herramienta de ingenierÍa para el diseÑo de … bajo mi responsabilidad, que el proyecto...

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERO INDUSTRIAL

HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D

Autor: Martín Romero SánchezDirector: Luis Cabezón López

MadridAgosto 2016

AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN RED DE PROYECTOS FIN DE GRADO, FIN DE MÁSTER, TESINAS O MEMORIAS DE BACHILLERATO

1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma. El autor D MARTIN ROMERO SÁNCEZ DECLARA ser el titular de los derechos de propiedad intelectual de la obra: HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D, que ésta es una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad Intelectual. 2º. Objeto y fines de la cesión. Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la Universidad, el autor CEDE a la Universidad Pontificia Comillas, de forma gratuita y no exclusiva, por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de reproducción, de distribución y de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra a) del apartado siguiente. 3º. Condiciones de la cesión y acceso Sin perjuicio de la titularidad de la obra, que sigue correspondiendo a su autor, la cesión de derechos contemplada en esta licencia habilita para:

a) Transformarla con el fin de adaptarla a cualquier tecnología que permita incorporarla a internet y hacerla accesible; incorporar metadatos para realizar el registro de la obra e incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección.

b) Reproducirla en un soporte digital para su incorporación a una base de datos electrónica, incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de garantizar su seguridad, conservación y preservar el formato.

c) Comunicarla, por defecto, a través de un archivo institucional abierto, accesible de modo libre y gratuito a través de internet.

d) Cualquier otra forma de acceso (restringido, embargado, cerrado) deberá solicitarse expresamente y obedecer a causas justificadas.

e) Asignar por defecto a estos trabajos una licencia Creative Commons. f) Asignar por defecto a estos trabajos un HANDLE (URL persistente).

4º. Derechos del autor. El autor, en tanto que titular de una obra tiene derecho a:

a) Que la Universidad identifique claramente su nombre como autor de la misma b) Comunicar y dar publicidad a la obra en la versión que ceda y en otras posteriores a través

de cualquier medio. c) Solicitar la retirada de la obra del repositorio por causa justificada. d) Recibir notificación fehaciente de cualquier reclamación que puedan formular terceras

personas en relación con la obra y, en particular, de reclamaciones relativas a los derechos de propiedad intelectual sobre ella.

5º. Deberes del autor. El autor se compromete a:

a) Garantizar que el compromiso que adquiere mediante el presente escrito no infringe ningún derecho de terceros, ya sean de propiedad industrial, intelectual o cualquier otro.

b) Garantizar que el contenido de las obras no atenta contra los derechos al honor, a la intimidad y a la imagen de terceros.

c) Asumir toda reclamación o responsabilidad, incluyendo las indemnizaciones por daños, que pudieran ejercitarse contra la Universidad por terceros que vieran infringidos sus derechos e intereses a causa de la cesión.

d) Asumir la responsabilidad en el caso de que las instituciones fueran condenadas por infracción de derechos derivada de las obras objeto de la cesión.

6º. Fines y funcionamiento del Repositorio Institucional. La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio, investigación, o cualquier otro fin lícito. Con dicha finalidad, la Universidad asume los siguientes deberes y se reserva las siguientes facultades: La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no

garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá de la copia privada, requerirá que se cite la fuente y se reconozca la autoría, que no se obtenga beneficio comercial, y que no se realicen obras derivadas.

La Universidad no revisará el contenido de las obras, que en todo caso permanecerá bajo la responsabilidad exclusive del autor y no estará obligada a ejercitar acciones legales en nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso de las obras.

La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro. La Universidad se reserva la facultad de retirar la obra, previa notificación al autor, en

supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros. Madrid, a 29 de agosto de 2016

ACEPTA

Fdo. Motivos para solicitar el acceso restringido, cerrado o embargado del trabajo en el Repositorio Institucional:

Declaro, bajo mi responsabilidad, que el Proyecto presentado con el título

HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE

SUBESTACIONES EN 3D

en la ETS de Ingeniería - ICAI de la Universidad Pontificia Comillas en el

curso académico 2015/2016 es de mi autoría, original e inédito y

no ha sido presentado con anterioridad a otros efectos. El Proyecto no es

plagio de otro, ni total ni parcialmente y la información que ha sido tomada

de otros documentos está debidamente referenciada.

Fdo MARTÍN ROMERO SÁNCHEZ Fecha: 29/08/2016

Autorizada la entrega del proyecto

EL DIRECTOR DEL PROYECTO

Fdo. LUIS CABEZÓN LÓPEZ Fecha: 29/08/2016

Vº Bº del Coordinador de Proyectos

Fdo. TOMÁS GÓMEZ SAN ROMÁN Fecha: 29/ 08/ 2016

R E D E L E C T R I C A

D E E S P A Ñ A

HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL

DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D

DOCUMENTO Nº00-6

Edición 3

Fecha: 08/16

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE

SUBESTACIONES RESUMEN EJECUTIVO

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PROYECTO FIN DE MÁSTER Documento Nº 00_6: Resumen Ejecutivo

Martín Romero Sánchez 1/3

Sumario—Este documento recoge los resultados y conclusiones

obtenidos en el proyecto HERRAMIENTA DE INGENIERÍA

PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D. Se inicia

planteando el problema propuesto por REE a modo de

introducción. A continuación, se muestra el procedimiento

seguido durante la ejecución del estudio y como conclusión se

incluyen los resultados obtenidos.

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad REE emplea AutoCAD 2D para la

elaboración de la documentación gráfica de sus proyectos de

ingeniería de subestaciones. El diseño en 2D es una

metodología tradicional pero ineficiente.

Con la aparición de tecnologías de modelado en 3D para

ingeniería más avanzadas y eficientes REE se plantea la

necesidad de renovar su metodología de diseño de

subestaciones. Los objetivos principales son la permanencia

de REE es la inclusión de tecnologías de vanguardia para la

reducción de costes y tiempos.

Para ello se propone la selección o desarrollo de una

herramienta de diseño en 3D y la preparación de un plan de

implantación y uso. Asimismo, se estudiará detenidamente el

beneficio que ofrece tanto a nivel de tiempos como

económico. El proyecto queda limitado a la ingeniería de un

Proyecto Técnico Administrativo.

II. SELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA A EMPLEAR

La herramienta óptima para emplear será aquella que

aporte mayor calidad a la hora de satisfacer los requisitos

planteados por REE. Para la selección de las herramientas

candidatas se ha planteado un estudio cualitativo de mercado

atendiendo a los siguientes requisitos:

Permite automatizar procesos repetitivos

Permite llevar a cabo todas las tareas de diseño

Manejo fácil e intuitivo

Diseño 3D rápido y sencillo

Implantación rápida

Los planos se generan rapidamente

Gestiona bien la base de datos de aparamenta

Es simple

Customizable para aplicaciones específicas

Ofrece soporte

Aplicando los criterios anteriormente citados se ha

elaborado una lista con cinco herramientas candidatas:

AutoCAD

Herramienta básica para el diseño en 2D y 3D.

Solid Works

Herramienta básica para el diseño 3D

Primtech

Herramienta de diseño orientada a la ingeniería de

subestaciones. Emplea AutoCAD como editor e

incorpora librerías adicionales.

Bentley Substation

Herramienta de diseño orientada a la ingeniería de

subestaciones. Emplea Microstation como editor e

incorpora librerías adicionales.

Aplicación Propia

Desarrollo de una aplicación propia que satisfaga

las necesidades del proyecto.

Las herramientas candidatas han sido sometidas a un

estudio mediante el despliegue de la función de calidad con el

objetivo de cuantificar numéricamente la satisfacción que

ofrecen a los requisitos del proyecto:

HERRAMIENTA PUNTUACIÓN

Solid Works 71,4

Bentley Substation 88,4

Primtech 88,5

AutoCAD 39,5

Aplicación propia 37,6

Substation design Suite 28,6



Martin Romero Sánchez


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Fecha: 08/16



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Debido a la proximidad de los resultados se va a proceder

con el estudio de las herramientas Bentley Substation y

Primtech. LaFigura 1 representa el proceso seguido para la

selección de la herramienta.

Figura 1: Proceso de selección de la herramienta

III. ESTUDIO DE APLICACIÓN

Tras establecer un contacto con los proveedores de ambas

soluciones se ha procedido a entablar una serie de reuniones

para que puedan mostrar las cualidades ofrecidas por sus

herramientas. Tras su análisis se ha obtenido la conclusión de

que ambos programas son aptos. No obstante, la distribución

de la carga de trabajo difiere.

Bentley Substation requiere una mayor carga de trabajo al

inicio del proyecto. En cambio, la ingeniería de detalle se

encuentra mucho más automatizada siendo capaz de generarse

de manera automática.

Por su parte Primtech requiere menor carga de trabajo en

las primeras fases del proyecto pero requerirá mayor

dedicación en la ingeniería de detalle correspondiente a los

últimos documentos del proyecto.

Debido a que el estudio queda limitado a un Proyecto

Técnico Administrativo se va a proceder con Primtech. La

Figura 2 representa la distribución de carga de trabajo para

ambas soluciones.

Figura 2: Comparativa de carga de trabajo

IV. PROYECTO PILOTO

Con el objetivo de evaluar el ahorro de tiempo y recursos

se ha elaborado un proyecto piloto. Los tiempos empleados en

su delineación han sido medidos para su comparación con los

métodos empleados en la actualidad.

Nueva subestación según guía DYES

DYES 132 kV

Nueva subestación según guía NO DYES

Doble Barra Longitud Reducida

Ampliación de subestación

Ampliación Subestación Dragonera

La Figura 4 representa una subestación modelada mediante

Primtech.

Los resultados de tiempos obtenidos se recogen en la

siguiente tabla:

TAREA Primtech AutoCAD

Nueva subestación DYES 0.4 horas 0.5 horas

Fijo Ampliación 0.6 horas 0.5 horas

Calle DYES 0.1 horas 0.2 horas

Calle no DYES 0.5 horas 2 horas

Asumiendo que el 20% de los proyectos van a ser

subestaciones DYES de nueva construcción; el 80% de los

proyectos van a ser de ampliación, siendo un 40% de ellos

según normativa DYES; y siendo las ampliaciones un 40% de

una sola calle, otro 30% de dos calles y otro 30% de tres calles

se puede establecer el factor de ahorro mediante la Ecuación 1.

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 =𝑇𝑝𝑢

𝐴𝑢𝑡𝑜𝐶𝐴𝐷 − 𝑇𝑝𝑢𝑃𝑟𝑖𝑚𝑡𝑒𝑐ℎ

𝑇𝑝𝑢𝐴𝑢𝑡𝑜𝐶𝐴𝐷

· 100% [1]

𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 64%


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V. ANÁLISIS ECONÓMICO

Se ha elaborado un estudio de viabilidad económica con el

fin de determinar la inversión límite que permita obtener

rentabilidad a la implantación del diseño en 3D en el

departamento de ingeniería de subestaciones. Para ello

solamente se ha tenido en cuenta la reducción de costes

asociados al ahorro de tiempo en la elaboración de

documentación gráfica.

