, instrumentos, tableros, cables, conexiones a tableros y gabinetes

en general, etc.), mediante un sistema estructurado, donde cada identificador debe ser único y

corresponder a un solo componente. La empresa encargada del proyecto entregara al cliente una

base de datos de todos los componentes para fines de mantenimiento y control administrativo.

En base de datos principales de cada componente (identificación, leyenda descriptiva,

localización física, diagrama de referencia, etc.)

Manuales de operación y mantenimiento de la central, incluyendo los programas de

mantenimiento preventivo.

SUMINISTROS

La empresa encargada del proyecto, llevara a cabo la entrega de suministros de acuerdo al

programa de suministros de materiales en función de las necesidades de la obra civil y

electromecánica.

Los materiales de la parte de obra civil se tendrán resguardados del agua y ambientes húmedos,

los equipos de la parte electromecánicas estarán resguardados en un almacén estibados y

protegidos de acuerdo a especificaciones del fabricantes.

Al llegar a almacén se dará entrada a los equipos, los cuales serán etiquetados, se tomaran datos

de placa y se anotara en bitácora el estado en el que se encuentran, se archivaran los documentos

como pruebas que se han realizado a los equipos y sus certificados de: calidad y LAPEM (El

Laboratorio de Pruebas Equipos y Materiales de la CFE) y/o cualquier otra laboratorio avalado

internacionalmente que cumpla con los procedimientos de calidad en caso que cuenten con

ellas. Se realizara la entrega de manera oportuna de la información técnica necesaria, que

permita que el cliente se asegure de que el equipo, su instalación, construcción y pruebas y

puesta en servicio de los suministros están siendo realizados de acuerdo al alcance de la

propuesta y a las especificaciones del proyecto.

Esta información no será limitativa el cliente podrá solicitar información complementaria (sin

ningún cargo adicional) para la correcta revisión y supervisión de los suministros entregados por

la empresa encargada del proyecto. Forma parte de la información requerida para la supervisión,

la entrega del reporte de avance mensual que incluya, sin ser limitativo, la descripción de los

suministros entregados durante el periodo.


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Se enlistan por disciplina los principales sistemas, equipos, materiales, obras civiles y

electromecánicas.

a) Área mecánica.

Sistema de captación de energía del oleaje.

Sistema de transmisión energética.

Sistema de almacenamiento.

Sistema de conversión de energía (grupo motor-generador).

Sistema de lubricación del grupo motor – generador.

Sistema de vibración del grupo motor – generador.

Sistema de frenado del grupo motor – generador.

Equipo multiplicador – reductor.

Equipo de contra incendio.

Equipo de aire acondicionado y ventilación.

Partes de repuesto, herramientas y equipos especiales.

b) Área eléctrica

Generador eléctrico de imanes permanentes: Potencia 70 Kw, Voltaje de salida: 480 VCA, 1200

rpm, tipo vertical con ventilador de enfriamiento, tipo de aislamiento F.

Interruptores de media tensión operación en vacio tipo exterior. De 15.5 Kv corriente nominal

de 2000 Amp, corriente de interrupción de corto circuito 31.5 Kv, tensión de aguante al impulso

por rayo 110 Kv, 60 hz, tensión de control 125 VCD, tensión de fuerza y calefacción 220/127

VCA, distancia de fuga 31 mm/Kv f-f-1, diseño de operación a 2500 msnm.

Tablero de control, protección y medición. Integrado con las siguientes secciones: Tablero

protección de transformador, con dos tableros scada, tablero estación de ingeniería, con dos

tableros estación local de operación, tablero registrador histórico, tablero de comunicaciones.

Equipo cargador rectificador automático: Modelo FRAT-130/50 voltaje de entrada 220 VCA, 3

fases, 60m Hz, voltaje de salida 125 VCD.

Tablero de distribución de 220/127 VCA

Cajas de conexión, ductos, accesorios y charolas. Tubería conduit de aluminio pared gruesa de:

¾”, 1”, 2” y 3” pulgadas en tramo de 3.0 metros, charola tipo escalera de aluminio de 10 cm de

peralte con la separación entre peldaños de 20 cm, en tramo de 3.0 metros.

Equipo para el sistema de iluminación (interior y exterior de la caseta central) Lámparas a

prueba de explosión con cubierta metálica a 127 volts 150 watts tipo TXC para empotrar en


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techo, gabinetes de lámparas fluorescentes tipo gavilán de 2 x 38 watts, 127 volts con balastro

de encendido electrónico.

Equipo y material para el sistema de tierras y pararrayos. Cable de cobre desnudo semiduro,

conectores, varillas, terminales, puntas de pararrayos, abrazaderas, deberán estar estañados.

Cables de fuerza, control, instrumentación y alambrado de tableros. Cables de fuerza a 600 volts

de operación, conductor flexible THL-LS temperatura de operación 90 grados centígrados

aislamiento PVC. El calibre conforme al diseño del proyecto

Banco y cargador de baterías. Modelo 60-EHP-5 capacidad 150 A.H. a un régimen de descarga

de 8 horas tensión nominal 125 VCD.

Tablero de distribución de 125 VCD: Autosoportado con interruptor principal de 300 Amp, 600

VCD, con barras de cobre para 2000 Amp estañadas, con equipo de medición voltaje y corriente

analógico, integrado por 8 interruptores de 1 x 15 Amp, 4 interruptores de 2 x 30 Amp, y 2

interruptores de 2 x 50 Amp.

Transformador de potencia principal. Trifásico con capacidad de 750 KVA, 60 hz, tensión

primaria 440 volts, tensión en el secundario 13.8 kv, conexión delta estrella, clase de

enfriamiento OA, cuatro derivaciones en el devanado de alta tensión 2.5% de ajuste cada una

dos arriba y dos abajo, impedancia mínima de 4%, servicio intemperie las características

restantes de acuerdo a la norma NMX.J116. ANCE.

