Pronóstico de Carga – Ingeniería electromecánica (página 2)

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6.5.7.3.- Factores de Preferencia y de Proximidad

Como parte del proceso de producir esta distribución del crecimiento, el FORESITE computa las preferencias valores ponderados o clasificación de la conveniencia para cada una de las celdas de suelo vacante; en otras palabras, dada un área de terreno que es desarrollable, el FORESITE inspecciona un número de criterios a fin de determinar el tipo de clase de usuario que más se pareciera a las preferencias para ubicarlo ahí. Las preferencias se determinan principalmente a partir de dos elementos: factores de proximidad y envolventes, y polos urbanos.

Los factores de proximidad y envolventes se relacionan a cada clase de usuario, así como a otros aspectos geográficos claves y usos de suelo en la región. Específicamente estos factores son:

• Avenidas para Comerciales.
• Avenidas para Residenciales.
• Carreteras para Residenciales, Comerciales e Industriales.
• Intersecciones para Residenciales, Comerciales e Industriales.
• Vías de F.F.C.C. para Residenciales, Comerciales e Industriales.
• Presencia de la clase R1.
• Presencia de la clase R2.
• Presencia de la clase R3.
• Presencia de la clase R4.
• Presencia de la clase R5.
• Presencia de la clase C1.
• Presencia de la clase C2.
• Presencia de la clase C3.
• Presencia de la clase I2.
• Presencia de la clase I3.

El propósito de estos factores es descrito mejor mediante algunos ejemplos:

• Los nuevos hogares tienden a ubicarse cerca de áreas residenciales existentes, pero no directamente sobre carreteras
• Los usuarios comerciales se localizan cerca de áreas residenciales (su mercado), pero también cerca de carreteras (que proporcionan un acceso más fácil para sus mercados)
• Los edificios industriales no son construidos justamente sobre el límite de áreas residenciales
• Los hogares de clase media tienden a ubicarse cerca de áreas residenciales pero a menudo se ubican cerca de oficinas y negocios
• Las vías de transporte y las otras industrias en el área representan aspectos básicos, los cuales son significativos para la ubicación de las nuevas industrias a causa de sus necesidades.

La relación entre estos factores es ajustable con el propósito de afinar el comportamiento del modelo, dadas las condiciones de crecimiento observadas y/o estipuladas en el área bajo estudio. Mediante el adecuado balance de estas relaciones, las celdas recibirán los valores de preferencia que dirigirán la conveniencia del terreno en unísono con las características del crecimiento urbano local del área.

Por ejemplo, el suelo disponible del centro de la ciudad tiene un valor alto, más adecuado para un desarrollo comercial, una vez que se ajustaron las preferencias, no sería probable que el FORESITE ubicara crecimiento residencial en el centro de la ciudad. De esta manera, el modelo simula la realidad de las características del desarrollo urbano.

6.5.7.4.- Polos Urbanos

Los polos urbanos se usan para definir puntos importantes de atracción, particularmente grandes centros de empleo y otras comodidades urbanas, conjuntamente con una influencia asociada de las vías de comunicación. Típicamente estos polos, que son cónicos en su forma, se centran sobre los ejes de actividad y tienen una altura que es proporcional a un atributo tal como el empleo y un radio que es equivalente al tiempo de traslado (P. ej. una hora).

Los polos urbanos se definen desde el punto de vista de cada clase de usuario del FORESITE y son siempre localizados en el centro de la ciudad y en lugares tales como centros comerciales grandes, aeropuertos, oficinas importantes y parques industriales. En la Figura 3.7 se muestran los mapas de polos urbanos para los usos de suelo residencial, comercial e industrial; los cuales fueron utilizados para la realización del presente estudio.

Polos Residenciales

6.5.7.5.- Influencia de las Vías Terrestres de Comunicación

El sistema de transporte es también un factor importante para determinar donde ocurrirá el crecimiento. La carga no se desarrollará, ni se dará el crecimiento, a menos que la que gente pueda trasladarse fácilmente a una parte específica del área. La congestión del tráfico, o una carencia total de caminos limitará el crecimiento.

La expansión y los cambios en el sistema de transporte influirán directamente en la localización del crecimiento del sistema. El FORESITE reconoce clasificaciones de avenidas; por lo tanto, el crecimiento potencial se modela en proporción a la capacidad disponible para llevar tráfico. En la Figura 3.8 se muestran los mapas de vías terrestres de comunicación, utilizados para la realización del presente estudio.