Se han asumido dos costes a estudiar, tanto la inversión

inicial que incluye el coste de las licencias como el de la

formación del personal como el coste del modelado en 3D de

la librería de aparamenta necesaria. A modo de ejemplo se ha

analizado un escenario en el cual se establecen los siguientes

costes:

COSTE MODELADO

Modelado aparamenta 967.2 horas 29016 €

Elaboración plantillas 75 horas 2250 €

TOTAL 31266 €

INVERSIÓN INICIAL

Formación x1 10.000€

Licencia Primtech x4 80.000€

Licencia AutoCAD x4 40000 €1

TOTAL 90.000 €

La tasa de descuento empleada es del 10.34%, estimada a

partir del WACC2 de la compañía. La inversión se va a

considerar durante 5 años. La Figura 4 representa el área que

garantiza rentabilidad positiva. Como se puede apreciar el

escenario estudiado se encuentra dentro de la misma, siendo

viable el proyecto.

1 Se asume que las licencias de AutoCAD ya han sido adquiridas 2 Weighted Average Cost of Capital (Coste Medio Poderado del Capital)

Figura 4: Área de rentabilidad de la inversión

VI. RESULTADOS

A la vista de los resultados obtenidos se concluye que el

uso de Primtech como herramienta de modelado 3D por parte

del Departamento de Ingeniería de Subestaciones de REE

supondrá un ahorro de tiempo estimado del 64% en la

elaboración de documentación gráfica que se traducirá en un

valor actual neto de la inversión equivalente a 133890€. Por

estas razones se recomienda la incorporación de Primtech a la

ingeniería de subestaciones.

Figura 3: Subestación DYES 132 kV


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SUBESTACIONES EXECUTIVE SUMMARY

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PROYECTO FIN DE MÁSTER Documento Nº 00_6: Resumen Ejecutivo (ENGLISH)


Summary—This document collects the results and conclusions

obtained in the project ENGINEERING TOOL FOR

SUBSTATION 3D DESIGN. First the problem proposed by REE

is introduced. Then the procedure followed during the execution

of the project is shown and, as a conclusion, the results of the

study are commented.

I. STATEMENT

Currently REE employs 2D AutoCAD for the development

of the graphic documentation of their engineering substation

projects. 2D design is a traditional but inefficient

methodology.

With the advent of 3D modeling technologies for more

advanced and efficient engineering, REE has a need to renew

their design methodology substations. The main objectives for

the continuation of REE is the inclusion of advanced

technologies to reduce costs and time.

In order to accomplish REE’s requirements, the selection or

development of a 3D design tool and the preparation of an

implementation plan is proposed. The time reduction and

economic benefits will be carefully considered. The project is

limited to the engineering of a Technical Administrative

Project.

II. SELECTION OF THE TOOL TO USE

The optimal tool to use will be the one which results in the

highest grade of quality when satisfying the requirements set

by REE. For the candidate tools a qualitative market study has

been raised according to the following requirements:

Allows the automatization of repetitive processes

Enables carrying out all design tasks

Easy and intuitive operation

3D design is quick and easy

Quick deployment

The drawings are generated quickly

Well-managed database switchgear

Simple

Customizable for specific applications

Offers support

Applying the above criteria, a list of five candidate tools has

been developed:

AutoCAD

Basic 2D and 3D design tool.

Solid Works

Basic 3D design tool.

Primtech

Design tool oriented for substation engineering.

Uses AutoCAD as editor and incorporates

additional libraries.

Bentley Substation

Design tool oriented for substation engineering. Uses

Microstation as editor and incorporates additional

libraries.

Own Application

Development of own application that satisfies the

project’s needs.

The candidate tools were subjected to a study by the quality

function deployment with the objective of establishing

numerically the satisfaction they offer to the project

requirements:

TOOL PUNTUATION

Solid Works 71,4

Bentley Substation 88,4

Primtech 88,5

AutoCAD 39,5

Own Application 37,6

Substation design Suite 28,6

ENGINEERING TOOL FOR SUBSTATION

3D DESIGN

Martin Romero Sánchez


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: Due to the proximity of the results, Bentley Substation

and Primtech tools will be studied Figure 1 depicts the process

for the selection of the tool.

Figure 1: Tool selection process

III. APPLICATION STUDY

After establishing contact with the suppliers of both

solutions, a series of meetings was arranged in order to

provide them with the possibility to show the qualities offered

by their tools. After analyzing the information provided, the

study has reached the conclusion that both programs are

eligible. However, the distribution of the workload differs.

Bentley Substation requires a greater workload at the start

of the project. On the other hand, detail engineering is much

more automated, as it is able to be generated automatically.

Meanwhile Primtech requires a smaller workload in the

early stages of the project but will require greater dedication to

detail engineering documentation.

Because the study is limited to a Technical Administrative

Project, the implantation will proceed with Primtech. Figure 2

represents the distribution of the workload for both solutions.

Figure 2: Workload comparison

IV. PILOT PROJECT

In order to evaluate the savings in time and resources, a

pilot project has been developed. Time employed in its

delineation has been measured for comparison with the

methods used today.

New substation according to DYES guidelines

DYES 132 kV

New substation not following DYES guidelines

Double Busbar Reduced Length

Substation expansion

Dragonera Expansion

Figure 3 represents a substation modelled by Primtech.

The timing results are collected in the following table:

TAREA Primtech AutoCAD

New DYES substation 0.4 hours 0.5 hours

Fixed expansion 0.6 hours 0.5 hours

DYES bay 0.1 hours 0.2 hours

Non DYES bay 0.5 hours 2 hours

Assuming that 20% of projects will be newly-built DYES

substations; 80% of the projects will be expansion, with 40%

of them according to DYES guidelines; and extensions being

40% of a single bay, another 30% from two bays and another

30% three bays you can set the saving factor by Equation 1.

𝑆𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 =𝑇𝑝𝑢

𝐴𝑢𝑡𝑜𝐶𝐴𝐷 − 𝑇𝑝𝑢𝑃𝑟𝑖𝑚𝑡𝑒𝑐ℎ

𝑇𝑝𝑢𝐴𝑢𝑡𝑜𝐶𝐴𝐷

· 100% [1]

𝑆𝑎𝑣𝑖𝑛𝑔 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = 64%


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V. ECONOMIC ANALYSIS

An economic feasibility study has been developed in order

to determine the investment limit to obtain profitability for the

implementation of 3D design in the Substation Engineering

Department. It has only taken into account the reduction of

costs associated with time savings in the development of

graphical documentation.

Two costs have been taken into consideration, the initial

investment, including the cost of the licenses and the training

of employees, and the cost of 3D modeling of the installation

templates and the equipment library. As an example, it

analyzed a scenario in which the following costs were

established:

COSTE MODELADO

Equipment modelling 967.2 hours 29016 €

Templates modelling 75 hours 2250 €

TOTAL 31266 €

INVERSIÓN INICIAL

Training x1 10.000€

Primtech licences x4 80.000€

AutoCAD licences x4 40000 €1

TOTAL 90.000 €

The discount rate used is 10.34%, estimated from the

company's WACC2. The investment will be considered for 5

years. Figure 4 represents the area that guarantees positive

returns. As shown, the studied scenario remains inside the

area, being the project therefore feasible.

1 It is assumed that the AutoCAD licenses were acquired in advance 2 Weighted Average Cost of Capital

Figure 4: Profitability area

VI. RESULTS

In view of the results, it is concluded that the use of

Primtech as a 3D modeling tool by the Department of

Substations Engineering in REE will lead to an estimated time

saving of 64% in the development of graphic documentation

that will result in a net present value for the investment

equivalent to 133890€. For these reasons the incorporation of

Primtech to the substation engineering is recommended.

Figure 1:DYES 132 kV substation

R E D

E L E C T R I C A D E E S P A Ñ A

HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA

EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D

DOCUMENTO Nº01-6

Edición 3 Fecha: 08/16

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SUBESTACIONES MEMORIA

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PROYECTO FIN DE MÁSTER Documento Nº 01_6: Memoria Martín Romero Sánchez 1/77

HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D

DOC. Nº 1

MEMORIA GENERAL

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ÍNDICE SECCIÓN A SITUACIÓN ACTUAL Y PUESTA EN CONTEXTO ............................................ 3 1. OBJETO ........................................................................................................ 4 2. ALCANCE DEL PROYECTO ......................................................................... 5 3. PROCEDIMIENTOS ACTUALES EMPLEADOS POR REE .......................... 6 4. MODELADO 3D EN SUBESTACIONES ........................................................ 7 SECCIÓN B SELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DISEÑO Y PLAN DE IMPLANTACIÓN ........ 9 1. METODOLOGÍA APLICADA PARA LA SELECCIÓN DE HERRAMIENTA . 11 2. ANÁLISIS Y RESULTADOS......................................................................... 16 3. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO ............................................................. 28 SECCIÓN C ESTUDIO DE APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA Y PRE PROYECTO PILOTO .... 32 1. CONSIDERACIONES PREVIAS .................................................................. 34 2. NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍA DYES ............................................ 35 3. NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍA NO DYES ...................................... 37 4. AMPLIACIÓN DE SUBESTACIÓN ............................................................... 40 5. RESULTADOS DEL ESTUDIO .................................................................... 42 6. COMPARATIVA CON AUTOCAD ................................................................ 43 SECCIÓN D: ANÁLISIS DE LAS RUTINAS A AUTOMATIZAR .......................................... 45 1. ELABORACIÓN DE APARAMENTA ............................................................ 47 2. ELABORACIÓN DE PLANTILLAS ............................................................... 49 3. ANÁLISIS DE PLAZOS ................................................................................ 50 SECCIÓN E MEMORIA ECONÓMICA ........................................................................ 53 1. CONSIDERACIONES PREVIAS .................................................................. 55 2. ÍNDICE DE COSTES Y BENEFICIOS ......................................................... 56 3. DISTRIBUCIÓN DE COSTES ...................................................................... 58 4. MODELO DE ANÁLISIS ............................................................................... 60 5. RESULTADOS ............................................................................................. 65 6. CONCLUSIÓN ............................................................................................. 70 SECCIÓN F FUTUROS DESARROLLOS ..................................................................... 71 SECCIÓN G REFERENCIAS ................................................................................... 75

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DOCUMENTO Nº01-6



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SECCIÓN A

SITUACIÓN ACTUAL Y PUESTA EN CONTEXTO

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1. OBJETO El objeto de este proyecto es definir y valorar las distintas herramientas y procedimientos necesarios para optimizar el diseño de subestaciones mediante modelado 3D. Se van a buscar soluciones para la agilización de la ingeniería del diseño de subestaciones y, en la medida que se pueda, automatizar la generación de planos y su documentación correspondiente. Para tal fin se propone una metodología empleada para el análisis de las distintas alternativas presentes en el mercado. Empleándola se va a llevar a cabo la selección de la herramienta que presente una mejor adaptación a los requisitos de calidad del proyecto. Junto a la misma se incluye un plan de implantación analizando costes, plazos, riesgos y alternativas. Se han establecido los siguientes objetivos concretos:

- IDENTIFICACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS - Elaborar un estudio de las diferentes herramientas disponibles en el mercado y su

aplicación al diseño de subestaciones. Se identificará la herramienta o herramientas que mejor se adapten.

- ESTUDIO DE APLICACIÓN

- Las herramientas seleccionadas serán empleadas en el diseño de una subestación con el objetivo de evaluar su utilidad.

- ESTUDIO DE IMPLANTACIÓN

- Establecer los métodos para la futura implantación de la herramienta seleccionada.

- ESTUDIO DE VIABILIDAD - Analizar si la financiación del proyecto cubre las necesidades de rentabilidad.