Transformador de potencia auxiliar. Trifásico con capacidad de 45 KVA, 60 hz tensión primaria

13.8 Kv, tensión en el secundario 220/127 volst, cuatro derivaciones 2.5% de ajuste cada una

dos arriba y dos abajo, servicio intemperie las características restantes de acuerdo a la norma

MNX.J.116.ANCE

Cuchillas seccionadoras trifásicas: Unipolares des conectadoras en aire tipo intemperie de

apertura sin carga, de operación manual, montaje horizontal con extra alta contaminación

tensión nominal 15 Kv, corriente nominal 630 Amp.

Apartarrayos de óxidos metálicos. Clase III servicio intemperie para operar un sistema de 13.8

Kv tensión nominal de Apartarrayos 12 Kv tensión de operación 10.2 Kv, corriente de descarga

nominal 10 KA distancia de fuga mínima a tierra 31 Km/Kv f-fl total 481mm. Altitud de

operación a 10 msnm.

Aisladores, conectores, herrajes y accesorios: Aislador de porcelana tipo poste tipo PD para

sistema de 13,8 Kv, grapa de remate para cable Aluminio ACSR calibre 266.8 AWG, Aislador

sintético tipo suspensión para 15 Kv.

Cables de potencia. Cable de aluminio ACSR calibre 266.8 AWG numero de alambres de

aluminio 26 hilos y 7 hilos de acero. Cable de media tensión para 15 Kv tipo XLP-EA

conductor compacto cableado clase B de cobre suave pantalla semiconductora extruida sobre el


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conductor. Cubierta exterior de PVC temperatura de operación 90 grados centígrados calibre 3/0

AWG.

Accesorios: Terminal termo contráctil para cable XLP calibre 3/AWG, temperatura de

operación 130 grados centígrados, temperatura de sobre corto circuito 250 grados centígrados.

c) Área de instrumentación y control.

Sistema de control, supervisión y adquisición de datos (scada) para la central.

Estación de operación local.

Control analógico, lógico y de protección.

Sistema de detección de alarmas.

Sistema de comunicación y monitoreo local y remoto.

Gabinetes y cajas terminales.

Programación y documentación.

Instrumentación local y accesorios misceláneos.

Estación climatológica y del oleaje.

Herramientas y equipos especiales.

•Equipo de telefonía. Con torre tipo auto soportada triangular altura 30 metros material de acero

galvanizado por inmersión en caliente (placas, ángulos, soleras, tubos, estructura, tornillería) de

acuerdo a la norma NMX.H.074 ASTM a 123 y a ASTM a 143. Velocidad de viento 180 km/h,

sistema de luces de obstrucción tipo 1-810, cable uso rudo calibre 14 AWG de 2 hilos,

abrazaderas y accesorios para la alimentación de CA de la luces de obstrucción y foto celda.

Estación base, tipo consola para instalación en escritorio (instalada en el Cuarto de Control de la

Central).

Analógico, migrable a digital (únicamente con software).

Sintetizado, en la banda de 146-174 MHz.

Programable en campo, para 16 canales como mínimo.

Con control de tiempo de la portadora.

Con rastreador de canales (SCAN), para mínimo de cinco canales.

Con control local, micrófono de escritorio y bocina interna.

Para alimentación con 127 VCA y 12VCD.

Ajustado a las frecuencias que se proporcionaran al fincar el contrato.

Este suministro incluye manual técnico detallado para mantenimiento y servicios, así como un

lote de accesorios para la programación y software para programación a través de PC

compatible con IBM.


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Software y licencias para todo el equipo y sistemas que lo requieran.

d) Área de diseño de planta.

Arreglo general de la central.

Arreglo general de equipos incluyendo los ubicados en la zona del sistema de

aprovechamiento del oleaje, caseta central, subestación y nodo de comunicación.

Arreglo de accesos a caseta central.

e) Área de ingeniería civil.

Trabajos previos (almacenes temporales de residuos peligrosos, de materiales, caseta de

supervisión, sanitarios móviles, etc.).

Caseta central.

Áreas exteriores (plataforma de la central, caminos interiores de acceso, zona del sistema de

aprovechamiento del oleaje, área de transformadores, etc.)

Cimentaciones.

Estructuras de concreto y acero.

Acabados.

OBRA CIVIL

La obra consiste en el hincado de pilotes a una distancia según lo proyectado de la escollera

hacia mar adentro, sobre dicha cimentación se colocarán soportes para las boyas que captan la

energía de las olas del mar en la parte superior serán ubicados cuarto de máquina. Oh conforme

a diseño de proyecto los cuales pueden estar alojados a una distancia de la plataforma marina.


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CAMINOS DE ACCESO

Se entenderá por rehabilitación de caminos de acceso a los trabajos de reconstrucción que le

permitan ingresar por el camino existente al sitio donde se localiza la estructura para el cuarto

de maquinas, para el transporte de personal, materiales, maquinaria y equipo, necesarios para el

hincado de pilotes.

Fotografía No. 1 Preparación caminos de acceso

HINCADO DE PILOTE

La cimentación consta de un pilote de acero y/o concreto. El pilote está clavado en el lecho

marino, dependiendo del tipo de subsuelo la cimentación de un solo pilote extiende la estructura

a través del agua hasta el interior del lecho marino, dicha cimentación dependerá del diseño

conforme a la mecánica de suelos, y del diseño de cimentaciones para cada caso en particular.

La cimentación del cuarto de control se hará de acuerdo a la mecánica de suelos del lugar y con

las especificaciones sísmicas de la zona y conforme al reglamento de construcción vigente del

estado en donde se realizara la construcción.

Fotografía No. 2 Hincado de Pilotes


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CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURA SOPORTE

Para el diseño de cimentaciones se deben considerar los parámetros propios del sitio de la obra

que al ser aplicados arrojan el dimensionamiento de cada una de las cimentaciones que será

indicado en forma impresa en las hojas que sean necesarias (planos en hoja de papel bond,

memorias en hojas tamaño carta y ambos en archivos magnéticos) y deberá ser presentada para

su revisión y aprobación por el cliente previo a su aplicación en el proceso constructivo.

a).- Elaboración e impresión de memorias de cálculo del diseño de cada cimentación.

b).- Elaboración e impresión del o los planos correspondientes a cada cimentación. Hasta la

aprobación del cliente.

c).- Elaboración e impresión y entrega en formato magnético al cliente de los planos finales de

“como quedo construido” (as built)

Desarrollo de ingeniería de detalle para cuarto de maquinas.

