Ampliación de la subestación del Astillero de Balboa

Abstract

El presente TFG consiste en un proyecto de ampliación de la instalación eléctrica de media tensión para adecuar las instalaciones y aumentar la potencia de una subestación prexistente en el Astillero de Balboa (Panamá). Se van a llevar a cabo una serie de modificaciones en la subestación que deben estar de acuerdo con la normativa vigente en Panamá, la Norma NFPA 70 NEC 99 (National Electric Code), como se explica en la memoria del presente trabajo. Se analizan las características actuales del Astillero, que corresponden a una instalación eléctrica inicialmente diseñada en 1914, y actualizada posteriormente, pero que aún no permite satisfacer la demanda de servicios como el hydrojetting y el waterblasting. Se estudia la necesidad de ampliación de potencia, para cubrir los nuevos servicios que se van a prestar, partiendo de un estudio detallado de los consumos, considerando en cuenta las cargas que van a instalarse. Una vez estudiada la necesidad de ampliación de potencia, se plantean tres alternativas de rehabilitación del astillero y se estudian sus costes, como se detalla en la memoria: la puesta en funcionamiento de los diques 2 y 3; la puesta en funcionamiento de los diques 2 y 3, y del dique 1 con servicios mínimos; y la puesta en marcha de los diques 1, 2 y 3 con todos los servicios. De acuerdo con la dirección del astillero de Balboa, se decide que la alternativa 3 es la que va a llevarse a cabo. Para ello, es necesario ampliar la acometida que suministra la subestación del astillero. Durante la puesta en marcha, va a ser necesario instalar un transformador provisional de 5 MVA, cuyas características se detallan en la memoria. Posteriormente, será necesaria la sustitución del transformador de 5 MVA por un transformador definitivo que cumpla con los criterios establecidos por la empresa suministradora NATURGY, en estricto cumplimiento de la normativa panameña vigente. Se van a diseñar también las celdas de media tensión (MT) que conectan las diferentes partes de la instalación, con los elementos de control y protección necesarios. Posteriormente, se detalla la selección de las secciones de cable que conectan las celdas de MT con las subestaciones del Astillero, para lo cual se aplica el criterio térmico y de caída de tensión, de acuerdo con la normativa, así como los factores de simultaneidad estimados para las cargas suministradas. Se dimensionan, también, los distintos elementos de protección eléctrica (interruptores automáticos y fusibles) para las celdas primarias, secundarias y los cuadros de alimentación, para garantizar que los elementos de la subestación están protegidos frente a sobrecargas y cortocircuitos. Finalmente, se dimensionan las instalaciones de puesta a tierra de la subestación del Astillero de Balboa. Se presenta el plan de trabajo para la ampliación de la Subestación, que incluye, entre otros trabajos: - Desarrollo de la obra civil necesaria para la acometida de los nuevos componentes de la subestación. - Adecuaciones civiles para la salida de cables XLPE a transformadores. - Instalación de las barras áreas y seccionadores de entrada de líneas y transformadores. - Instalación de todos los elementos de protección necesarios según la legislación vigente: tomas a tierras, pararrayos, etc. La ampliación de la Subestación del Astillero de Balboa tiene un presupuesto de ejecución material de 4.333.159,79 $. Teniendo en cuenta los gastos generales (17%), el beneficio industrial (6%) y la base imponible ITBMS en Panamá (7%), el presupuesto de la ejecución por contrata es 5.702.871,60 $.

The present TFG consists of a project for the expansion of the medium-voltage electrical installation to upgrade the facilities and increase the power capacity of a pre-existing substation at the Balboa Shipyard (Panama). A series of modifications will be carried out at the substation, ensuring full compliance with the current regulations in Panama, the NFPA 70 NEC 99 (National Electric Code), as explained in the “Memoria” of this project. The current characteristics of the shipyard are analyzed, corresponding to an electrical installation initially designed in 1914, which has been updated over time but still does not meet the demand for services such as hydrojetting and waterblasting. The need for power expansion is studied to support the new services to be provided, based on a detailed assessment of consumption, taking into account the loads to be installed. Once the need for power expansion has been analyzed, three alternatives for the rehabilitation of the shipyard are proposed, and their costs are studied, as detailed in the report: the reactivation of docks 2 and 3; the reactivation of docks 2 and 3, and dock 1 with minimal services; and the full activation of docks 1, 2, and 3 with all services operational. In accordance with the management of the Balboa Shipyard, it is decided that alternative 3 will be implemented. To achieve this, it is necessary to expand the power supply feeding the shipyard’s substation. During the initial phase, a temporary 5 MVA transformer will be installed, the specifications of which are detailed in the report. Subsequently, it will be necessary to replace the 5 MVA transformer with a permanent transformer that meets the criteria established by the electricity provider NATURGY, in strict compliance with the current Panamanian regulations. The design will also include the medium-voltage (MV) switchgear that connects different parts of the installation, incorporating the necessary control and protection components. The selection of cable sections connecting the MV switchgear with the shipyard’s substations will be detailed, applying thermal and voltage drop criteria in accordance with the regulations, as well as considering the estimated simultaneity factors for the supplied loads. Additionally, various electrical protection elements (circuit breakers and fuses) will be dimensioned for the primary and secondary switchgear and power distribution panels, ensuring that all substation components are adequately protected against overloads and short circuits. Finally, the grounding system of the Balboa Shipyard substation will be designed. The work plan for the substation expansion is presented, which includes, among other tasks: - Development of the necessary civil works for the installation of the new substation components. - Civil modifications to accommodate XLPE cables leading to transformers. - Installation of aerial busbars and line and transformer disconnectors. - Implementation of all necessary protection elements according to the applicable legislation: grounding systems, lightning arresters, etc. The material execution budget for the expansion of the Balboa Shipyard Substation amounts to $4,333,159.79. Considering general expenses (17%), industrial profit (6%), and the ITBMS tax base in Panama (7%), the total contract execution budget is $5,702,871.