- DOCUMENTACIÓN

- Todos los avances y conclusiones obtenidos en este proyecto serán debidamente documentados. Se elaborará un guion simplificado de uso de las herramientas empleadas y un manual más detallado de los complementos desarrollados.

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2. ALCANCE DEL PROYECTO El alcance inicial se reduce al Proyecto Técnico Administrativo, limitándose a la ingeniería básica de un proyecto. No obstante, la herramienta ha de ser lo suficientemente versátil como para que en un futuro se estudie la posibilidad de incorporar su uso en la ingeniería de detalle. Como requisito mínimo se establece que ha de servir para determinar las disposiciones físicas en los planos de obra civil y montaje electromecánico. Se evaluará positivamente su posibilidad de adaptarse a tales efectos además de a la normativa propia de Red Eléctrica de España S.A.U. (en adelante REE) incluida en las guías DYES [1]. Los planos que han de ser capaces de generar a partir de un modelo 3D son:

- PLANTA GENERAL: APARAMENTA - SECCIONES GENERALES: APARAMENTA - PLANTA GENERAL: CONECTORES Y CADENAS - SECCIONES GENERALES: CONECTORES Y CADENAS - PLANTA GENERAL: EMBARRADOS - SECCIONES GENERALES: EMBARRADOS - PLANTA GENERAL: EMBARRADOS. PENDIENTE DIRECCIÓN TRANSVERSAL - SECCIONES GENERALES: EMBARRADOS. PENDIENTE DIRECCIÓN TRANSVERSAL

La herramienta ha de ser compatible con las disposiciones típicas de subestaciones operadas por REE en el territorio nacional. Estas van a depender del tipo de:

- NIVEL DE TENSIÓN - 400 kV - 220 kV - 132 kV - 66 kV

- TOPOLOGÍA - Anillo - Doble barra - Simple barra - Interruptor y 1/2

- TIPO - Intemperie - Blindada

- ZONA - Península - Baleares

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3. PROCEDIMIENTOS ACTUALES EMPLEADOS POR REE En la actualidad se emplea AutoCAD como herramienta general de diseño. Para cada nuevo proyecto se parte de las guías DYES que representa la disposición típica de cada tipo de subestación. En el caso de ampliaciones también se usa la norma DYES como guía básica de aplicación. Estas guías incluyen los equipos suministrados por cada fabricante, algunos de los cuales son producidos exclusivamente para REE, así como su disposición en la subestación. No obstante, existen casos particulares en los que debido a la disposición de la subestación no es posible seguir la norma. Los planos no se encuentran referenciados entre sí; por lo cual, si se desea realizar una modificación hay que efectuarla en todos y cada uno de los planos del proyecto por separado. Es responsabilidad del equipo de diseño y delineación la elaboración de dichos planos. El equipo está compuesto por miembros de la plantilla de REE e ingenierías externas que ofrecen el servicio [2].

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4. MODELADO 3D EN SUBESTACIONES El objetivo principal que se busca conseguir mediante el diseño en 3D es la reducción de desperdicio y la agilización en el proceso de diseño [3]. Se entiende por desperdicio toda aquella acción que no aporte valor al producto final. Dentro de este marco se pueden incluir entre otras las siguientes fuentes de desperdicio:

- MALA INTERPRETACIÓN DE PLANOS POR FALTA DE VISIÓN ESPACIAL - En el diseño en 2D el delineante debe de hacer un esfuerzo adicional a la hora de

interpretar los documentos en 2D para visualizarlos como elementos 3D reales. En cambio, si se le ofrece un modelo en 3D esta interpretación se reduce considerablemente, agilizando el trabajo.

- GENERACIÓN Y MODIFICACIÓN MANUAL DE VISTAS

- Al diseñar en 2D el programa no tiene información suficiente como para generar todas las vistas, con lo cual el delineante tiene que realizarlas de manera manual.

- REVISIONES ADICIONALES LLEVADAS A CABO POR FALLO HUMANO A LA HORA

DE INTERPRETAR LAS VISTAS O PLANOS - Un diseño en 3D ofrece una visualización más realista del proyecto incluyendo

tanto profundidad como perspectiva. Resulta más sencillo detectar tanto distancias entre elementos como posibles intersecciones. De este modo el diseño resulta más intuitivo, registrándose menor número de errores y por consiguiente menor número de revisiones.

- GENERACIÓN MANUAL DE LISTAS DE COMPONENTES

- En el diseño en 2D los elementos de un conjunto son una colección de líneas que visualmente reflejan un elemento pero que el programa no interpreta como tal. Es cierto que se pueden agrupar bajo el atributo de bloque, pero en el caso de incluirse en más de una vista o no ser visibles en los planos, no se puede garantizar que se trate de un elemento único. En cambio, mediante modelado 3D sí que se trata de un elemento único al ser insertado una única vez en el modelo 3D. De esta forma es posible que el programa genere un listado de componentes fiable de manera automática.

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Emplear el diseño en 3D como base para la elaboración de documentación gráfica, además de corregir las anteriores fuentes de desperdicio, ofrece una serie de ventajas adicionales [4]:

- PROVEE VISTAS CONSITENTES DEL MODELO FINAL - Ofrece medidas reales para cálculos más efectivos.

- VISUALIZACIÓN MÁS RÁPIDA DE COSTES

- Permite generar automáticamente listas de materiales y actualizarlas dinámicamente según se realicen revisiones. Reduce drásticamente el COPQ (Cost Of Poor Quality).

- OTROS EFECTOS POSITIVOS

- Se emplean herramientas punteras de última generación. - Los modelos 3D ayudan a una mejor visualización en presentaciones a clientes. - Ayuda a la captación de nuevos ingenieros y ameniza el trabajo.

Como aplicación particular al diseño de subestaciones existen una serie de herramientas disponibles para aprovechar estas nuevas tecnologías. No solamente ayudan en la generación de planos, sino que se integran en todas las fases del proyecto, pudiendo servir de plataforma para cálculo de estructuras, distancias de seguridad, listado de materiales, simulaciones, o como apoyo gráfico en presentaciones a clientes. De este modo su aplicación puede reducir hasta en un 40% los tiempos de diseño [4] y en un 10% los costes asociados a la ingeniería [5].

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SECCIÓN B SELECCIÓN DE LA HERRAMIENTA DE DISEÑO Y PLAN DE IMPLANTACIÓN

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INTRODUCCIÓN En esta sección se discute tanto la metodología empleada en la selección de la herramienta, el análisis de las distintas opciones y el resultado obtenido. Se establece además un plan de implantación de la herramienta seleccionada.

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1. METODOLOGÍA APLICADA PARA LA SELECCIÓN DE HERRAMIENTA Con el objetivo de seleccionar la herramienta más adecuada se ha propuesto un proceso de identificación, comparación y selección de herramientas basado en el despliegue de la función de calidad. El proceso propuesto centra el mayor grado de análisis por alternativa estudiada cuanto menor sea su número, actuando cada fase del estudio a modo de criba. De este modo la carga de trabajo global se encuentra nivelada y se optimiza la distribución de recursos. La Figura 1 representa esta distribución de recursos.

Figura 1: Distribución de recursos en el estudio de alternativas

A. IDENTIFICACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS Mediante un análisis del estado de la cuestión se va a recapitular información acerca de la mayor cantidad de proveedores de software que ofrecen herramientas para el diseño de subestaciones en 3D. De las herramientas encontradas se seleccionarán mediante un análisis cualitativo un máximo de 5. Los criterios para seleccionarlas son los listados a continuación:

- Debe de poseer herramientas de diseño 3D. - Deben de presentar suficiente información actualizada disponible y versiones recientes. - Debe de ofrecer un contacto fácil de acceder: oficina, correo o comercial. - Deben de ser ofrecidas por empresas que asuman cualquier tipo de responsabilidad en

caso de incidencia. Por lo tanto, se descartan soluciones de software libre. - Deben de existir indicios de su uso por parte de clientes del mismo sector como prueba de

fiabilidad. Se estudiarán casos de éxito. - Se valorará positivamente que ofrezca la posibilidad de automatizar procesos mediante la

aplicación de plantillas, el uso de macros o acceso a una API.

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B. DOCUMENTACIÓN DE ALTERNATIVAS Se procede a consultar toda la información comercial disponible por parte de cada proveedor. En esta fase se contempla la puesta en contacto mediante correo electrónico para solicitar más información.

C. DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN DE CALIDAD Con las 5 herramientas candidatas y la información detallada recogida en sus correspondientes informes, se procede a realizar el despliegue de la función de calidad. Los requisitos que se le van a demandar van a ser los establecidos por REE [7].

- Permite automatizar procesos repetitivos - Herramienta integral. Permite llevar a cabo todas las tareas de diseño - Manejo fácil e intuitivo - Diseño 3D rápido y sencillo - Implantación rápida - Los planos se generan rápido - Gestiona bien la base de datos de aparamenta - Es simple - Customizable para aplicaciones específicas - Ofrece soporte

De la información recapitulada, correspondiente a las características ofrecidas por las distintas herramientas, se va a hacer una selección de las más relevantes y se van a incluir dentro de la función como las características de calidad. La plantilla a emplear es la definida en la Tabla 1.

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Tabla 1: Despliegue de la función de calidad

D. SELECCIÓN DE HERRAMIENTA(S) En base a los resultados obtenidos en el despliegue de la función de calidad se procede a seleccionar la herramienta o herramientas que satisfagan mejor las necesidades. De la función de calidad, se va a recoger la importancia relativa de cada característica de calidad. Esta va a ser empleada en la comparativa de características recogida en la Tabla 2.

Características de calidad

Requisitos 0 1 2 3 4 5

1 18,2 10,02 1,8 1,03 10,9 6,04 12,7 7,05 16,4 9,06 14,5 8,07 7,3 4,08 3,6 2,09 5,5 3,010 9,1 5,0

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Solid Works

Bentley Substation

AutoCAD

Substation Design Suite

Primtech

Software propio

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Tabla 2: Tabla de características de calidad

La herramienta cuyas características aporten mayor valor será la seleccionada. En el caso de que el valor aportado por varias herramientas sea similar, con una diferencia inferior al 3%, se contempla la posibilidad de seleccionar ambas herramientas para futuros análisis.

E. CONTACTO CON PROVEEDOR Y ESTUDIO DE APLICACIÓN Se procederá a contactar con los proveedores de las herramientas seleccionadas con el fin de iniciar la negociación de la oferta. En esta fase se solicitará una primera prueba de evaluación. En el caso de estar disponible se solicitará la vía establecida por el proveedor para la evaluación del servicio.

F. CONCLUSIÓN Si la herramienta cumple con los requisitos y posee la capacidad de satisfacer las necesidades requeridas se procederá a estudiar su aplicación particular en REE. La Figura 2 resume el proceso de selección.