Este concepto se refiere al desarrollo de ingeniería de detalle que se deberá de desarrollar para el

hincado de pilotes y la construcción de la caseta del cuarto de maquinas.

- Cuarto de control

- Cimentaciones para transformadores de distribución

- Cimentación para transformador de potencia

- Cimentación para interruptores de vacío de 13.8 kv.

Foto No.3 Cuarto de Control


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CUARTO DE MAQUINAS

Donde quedaran alojados los siguientes equipos: acumuladores, tanques de recuperación,

motores hidráulicos, medidores, mangueras para alta presión y generadores eléctricos. Esta

unidad quedará ubicada sobre las columnas ancladas a la cimentaciones marinas, dicha caseta

será construida de: piso de concreto, muros de block y techo estructural con recubrimientos para

zonas costeras (pinturas, grasas, concretos, aceros) equipadas con unidades de aire

acondicionado, alumbrado interior y exterior. Con la instalación de equipos de seguridad física

detectores de temperatura, detectores fotoeléctricos, extinguidores.

Foto No. 4 Cuarto de maquinas

CANALIZACIONES Y REGISTROS

La localización general, lineamientos de trabajo serán marcados en el campo de acuerdo con

los planos proporcionados para la localización de puntos, con el uso de un equipo de topografía

El corte de pavimentos de concreto y/o de asfaltos se llevará a cabo con máquina cortadora,

equipada con disco apropiado para la clase de trabajo a realizar. En función a los planos de

construcción.


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Foto No. 5 Construcción banco de ductos y colocación de registros

OBRA ELECTROMECÁNICA GENERADOR DE IMANES PERMANENTES

Consiste en el montaje de generadores de imanes permanentes con una capacidad en kw,

dependiendo de la capacidad por instar, velocidad variable en rpm montaje horizontal a prueba

de humedad de 8 polos, pruebas y conexiones conforme indicaciones del fabricante.

Foto No. 6 Generador de Imanes permanentes

INTERRUPTORES DE VACÍO DE MADIA TENSIÓN

Instalación de interruptores en vacio de 13.8 kv para tipo intemperie/interior, al recibir los

interruptores en los almacenes de sitio se deberán revisar minuciosamente para verificar que no

haya señales de daños externos, en caso de que exista daño, se informara al fabricante para su

reposición. Se verificara los datos de placa y que todos los accesorios correspondan al número

de serie del interruptor. Se deberá aterrizar la carcasa del equipo a la red de tierras con cable de

cobre desnudo semiduro conforme al diseño del proyecto, para la conexión hacia otros equipos

y a la barra de buses deberá apegarse al plano de detalle para la instalación y puesta en servició

del equipo.


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Foto No. 7 Interruptor de media tensión

MONTAJE DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN

Como se estará generando en baja tensión (440 VCA, 60 hz) es necesario elevar el voltaje a un

voltaje de interconexión a una subestación, el punto señalado para la interconexión en 13.8 KV.

Diseñado y probado bajo la norma NMX-J-284, NMJ-J-169 con capacidad de 500 KVA, con

gargantas de acoplamiento en alta y baja tensión.

Pruebas a transformadores de potencia y valores de aceptación.

Todas las pruebas se deberán efectuar conforme al procedimiento de los fabricantes y la

empresa encargada de realizar las pruebas de los equipos.

Foto No. 8 Montaje de transformador y prueba de boquillas


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CONEXIÓN DEL TRANSFORMADOR

Una vez instalados los buses se comprueban las distancias mínimas a tierra respecto a trabes o

estructuras y entre fases a otros equipos, puentes o buses, así como las de seguridad para el

personal, conforme a las indicaciones en los planos de detalle los cuales previamente fueron

avalados y liberados para su aplicación.

La conexión de la carcasa de estos equipos a la red de tierras existente con cable de cobre

desnudo semiduro, conforme al de detalle. El cual indicara si requiere conectores a compresión

y/o soldadura de bronce.

Foto No. 9 Conexión de transformador

MONTAJE DE TURBO GRUPO

Es el conjunto entre las siguientes partes: boya, pistón, regulador, motor hidráulico, acumulador

y generador. Este conjunto recibe energía cinética por medio de las olas del mar y la transforma

en energía mecánica mediante el giro del motor hidráulico transformando toda esta energía en

energía eléctrica.

Esta energía mecánica que aparece en el eje del motor hidráulico en forma de par y vueltas por

unidad de tiempo, se transforma en energía eléctrica mediante una máquina eléctrica, que opera

en modo generador de energía eléctrica, gracias al giro del eje del motor hidráulico del turbo

grupo, provocado por la acción del movimiento de las olas del mar.

El generador de imanes permanentes, se puede adaptar directamente al motor hidráulico lo que

evita la utilización de sistemas mecánicos de transmisión que originan pérdidas indeseables para

el sistema. además esta clase de generadores de imanes permanentes no necesitan de una


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corriente excitatriz para producir el campo magnético ya que este es suministrado

constantemente por los imanes evitando el consumo de parte de la potencia eléctrica obtenida

por el sistema y es operable con variantes de velocidad que es una de las características de las

olas del mar.

Foto No. 10 Montaje de turbo grupo

SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA

Las plantas de generación de energía eléctrica se componen de un sistema modular de placas

boyantes que reciben un impacto de las olas del mar con la presión ejercida en dichas placas

incrementaran la fuerza en los pistones los cuales enviaran dicha presión a un grupo de

acumuladores los cuales la mantendrán de manera constante la presión del aceite hidráulico en

los reguladores de presión con la finalidad de hacer girar el motor hidráulico y a su vez hará

girar el generador eléctrico.

