TECSUP Laboratorio de Auditoria y Eficiencia Energética – Laboratorio 5ENERGÍAS RENOVABLES AUDITORÍA Y EFICIENCIA ENERGÉTICA “SELECCIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO” Cuarto Ciclo 2018 PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética SELECCIÓN DE CONDUCTORES DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO 1. OBJETIVOS: Mejorar sistemas eléctricos existentes evaluando las pérdidas en los conductores eléctricos. Seleccionar conductores eléctricos desde el punto de vista económico. 2. SISTEMA A UTILIZAR: Casos reales. Catálogo de conductores eléctricos. Lista de precios de conductores eléctricos. Pliego tarifario vigente. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO: INTRODUCCIÓN: Cuando se pregunta al responsable del diseño de una instalación los parámetros que utiliza para calcular la sección de un conductor, habitualmente responde con frases del tipo “la que diga el Código”, “la que aguante la carga”, etc. Se deduce que sólo de forma esporádica se tiene en cuenta un factor muy importante en la vida del conductor y por lo tanto de la instalación: el calentamiento del cable por el efecto Joule provocado por la intensidad que por él circula. Este calentamiento que se transmite al entorno del conductor tiene efectos tangibles sobre dos parámetros: a) La seguridad: Un incremento de la temperatura en un circuito afecta negativamente a los coeficientes adoptados para el cálculo de la instalación, por lo que puede producirse una degradación acelerada de sus componentes, con el evidente riesgo para el usuario. b) El económico: Este calentamiento es la expresión de una energía que en vez de ser transportada por el cable hasta el receptor final, se pierde por el camino. Es evidente que esta energía se contabiliza en el aparato de medida, por lo PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 1 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética que el usuario paga por una energía no consumida. Está pagando por una calefacción no deseada. Este laboratorio tiene como objetivo principal, desarrollar un estudio básico de este parámetro ECONÓMICO inducido por el calentamiento de los conductores, estableciendo un método simplificado para determinar la sección económica del conductor en función de la intensidad a transportar, las pérdidas cuantificadas por sección y la inversión a realizar. METODOLOGÍA: Para determinar la sección económica del conductor seguiremos los siguientes pasos: En primer lugar, calcular la sección que cumpla con las especificaciones del Código Nacional de Electricidad, la llamaremos SR. Cuantificar las pérdidas por calentamiento para la SR calculada y la sección óptima económicamente Sw. Calcular el coste económico de estas pérdidas por calentamiento para cada una de las secciones consideradas y compararlas con el coste de la inversión a realizar. Nota: En el presente laboratorio no consideraremos el cálculo de la sección del conductor en función de la intensidad de cortocircuito del circuito. A. CÁLCULO DE LA SECCIÓN SR DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS: El cálculo debe ser el habitual y acorde con las especificaciones que da el Código Nacional de Electricidad, podemos citar de forma no exhaustiva los siguientes conceptos: Cálculo por capacidad de corriente. Cálculo por caída de tensión. Aplicación de coeficientes de corrección según el tipo de receptores que alimenta el circuito. B. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS EN W/m POR SECCIÓN DE CONDUCTOR: Las pérdidas por calentamiento para la sección SR calculada y cada una de las otras secciones que queremos considerar, se determinan por aplicación de la tabla proporcionada por los fabricantes. PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 2 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética Estas tablas establecen las pérdidas en W por metro de conductor, en función de tres parámetros: Intensidad permanente del circuito (de 100 a 820 A), El material del conductor (cobre o aluminio), La sección del conductor (de 25 a 500 mm2). Las tablas se han elaborado por aplicación de la fórmula: PC = I2 x R x L x 10-3 Donde: PC : Pérdidas por calentamiento por metro del conductor, (W) I : Es la intensidad del circuito, (A) R : Es la resistencia eléctrica del conductor a la temperatura de servicio, (/km) L : Longitud de la línea, (km). C. DETERMINACIÓN DE LA SECCIÓN ECONÓMICA POR COMPARACIÓN ENTRE LA INVERSIÓN A REALIZAR Y EL COSTE ECONÓMICO DE LAS PÉRDIDAS POR CALENTAMIENTO EN EL CABLE. Una vez cuantificadas las pérdidas para las posibles secciones a emplear podemos determinar la sección económica del cable mediante diferentes comparaciones de la inversión que requiere cada sección de cable y el coste de las pérdidas por calentamiento que corresponden a esta sección. a) Cálculo para cada una de las secciones estimadas de la inversión inicial y del coste de las pérdidas por calentamiento en 1 año. o