REQUISITO IMPORTANCIA RELATIVA Solid Works Bentley Primtech AutoCAD Aplicación Propia Substation Design SuiteEnlaza y sincroniza planos con esquemas. Se actualizan automátcamente Interoperable con otros programas que se puedan usar en el proyecto Proporciona APIs y herramientas para desarrollo de complementos Se integra con excel para el intercambio de información Posee rutinas ya automatizadas y herramientas para crear nuevas rutinas de forma sencilla Posee librerias de componentnes y equipos Sirve tanto para montaje electromecánico como para generación de esquemas Ofrece herramienta para diseño ágil de equemas La integración de equipos en el modelo 3D es rápida y con pocos pasos Integrado en software comercial de uso extendido Puede realizar otros proyectos a parte de subestaciones Ofrece soporte y la posibilidad de realizar cursos de formación Posee versión de prueba Bien documentado Ofrece oficina o distribuidor en España TOTAL: 0 0 0 0 0 0

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Figura 2: Diagrama de flujo del proceso de selección de herramienta

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2. ANÁLISIS Y RESULTADOS

A. IDENTIFICACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS Aplicando la metodología definida en el apartado 1 se ha realizado el siguiente estudio. Las alternativas estudiadas de acuerdo a las directrices establecidas en 1A se muestran a continuación: NOMBRE AutoCAD

FABRICANTE Autodesk WEB www.autodesk.es TIPO GENÉRICO DESCRIPCIÓN Herramienta básica para el diseño en 2D y 3D. NOMBRE Solid Works

FABRICANTE Dassault Systemes WEB www.solidworks.es TIPO GENÉRICO DESCRIPCIÓN Herramienta básica para el diseño 3D NOMBRE Primtech FABRICANTE Entrega WEB www.primtech.com TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN Herramienta de diseño orientada a la ingeniería de subestaciones.

Emplea AutoCAD como editor. Incorpora librerías adicionales.

NOMBRE EPLAN

FABRICANTE EPLAN WEB http://www.eplan.es TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN Programa para el diseño de esquemas eléctricos. No dispone de montaje electromecánico ni obra civil.

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NOMBRE ATLAN

FABRICANTE Pullnet WEB www.pullnet.com TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN Programa de ingeniería que abarca el ciclo de vida completo de una subestación. NOMBRE Substation

FABRICANTE Bentley WEB www.bentley.com TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN Herramienta de diseño orientada a la ingeniería de subestaciones.

Emplea Microstation como editor. Incorpora librerías adicionales. NOMBRE Substation Design Suite

FABRICANTE Automation Force WEB www.automationforce.com TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN Herramienta de diseño orientada a la ingeniería de subestaciones.

Emplea AutoCAD como editor. Incorpora librerías adicionales. NOMBRE Aplicación Propia FABRICANTE REE WEB TIPO ESPECÍFICO DESCRIPCIÓN

Desarrollo de una aplicación propia que satisfaga las necesidades del proyecto.

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Según los criterios definidos en 1A se han seleccionado las siguientes herramientas a comparar:

- AutoCAD - Solid Works - Primtech - Substation - Aplicación Propia

B. DOCUMENTACIÓN DE ALTERNATIVAS

Se ha elaborado un plan de implantación para cada herramienta disponible en el documento ANEXO 1: PLAN DE IMPLANTACIÓN DE SOLUCIONES.

C. DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN DE CALIDAD Aplicando la función de calidad definida en 1C se han obtenido los resultados reflejados en la Tabla 3.

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Tabla 3: Despliegue de la función de calidad

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1514

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Características de calidad

Requisitos 0 1 2 3 4 5

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Solid Works

Bentley Substation

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Primtech

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Tabla 4: Cumplimiento de requisitos

Como se puede observar en la Tabla 4 el grado de satisfacción de requisitos varía dependiendo de la herramienta contemplada. A modo de análisis preliminar se pueden establecer los siguientes comentarios:

- Solid Works es una herramienta multipropósito para el diseño en 3D. La principal ventaja que ofrece es la capacidad de adaptación, permitiendo llevar a cabo cualquier tipo de proyecto. Permite desde la elaboración de piezas a la creación de instalaciones completas. También posee herramientas para la elaboración de esquemas y la capacidad de generar planos. Todos los elementos de Solid Works poseen inteligencia y están enlazados entre sí, lo cual implica que una modificación en uno de ellos se actualiza en todos los conjuntos que lo referencien, incluyendo planos y modelos. También permite customizarse mediante el uso de su API. Por el contrario, presenta una elevada complejidad de manejo en cuanto a la elaboración de conjuntos que hace de lastre para su aplicación en el diseño de subestaciones. Para su correcta operación de forma eficiente se requeriría de una base de datos de aparamenta a elaborar, y de una serie de macros que asistiesen al diseño de subestaciones, lo cual retrasaría considerablemente su implantación.

- Bentley Substation es un producto de Bentley configurado específicamente para el diseño íntegro de subestaciones. Permite llevar a cabo todas las fases del proyecto desde el proyecto en ejecución a la ingeniería de detalle. La principal ventaja que ofrece es la base de datos que posee. Esta base de datos se ejecuta en paralelo al programa y enlaza todos los planos y modelos. De esta forma si se realiza una modificación por ejemplo en el montaje electromecánico, se actualizaría también en los esquemas de protección y control. Posee una base de datos de aparamenta que puede ser actualizada, lo cual

0 1 2 3 4 53 5 2 1 4 54 4 2 2 5 53 1 2 2 5 51 2 1 3 4 50 1 5 2 4 12 4 1 2 5 51 4 0 2 5 52 0 3 2 5 33 2 3 3 4 52 3 2 1 5 0

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Permite automatizar procesos repetitivosHerramienta integral. Permite llevar a cabo todas las tareas de diseñoManejo fácil e intuitivoDiseño 3D rápido y sencilloImplantación rápidaLos planos se generan rápido

Solid WorksBentley SubstationAutoCADSubstation Design SuitePrimtechSoftware propio

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aumenta su velocidad de implantación. Su interfaz gráfica está basada en Microstation, facilitando el manejo para los usuarios de esta plataforma. Ofrece la posibilidad de elaborar macros que reducen considerablemente el tiempo de diseño. Como contrapartida, su elevada complejidad hace que su implantación se ralentice y complique considerablemente su uso.

- AutoCAD Es una herramienta básica para el diseño en 2D que también puede ser empleada en el diseño 3D. La principal ventaja que ofrece es su inmediata implantación ya que es la herramienta que se emplea actualmente para el diseño de subestaciones en REE. Como contrapartida, no presenta ninguna facilidad añadida al diseño en 3D, lo cual aumentaría el tiempo de diseño, su complejidad de uso y facilitaría la aparición de errores.

- Substation Design Suite Es una aplicación basada en AutoCAD que contiene una serie de herramientas adicionales para el diseño de subestaciones. Posee una serie de ayudas tales como asistencia mediante macros al diseño en 3D de tareas repetitivas, o la gestión de una base de datos de aparamenta. Su principal contrapartida es que se trata de un fabricante canadiense que no posee distribuidor en España, lo cual dificulta la negociación, cualquier tipo de soporte y la formación.

- Primtech es una solución basada en AutoCAD para el diseño de subestaciones. Posee tanto una base de datos que ayuda a la gestión del proyecto como una serie de macros que facilitan el diseño en 3D de la subestación. Permite de manera simple elaborar íntegramente el proyecto de una subestación y el uso de plantillas facilita la reutilización de material. Su implantación resulta relativamente más rápida y el hecho de que se trate de un desarrollador pequeño ofrece mayor cercanía y facilita la customización del producto. El poseer distribuidor en España también facilita tanto la negociación como cualquier tipo de formación necesaria.

- El software propio que se pueda desarrollar dentro de REE ofrece la principal ventaja de que puede ser programado de acuerdo a los requisitos que se desee. Será necesario elaborar una serie de rutinas que ayuden al diseño de la subestación. Como ventaja, se puede partir de un programa de diseño como AutoCAD y emplearlo a modo de interfaz. La principal desventaja es que la implantación va a ser lenta y costosa, siendo necesario destinar una elevada cantidad de recursos al desarrollo del programa.

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D. SELECCIÓN DE HERRAMIENTA(S) Tras analizar los resultados de la función de calidad se establecen los siguientes valores de importancia relativa para las características de calidad a analizar:

Tabla 5: Tabla de importancias relativas REQUISITO IMPORTANCIA RELATIVA Enlaza y sincroniza planos con esquemas. Se actualizan automáticamente 12,4 Interoperable con otros programas que se puedan usar en el proyecto 2,3 Proporciona APIs y herramientas para desarrollo de complementos 5,7 Se integra con excel para el intercambio de información 0,7 Posee rutinas ya automatizadas y herramientas para crear nuevas rutinas de forma sencilla 13,9

Posee librerías de componentes y equipos 8,5 Sirve tanto para montaje electromecánico como para generación de esquemas 0,3

Ofrece herramienta para diseño ágil de esquemas 7,3 La integración de equipos en el modelo 3D es rápida y con pocos pasos 10

Integrado en software comercial de uso extendido 6,9 Puede realizar otros proyectos a parte de subestaciones 0,6 Ofrece soporte y la posibilidad de realizar cursos de formación 4,7

Posee versión de prueba 3,2

Bien documentado 11

Ofrece oficina o distribuidor en España 12,7

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Analizando la documentación proporcionada por los proveedores se establece el grado de cumplimiento de las características de calidad por parte de los distintos productos:

Tabla 6: Puntuaciones de calidad HERRAMIENTA PUNTUACIÓN Solid Works 71,4 Bentley 88,4 Primtech 88,5 AutoCAD 39,5 Aplicación propia 37,6 Substation design Suite 28,6 Estos resultados han sido obtenidos mediante la Tabla 7.

Tabla 7: Grado de cumplimiento de requisitos

REQUISITO IMPORTANCIA RELATIVA Solid Works Bentley Primtech AutoCAD Aplicación Propia Substation Design SuiteEnlaza y sincroniza planos con esquemas. Se actualizan automátcamente 12,4 1 1 1 1Interoperable con otros programas que se puedan usar en el proyecto 2,3 1Proporciona APIs y herramientas para desarrollo de complementos 5,7 1 1Se integra con excel para el intercambio de información 0,7 1 1Posee rutinas ya automatizadas y herramientas para crear nuevas rutinas de forma sencilla 13,9 1 1 1Posee librerias de componentnes y equipos 8,5 1 1 1Sirve tanto para montaje electromecánico como para generación de esquemas 0,3 1 1 1 1Ofrece herramienta para diseño ágil de equemas 7,3 1 1 1La integración de equipos en el modelo 3D es rápida y con pocos pasos 10 1 1 1 1Integrado en software comercial de uso extendido 6,9 1 1 1 1 1 1Puede realizar otros proyectos a parte de subestaciones 0,6 1Ofrece soporte y la posibilidad de realizar cursos de formación 4,7 1 1Posee versión de prueba 3,2 1 1 1 1Bien documentado 11 1 1 1 1Ofrece oficina o distribuidor en España 12,7 1 1 1 1

TOTAL: 71,4 88,4 88,5 39,5 37,6 28,6

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A la vista de los resultados el grado de cumplimiento de requisitos que ofrecen tanto Primtech como Bentley es superior al de las otras alternativas. Se van a considerar ambas opciones para la siguiente fase del análisis.

E. CONTACTO CON PROVEEDOR Y ESTUDIO DE APLICACIÓN Se ha contactado tanto con el proveedor de Bentley Substation como de Primtech. Ambos han sugerido un estudio de aplicación. Para la evaluación de Bentley Substation se ha realizado una formación de 25 horas en el manejo de la herramienta. Para la evaluación de Primtech no ha sido posible la realización de una formación y se ha optado por realizar una serie de reuniones tanto con el distribuidor nacional como con el desarrollador. La memoria del estudio de aplicación de Bentley Substation se encuentra disponible en el documento ANEXO 2: ESTUDIO DE APLICACIÓN BENTLEY SUBSTATION. La Memoria del estudio de aplicación de Primtech se encuentra disponible en el documento ANEXO 3: ESTUDIO DE APLICACIÓN PRIMTECH.