El sistema se instalará cerca del rompeolas o escollera. En unas estructuras específicamente

construidas y ancladas al fondo del mar se colocan las placas boyantes, en medio de sus paredes

frontales e inferiores, y para hacer más eficiente el equipo se conecta a pistones que mueven los

motores.


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Foto No. 11 Sistema de captación de energía

MONTAJE DE TABLEROS DE PROTECCIÓN, CONTROL Y MEDICIÓN

Este concepto aplica para los tableros de protección, control y medición de acuerdo con las

especificaciones del proyecto, entendiendo estos como los gabinetes que contienen todos los

aparatos que registran, miden y controlan las funciones eléctricas de todos los equipos

instalados en el cuarto de control.

Foto No. 12 Montaje de tableros de protección, control y medición.


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TENDIDO Y CONECTADO DE CABLES DE PROTECCIÓN, CONTROL,

MEDICIÓN Y FUERZA.

La Central de Generación Undimotríz, requiere de instalaciones de cables de media tensión,

fuerza, control, protección y medición. Se entiende por cable a los conductores que unen los

gabinetes de los equipo, que se montaran en la parte exterior de la subestación, con los

instrumentos y aparatos que se localicen en los tableros de control, ubicados en las casetas de

control, bien sea en forma directa o mediante la utilización de gabinetes de tablillas intermedias.

Aplicando las siguientes actividades para el proceso de montaje.

A) Carga, traslado, descarga, almacenaje y maniobras, para llevar los carretes de cable de control,

desde el almacén al sitio de su instalación, los conductores vienen integrados, en cables

multiconductores y se componen de 3,4,5,6,7,8,10.12 conductores por cable y pueden ser de

diferentes calibres (8, 10, 14 y 18 AWG), están aislados con polietileno y a su vez el cable está

protegido exteriormente con neopreno para un aislamiento de 600 volts y los multiconductores

pueden ser blindados o sin blindaje

B) Tendido y flejado sobre los soportes, por capas y en charolas

C) Suministro y colocación de zapatas y listones de identificación, de los cables de control

D) Conexión a tableros y gabinetes de equipos

E) Las zapatas y puntos de conexión en tableros deberán estar estañados.

Foto No. 13 Tendido y conectado equipo de control


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COLOCACIÓN DEL SISTEMA DE TIERRAS Y PARARRAYOS

Los sistemas de generación están expuestos a fenómenos que provocan fallas en los

aislamientos y daños al equipo la forma más eficaz para reducir estas causas, es un sistema

adecuado de conexión a tierra, al que se conectaran las estructuras y equipos del cuarto de

control y cuarto de generación.

El sistema de tierras consiste en una cuadricula de conductores de cobre desnudo semiduro,

enterrados y conectados entre sí y a varillas todo este material deberá estar estañado con la

finalidad de que la salinidad disminuya el deterioro de los materiales, así como a electrodos

localizados en la periferia de la cuadricula. En algunos puntos de la cuadricula, las varillas, irán

alojadas en registros, que permitan hacer lecturas al sistema de tierras, los cuales serán

señalados en los planos de proyecto.

Al ocurrir un disturbio atmosférico, un buen sistema de tierras, reduce tensiones peligrosas,

limita las elevaciones de potencial a tierra, permite operar satisfactoriamente los relevadores,

facilita la localización de fallas, ahorra costos de equipos y mantiene niveles adecuados de

aislamiento.

Cada cuarto de tableros y maquinas pueden presentar características diferentes que determinaran

los sistemas de tierras particulares, en el caso de ampliaciones se debe continuar con la

disposición de la malla existente. Conforme a planos de detalle y procedimiento constructivo:

Foto No. 14 Colocación y conexión del sistema de tierras


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INSTALACIÓN DE ALUMBRADO

El cuartos de maquinas y caseta de control requieren instalaciones para alumbrado interior y

exterior en sus ampliaciones, las unidades de iluminación, el cable de fuerza para el tablero de

alumbrado y/o servicios propios, así como el cable para el alumbrado. también los postes

pedestales, tubos conduit, condulets, interruptores de seguridad, contactos, tableros de

alumbrado y accesorios necesarios, para la instalación del alumbrado exterior y de acuerdo a los

planos y lista de materiales del proyecto.

Foto No. 15 Montaje de alumbrado.

SISTEMA CONTRA INCENDIO

La detección de incendios, deberá ser a base de sensores de calor y el sistema de alarmas y

señalización, deberá contar con una alarma audible local, en donde se ubican los sistemas de

aspersión, y una alarma visible y audible, remota en el cuarto de control y del cuarto de

maquinas, activación del registrador de eventos, mediante contacto seco, y señalización al

centro de control correspondiente, a través del sistema de control supervisorio, tal como lo

indica la Norma NPFA-13.

Es importante garantizar la operación, tanto de las alarma como de la señalización, aun con la

interrupción de la alimentación normal, por lo que se recomienda contar con el respaldo

respectivo


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Foto No. 16 Montaje del sistema vs incendio

INSTALACIÓN DE BANCO DE BATERÍAS Y SUS CARGADORES

Consiste en el suministro armado, conexión y pruebas del banco de baterías y sus cargadores en

el cuarto de control de la Central Undimotríz, ya que ahí se requieren fuentes de corriente

directa para satisfacer las necesidades de protección, medición y equipos de comunicación. De

acuerdo con la capacidad y características del cuarto de control se diseñan los bancos de

baterías, que pueden ser del tipo plomo-ácido y con valores de voltaje que son de 125 VCD, 48

VCD y 12 VCD y según estas capacidades de voltaje se determinan los cargadores de baterías

para mantener una tensión adecuada.

Foto No. 17 Montaje banco de baterías.


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DUCTOS ELÉCTRICOS VISIBLES Y OCULTOS

Se refiere a la tubería conduit galvanizada pared gruesa, tubería conduit galvanizada flexible

con cubierta a prueba de líquidos y todos sus accesorios, utilizada cuando la instalación eléctrica

sea visible, con el objeto de proporcionar una protección mecánica adecuada y confiable para

los conductores contenidos en ella.

