Subestaciones Móviles: Una Guía Completa
Las subestaciones móviles son un tipo de sistema de distribución de energía que pueden ser transportadas e instaladas rápidamente y fácilmente en diferentes ubicaciones. Se utilizan para proporcionar suministro de energía temporal o de emergencia a áreas donde la red no está disponible o ha sido dañada, como sitios de construcción, zonas de desastre, áreas remotas o eventos. También se pueden usar para probar, mantener o reemplazar subestaciones existentes, o para integrar fuentes de energía renovable en la red.
Las subestaciones móviles consisten en varios componentes montados en un remolque, un patín o un contenedor que puede ser movido por carretera, ferrocarril, mar o aire. Los componentes principales son:
Un transformador que convierte el voltaje alto en bajo o viceversa, dependiendo de la aplicación.
Un sistema de enfriamiento que regula la temperatura del transformador y previene el sobrecalentamiento.
Un equipo de maniobra de alta tensión que controla y protege el circuito de alta tensión y conecta la subestación móvil a la línea de transmisión o al generador.
Un equipo de maniobra de baja tensión que controla y protege el circuito de baja tensión y distribuye la energía a la carga o a la red.
Un sistema de medición que mide y registra los parámetros eléctricos del flujo de energía, como el voltaje, la corriente, la potencia, la frecuencia, etc.
Un sistema de relés de protección que detecta y aisla las fallas y previene daños al equipo y personal.
Un suministro de energía auxiliar AC y DC que proporciona energía para la operación de la subestación móvil y sus accesorios, como luces, ventiladores, bombas, etc.
Un sistema de protección contra sobretensiones que protege la subestación móvil de rayos y otros sobresaltos de voltaje.
Un sistema de conexión de cables que conecta la subestación móvil a la fuente de energía y a la carga mediante cables flexibles y conectores.
Las subestaciones móviles están diseñadas para cumplir con los requisitos específicos de cada cliente y aplicación. Pueden tener diferentes niveles de voltaje, potencias, configuraciones, características y accesorios. También están diseñadas para cumplir con las regulaciones estatales y federales de tráfico, así como con el código de red y las normas de seguridad.
Ventajas de las subestaciones móviles
Las subestaciones móviles ofrecen varias ventajas sobre las subestaciones convencionales, tales como:
Movilidad: Las subestaciones móviles pueden ser transportadas y reubicadas fácil y rápidamente a cualquier lugar donde sean necesarias. No requieren permisos especiales ni obras civiles para su instalación. También pueden rotarse o reposicionarse para alinearse con las líneas de energía existentes o equipos.
Flexibilidad: Las subestaciones móviles pueden adaptarse a diferentes niveles de voltaje, potencias, configuraciones, características y accesorios según las necesidades y preferencias del cliente. También pueden proporcionar múltiples voltajes para diferentes cargas o servicios simultáneamente.
Fiabilidad: Las subestaciones móviles son unidades probadas en fábrica y listas para conectar que garantizan un suministro de energía de alta calidad y rendimiento. Están equipadas con equipos de última generación y sistemas avanzados de control, protección y comunicación que permiten la supervisión y control local y remoto. También tienen sistemas de respaldo y funciones de redundancia que aumentan su disponibilidad y resistencia.
Economía: Las subestaciones móviles son soluciones rentables que ahorran tiempo y dinero a los clientes. Reducen el gasto de capital (CAPEX) evitando costos de construcción permanentes y adquisición de tierras. También reducen el gasto operativo (OPEX) minimizando los costos de mantenimiento y pérdidas de energía. También pueden generar ingresos vendiendo excedentes de energía a la red u otros clientes.
Aplicaciones de las subestaciones móviles
Las subestaciones móviles pueden usarse para diversos fines en diferentes sectores, como:
Soluciones para empresas de servicios públicos: Las subestaciones móviles pueden proporcionar suministro de energía durante emergencias o apagones planificados causados por desastres naturales, accidentes, mantenimiento, actualizaciones o expansiones de subestaciones existentes. También pueden proporcionar suministro de energía temporal durante períodos de demanda pico o eventos de desconexión de carga. También pueden apoyar la estabilidad y confiabilidad de la red proporcionando compensación de potencia reactiva, regulación de voltaje, control de frecuencia, etc.
Integración de energías renovables: Las subestaciones móviles pueden facilitar la integración de fuentes de energía renovable en la red proporcionando puntos de interconexión para parques eólicos, plantas solares, centrales hidroeléctricas, plantas de biomasa, etc. También pueden proporcionar servicios de soporte a la red, como regulación de voltaje, control de frecuencia, mejora de la calidad de la energía, etc.