F. CONCLUSIÓN

A modo de conclusión se pueden establecer las siguientes observaciones:

Capacidad

Bentley ofrece una solución integral a todas las fases del proyecto. Resulta una herramienta más potente que Primtech en todos los aspectos. Es capaz de generar mayor cantidad de planos, relacionándolos y aportándoles inteligencia, tanto a los esquemas de protección y control, diagramas unifilares y planos de montaje. Por su parte Primtech es más sencillo y su inteligencia queda limitada al montaje electromecánico. Bentley Substation ofrece mayor facilidad a la generación de macros por parte del cliente al poseer API propia, en cambio Primtech al tratarse de una empresa de menor tamaño y más cercana ofrece la posibilidad de proveer de soluciones particulares.

Usabilidad

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Bentley es un software complejo de manejar y con el que familiarizarse. Requiere un uso constante con el objetivo de no perder las habilidades necesarias para su uso de manera eficiente. Primtech es una opción más simple y fácil de aprender. Durante el desarrollo de un proyecto Benetley requiere una mayor carga de trabajo al inicio en la preparación de todos los modelos y su integración. De este modo la mayor carga de trabajo se sitúa en la fase del proyecto en ejecución. Por el contrario, Primtech requerirá mayor carga de trabajo en la ingeniería del detalle. Esta relación se representa en la Figura 3.

Figura 3: Comparativa de cargas de trabajo

Interfaz

La interfaz de Primtech resulta más amena para los usuarios de AutoCAD al estar basada en esta plataforma. Por su parte Bentley Substation es más rápido de familiarizar para los usuarios de Microstation.

Optimización de recursos informáticos

Al poseer mayor capacidad, Bentley posee una base de datos más compleja que aumenta el tiempo de arranque y ralentiza considerablemente el acceso a la misma. Primtech emplea una base de datos más liviana que reduce drásticamente el consumo de recursos informáticos.

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Conclusiones finales

En el caso de querer implanta una solución integral y completa a largo plazo que reúna todas las fases del proyecto, incluyendo tanto Proyecto en ejecución como ingeniería de detalle se recomienda el uso de Bentley Substation. Por otra parte, si se desea implantar una solución rápida de evaluar, que sirva principalmente para la generación de planos de un proyecto en ejecución se recomienda el uso de Primtech. A la vista de los resultados obtenidos en el estudio, se va a proceder con Primtech.

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3. PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO

3.1. FASES DEL PROYECTO A continuación, se listan las fases seguidas en el proyecto:

- FASE 0: Selección de la herramienta - Esta fase se compone de todo el trabajo realizado hasta el APARTADO 2 de la

SECCIÓN B correspondiente con el estudio de las distintas alternativas disponibles y la selección de la herramienta óptima con la cual trabajar.

- FASE 1: Toma de contacto - En esta fase se realiza un contacto con el proveedor y se establece una reunión

para preparar una formación del equipo de diseño y recibir las herramientas y licencias necesarias para comenzar un proyecto piloto.

- FASE 2: Proyecto piloto - Se evaluarán las funcionalidades y ayuda que ofrezca la herramienta mediante su

uso en un proyecto real. En este caso se definirán una serie de pre proyectos piloto basados en subestaciones completas o ampliaciones anteriormente proyectadas.

- FASE 3: Estudio de implantación - Se propondrá un plan de implantación en base a las observaciones realizadas en

la FASE 4. El plan incluirá una breve guía de aplicación particular para REE que sirva como documento base para los diseñadores y un plan para incluir las librerías DYES.

- FASE 4: Estudio de viabilidad - Se evaluará la viabilidad económica del proyecto.

3.2. HITOS DEL PROYECTO

Con el propósito del correcto cumplimiento y seguimiento de plazos se ha establecido una serie de hitos. Se encuentran distribuidos entre las fases del proyecto y cada hito se compone de una serie de tareas necesarias a cumplir para cerrarlo. La Tabla 8: Hitos y tareas del proyecto recoge el listado de tareas.

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Tabla 8: Hitos y tareas del proyecto

FASE TAREAAnálisis de los procedimientosAnálisis del alcance del proyectoDocumentación necesaria a entregar en proyectoDesarrollo de una metodología de selección de herramienta(s)Aplicación de la metodología y selección de herramientaContacto con proveedor y estudio de aplicaciónDocumentación de las conclusionesContacto con proveedor Formación de equipoEvaluación cualitativa de la herramientaPlanteamiento inicial de proyecto pilotoDefinición de los requisitos a analizarDesarrollo del proyecto pilotoAnálisis de los resultadosRecapitulación de observaciones del proyecto pilotoElaboración de una guía de aplicaciónDesarrollo del plan de implantaciónEstudio de plazosDeterminación de los factores inf luyentes en la viabilidad económicaDesarrollo de una guía básica de uso de las herramientas comercialesDesarrollo de un modelo económicoEvaluación de los resultados

33.1- Evaluación de resultados

44.1- Estudio de viabilidad

1 2.2- Toma de contacto

2

2.1- Proyecto piloto

HITO

0

0.1- Estudio de las necesidades y requisitos de la herramienta

0.2- Selección de la herramienta a emplear

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3.3. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROYECTO

La Figura 4 Representa el diagrama de flujo del Proyecto.

Figura 4: Diagrama de flujo del proyecto

dd/mm/aaaa #d dd/mm/aaaa

dd/mm/aaaa #d dd/mm/aaaa#.#

Fecha última de Fecha última de f in

Fecha primera de Fecha primera de f in

Tarea

Días de margen

Días de margenLEYENDA

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3.4. DIAGRAMA DE GANTT DEL PROYECTO

La Figura 5 representa el diagrama de Gantt del proyecto. Figura 5: Diagrama de Gantt del proyecto

PROYECTO: HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑOPROYECTISTA: Martin Romero SánchezDIRECTOR: Luís Cabezón LópezAÑO: 2015 - 2016 X

FASE TAREA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48Análisis de los procedimientos XAnálisis del alcance del proyecto XDocumentación necesaria a entregar en proyecto XDesarrollo de una metodología de selección de herramienta(s) XAplicación de la metodología y selección de herramienta XContacto con proveedor y estudio de aplicación XDocumentación de las conclusiones XContacto con proveedor XFormación de equipo XEvaluación cualitativa de la herramienta XPlanteamiento inicial de proyecto piloto XDef inición de los requisitos a analizar XDesarrollo del proyecto piloto XAnálisis de los resultados XRecapitulación de observaciones del proyecto piloto XElaboración de una guía de aplicación XDesarrollo del plan de implantación XEstudio de plazos XDeterminación de los factores influyentes en la viabilidad económica XDesarrollo de una guía básica de uso de las herramientas comerciales XDesarrollo de un modelo económico XEvaluación de los resultados X03/07/2015

10/07/201517/07/201524/07/201531/07/201507/08/201514/08/201521/08/201528/08/201504/09/201511/09/201518/09/201525/09/201502/10/201509/10/201516/10/201523/10/201530/10/201506/11/201513/11/201520/11/201527/11/201504/12/201511/12/201518/12/201525/12/201501/01/201608/01/201615/01/201622/01/201629/01/201605/02/201612/02/201619/02/201626/02/201604/03/201611/03/201618/03/201625/03/201601/04/201608/04/201615/04/201622/04/201629/04/201606/05/201613/05/201620/05/201627/05/2016

4.1-

HITO0.1-

0.2-

1,1-

2.1-

3.1-

Reunión: Fecha de finalización planificada:

Estudio de viabilidad

Intensivo:Leve:TIEMPO PLANIFICADO

SEMANAEstudio de las necesidades y requisitos de la herramienta

Selección de la herramienta a emplear

Toma de contacto

Proyecto piloto

Evaluación de resultados

0

1

2

3

4

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SECCIÓN C

ESTUDIO DE APLICACIÓN DE LA HERRAMIENTA Y PRE PROYECTO PILOTO.

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INTRODUCCIÓN Esta sección muestra un estudio de la eficacia de la implantación del modelado de subestaciones 3D mediante Primtech. Se van a proponer tres escenarios diferentes:

- NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍAS DYES - NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍAS NO DYES - AMPLIACIÓN DE SUBESTACIÓN

Al concluir el desarrollo de los tres escenarios se va a realizar un análisis comparativo de los resultados. Se van a comparar con la eficacia de los métodos actuales empleados por REE.

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1. CONSIDERACIONES PREVIAS La versión empleada para el estudio de aplicación es Primtech 13, ejecutándose bajo AutoCAD MEP 2014 SP2. La metodología empleada para el diseño de las distintas subestaciones es la descrita en el ANEXO 4: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH. Los planos elaborados en este proyecto se pueden consultar en el documento ANEXO 5: PLANOS. Se asume disponible una base de datos completa de aparamenta bajo normativa DYES Edición 8. Se va a cronometrar el tiempo dedicado a cada fase de cada escenario. A los resultados se les aplicará un factor de fatiga de un 15%. Los resultados se van a comparar con los tiempos actuales empleando AutoCAD.

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2. NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍAS DYES METODOLOGÍA DEL ANÁLISIS Se van a generar los planos necesarios para la primera revisión de un proyecto en ejecución de una nueva subestación según normativa estándar DYES. La subestación a diseñar será DYES ED8 132 kV AIS. Se elaborarán los planos de Montaje correspondientes a la COLECCIÓN E. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Para la elaboración de esta nueva subestación inicialmente no es necesario emplear el espacio de trabajo de AutoCAD, solamente será empleado para revisiones y verificaciones. El diseño se va a elaborar de acuerdo a los pasos establecidos en el ANEXO 4: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH. Se comienza generando el proyecto dentro del Model Manager. Conocida la disposición a diseñar se copian de la carpeta del servidor los modelos necesarios. Dentro de estos modelos se incluyen todas las Part Station, los módulos, ensamblajes, detalles, símbolos y planos. Se procede a verificar el modelo 3D y visto que no existe ninguna corrección al tratarse de un modelo estándar se continúa revisando los planos. La Figura 6 muestra el modelo 3D elaborado. Los planos se imprimen en PDF para su revisión final, obtenido su visto bueno son incorporados a la documentación del proyecto. Para futuras referencias se elabora un check-in del proyecto.

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Figura 6: Subestación DYES 132 kV

EVALUACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS Se verifica la posibilidad de obtener los planos de una nueva subestación partiendo de plantilla DYES. Se ha obtenido el tiempo dedicado a la preparación del proyecto y registrado para su futuro uso.

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3. NUEVA SUBESTACIÓN SEGÚN GUÍAS NO DYES METODOLOGÍA DEL ANÁLISIS Se van a generar los planos necesarios para la primera revisión de un proyecto en ejecución para una nueva subestación que no sigue normativa estándar DYES. La subestación a diseñar será DOBLE BARRA LONGITUD REDUCIDA 132 kV. Se elaborarán los planos de Montaje correspondientes a la COLECCIÓN E. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO El diseño se va a elaborar de acuerdo a los pasos establecidos en el ANEXO 4: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH. Se comienza generando el proyecto dentro del Model Manager. Conocida la disposición a diseñar se copian de la carpeta del servidor los modelos necesarios. Dentro de estos modelos se incluyen todas las Part Station similares a la disposición a diseñar, los módulos, ensamblajes, detalles, símbolos y planos. Para este tipo de subestación se contempla modificarlos. Los modelos no disponibles en las librerías deberán de ser modelados. Una solución ágil es la propuesta en ANEXO 1: PLAN DE IMPLANTACIÓN DE SOLUCIONES, apartado 5.2: caja de vistas. La Figura 7 representa un interruptor de barras elaborado mediante esta metodología.