En los lugares que señale el diseño aprobado se instalará la tubería conduit galvanizada de

acuerdo a los diámetros indicados y se fijará por medio de abrazaderas tipo “u” o tipo uña de

acero galvanizado, según se indique en el mismo, separadas cuando más 3 m. y a no menos de

90 cm. de cada caja, gabinete o accesorios se efectuarán los cortes y roscas que sean necesarias

al tubo para unir los tramos de tubería con los coples correspondientes. En las curvas de 90º

deberá utilizarse condulets o codos prefabricados.

Foto No. 18 Montaje de ductos eléctricos visibles y ocultos


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MONTAJE DE TABLEROS DE SERVICIOS PROPIOS, CORRIENTE

ALTERNA Y CORRIENTE DIRECTA (AUTO SOPORTADOS)

Se entenderá por tableros de servicios propios, a los centros de carga para corriente alterna (CA)

y para corriente directa (CD) que se montaran dentro de la caseta de control. Estos centros de

carga, controlaran y distribuirán la energía a los circuitos que se requieran para el equipo

primario, alumbrado, fuerza y servicio de energía eléctrica en general, en sistemas de 220/127

VCA, 60 HZ, 125/48 VCD, estos pueden ser auto soportado o sobreponer.

Foto No. 19 Montaje tableros de servicios propios

COLOCACIÓN DE MARCAS Y RÓTULOS

Corresponden a las franjas y letreros que identifican claramente el servicio y tipo de las

instalaciones, los rótulos ó letreros deberán colocarse en lugares visibles, debiéndose utilizar

para su formación letra tipo helvética. Se empleará la ejecución el recubrimiento anticorrosivo

de acabado a-5 color negro.

Foto No. 20 Rotulación de Tableros y áreas energizadas


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CAPITULO No. 6

PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO

PRUEBAS PRE-OPERATIVAS

Se entiende por pruebas pre operativas a las pruebas y verificaciones necesarias, que se

requieren efectuar, a los equipos para asegurar su montaje, correcto estado físico y

disponibilidad, para la realización de las pruebas operativas.

Los equipos, a los que se les realizaran las pruebas conforme a las especificaciones del

fabricante, en la caseta del cuarto de maquinas y cuarto de control, serán: generadores de imanes

permanentes, interruptores de vacío de media tensión, transformadores de instrumentos,

transformador de distribución, transformador de potencia, cuchillas des conectadoras, tableros

de protección, control y medición, equipo de comunicaciones, para su correcto funcionamiento.

La empresa encargada del proyecto será responsable, de contar con la información necesaria de

los equipos, para realizar las pruebas, por lo que deberá avisar al supervisor de obra, con 10 días

de anticipación el inicio de las pruebas.

La información que requiere, entre otras, es la siguiente:

Diagramas unifilares del arreglo.

Diagramas trifilares.

Diagramas esquemáticos y de control.

Diagramas de alambrado.

Lista de cables.

Instructivos técnicos.

Diagramas de alambrado de servicios propios.

Información de los equipos y sistemas.

Instructivos técnicos y manuales de operación.

Planos de montaje instalación.

Protocolos de pruebas del fabricante.

Diagramas esquemáticos de cada sistema y su equipamiento.

Diagrama de alambrado.


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Para la realización de las pruebas, la empresa encargada del proyecto debe de utilizar equipos

y/o instrumentos, que cuenten certificados de calibración vigentes.

Se debe de contar con personal especializado, para la ejecución correcta de las pruebas.

Foto No. 21 Pruebas pre operat

1) Pruebas en Fábrica:

Son las pruebas mínimas que deben efectuarse a todos los materiales, componentes, equipos y

sistemas procedentes antes de salir de fábrica y son las indicadas en las normas internacionales,

nacionales, en las especificaciones particulares de los fabricantes de los equipos y las de

Comisión Federal de Electricidad. Respecto a estas pruebas la empresa encargada del proyecto

debe tener disponibles y entregar copia, cuando el Cliente lo requiera, de los protocolos y

reportes de prueba en fábrica.

2) Pruebas y puesta en servicio:

Son las pruebas mínimas que deben efectuarse, de manera individual y en conjunto, a los

equipos y sistemas durante la puesta en servicio de la Central. Las pruebas en sitio, para

propósitos de la presente especificación, se agrupan en las siguientes pruebas:


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I. Pruebas de Puesta en Servicio. El objetivo de estas pruebas es comprobar que la instalación de

los equipos críticos y sistemas auxiliares, fueron realizadas de acuerdo con el diseño y con la

funcionalidad de los sistemas que integran la Central, por lo tanto la empresa encargada del

proyecto debe dejar la Central en operación confiable, estable y segura. Consisten de las pruebas

y verificaciones necesarias que deben efectuarse a los equipos que componen la Central, una

vez que todos los trabajos de obra civil y electromecánica hayan sido terminados. Estas Pruebas

deben ser exitosas ya que en caso contrario no se podrá dar inicio a las Pruebas de Operación.

II. Pruebas de operación. El propósito principal de esta Prueba es proporcionar constancia

adecuada que la operación en automático de los equipos principales es eficiente, confiable,

estable y segura, y de que la operación puede realizarse normalmente. Consisten de las pruebas

necesarias que se requiere realizar a los equipos principales, una vez que hayan sido cumplidas

en su totalidad y en forma satisfactoria las Pruebas de Puesta en Servicio. La Prueba de

Operación debe tener una duración de quince (15) días y cumpla con el programa general de

ejecución de actividades del Proyecto. Durante tal período la Central debe operar en forma

automática, confiable, estable y segura, de acuerdo con las condiciones del recurso del oleaje

presente durante el período de prueba.

III. Pruebas de desempeño. El objetivo de las Pruebas de Desempeño, será verificar que la Central

cumpla con la Capacidad Neta Propuesta. Las Pruebas de Desempeño de la Central se deben

efectuar inmediatamente después de finalizada exitosamente. La Capacidad Neta Propuesta de

la Central debe ser verificada mediante el cálculo de la Capacidad Neta Demostrada.