Red inteligente y subestaciones urbanas: Las subestaciones móviles pueden apoyar el desarrollo de la red inteligente proporcionando generación distribuida, operación de microredes, gestión de respuesta a la demanda, integración de almacenamiento de energía, etc. También pueden proporcionar soluciones compactas y de bajo ruido para áreas urbanas donde el espacio es limitado y las preocupaciones ambientales son altas.
Electrificación de centros de datos: Las subestaciones móviles pueden proporcionar un suministro de energía confiable y seguro para centros de datos que requieren alta disponibilidad.
Sistemas de suministro de energía industrial: Las subestaciones móviles pueden proporcionar un suministro de energía confiable y seguro para plantas industriales que requieren alta calidad, disponibilidad y eficiencia de la energía. También pueden proporcionar energía de respaldo o compartir carga para procesos críticos, como la producción de petróleo y gas, operaciones mineras, plantas químicas, etc. También pueden apoyar proyectos de electrificación de plantas, desde estudios de viabilidad hasta arranques, proporcionando energía temporal durante las fases de construcción o puesta en marcha.
Suministro de energía a barcos en puerto: Las subestaciones móviles pueden proporcionar un suministro de energía verde para barcos atracados en puertos o muelles, conectándolos a la red local o a fuentes de energía renovable. Esto puede reducir las emisiones y el ruido de los motores y generadores de los barcos, y mejorar la calidad del aire y el medio ambiente para el puerto y las comunidades cercanas.
Tipos de subestaciones móviles
Las subestaciones móviles pueden clasificarse en diferentes tipos según su diseño, tamaño y características. Algunos de los tipos comunes son:
Subestaciones móviles compactas y modulares: Estas son subestaciones móviles que tienen un diseño compacto y modular, lo que permite una fácil movilidad y rápida reubicación sin necesidad de permisos de transporte especiales. Están montadas en remolques o patines que pueden ser remolcados por camiones u otros vehículos. También pueden rotarse o reposicionarse para alinearse con las líneas de energía existentes o equipos. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta flexibilidad y despliegues rápidos, como servicio de emergencia, nuevo servicio o servicio temporal.
Subestaciones montadas en patines: Estas son subestaciones móviles que tienen un diseño montado en patines, lo que permite un despliegue rápido y fácil, minimizando las obras civiles, así como los esfuerzos de instalación y puesta en marcha en el sitio. Están montadas en patines que pueden ser levantados por grúas o carretillas elevadoras y colocados en una superficie plana. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta fiabilidad y bajo mantenimiento, como sistemas de suministro de energía industrial, integración de energías renovables o subestaciones inteligentes y urbanas.
Subestaciones contenerizadas: Estas son subestaciones móviles que tienen un diseño contenerizado, lo que proporciona refugio y protección para los componentes y accesorios. Están montadas en contenedores que pueden ser transportados por carretera, ferrocarril, mar o aire. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta durabilidad y resistencia en condiciones ambientales desafiantes, como temperaturas extremas, humedad, contaminación, etc.
Subestaciones montadas en vagones ferroviarios: Estas son subestaciones móviles que tienen un diseño montado en vagones ferroviarios, lo que les permite ser transportadas por ferrocarril. Están montadas en vagones ferroviarios que pueden acoplarse con locomotoras u otros vagones. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta movilidad y accesibilidad en áreas remotas o terrenos difíciles.
Consideraciones de diseño de las subestaciones móviles
Las subestaciones móviles deben cumplir con diversas consideraciones de diseño para garantizar su funcionalidad, rendimiento, seguridad y compatibilidad ambiental. Algunas de las principales consideraciones de diseño son:
Transformador: El transformador es el componente principal de una subestación móvil que convierte el voltaje alto en bajo o viceversa. El transformador debe diseñarse para optimizar su tamaño y peso para la transportabilidad y los parámetros eléctricos requeridos. El transformador debe tener un sistema de aislamiento híbrido Nomex para calificaciones superiores (mayor a 20 MVA) o un sistema de aislamiento de celulosa para calificaciones inferiores (menor a 20 MVA). El transformador debe tener una impedancia alta (hasta 30%) para reducir su tamaño y peso, pero esto puede afectar su regulación de voltaje y pérdidas. El transformador debe tener un nivel de ruido bajo (menor a 65 dB) para cumplir con las normas ambientales. El transformador debe tener múltiples voltajes (hasta 5) para proporcionar flexibilidad y versatilidad para diferentes aplicaciones. El transformador debe tener interruptores desenergizados externos para reconexión estrella-delta.