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Figura 7: Caja de vistas

Se identifica la disposición de la subestación como se muestra en la Figura 8.

Figura 8: Disposición de la subestación DB LR 132 kV

El modelo 3D se elabora prestando atención a la jerarquía del proyecto. Se procede a verificar el modelo 3D. La Figura 9 muestra el modelo 3D elaborado. Los planos se imprimen en PDF para su revisión final. Obtenido su visto bueno son incorporados a la documentación del proyecto. Para futuras referencias se elabora un check-in del proyecto.

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Figura 9: Subestación Doble Barra Longitud Reducida 132 kV

EVALUACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS Se verifica la posibilidad de obtener los planos de una nueva subestación sin partir de plantilla DYES. Se ha obtenido el tiempo dedicado a la elaboración de una calle y el tiempo dedicado a su incorporación en el modelo para su futuro uso.

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4. AMPLIACIÓN DE SUBESTACIÓN METODOLOGÍA DEL ANÁLISIS Se van a generar los planos necesarios para la primera revisión de un proyecto en ejecución para una ampliación de subestación según normativa estándar DYES. La modificación va a constar de la ampliación de una calle completa. La subestación a diseñar será la correspondiente al proyecto DRAGONERA 132 kV AIS. Se elaborarán los planos de Montaje correspondientes a la COLECCIÓN E. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO El diseño se va a elaborar de acuerdo a los pasos establecidos en el ANEXO: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH. Se comienza generando el proyecto dentro del Model Manager. Conocida la disposición a diseñar se copian de la carpeta del servidor los modelos necesarios. Dentro de estos modelos se incluyen todas las Part Station similares a la disposición a diseñar, los módulos, ensamblajes, detalles, símbolos y planos. Para este tipo de subestación se contempla modificarlos. Los modelos no disponibles en las librerías deberán de ser modelados. Una solución ágil es la propuesta en ANEXO 3: PLAN DE IMPLANTACIÓN DE SOLUCIONES, apartado 5.2: caja de vistas. La Figura 7 representa un interruptor de barras elaborado mediante esta metodología. El modelo 3D se elabora prestando atención a la jerarquía del proyecto. No es necesario elaborar íntegramente la subestación al disponerse de una librería de aparamenta. Se procede a verificar el modelo 3D. La Figura 10 muestra el modelo 3D elaborado situado sobre la planta de la disposición actual.. Los planos se imprimen en PDF para su revisión final. Obtenido su visto bueno son incorporados a la documentación del proyecto. Para futuras referencias se elabora un check-in del proyecto.

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Figura 10: Detalle de la Ampliación Dragonera

EVALUACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS Se verifica la posibilidad de obtener los planos de una ampliación solamente modelando las calles a ampliar y apoyándose en la documentación 2D disponible. Se ha obtenido el tiempo dedicado a la preparación del proyecto incluyendo la geometría 2D de la disposición actual para su futuro uso.

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5. RESULTADOS DEL ESTUDIO A la vista de los resultados obtenidos, se pueden establecer los siguientes índices de tiempos: TIEMPO NUEVA SUBESTACIÓN DYES El tiempo dedicado a la elaboración de una nueva subestación DYES.

Tiempo nueva subestación DYES: 25 min TIEMPO FIJO AMPLIACIÓN El tiempo dedicado a preparar el modelo y los planos de la disposición actual para la elaboración de una ampliación.

Tiempo fijo ampliación: 35 min TIEMPO CALLE DYES El tiempo invertido en incorporar una calle empleando una plantilla DYES.

Tiempo calle DYES: 5 min TIEMPO CALLE NO DYES El tiempo invertido en elaborar e incorporar una calle de la cual no se disponga de una plantilla DYES.

Tiempo calle no DYES: 30 min

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6. COMPARATIVA CON AUTOCAD La Tabla 9 compara los resultados de tiempos obtenidos empleado Primtech con los obtenidos mediante AutoCAD [8].

Tabla 9: Comparativa de tiempos TAREA Primtech AutoCAD Nueva subestación DYES 0.4 horas 0.5 horas Fijo Ampliación 0.6 horas 0.5 horas Calle DYES 0.1 horas 0.2 horas Calle no DYES 0.5 horas 2 horas Como se puede observar el rendimiento es mucho mayor empleando la herramienta Primtech. ANÁLISIS DEL AHORRO DE TIEMPOS Se asume que el 20% de los proyectos van a ser subestaciones DYES de nueva construcción. El 80% de los proyectos van a ser proyectos de ampliación, asumiéndose un 40% de ellos según normativa DYES. Las ampliaciones para este escenario van a ser un 40% de una sola calle, otro 30% de dos calles y otro 30% de tres calles [8]. Teniendo en cuenta estas consideraciones el tiempo promedio por proyecto queda definido de la siguiente manera:

= 0.2 · + 0.8 · ó [1] Siendo TC el tiempo dedicado a una calle y TF el tiempo fijo por subestación:

ó = ó + 0.4 · +0.6 · · (0.4 · 1 + 0.3 · 2 + 0.3 · 3) [2]

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Simplificando la ecuación y añadiendo un factor de fatiga de un 15% el tiempo medio por revisión de proyecto1 será:

= 0.2 · + 0.92 · ó · 0.4 · + 1.14 · [3] Aplicando la Ecuación 3 se establecen los tiempos promedio por proyecto empleando tanto AutoCAD como Primtech:

= 0.2 · + 0.8 · ó · (0.4 · + 1.14 · )· 1.15

= 0.2 · + 0.92 · ó · (0.4 · + 1.14 · ) Por último, se puede establecer un factor de ahorro para establecer la reducción de tiempo empleando Primtech:

ℎ = − · 100% [4] Los resultados obtenidos son los que se muestran a continuación:

0.3728 horas 1.044 horas

ℎ 64%

1 En estos tiempos solo se ha considerado el tiempo dedicado a la generación de planos. Los procesos administrativos y de revisión y aprobación no han sido considerados.

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SECCIÓN D

ANÁLISIS DE LAS RUTINAS A AUTOMATIZAR

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INTRODUCCIÓN Esta sección muestra una metodología para la elaboración de los elementos necesarios para el diseño óptimo de subestaciones de acuerdo a la guía establecida en el ANEXO 4: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH. Su elaboración se ha basado en las observaciones realizadas y la experiencia obtenida en los proyectos piloto desarrollados en la SECCIÓN C.

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1. ELABORACIÓN DE APARAMENTA ANÁLISIS DE REQUISITOS La aparamenta desarrollada va actuar a modo de pieza básica para la construcción de los modelos 3D a partir de los cuales se obtendrán las vistas. No se requiere un gran grado de detalle en la visualización 3D, únicamente que se refleje mínimamente la realidad. No obstante, al obtener las vistas es un requisito que sí reflejen la geometría de cada equipo descrita en las librerías DYES. PROCEDIMIENTO Empleando elementos de la librería Entis se va a generar un modelo cuyas dimensiones generales coincidan con el elemento DYES en cuestión. Estas dimensiones van a ser:

- Ancho máximo - Alto máximo - Conexiones

Toda la geometría del modelo 3D va a ser asignada a una capa visible en el espacio de trabajo de AutoCAD. Las plumillas empleadas para la impresión de planos no deben de imprimir esta capa. Alrededor del modelo se va a construir un cubo de vistas que recoja las vistas del conjunto según guías DYES. Van a ser asignadas a dos capas (una para cada vista) no visibles en el espacio de trabajo de AutoCAD. La vista de alzado se va a asignar a un conjunto de plumillas para la elaboración de secciones mientras que la vista de planta para otro conjunto de plumillas que haga referencia a la vista de planta. Se sugiere emplear referencias XRef para ambas vistas con el objetivo de facilitar la elaboración de futuras revisiones. La Figura 11 Muestra la construcción de un conjunto empleando esta metodología.

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Figura 11: Modelado de aparamenta

Al finalizar el modelado de toda la aparamenta se habrá obtenido:

- Una colección de modelos 3D - Tres nuevas capas - Dos conjuntos de plumillas para cada escala de plano.

- Uno para vistas de planta - Uno para vistas de sección

CONCLUSIONES Esta metodología ofrece una solución rápida y práctica para el modelado de la aparamenta en 3D. Satisface los requisitos del proyecto y facilita la modificación futura de los modelos. No debe de ser empleada como una metodología definitiva, quedando abierta la posibilidad de considerar otras alternativas que se presenten durante el transcurso del proyecto.

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2. ELABORACIÓN DE PLANTILLAS La elaboración de las plantillas se va a realizar de acuerdo a la guía de uso disponible en el MANUAL DE USUARIO PRIMTECH [9].

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3. ANÁLISIS DE PLAZOS ELABORACIÓN DE APARAMENTA Existe una cantidad total de 403 conjuntos DYES. Empleando la metodología expuesta en el apartado 1 se ha elaborado un modelo 3D. Analizando cualitativamente el grado de complejidad del modelo seleccionado y comparándolo con el resto de modelos disponibles, se estima un tiempo de 120 minutos por conjunto con un factor de fatiga de un 20%. De este modo el tiempo total estimado para el modelado de la aparamenta es de:

120 · 403 · (1 + 0.2) = 967.2 ℎ Y el plazo de ejecución asumiendo un solo diseñador trabajando a una jornada de 8 horas diarias durante 20 días al mes es de:

967.28 · 20 = 6

ELABORACIÓN DE PLANTILLAS Existen 4 subestaciones AIS, una para cada nivel de tensión. El tiempo dedicado al modelado de cada una va a depender de la topología. Para realizar una estimación del tiempo dedicado al modelado de cada subestación se va a emplear los resultados de la SECIÓN B apartado 3, estableciéndose los siguientes tiempos:

Tiempo fijo: 120 min Tiempo por barra: 25 min

Tiempo por calle (Modelado): 30 min Tiempo por calle (Incorporación): 5 min

Aplicando estos tiempos a las topologías disponibles en las librerías DYES los tiempos totales quedan definidos de la siguiente manera: Para subestaciones AIS de 66kV, 132kV y 220 kV:

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Tiempo fijo: x1 120 min

Tiempo por barra x2 50 min Tiempo por calle (Modelado): x2 60 min

Tiempo por calle (Incorporación): x5 25 min Factor de fatiga: 15% x1 38.25 min

Factor de seguridad: 30% x1 76.5 min TOTAL 369.75 min

Para subestación AIS de 400 kV:

Tiempo fijo: x1 120 min Tiempo por barra: x2 50 min

Tiempo por calle (Modelado): x4 120 min Tiempo por calle (Incorporación): x7 35 min

Factor de fatiga: 15% x1 48.75 min Factor de seguridad: 50%2 x1 162.5 min

TOTAL 535.95 min Para subestaciones tipo GIS se va a asumir el mismo tiempo que para AIS aplicando un factor de seguridad de un 100%. De este modo, el tiempo total estimado es de

369.75 · 4 + 535.95 + 446.25 · 4 + 698.45 = 4498.4 = 74.97 ℎ Aproximadamente se va a dedicar un total de 75 horas. Asumiendo una jornada laboral de 8 horas, el plazo de ejecución empleando un solo diseñador será de:

758 · 20 = 9375 í ≈ 10 í

2 PARA 400 kV se emplea un factor de seguridad del 50% debido a la mayor complejidad del modelo.

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RESULTADOS A la vista de los resultados el periodo de ejecución se va a establecer en 7 meses con el objetivo de otorgar un margen de maniobra al proyecto. En el caso de que las circunstancias lo requieran, se considerará la opción de aumentar la plantilla de diseñadores para reducir los tiempos.