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CAPITULO No. 7

ESTUDIO ECONOMICO

Este reporte contiene de manera general el costo total del proyecto de Generación Undimotríz

incluyendo los siguientes rubros: Compra de materiales, equipos, fabricación de componentes,

obra civil, obra electromecánica, indirectos y utilidad [ver tabla No.8].

Tabla No. 8 Costo de Proyecto

Partida Cantidad Unidad P.U. Subtotal

1 Fabricacion de Boyas de 5 x 3 x 1 mts peso 2500 kg en acero. 48.0 unidad 74,567.00$ 3,579,216.00$

2 48.0 unidad 336,789.00$ 16,165,872.00$

3 48.0 pza 22,345.00$ 1,072,560.00$

4 17280.0 mt 125.00$ 2,160,000.00$

5 48.0 pza 1,977.00$ 94,896.00$

6 Tanques de conservación de aceite hidraulico 48.0 pza 5,845.00$ 280,560.00$

7 Aceite hidrailico serie DTE FM 24000.0 lts 22.00$ 528,000.00$

8 Transformador de 500 KVA 480 v/ 13,80 Kv 6.0 pza 122,897.00$ 737,382.00$

9 48.0 pza 201,456.00$ 9,669,888.00$

10 Inversores de 500/600 Kw 1100 volts 48.0 pza 127,345.00$ 6,112,560.00$

11 Puente de rectificación 500 KVAR 480 volts 48.0 pza 117,135.00$ 5,622,480.00$

12 Tableros de servicios propios CA/CD 2.0 pza 16,890.00$ 33,780.00$

13 Transformador de 45 KVA 480/277-120 volts 1.0 pza 56,780.00$ 56,780.00$

14 Tablero de alumbrado 1.0 pza 4,367.00$ 4,367.00$

15 Tableros PCYM (control,proteccion y medición) 9.0 pza 732,123.00$ 6,589,107.00$

16 Tableros de comunicación 1.0 pza 387,234.00$ 387,234.00$

17 Tableros metal clad 9.0 secciones 78,956.00$ 710,604.00$

18 Tableros de FO y tendido de fibra optica 1.0 pza 278,908.00$ 278,908.00$

19 Banco de baterias y rectificadores 125 VCD 1.0 pza 78,654.00$ 78,654.00$

20 Interruptores de media tension tipo exterior 9.0 pza 49,678.00$ 447,102.00$

21 1.0 lote 576,890.00$ 576,890.00$

22 1.0 lote 124,657.00$ 124,657.00$

23 Cable de potencia tipo XLP calibre 3/0 AWG 4500.0 mt 278.00$ 1,251,000.00$

24 Extractores de aire a prueba de explosión 3/4 hp 277 volts, trifasico 2.0 pza 8,923.00$ 17,846.00$

25 Sistema antena de comunicaciones 1.0 pza 98,654.00$ 98,654.00$

26 Unidades de aire acondiconado 277 VOLTS 2.0 pza 16,789.00$ 33,578.00$

27 Cable de cobre desnudo semiduro calibre 1/0 AWG 1800 mt 174.00$ 313,200.00$

28 Cable de cobre desnudo semiduro calibre 2/0 AWG 350 mt 225.00$ 78,750.00$

29 Cable AWG calibre 750 THW-LS 10800 mt 155.00$ 1,674,000.00$

30 Cable de control 2500 mt 98.00$ 245,000.00$

31 Registro tipo RTA-4 29 pza 3,100.00$ 89,900.00$

32 Ducto PAD DE 4" en rollo de 250 mts 5 rollos 7,195.00$ 35,975.00$

33 Ducto PAD DE 2" eb rollo de 250 mts 3 rollos 6,195.00$ 18,585.00$

34 Bases, correderas y tacones 160 pza 198.00$ 31,680.00$

35 Varillas de 3/8" x 3 mt 80 pza 112.00$ 8,960.00$

36 Moldes y cargas 1 lote 8,956.00$ 8,956.00$

37 Terminales termocontractiles 25 pza 345.00$ 8,625.00$

38 Sellador para FS ONE 1 cubeta 5,678.00$ 5,678.00$

39 1 lote 16,715.00$ 16,715.00$

40 1 lote 19,345.00$ 19,345.00$

41 1 unidad 796,234.00$ 796,234.00$

42 Pruebas para la puesta en servcio de tab PCYM/comunicación 1 lote 115,290.00$ 115,290.00$

43 Pruebas para la puesta en servcio de generadores 1 lote 98,123.00$ 98,123.00$

44 Puesta en servicio de tablero de Fibra optica 1 lote 45,789.00$ 45,789.00$

45 Fabricación de Pasillos 1 lote 897,125.00$ 897,125.00$

46 Costo de obra civil 1 lote 35,277,189.00$ 35,277,189.00$

47 Costo de obra electromecanica 1 lote 1,175,234.00$ 1,175,234.00$

48 Cursos de capacitacíon 1 lote 135,980.00$ 135,980.00$

49 1 lote 598,127.00$ 598,127.00$

Sub total 98,407,035.00$

50 Indirectos 0.6% 104,311,457.10$

51 Utilidad 7% 111,613,259.10$

Produción por 1 Mw en pesos 37,204,419.70$

Produción por 1 Mw en dolares 2,917,993.70$

Relación de Costos Construcción de Planta de Generación Undimotríz

Descripción

Cilindros de doble efecto diametro de vastago de 20/8 mm area de piston de

3.1 cm2 maxima fuerza teorica en (bar) 188

Motores Hidraulicos serie M4 tamaño SE par teorico 3.53 potencia por 100

Rev/min 0.0373 N.m 567

Ingenieria basica y de detalle obra civil y obra electromecanica

Reabilitación bus 13.8 Kv (cuhillas desconectadoras, aisladores, conectores,

herrajes)

Sistema de transición (poste de concreto, herrajes, apartarrayos,

cortacircuitos, aisladores, cable ASCR 2/0)

Unidad de estación meteorologica

Mangueras Hidraulicas fabricado bajo norma DIN 20027-2SN resistente a

temperaturas de -40 + 100 grados centigrados maximo colapso hasta 125

grados centigrados tubo interior de caucho sintetico resistente a los aceites,

refuerzo dos mallas trenzadas de alambre de acero endurecido y tenmplado

cubierta sintetica resistente a la abrazión e intemperie medida interior de 2"

Reguladores de presion serie KHR sensor mediante piston mediana presion

413 bar rango de control de presion 250 bar

Generadores de imanes permanentes de 280 KW 480 volts, 700 RPM, tipo

horizontal enfriados con agua aislamiento clase F, armazon P-32, elevacion

de temperatura 80 grados centigrados, montaje horizontal

Equipo de seguridad sensores opticos, detector de hidrogeno, detectores de

temperatura

Charolas, alumbrado (a prueba de explosión, colgante, para muro y postes


Página 168

A continuación se ilustra la tabla No. 9 Costos de producción de Energías Renovables por Mw.