Mapa de avenidas calles y carreteras—— Mapa de vías de ferrocarril

Figura 3.8. Mapas de vías terrestres de comunicación.

6.5.7.6.- Predicción de la Carga por Clase de Usuario.

El patrón de uso de la carga eléctrica para los próximos años representa una interacción compleja de numerosas fuerzas econométricas y demográficas. Semejante complejidad es capturada en el proceso de producir proyecciones de consumos y demandas por clase de usuario, tal y como es reportada en el pronóstico corporativo.

Esta complejidad es llevada al modelo del pronóstico espacial e implementada como densidad de carga por el FORESITE, en la forma de KVA/usuario. Este modelado se realiza ajustando las curvas de carga de las clases de usuario en el período del pronóstico.

La predicción de la carga eléctrica por clase de usuario representa la segunda causa del crecimiento de la carga cambios en el uso final de la energía, el FORESITE utiliza un modelo horario de carga para cada clase del día de la carga pico. Cada curva de carga de la clase de usuario tiene un crecimiento en base por capita, otra vez típicamente utilizando el pronóstico corporativo.

El patrón de carga pronosticado para el futuro, o mapa de carga de celdas, está determinado combinando la localización y densidades del pronóstico de celdas del crecimiento futuro de las clases de usuarios con las curvas de carga apropiadas por clase.

El pronóstico de las cargas futuras es el paso final en el pronóstico espacial e involucra producir las proyecciones de las cargas futuras de las subestaciones. El FORESITE se usó para aplicar las suposiciones y factores de control acerca del futuro a la base de datos del año base, produciendo pronósticos para los años futuros.

Los pronósticos se producen en forma iterativa, un período de pronóstico a la vez, en este proceso el resultado del período de pronóstico, constituye la situación inicial de análisis de la iteración subsecuente. Las suposiciones, la información de las vías de comunicación y los datos de crecimiento conocidos se configuraron específicamente para cada iteración, aplicando solamente el control o influencia del crecimiento en ese período.

Los escenarios alternativos del pronóstico por sucesos potenciales se pueden producir en forma similar; por ejemplo, la puesta en operación de un nuevo puente o la ampliación de una carretera importante, probablemente resultaría en una redistribución del crecimiento proyectado del uso de suelo, si este escenario se compara con el escenario sin la ocurrencia de tal suceso.

Una planeación prudente se anticipa a la probabilidad de ocurrencia de sucesos que puedan influir y por lo tanto cambiar el tiempo y/o la dirección del crecimiento de la carga, afectando el plan de expansión del sistema. El FORESITE facilita el pronóstico Multi-escenario y proporciona una idea de las consecuencias de la incertidumbre.

6.5.8.- Análisis de sensibilidad

El análisis de sensibilidad sobre posibles sucesos futuros es un elemento importante de un buen pronóstico de carga. Para la planeación de TyD, esto significa prestar atención especial a los sucesos o cambios en las condiciones futuras que controlan la ubicación del crecimiento de la carga. La ubicación es en mucho una función de las vías de transporte, la disponibilidad de terrenos, el uso de suelo permitido, los impuestos y otros aspectos diversos de la cultura urbana que pueden variar de una localidad a otra.

Un problema con el análisis de tales sucesos es que muy frecuentemente ellos por sí mismos no son pronosticables. Por ejemplo, una mejora a la infraestructura urbana podría proponerse en la próxima reunión de gobierno, si es aprobada, el dinero sería usado para la construcción de un puente y una carretera, estas obras podrían alterar los patrones de traslado de la ciudad y de esta forma cambiar la ubicación del crecimiento futuro. Semejante expansión del sistema de transporte puede tener un impacto significativo en la ubicación del crecimiento de la carga en la siguiente década. Dependiendo si el nuevo puente y la carretera son construidos o no, entonces varias subestaciones nuevas tendrían que ser agregadas al sistema en lugar de otras.

Los métodos modernos de planeación de T y D, tal como el usado en el estudio de la Cd. De Los Mochis, Sin. Pueden pronosticar precisamente el impacto de una nueva carretera en la ubicación y densidad del crecimiento de la carga futura. Lo que esta técnica no puede pronosticar con ninguna confiabilidad es el resultado del debate político con respecto a sí se respaldará la construcción de las nuevas obras. ¿Aprobará el gobierno la nueva vía de transporte?, ¿se descartará en ese debate pero resurgirá en el siguiente?