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SECCIÓN E

MEMORIA ECONÓMICA

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INTRODUCCIÓN En esta sección se incluye un análisis de rentabilidad a modo de memoria económica. El propósito principal es el de evaluar el impacto económico de la implantación del modelado 3D en la ingeniería de subestaciones. Asimismo, este documento ha de servir de guía para establecer el coste máximo que se puede asumir por la solución de modelado 3D. Este coste incluye tanto el precio del software como el coste del modelado 3D de la aparamenta y subestaciones tipo.

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1. CONSIDERACIONES PREVIAS La inversión se va a considerar durante 5 años. Las licencias de software se van a amortizar durante 5 años. El coste del modelado de las Librerías DYES se va a contabilizar como un inmovilizado inmaterial amortizable a 5 años. La formación necesaria será contabilizada como gasto. El mantenimiento necesario será contabilizado como gasto. Como tasa de descuento se ha establecido el Coste Medio Ponderado de Capital o WACC3 (por sus siglas en inglés) para el año 2016. Para su estimación se van a emplear los resultados financieros del ejercicio de 2015. Siendo COA el coste de oportunidad de los accionistas, CA el capital aportado por los accionistas, CD el coste de la deuda, DF la deuda financiera y R la retención la Ecuación 6 representa el cálculo del WACC:

= · + + · (1 − ) · +

[6] Debido al Artículo 4 de la Normativa de Proyecto Fin de Carrera que establece el carácter de acceso público de esta memoria algunos de los datos han sido modificados. Se asume una retención del 30%. Para esta inversión el riesgo a asumir es del 5%.

3 Weighted Average Cost of Capital

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2. ÍNDICE DE COSTES Y BENEFICIOS A continuación, se establecen los diferentes costes asociados COSTE DE MODELADO Este coste recoge la elaboración de la aparamenta en 3D y las platillas. Analizando los tiempos empleados en el apartado 2 de la SECIÓN C y asumiendo un coste de 30€ por hora el coste final resulta:

Modelado aparamenta 967.2 horas 29016 € Elaboración plantillas 75 horas 2250 €

TOTAL 31266 € INVERSIÓN INICIAL Para la inversión inicial se va a tener en cuenta el coste de las licencias de AutoCAD y Primtech y el coste de la formación necesaria. El precio de la formación y de cada licencia se va a asumir de la siguiente manera [11]:

Formación 10.000€ Licencia Primtech 20.000€

Debido a que ya se dispone de licencia de AutoCAD, esta no va a ser considerada para este estudio. Para un escenario en el que se contraten cuatro licencias en red la inversión inicial queda definida de la siguiente manera:

Formación x1 10.000€ Licencia Primtech x4 80.000€ Licencia AutoCAD x4 40000 €

TOTAL 90.000 € MANTENIMIENTO Se asume un coste de mantenimiento anual de:

Mantenimiento 3.500€

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BENEFICIOS Para evaluar los beneficios de la inversión se va a considerar el ahorro de recursos. Este ahorro va a corresponder con las horas de trabajo que se ahorran empleando Primtech.

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3. DISTRIBUCIÓN DE COSTES El coste de licencias se va a asumir en el ejercicio del primer año. El coste de modelado de aparamenta y el desarrollo de las plantillas se va a asumir en el ejercicio del primer año. El valor actual neto de la inversión a realizar queda definido por la siguiente ecuación:

= (1 + ) [6] Siendo t el año y r la tasa de descuento. La ecuación desarrollada queda de la siguiente manera:

= (1 + ) + (1 + ) + (1 + ) + (1 + ) + (1 + )

[7] Siendo CM el coste de modelado, II la inversión inicial en licencias, IF la inversión en formación, GM el gasto en mantenimiento y AAN el ahorro anual neto los flujos quedan definidos de la siguiente manera:

= − − + − = − = − = − = −

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Siendo AAB el ahorro anual bruto y R la retención aplicada el ahorro anual neto queda definido de la siguiente manera:

= − = · ( − +

5 − − ) = · ( − 5 − )

[8]

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4. MODELO DE ANÁLISIS Para poder analizar la rentabilidad inversión, se va a calcular el conjunto de valores de inversión inicial y coste de modelado que permiten que el proyecto ofrezca un valor actual neto positivo. De este modo la suma de ambos ha de ser menor que el ahorro total.

+ + < ( ) [9] Despejando la Ecuación 6, la inversión inicial en función del resto de variables queda definida de la siguiente manera:

=∑ (1 + ) − ∑ ·(1 + ) − ∑ (1 + )

1 + ∑ 5 · (1 + ) [10]

El modelo empleado para este estudio se ha realizado en MATLAB. El código es el que se muestra a continuación: % PROYECTO: HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES EN 3D % ANÁLISIS DE RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN % VERSIÓN 1.02 % AUTOR: MARTIN ROMERO SÁNCHEZ clc; clear; close all; %% VARIABLES GastoMantenimiento=3500; %Euros anuales CosteFormacion=10000; %Euros CosteHora=30; % en Euros FactorAhorro=0.64; % Porcentaje de tiempo ahorrado en pu HorasProyecto=80; % Horas dedidacadas por proyecto (media) Proyectos=[30 60 60 60 60]; % Proyectos anuales estimados %Escenario planteado EscenarioModelado=31266; EscenarioInicial=90000; RiesgoFinanciero=.05; Retencion=[.3 .3 .3 .3 .3]; % Tasa Impositiva

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CapitalAccionistas=135270000*2; % Capital aportado por los accionistas CosteOportunidadAccionistas= 414159000/(135270000*2); % Dividendos DeudaFinanciera=4905873000; CosteDeuda=173135000/4905873000; % Intereses %% CÁLCULO DEL ÁREA DE RENTABILIDAD % Coste Medio del Capital Ponderado % Se emplea como base para estimar la tasa de descuento WACC=CosteOportunidadAccionistas*CapitalAccionistas/(CapitalAccionistas... +DeudaFinanciera)+CosteDeuda*(1-Retencion(1))*DeudaFinanciera/... (CapitalAccionistas+DeudaFinanciera); %Tasa de descueto Tdescuento=[WACC WACC WACC WACC WACC]; AhorroAnualBruto=CosteHora*FactorAhorro*HorasProyecto*Proyectos; % Inicialización de variables syms CosteModelado S1=0; S2=0; S3=0; S4=0; S5=0; S6=0; % Bucle Para las series for k=1:5 S1=S1+AhorroAnualBruto(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp2=AhorroAnualBruto(k)*Retencion(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); S3=S3+GastoMantenimiento/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp4=GastoMantenimiento*Retencion(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp5=CosteModelado*Retencion(k)/(5*(1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp6=Retencion(k)/(5*(1+Tdescuento(k))^(k-1)); %Si los bienes desgravables para el ejercicio son superiores a los %beneficios brutos se desgrava como máximo el beneficio bruto de manera %proporcial a cada bien: Desgravar(CosteModelado)=Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6; if Desgravar(k) < AhorroAnualBruto(k) S2=S2+Stemp2; S4=S4+Stemp4; S5=S5+Stemp5; S6=S6+Stemp6; else S2=S2+AhorroAnualBruto(k)*Stemp2/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); S4=S4+AhorroAnualBruto(k)*Stemp4/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); S5=S5+AhorroAnualBruto(k)*Stemp5/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); S6=S6+AhorroAnualBruto(k)*Stemp6/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); end

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end F=CosteFormacion-Retencion(1)*CosteFormacion; InversionInicial(CosteModelado)=(S1-S2-S3+S4+S5-F-CosteModelado)/(1-S6); CosteModelado=10000:100:50000; figure; title('Área de rentabilidad') xlabel('Coste Modelado') ylabel('Inversión Inicial') legend('boxon') hold on; area(CosteModelado,InversionInicial(CosteModelado),'FaceColor',[.9 .9 .9]); plot(CosteModelado,(1-RiesgoFinanciero)*InversionInicial(CosteModelado)); %% Cálcula de la TIR en función de los costes: TIR=0.0:.05:.2; lim=size(TIR); syms CosteModelado2 for i=1:lim(2)%Recorro las TIR S12=0; S22=0; S32=0; S42=0; S52=0; S62=0; Tdescuento=[TIR(i) TIR(i) TIR(i) TIR(i) TIR(i)]; for k=1:5 S12=S12+AhorroAnualBruto(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp2=AhorroAnualBruto(k)*Retencion(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); S32=S32+GastoMantenimiento/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp4=GastoMantenimiento*Retencion(k)/((1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp5=CosteModelado2*Retencion(k)/(5*(1+Tdescuento(k))^(k-1)); Stemp6=Retencion(k)/(5*(1+Tdescuento(k))^(k-1)); %Si los bienes desgravables para el ejercicio son superiores a los %beneficios brutos se desgrava como máximo el beneficio bruto de manera %proporcial a cada bien: Desgravar(CosteModelado2)=Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6; if Desgravar(k) < AhorroAnualBruto(k) S22=S22+Stemp2; S42=S42+Stemp4; S52=S52+Stemp5; S62=S62+Stemp6; else S22=S22+AhorroAnualBruto(k)*Stemp2/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6);

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S42=S42+AhorroAnualBruto(k)*Stemp4/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); S52=S52+AhorroAnualBruto(k)*Stemp5/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); S62=S62+AhorroAnualBruto(k)*Stemp6/(Stemp2+Stemp4+Stemp5+Stemp6); end end F=CosteFormacion-Retencion(1)*CosteFormacion; InversionInicial2(i)=(S12-S22-S32+S42+S52-F-CosteModelado2)/(1-S6); end for i=1:lim(2) VectorInversionInicial2(CosteModelado2)=InversionInicial2(i); x=10000:100:50000; plot(x,VectorInversionInicial2(x),'LineWidth',2); end plot(EscenarioModelado,EscenarioInicial,'*') legend('Área rentable','5% de riesgo','TIR=0%','TIR=5%','TIR=10%',... 'TIR=15%','TIR=20%','Escenario estudiado') set(gca,'xticklabel',num2str(get(gca,'xtick')')) set(gca,'yticklabel',num2str(get(gca,'ytick')')) hold off % El VectorInversionInicial2() recoge la inversión inicial máxima que % resulta rentable para las distintas tasas de descuento recogidas en el % vector TIR. %Cálculo del VAN Flujo=[0 0 0 0 0]; Desgravar=[0 0 0 0 0]; for k=1:5 if k==1 Desgravar(k)=(EscenarioModelado+GastoMantenimiento+EscenarioInicial/5)*Retencion(k); if Desgravar(k)>AhorroAnualBruto(k) Desgravar(k)=AhorroAnualBruto(k); end Flujo(k)=AhorroAnualBruto(k)-EscenarioModelado-EscenarioInicial... -Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); else Desgravar(k)=(GastoMantenimiento+EscenarioInicial/5)*Retencion(k); if Desgravar(k)>AhorroAnualBruto(k); Desgravar(k)=AhorroAnualBruto(k); end Flujo(k)=AhorroAnualBruto(k)-Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); end if Flujo(k)<0 %Retención para flujos de caja negativos if Flujo(k)+Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k))>0

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Flujo(k)=0; else Flujo(k)=Flujo(k)+Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); end end end VAN=0; for k=0:4 VAN=VAN+Flujo(k+1)/(1+WACC)^(k); end


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DOCUMENTO Nº01-6

Edición 3

Fecha: 08/16


SUBESTACIONES MEMORIA

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PROYECTO FIN DE MÁSTER Documento Nº 01_6: Memoria


5. RESULTADOS

VIABILIDAD ECONÓMICA

La tasa de descuento obtenida para este proyecto es del 10.34%.