Costo de Producción de Energías Renovables

Pos Tipo de Energía Costo $Us/Mw Eficiencia

1 Energía Eólica $2,290,000.00 38.00%

2 Energía Geotérmica $2,600,000.00 17.00%

3 Energía Hidroeléctrica $1,000,000.00 90.00%

4 Energía Mareomotriz $13,140,000.00 25.00%

5 Energía Fotovoltaica $4,966,666.67 15.30%

6 Energía Undimotríz $2,917,933.70 35.00%

7 Energía Biomasa $3,000,000.00 30.00%

Tabla No. 9 Costo Energías Renovables

7.1 VENTAJAS DEL USO DE LA ENERGÍA UNDIMOTRÍZ:

1. Energía muy limpia con el medio ambiente: A la hora de captar la energía Undimotríz no

se genera emisiones, ni desechos y no se puede producir derramamiento de ningún

producto químico contaminante.

2. Energía muy segura: No se produce ni combustiones, ni explosiones de ningún tipo

durante su captación.

3. Gran potencial de energía que se puede captar: Como el agua es mucho más densa que el

aire, y concretamente casi 800 veces más densa, el agua contiene mucha más energía

almacenada que el aire.

4. Ahorro de espacio terrestre: No se necesita espacio terrestre para captar energía,

exceptuando en los casos de captadores anclados a la costa.

5. Silenciosa: La captación de energía Undimotríz, normalmente siempre es muy

silenciosa.

6. Bajo coste de la materia prima para producción de energía: Al igual que pasa con el aire

y el sol, el acceso al agua para captar su energía es totalmente gratuito. No pasa lo

mismo con los combustibles fósiles o la biomasa, que tienen un coste alto en el proceso

de producción de la energía.

7. Un frente de onda de olas marinas posee 30 kw/m, dependiendo del tamaño de las olas;

en pocas palabras un frente de 50 km de largo posee alrededor de 1Gw de potencia. Las

zonas costeras con mayor potencial de energía del mar se encuentran en latitudes cerca

de los polos. En México, las zonas principales están en el golfo, la costa del Pacifico y

Baja California.


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7.2 DESVENTAJAS DEL USO DE LA ENERGÍA UNDIMOTRÍZ:

1. Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero: Las instalaciones ancladas en la

costa, o las que se encuentren cercanas a ésta, producen un impacto en el paisaje.

2. Cableado hasta tierra muy costoso: La instalación del cableado de conexión eléctrica de

la instalación de producción de energía con tierra, para trasladar la energía captada, es

muy costosa económicamente.

3. Afectación de la flora y la fauna: La instalación del cableado o los anclajes de los

sistemas al fondo marino afecta negativamente a la flora y la fauna.

4. La alta salinidad produce una alta corrosión en las instalaciones.

5. Los sistemas de captación pueden provocar riesgos para la navegación.

6. Los sistemas de captación podrían atraer o promover poblaciones de distintas criaturas

marinas.

7. En la Actualidad se están diseñando nuevos sistemas de captación de energía, para las

plantas de Generación Undimotríz tipo boyas flotantes. Para bajar los costos de

generación.


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CONCLUSION:

La planta de Generación Undimotríz contara con 36 boyas con una potencia instalada de 3

Mega watts que pueden llegar a abastecer a 2,550 casas de interés social. Esta planta ocuparía

una plataforma de 200 metros lineales. Consideramos la cantidad de energía disponible que

tenemos en nuestras costas y no es aprovechable. Hoy en día sabemos que los combustibles

fósiles, de los que dependemos se agotaran y cada vez cuestan más caros aunado a la

contaminación ambiental o efecto invernadero que esto genera. En este caso este tipo de energía

no presenta ese inconveniente de que se agote, por lo tanto se considera como energía infinita,

disponible, constante y no contaminante.

Este trabajo da una visión general de los sistemas de energías renovables, en especifico la

Generación Undimotríz del tipo boyas flotantes. Abordando el principio de fundamento,

aspectos normativos y legales aplicados al proceso de diseño y el proceso constructivo de la

planta piloto. Al concluir la construcción de la planta, se espera destacando por ser amigable

con el medio ambiente.

Los materiales con los que será construida están diseñados en base a embarcaciones, boyas de

medición, muelles y plataformas marinas. Este tipo de tecnología destaca por ser energía limpia

y considerada como tecnología del futuro.

Se ha desarrollado un análisis económico y haciendo comparativas con las otras tecnologías

renovables por cada Mega watt de generación se considera competitiva con la energía eólica.

Se espera que los resultados de rentabilidad sean satisfactorios para la etapa de desarrollo del

proyecto. Para esta planta será interconectada a una red eléctrica existente. Nuestro análisis no

incluye el costo de los equipos y sistemas eléctricos para transportar la energía producida a

sistemas comerciales.

Será importante actualizar los costos de diseño, impactos ambientales, construcción, operación y

mantenimiento. Además de tener un análisis estadístico del funcionamiento y comportamiento

de esta tecnología.

Para estudiar la posible instalación de mas plantas en costas Mexicanas, donde las condiciones

del oleaje lo permitan.