6.5.9.- Pronóstico Multi-Escenario

La mejor manera para trabajar sobre un suceso no pronosticable en la planeación de TyD es examinar como impactaría en el plan de expansión, esto requiere pronosticar el crecimiento de la carga con y sin tomar en consideración el suceso. A este proceso de planeación se le llama Planeación Multi-Escenario y es una piedra angular de la planeación moderna de T y D.

Esto significa considerar un pronóstico y planear con y sin el evento considerado, después realizar un plan de corto plazo de tal forma que permita una expansión congruente con el plan base de largo plazo. Usando este método, el analista puede esperar para ver si el suceso ocurre y entonces acorde a esto ajustar el plan.

Las variaciones en el crecimiento al nivel del sistema total generalmente no son manejadas por este enfoque Multi-escenario. En su lugar, se recomienda que una empresa mantenga su expansión de largo plazo de T y D con un programa flexible, para poder adecuar el plan de expansión hacia atrás o hacia delante de acuerdo a las necesidades.

Por ejemplo, supongamos que el pronóstico de largo plazo precisó acerca de dónde y qué densidades se desarrollarán en algunas áreas del sistema; sin embargo, debido a una caída en la economía, la tasa global de crecimiento del sistema cayó, de tal forma que la carga esperada en el año 2008 no será alcanzada sino hasta el año 2013; la empresa entonces puede modificar su plan de expansión al diferir algunas obras, construyendo hasta el año 2013 lo que se había pronosticado que se necesitaría en el año 2008.

En otro caso si el crecimiento de la carga crece todavía como originalmente se pronosticó, en la misma ubicación y con la misma densidad, el plan seguirá vigente. Por otra parte, si el crecimiento de la carga del sistema empieza a exceder los niveles pronosticados, las obras del plan de largo plazo pueden ser adelantadas para satisfacer el crecimiento acelerado de la carga.

La función más importante de un pronóstico de T y D es que se anticipa la ubicación del crecimiento de carga futuro, de tal forma que las ubicaciones y capacidades del equipo de T y D pueden planearse correctamente. Cuando este tipo de plan se ha desarrollado, el plan de expansión de largo plazo puede ser movido en el tiempo hacia atrás y hacia delante, para analizar diferentes tasas de crecimiento.

7.- PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES DESARROLLADAS.

7.1.- Desarrollo de la residencia

Para empezar a realizar nuestra residencia como primer trabajo se comenzó con la recopilación de datos de la misma y lectura de los mismos, esta información fue proporcionada por la empresa (Comisión Federal de Electricidad).

Como segundo punto se reviso la programación de actividades, la metodología del estudio además de los datos requeridos para la elaboración de nuestro proyecto, se comenzó con la búsqueda del mapa de zonificación de uso de suelo, el cual nos va a servir para mostrarnos como se encuentra la distribución en Los Mochis en base a las residencias, comercios e industrias.

Después se realizo la búsqueda de los tres años a la fecha de las empresas y comercios más importantes de la ciudad y los que se encuentran en los límites de esta, buscando como resultado los datos de demanda y consumo máximo de energía eléctrica.

Una vez obtenida el mapa de zonificación de uso de suelo se uso una sub-clasificación de residencias, comercios e industrias, también una obtención fotográfica satelital de la ciudad, coordenadas geográficas y densidad de población.

Se acudió al palacio municipal para la especificación de datos acerca del horizonte de crecimiento de planeación que la ciudad va a tomar en los próximos años, una vez obtenido esto se trabajo después en la recopilación de datos de demandas en cada uno de los circuitos de cada una de las subestaciones para almacenarlos en una tabla.

Con el mapa de zonificación de uso de suelo se realizo una tabla que muestra las hectáreas que abarca cada una de las clasificaciones además de hacer una tabla que nos muestre las densidades de ocupación y la densidad de carga.

Las bases de datos de la empresa proporciono la información acerca del porcentaje de crecimiento de la ciudad que se viene registrando desde el año 1998 hasta el 2004 esto es un crecimiento histórico y otro pronosticado. Tomando en cuenta un crecimiento exponencial, lineal y cúbica.

Para sacar el número de usuarios por celda fuimos al departamento de cobranzas en esta empresa, este departamento nos proporcionó la información necesaria en base a los ciclos que se encuentran en esta ciudad.