Sistema de enfriamiento: El sistema de enfriamiento es el componente de una subestación móvil que regula la temperatura del transformador y previene el sobrecalentamiento. El sistema de enfriamiento debe diseñarse para disipar el calor producido por las pérdidas de carga y las pérdidas de enfriamiento auxiliar del transformador. El sistema de enfriamiento debe tener un sistema de enfriamiento de aluminio para reducción de peso. El sistema de enfriamiento debe tener un sistema de enfriamiento forzado por aire (ONAF) o un sistema de enfriamiento forzado por aceite y aire (OFAF) para calificaciones superiores (mayor a 20 MVA) o un sistema de enfriamiento natural por aire (ONAN) o un sistema de enfriamiento natural por aceite y aire (ONAN) para calificaciones inferiores (menor a 20 MVA).
Equipo de maniobra de alta tensión: El equipo de maniobra de alta tensión es el componente de una subestación móvil que controla y protege el circuito de alta tensión y conecta la subestación móvil a la línea de transmisión o al generador. El equipo de maniobra de alta tensión debe diseñarse para cumplir con la clase de voltaje (hasta 420 kV) y la capacidad de interrupción.
Equipo de maniobra de baja tensión: El equipo de maniobra de baja tensión es el componente de una subestación móvil que controla y protege el circuito de baja tensión y distribuye la energía a la carga o a la red. El equipo de maniobra de baja tensión debe diseñarse para cumplir con la clase de voltaje (hasta 1 kV) y la corriente nominal (hasta 2000 A) de la aplicación. El equipo de maniobra de baja tensión debe tener diversos componentes, como interruptores de baja tensión, interruptores diferenciales, fusibles HRC, aisladores eléctricos, interruptores automáticos de aire (ACB), interruptores automáticos moldeados (MCCB) e interruptores automáticos miniatura (MCB). El equipo de maniobra de baja tensión debe tener diferentes montajes, como chasis, carril DIN, panel o rack de 19″. El equipo de maniobra de baja tensión debe tener diferentes cajas, como abierta, cerrada o IP clasificada.
Sistema de medición: El sistema de medición es el componente de una subestación móvil que mide y registra los parámetros eléctricos del flujo de energía, como el voltaje, la corriente, la potencia, la frecuencia, etc. El sistema de medición debe diseñarse para proporcionar datos precisos y confiables para monitoreo y facturación. El sistema de medición debe tener diferentes tipos de medidores, como medidores analógicos, digitales, inteligentes, etc. El sistema de medición debe tener diferentes modos de comunicación, como cableado o inalámbrico, local o remoto, etc.
Sistema de relés de protección: El sistema de relés de protección es el componente de una subestación móvil que detecta y aísla las fallas y previene daños al equipo y personal. El sistema de relés de protección debe diseñarse para proporcionar un disparo rápido y selectivo del circuito o equipo defectuoso. El sistema de relés de protección debe tener diferentes tipos de relés, como relés electromecánicos, de estado sólido, basados en microprocesador, etc. El sistema de relés de protección debe tener diferentes funciones de protección, como protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensión, protección diferencial, protección de distancia, etc.
Suministro de energía auxiliar AC y DC: El suministro de energía auxiliar AC y DC es el componente de una subestación móvil que proporciona energía para la operación de la subestación móvil y sus accesorios, como luces, ventiladores, bombas, etc. El suministro de energía auxiliar AC y DC debe diseñarse para proporcionar una energía estable y suficiente para la carga requerida. El suministro de energía auxiliar AC y DC debe tener diferentes fuentes, como baterías, generadores, convertidores, inversores, etc. El suministro de energía auxiliar AC y DC debe tener diferentes voltajes y frecuencias, dependiendo de la aplicación.
Sistema de protección contra sobretensiones: El sistema de protección contra sobretensiones es el componente de una subestación móvil que protege la subestación móvil de rayos y otros sobresaltos de voltaje. El sistema de protección contra sobretensiones debe diseñarse para desviar o limitar la corriente y el voltaje de sobretensión a un nivel seguro. El sistema de protección contra sobretensiones debe tener diferentes tipos de dispositivos, como pararrayos, supresores de sobretensión, filtros de sobretensión, etc. El sistema de protección contra sobretensiones debe tener diferentes ubicaciones, como en los terminales de entrada o salida del transformador o del equipo de maniobra.
Sistema de conexión de cables: El sistema de conexión de cables es el componente de una subestación móvil que conecta la subestación móvil a la fuente de energía y a la carga utilizando cables flexibles y conectores. El sistema de conexión de cables debe diseñarse para proporcionar una conexión y desconexión fácil y segura de los cables. El sistema de conexión de cables debe tener diferentes tipos de cables, como cables de alta tensión, cables de baja tensión, cables de