Mediante el proceso de tesis se logro cumplir el objetivo específico que fue dar a conocer el

aprovechamiento de energías renovables en particular la generación Undimotríz, como una

energía limpia, segura, inagotable, no contaminante.


Página 171

Está energía debe ser considerada y aprovechada fuertemente por los países que cuentan con

grandes costas. Es el caso de México, el cual tiene un potencial increíble para esta energía,

prácticamente todo el país está rodeado de costas y en algunas zonas como en el sur del océano

pacifico cuenta con grandes oleajes.

México está iniciando con la construcción de la primera planta piloto de generación Undimotríz

tipo boyas flotantes para aprovechar esta energía, con una capacidad de 3 Mw., aprovechando

el movimiento de las olas para generar electricidad; la planta piloto quedará ubicada en la

Termoeléctrica Benito Juárez en Rosarito Baja California.


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RECOMENDACIONES:

1. Dar mayor difusión por parte de los organismos gubernamentales en este rubro.

2. Incorporar al INSTITUO POLITECNICO NACIONAL en la escuela de ESIME

ZACATENCO una especialidad en el desarrollo de energías renovables.

3. Que el gobierno otorgue créditos para la innovación y desarrollo de energías

renovables.

4. México requiere ingenieros especializados en innovación y desarrollo de energías

renovables.

5. Recomiendo ampliamente la construcción de las centrales de generación Undimotríz

por que la eficiencia de generación sería superior a la de otras energías renovables.


Página 173

BIBLIOGRAFÍA

[1] www.wikipedia.org/wiki/energia

[2] www.energiasalternativas.net

[3] www.energia.nergíanuclear.net

[4] www.renovables.gob.mx

[5] www.energiasrenovables.com

[6] www.biodisol.com/que-sol-las-energias-renovables-clasificación-evolución

[7] www.biatisol.com/que-son-.las-energias

[8] www.es.scribd.com/clasificacióndelasenergias

[9] www.energiahidraulica.com

[10]www.alu.ua.es/v/vap(biomasa.htm

[11]www.twenergy.com

[12]www.weg.ing.pvc.cl/power/alternativa.htm

[13]www.energias.bienescomunes.org/2012/energiageotermica

[14]www.graficos.explora.cl/otras/energias

[15] www.fundaciónunam.org.mx/blog/ciencia/la-energia-de-las-olas.html

[16]www.lanacion.com.ar

[17]www.mareografico.unam.mx

[18]www.kalipedia.com/ecologia

[19]www.shoad/servcios/descargas(pdf

[20]www.mareografico.unam

[21]Fernández Diez Pedro. Energía mareomotriz departamento de ingeniería eléctrica y

energética de Cantabria.

[22]www.monografias.com/trabajos93/energia-undimotriz-i/energia-undimotriz-i-shtm

[23]www.mecanica.frba.utn.edu.ar/energiaundimotriz

[24]www.blogenergiasostenible.com/category/energia-mareomotriz

[25] Fernández Diez Pedro. Energía mareomotriz departamento de ingeniería eléctrica y

energética de Cantabria.

[26] especificaciones técnicas no. sper-007-11 Rev. 0 mayo 2012 (central piloto de generación

undimotríz (oleaje) 3 mw, Rosarito B.C.

[27]www.construmatica.com/construpedia/energia_undimotriz

[28]Comisión federal de electricidad y comisión reguladora de energía

[29]Planta piloto de generación undimotríz CFE

http://www.wikipedia.org/wiki/energia

http://www.energiasalternativas.net/

http://www.energia.nergíanuclear.net/

http://www.renovables.gob.mx/

http://www.energiasrenovables.com/

http://www.biodisol.com/que-sol-las-energias-renovables-clasificación-evolución

http://www.biatisol.com/que-son-.las-energias

http://www.es.scribd.com/clasificacióndelasenergias

http://www.energiahidraulica.com/

http://www.alu.ua.es/v/vap(biomasa.htm

http://www.twenergy.com/

http://www.weg.ing.pvc.cl/power/alternativa.htm

http://www.energias.bienescomunes.org/2012/energiageotermica

http://www.graficos.explora.cl/otras/energias

http://www.fundaciónunam.org.mx/blog/ciencia/la-energia-de-las-olas.html

http://www.lanacion.com.ar/

http://www.mareografico.unam.mx/

http://www.kalipedia.com/ecologia

http://www.shoad/servcios/descargas(pdf

http://www.mareografico.unam/

http://www.monografias.com/trabajos93/energia-undimotriz-i/energia-undimotriz-i-shtm

http://www.mecanica.frba.utn.edu.ar/energiaundimotriz

http://www.blogenergiasostenible.com/category/energia-mareomotriz

http://www.construmatica.com/construpedia/Energia_Undimotriz


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[30]Norma oficial mexicana nom-001-sede-2012 instalaciones eléctricas (utilización)

[31]Reglamentos

Derivan de las Leyes generales señaladas, y deben ser acatados en la totalidad de su contenido durante la ejecución del Proyecto, en todo el conjunto de obras y actividades, los que a continuación se enuncian, aunque no de manera limitativa:

Reglamento de la LGEEPA en materia de Evaluación del Impacto Ambiental.

Reglamento de la LGEEPA en materia de Prevención y Control de la Contaminación de

la Atmósfera.

Reglamento para la Protección del Ambiente Originada por la Contaminación Originada

por Ruido.

Reglamento de la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos.

Reglamento de la Ley General de Vida Silvestre.

www.cre.gob.mx (Comisión Reguladora de Energía).

www.sener.gob.mx (Secretaria de Energía)

www.ine.gob.mx/descargas/cclimatico/e2007

www.iado-conicet.gob.ar/archivos (flujos oscilatorios)

www.ecodesarrollo.cl/descargas/energias_olas

http://www.cre.gob.mx/

http://www.sener.gob.mx/

http://www.ine.gob.mx/DESCARGAS/CCLIMATICO/E2007

http://www.iado-conicet.gob.ar/ARCHIVOS

http://www.ecodesarrollo.cl/DESCARGAS/ENERGIAS_OLAS

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