Un ciclo es una ruta que tienen los empleados de CFE para hacer sus lecturas o cualquier toma de datos que se requiera, por lo que un ciclo es un agrupamiento ya sea de colonias o fraccionamientos, entonces el numero de usuarios por colonia se saco por el numero de servicios con que cuenta cada una de las colonias.

Como ya se ha mencionado anteriormente esto nos va a servir para obtener el valor de los usuarios por cada colonia o fraccionamiento y esto a su vez para saber el dato de cada una de la sub-clasificación ya sea el numero de residenciales, comerciales o industriales.

Para saber el dato de KW por colonia fue un poco más difícil, pues como no se tienen registros de las demandas de carga por colonia no se puede saber con exactitud el valor que se consume en cada una de las colonias, es por esto que se utilizo el SIGED, el cual es un programa elaborado en autocad.

Este programa tiene la opción de mostrarnos diferentes opciones un ejemplo podría ser los circuitos primarios y secundarios, los restauradores o en nuestro caso los trasformadores de cada uno de los circuitos de cada una de las diferentes subestaciones que hay en esta ciudad.

La información presentada nos muestra el valor al 100% del transformador o sea al transformador entregando su máxima potencia, esto es lo más que se pudo hacer para poder adquirir el valor más acertado.

Una vez obtenido el valor de la carga se saco la densidad de carga por cada una de las colonias y como ya mencionamos anteriormente el valor de las residenciales, comerciales e industriales.

Esta carga nos ayudo a saber el estado de cada una de las subestaciones y ver el comportamiento que se puede presentar en un futuro no muy lejano, pues como ya se sabe uno de los principales objetivos, en que se pensó para la realización de esta residencia es la de evitar la saturación de carga en las subestaciones.

Una vez que se obtuvieron todos los datos acerca de las residencias, comercios e industrias, y por lo tanto de cada una de las subestaciones fue entonces que se comenzó a hacer un muestreo de diferentes colonias en diferentes puntos de la ciudad, de la cual se tomaron cinco colonias por cada tipo de uso de suelo.

Esta labor se realizo para poder encontrar la Densidad de Carga, su obtención se realizo de la siguiente manera: una vez diferenciados los diferentes estratos socioeconómicos se seleccionaron como mínimo cinco áreas saturadas tanto urbanística y eléctricamente de cada estrato.

La medición se realizo en hora de alto consumo de la cual se obtuvo la demanda máxima de cada una de las áreas y se contó el número de usuarios conectados. Obteniendo así la demanda máxima diversificada coincidente por usuario.

Se obtuvo raíz cuadrada media de la demanda máxima diversificada por usuario, para cada tipo de usuarios por medio de la siguiente formula:

Para cada tipo de estrato socioeconómico y es la formula que se utiliza para calcular las capacidades de transformadores y secciones transversales de los conductores de baja tensión, este mismo método se aplica para las cargas de uso comercial.

Otro método que utilizamos fue el método del cronometro el cual consistió en escoger la hora pico para realizar mediciones en cada uno de los puntos residenciales observando el disco del medidor, para tomarle el tiempo con el cronometro.

De esta forma se saco la demanda que tenía cada una de los diferentes tipos de residencias, o sea, que se tomo la medición en la hora pico de consumo y fue por medio de la siguiente formula que se saco:

El único inconveniente que se puede tener en este método es el error visual, pues es imposible tener una lectura exacta mientras que el disco esta girando o también se puede presentar un error de dedo, al momento de tratar de detener el cronometro en el momento que se considera conveniente.

Para el pronostico de los años futuros se investigo en las bases de datos de esta empresa (CFE) en donde ya tenían establecida toda la información necesaria para un periodo de largo plazo que llega hasta un pronostico del año 2014.

Se tuvo que sacar de igual forma la demanda coincidente la cual es La suma de todas las demandas mensuales registradas en el año por el factor de coincidencia, el cual es la relación de la demanda máxima ocurrida en el Sistema y la sumatoria de las demandas máximas de las empresas que lo conforman, en un intervalo de tiempo determinado.

8.- RESULTADOS, PLANOS, GRAFICAS; PROTOTIPOS Y PROGRAMAS.

