Proyecto de optimización de la coordinación de protecciones mediante algoritmos genéticos en las instalaciones eléctricas de una planta de alimentos en una empresa de procesamiento de aves de corral en Arequipa

• Autor: Flores Choque, Anthony Brandon
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/21613
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12773/21613
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Coordinación de protecciones; Relés de sobrecorriente; Algoritmos genéticos; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.02.01

La coordinación de protecciones eléctricas en sistemas industriales de media tensión representa un desafío técnico crítico para garantizar la selectividad, rapidez y confiabilidad de la protección. El presente trabajo de suficiencia profesional aborda la optimización de la coordinación de relés de sobrecorriente en el sistema eléctrico industrial de una planta de procesamiento de pollos de 22.9 kV, mediante la aplicación de algoritmos genéticos. El sistema bajo estudio presenta configuración radial con múltiples niveles de coordinación y 07 pares críticos de relés primario-respaldo que deben cumplir con el intervalo de tiempo de coordinación (CTI) mínimo de 200 ms establecido por el estándar IEEE 242-2001. La metodología propuesta integra modelamiento matemático riguroso del sistema eléctrico, cálculo preciso de corrientes de falla mediante análisis nodal, caracterización completa de curvas tiempo-corriente según estándares IEC 60255, y optimización multiobjetivo mediante algoritmo genético con operadores especializados. Los parámetros de ajuste optimizados incluyen corriente de pickup (Ip), dial de tiempo (TDS) y selección de curva característica para cada uno de los 6 relés del sistema. Los resultados demuestran la efectividad de la metodología propuesta. El algoritmo genético convergió en 129 generaciones, logrando solución óptima con función objetivo de 2.847. Todos los 07 pares de coordinación cumplen el CTI mínimo de 200 ms, con margen promedio de 149 ms sobre el límite. Los tiempos de operación se redujeron 32% respecto a ajustes convencionales, mejorando significativamente la rapidez de despeje de fallas. El análisis de sensibilidad mediante 100 simulaciones Monte Carlo confirmó robustez de la solución ante variaciones de ±15% en corrientes de cortocircuito, ±25% en cargas, y tolerancias de equipos, manteniendo probabilidad de violación inferior a 1%. La validación experimental mediante 6 escenarios de falla (trifásicas, bifásicas, fase-tierra en diferentes barrajes) verificó cumplimiento de selectividad, con desviaciones máximas de 3.2% entre tiempos calculados y simulados. Las curvas tiempo-corriente comparativas evidencian separación adecuada entre protección primaria y respaldo en todo el rango operativo. El sistema optimizado garantiza continuidad de servicio mediante aislamiento selectivo de fallas, minimizando interrupciones a procesos críticos de la planta industrial.