La Figura 12 representa el área de rentabilidad para la tasa de descuento del

proyecto. También se representan otras tasas internas de retorno para evaluar los

resultados ante otros escenarios. Como se puede apreciar asumiendo las

consideraciones de costes del apartado 2 se puede ver que el proyecto es

rentable bajo la tasa establecida. También se puede apreciar en el gráfico que se

cubre el margen impuesto de un 5% de riesgo para la operación.

Figura 12: Área de rentabilidad

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VALOR ACTUAL NETO El valor actual neto de la inversión asumiendo una tasa de descuento del 10.34% para el escenario propuesto en el apartado 2 es el siguiente:

VAN 133890€ ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD Variación del VAN en función de los costes de modelado y de inversión inicial Se presentan los resultados de la variación porcentual del valor actual neto de la inversión en función de los dos índices de costes establecidos. Para ello se ha aplicado la ecuación 11.

= − [11]

Sensibilidad Inversión Inicial -7.04·10-4% Sensibilidad Modelado -7.47·10-4%

Como se puede apreciar la sensibilidad frente al coste del modelado es superior a la referente a la inversión inicial. Análisis de efectuabilidad según el VAN Mediante el código que se presenta a continuación se evalúa la variación del VAN de la inversión en función del factor de ahorro: a=0:0.05:1; lim=size(a); for j=1:lim(2) FactorAhorro=a(j); Flujo=[0 0 0 0 0]; Desgravar=[0 0 0 0 0]; for k=1:5 AhorroAnualBruto(k)=CosteHora*FactorAhorro*HorasProyecto*Proyectos(k); if k==1 Desgravar(k)=(EscenarioModelado+GastoMantenimiento+EscenarioInicial/5)*Retencion(k);

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if Desgravar(k)>AhorroAnualBruto(k) Desgravar(k)=AhorroAnualBruto(k); end Flujo(k)=AhorroAnualBruto(k)-EscenarioModelado-EscenarioInicial... -Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); else Desgravar(k)=(GastoMantenimiento+EscenarioInicial/5)*Retencion(k); if Desgravar(k)>AhorroAnualBruto(k); Desgravar(k)=AhorroAnualBruto(k); end Flujo(k)=AhorroAnualBruto(k)-Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); end if Flujo(k)<0 %Retención para flujos de caja negativos if Flujo(k)+Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k))>0 Flujo(k)=0; else Flujo(k)=Flujo(k)+Retencion(k)*(AhorroAnualBruto(k)-Desgravar(k)); end end end VAN(j)=0; for k=0:4 VAN(j)=VAN(j)+Flujo(k+1)/(1+WACC)^(k); end end %derivada for j=2:lim(2) dVAN(j)=(VAN(j)-VAN(j-1))/(VAN(j)); end figure; plot(a,VAN) title('Sensibilidad Factor Ahorro') xlabel('Factor Ahorro') ylabel('VAN') set(gca,'yticklabel',num2str(get(gca,'ytick')')) figure; plot(a,dVAN) title('Sensibilidad Factor Ahorro') xlabel('Factor Ahorro') ylabel('Incremento de VAN') set(gca,'yticklabel',num2str(get(gca,'ytick')'))

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La Figura 13 muestra el VAN en función del factor de ahorro efectivo. La Figura 14 representa su derivada. Nótese que entorno a un factor ahorro de 0.3 existe un pico de sensibilidad de la derivada. Este valor coincide con el valor mínimo de efectuabilidad según el VAN. El pico se produce por un cambio brusco en la tendencia de la variación del VAN debido a la aplicación de retenciones tributarias en el caso de obtenerse flujos de caja positivos, los cuales implican VAN positivo.

Figura 13: Variación del VAN en función del FA

VAN

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Figura 14: Derivada de la variación del VAN en función del FA

Increm

ento d

e VAN

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6. CONCLUSIÓN A la vista de los resultados obtenidos se va a considerar la inversión rentable y capaz de compensar tanto la retribución esperada por los inversores como el coste asociado al apalancamiento para su financiación. Los márgenes de rentabilidad son lo suficientemente elevados como para que no se considere una operación de riesgo y por lo tanto no se considera necesario un futuro análisis adicional. Por estos motivos:

SE RECOMIENDA LA INCORPORACIÓN DE PRIMTECH A LA INGENIERÍA

DE SUBESTACIONES EN RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA

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SECCIÓN F

FUTUROS DESARROLLOS

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INTRODUCCIÓN Esta sección establece los futuros desarrollos a considerar tras concluir este proyecto. Algunos de ellos ya han sido propuestos dentro de la planificación del mismo.

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LISTADO DE FUTUROS DESARROLLOS Dentro del marco del proyecto se establecen los siguientes desarrollos futuros: LIBRERÍAS DYES Se generará una librería DYES completa con todos los elementos necesarios. El método de generación será pull de tal modo que a medida que se vayan demandando modelos 3D tanto de disposiciones como de aparamenta se irán generando. De este modo se busca generar solamente los modelos que sean necesarios. Se dará énfasis a la planificación de su modelado teniendo en cuenta el grado de complejidad de cada uno y realizando una estimación del tiempo requerido para su modelado. Los modelos 3D de aparamenta serán incorporados a Entis. Para ello será necesario contar con permisos de administración. CAJETINES Se elaborará un cajetín estándar de acuerdo a los formatos de REE. Para ello serán necesarios permisos de administración. COLECCIONES DE PLUMILLAS Se elaborará una colección de plumillas de acuerdo a los formatos de REE para nueva subestación. Para ampliación se elaborará una colección que incluye todas las capas referentes a aparameta en rojo y una capa en gris referente a la disposición actual.

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RUTINAS A AUTOMATIZAR Una vez evaluado el producto en escenarios reales se llevará a cabo un estudio de las rutinas que convenga automatizar. Estas serán programadas por parte de Entrega, REE u otra ingeniería externa. GUIAS DE USO La guía establecida en el ANEXO 4: METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH se completará de acuerdo a los comentarios y observaciones que surjan durante los inicios de la implantación.

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SECCIÓN G

REFERENCIAS

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[1] Proyecto DYES, RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA S.A.U.. [2] L. Cabezón López, Reunión, 2015. [3] H. Wang, «Analysis of 3D design software application in the enterprise,»

Industrial Technology, vol 17, 2010. [4] W. Eyrich, Engineering to order: Substation design process - high potential by

using a 3D model, Autodesk University, 2011. [5] M. Tablante, «WHY YOU SHOULD CONSIDER 3-D DESIGN FOR YOUR

NEXT SUBSTATION,» 6 Marzo 2016. [En línea]. Available: http://www.burnsmcdblog.com. [Último acceso: 25 Junio 2016].

[6] Southwest Electric Power Design Institute, «Zhaotong Converter Station Project Summary,» [En línea]. Available: https://www.bentley.com. [Último acceso: 25 junio 2016].

[7] L. Cabezón López y J. García Ortega, Reunión, 2015. [8] J. García Ortega, Reunión, 2016. [9] J. García Ortega, Reunión, 2016. [10] Entrega, Primtech Manual, Ettlingen, 2014. [11] L. Berthelin, Entrevista, 2016. [12] S. L. Lamothe, 3D Substation Design at Hydro-Québec, Montreal, 2010. [13] T. Humel y J. W. Weaver, «Automating Substation Design with Autodesk®

Inventor®, Autodesk® AutoCAD® Electrical, and Substation Design Suite,» Autodesk university 2013, 2013.

[14] A. Fry, «Work Flow improvements using model based design tools,» Duke Energy case study.

[15] Bentley, «GIS substation automated design by Bentley,» 20 Diciembre 2013. [En línea]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=-9wqd8DWq3Q. [Último acceso: 10 Septiembre 2015].

[16] W. Li, H. Fu y h. Shi, «Three-dimensional digital design in substation based on Microstation,» Henan Electric Power Survey & Design Institute, 2010.

[17] Bentley, Bentley Substation v8i FAQ, 2015. [18] Nashville Electric Service, Adding intelligence to substation design, Autodesk,

2010.

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[19] Entrega, «Primtech product overview,» [En línea]. Available: http://www.primtech.com/. [Último acceso: 10 Septiembre 2015].

[20] Dassault Systemes, «Solid Works,» [En línea]. Available: http://www.solidworks.com. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[21] Autodesk, «AutoCAD,» [En línea]. Available: http://www.autodesk.es. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[22] Entrega, «Primtech,» [En línea]. Available: http://www.primtech.com. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[23] EPLAN, «EPLAN,» [En línea]. Available: http://www.eplan.es. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[24] Bentley, «Bentley Substation,» [En línea]. Available: http://www.bentley.com. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[25] Pullnet, «ATLAN,» [En línea]. Available: http://www.pullnet.com. [Último acceso: 10 Julio 2015].

[26] Automation Force, «Substation Design Suite,» [En línea]. Available: http://www.automationforce.com. [Último acceso: 10 julio 2015].


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ANEXO 1

Edición 4

Fecha: 11/15


SUBESTACIONES

PLAN DE IMPLANTACIÓN DE

SOLUCIONES

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PROYECTO FIN DE MÁSTER Documento Nº 02_6: Anexo 1


HERRAMIENTA DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO

DE SUBESTACIONES EN 3D

ANEXO 1

PLAN DE IMPLANTACIÓN DE SOLUCIONES

Debido al ARTÍCULO 4 de la NORMATIVA DEL PROYECTO FIN DE CARRERA, que establece el acceso público a este documento, y la posibilidad de poner en riesgo la propiedad intelectual de RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA S.A.U. y empresas colaboradoras los anexos de este proyecto no han sido reproducidos.


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ANEXO 2

Edición 2

Fecha: 01/16


SUBESTACIONES

ESTUDIO DE APLICACIÓN BENTLEY

SUBSTATION

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ANEXO 2

ESTUDIO DE APLICACIÓN BENTLEY SUBSTATION


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ANEXO 4

Edición 2

Fecha: 01/16


SUBESTACIONES

ESTUDIO DE APLICACIÓN PRIMTECH

Página 1 de 5





ANEXO 3

ESTUDIO DE APLICACIÓN PRIMTECH


D E E S P A Ñ A



ANEXO 4

Edición 5

Fecha: 04/16


SUBESTACIONES

METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH

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ANEXO 4

METODOLOGÍA DE DISEÑO PRIMTECH


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ANEXO 5

Edición 1

Fecha: 05/16


SUBESTACIONES

PLANOS

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ANEXO 5

PLANOS

herramienta de ingenierÍa para el diseÑo de … bajo mi responsabilidad, que el proyecto...

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