8.1.- Distribución de las clases de uso de suelo

Los datos que la siguiente tabla engloba son:

• El Tipo de Uso de Suelo: Este apartado nos sirvió para determinar o para clasificar a las diferentes colonias o áreas que existen en la ciudad, como ya se menciono anteriormente la clasificación de uso de suelo se tomo de la carta de uso de suelo, de donde salió RESIDENCIAL, COMERCIAL e INDUSTRIAL.
• Clase y Definición: Son subdivisiones de cada uno de los tipos de uso de suelo, donde la residencial abarca desde las Residencias y mansiones hasta las casas populares, la comercial desde mercados al menudeo hasta las supertiendas y la zona industrial teniendo solo dos clasificaciones industria, son mediana de dos y tres turnos.
• Las siguientes celdas nos muestran cada una de las subestaciones y estas los números de los clientes con las que cuentan para cada uno de los tipos de suelo, además de la clase y definición.

Para la elaboración de esta tabla se contó con la cooperación de la empresa (CFE), la obtención de los datos fue proporcionada por el departamento de Facturación y Cobranzas, por el Sr. Omar Ulibarria.

La información que nos proporcionaron fue la de un documento en programa de autocad el cual nos mostraba un mapa de los ciclos de la ciudad además de unos documentos con los datos del número de usuarios por cada ciclo.

Un ciclo es una sección de área delimitada de la ciudad donde se realiza las mediciones correspondientes o tomas de lecturas a través de rutas de esa misma sección, un ciclo abarca varias colonias, entonces el número de usuarios se obtuvo en base al número de medidores que se encontraban por colonia o por el número de servicios entregados.

En la tabla siguiente se aprecia el área ocupada por las diferentes clases de uso de suelo.

• Uso de Suelo: Además de mostrarnos la clasificación explicada anteriormente se añaden dos tipos mas una es la de Vacante Restringido y Vacante disponible, las cuales se consideran como zonas no productoras de carga y con la diferencia de que la vacante disponible en un futuro se convertirá en productora de carga ya sea del tipo Comercial, Residencial o Industrial.
• Clase y Definición: Además de las subdivisiones ya mencionadas anteriormente esta también tiene otras subclasificaciones puesto que la vacante restringida se clasifica en Vías Fluviales que son cada uno de los canales y drenes con los que cuenta la ciudad, Depósitos de Agua y una Zona de Uso Restringido. Mientras que la Vacante Disponible tiene como subdivisión la Zona Espacial de Desarrollo Controlado además de otras zonas de desarrollo de Crecimiento Futuro Residencial.
• El área ocupada se saco mediante un archivo de autocad que contenía las divisiones de cada una de las colonias de la ciudad el cual contenía medidas reales. Este archivo fue extraído del departamento de Obras Publicas del H. Ayuntamiento de Ahome por el arquitecto Alfonso Cota en coordinación del departamento de Proyectos y Construcción de esta Empresa (CFE).

Una vez obtenidas las áreas se pudo saber cada una de las superficies de cada una de las colonias es entonces que se pudo distribuir en cada una de las clases y tipos de usos de suelo, para poder saber a que subestación pertenecía.

De igual forma los datos de los canales y drenes de la ciudad fueron adquiridos del departamento de obras publicas por el arquitecto Ernesto Álvarez, de este documento es que salió la información de vacante restringido.

8.2.- Densidad de ocupación

En las siguientes tablas se muestran los datos de la densidad de ocupación de cada una de las subestaciones y para hacer una pequeña aclaración la densidad de ocupación se saca de los datos del numero de clientes entre la superficie que ocupa cada uno de ellos.

Para su realización lo primero que se ocupo fue la de investigación en primera instancia del tipo de uso de suelo que se tiene por cada colonia, comercio e industria de la ciudad, es así como se conoció la superficie que cada una de estas tenían, después se investigo por medio del mapa de los ciclos cada uno de los usuarios que se tiene en la ciudad.

Ya obtenido este dato se procedió a colocar cada uno de estos en cada una de las subestaciones que se tiene en esta ciudad, tomando en cuenta cada uno de los clientes que se tienen calculados y facturados en la ciudad, esto fue para sacar un porcentaje de error en la medición.

La finalidad de la realización de esta tabla es la de dar a conocer el numero de habitantes por hectárea que se tiene en cada uno de los tipos de uso de suelo pues como ya se sabe dependiendo del numero de habitantes por colonia es la cantidad de espacio que se va a esta ocupando en cada una de las colonias.

También la finalidad que se busco con la realización de esta tabla fue la de tener una base de datos que fuera lo mas simple para hacer los cambios pertinentes de acuerdo al aumento que se vaya presentando en los años futuros, en que se vaya dando el crecimiento de nuestra ciudad.