Inversión inicial a realizar: IiS = L x CC o Costo de pérdidas por calentamiento en un año: CPCS = L x PC x FU x P kW.H Siendo: L : Longitud del conductor en el circuito, (m) CC : El costo por metro del conductor eléctrico, (S/.) PC : Pérdidas por calentamiento, (W/m) PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 3 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética FU : Factor de utilización, horas/día x días/mes x mes/año en que la instalación está en servicio. PKW.H : Precio del kW.h, en soles/1000. Con los datos obtenidos en el apartado a) se pueden hacer cuantas comparaciones se crean necesarias, el método propone realizar las siguientes que son suficientemente ilustrativas del ahorro que supone reducir las pérdidas por calentamiento en la instalación mediante un incremento de la sección del cable. b) Estudio comparativo entre las inversiones iniciales y el coste de las pérdidas por calentamiento para cada una de las secciones estimadas para 1 año y 15 años de funcionamiento de la instalación. (referido al conductor de sección reglamentaria SR.) o Comparación entre inversiones iniciales: I = IiSi – IiSR o Comparación entre el costo de las pérdidas por calentamiento: CPc = CPCSi – CPCSR c) Estudio comparativo a 1, 3, 5 y 15 años de la diferencia entre la inversión inicial y coste económico de las pérdidas por calentamiento. (referido al conductor de sección reglamentaria SR.) Ii – CPCSi d) Período de amortización de la inversión inicial extra de las secciones superiores respecto a la sección reglamentaria SR. Cuando el incremento de inversión es igual al coste del ahorro de las pérdidas por calentamiento. PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 4 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética 4. PROCEDIMIENTO: a) SELECCIÓN DEL CONDUCTOR DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO PARA UNA INSTALCIÓN DE GRAN CONSUMO: Datos de la instalación: Carga: 500 A Longitud del circuito: 200 m Utilización del circuito: 16h/día 22días/mes 12 meses Tipo de conductor: NYY (triplex) Tipo de canalización: Bandeja Tarifa: BT3 Realizar la selección técnica de los conductores por capacidad, caída de tensión considerando los factores de corrección. Calibres y costos por metro de los conductores: Calibre (mm2) Costo por metro (S/./m) Calibre de sección técnica: S1 Calibre de sección económica: Sw Longitud del conductor: Factor de utilización: Precio del kWh: PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 5 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética Cálculo de las pérdidas por sección del conductor: Calibre (mm2) Pérdidas por sección de conductor (W/m) PC1 = PCw = Cálculo de la inversión inicial y del costo de las pérdidas por calentamiento en 1 año, para cada una de las secciones estimadas. IiS1 = L x CC1 S1: Inversión inicial, S/. Ii CPCS1 = L x PC1 x FU x PKW.H mm2 Costo pérdidas, S/. CPC1 I iS2 = L x CC2 Sw: Inversión inicial, S/. Ii2 CPCS2 = L x PC2 x FU x PKW.H mm2 Costo pérdidas, S/. CPC2 b) SELECCIÓN DEL CONDUCTOR DESDE EL PUNTO DE VISTA ECONÓMICO PARA UNA INSTALCIÓN DE GRAN CONSUMO: Datos de la instalación: Intensidad: 200 A Longitud del circuito: 50 m Utilización del circuito: 16h/día 22días/mes 12 meses Tipo de conductor: TW Tipo de canalización: Canaleta Tarifa: BT4 Realizar la selección técnica de los conductores por capacidad, caída de tensión considerando los factores de corrección. PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 6 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética Calibres y costos por metro de los conductores: Calibre (mm2) Costo por metro (S/./m) Calibre de sección técnica: S1 Calibre de sección económica: Sw Longitud del conductor: Factor de utilización: Precio del kWh: Cálculo de las pérdidas por sección del conductor: Calibre (mm2) Pérdidas por sección de conductor (W/m) PC1 = PCw = Cálculo de la inversión inicial y del costo de las pérdidas por calentamiento en 1 año, para cada una de las secciones estimadas. IiS1 = L x CC1 S1: Inversión inicial, S/. Ii CPCS1 = L x PC1 x FU x PKW.H mm2 Costo pérdidas, S/. CPC1 PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 7 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética I iS2 = L x CC2 Sw: Inversión inicial, S/. Ii2 CPCS2 = L x PC2 x FU x PKW.H mm2 Costo pérdidas, S/. CPC2 5. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 8 TECSUP Energías Renovables Auditoria y Eficiencia Energética 6. CUESTIONARIO: Investigue acerca del método propuesto por PROCOBRE – PERÚ para determinar la sección óptima económica de conductores. Aplique el método propuesto por PROCOBRE – PERÚ a uno de los ejemplos desarrollados en el laboratorio. Aplique una herramienta computacional para el dimensionamiento óptimo, técnico y económico de conductores, al ejemplo de la pregunta anterior. https://es.scribd.com/doc/266083625/Calculo-economico-de-Conductores-Procobre PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR 9