cables - seguridad de las instalaciones eléctricas calibre oprimo
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M. I. Enrique Balan Romero Julio de 2013 M. I. Enrique Balan Romero Diciembre de 2014
Cu
Introducción
La instalación eléctrica
Si un inmueble la requiere, se proyecta y se ejecuta la obra.
No se discute. Se basa en la normatividad eléctrica
El monto económico erogado es
inversión no un gasto ineludible.
- Tiene un tiempo de vida
- Genera gastos operativos
Instalación común:
- Se privilegia el costo inicial mínimo.
- Opera con altas pérdidas de energía (3% a 5%).
- Emite CO2 a la atmosfera (en forma indirecta).
Introducción
La Instalación Eléctrica
Medio por el que se provee de energía a dispositivos y
aparatos eléctricos, compuesto de diferentes elementos.
El conductor, unidad de transporte de la corriente eléctrica
Características de operación
- Presenta oposición al paso de la corriente (pérdidas)
- A mayor temperatura, mayor oposición (mismo diámetro y
longitud)
- A menor diámetro, mayor oposición (para la misma corriente)
- A mayor oposición menor eficiencia (transferencia de energía)
Factores de pérdida de energía en el conductor
= I2 R t /1000 …kWh
I Magnitud de la corriente circulante
Depende de la carga
R La oposición que presenta
Longitud
Diámetro
Material
Temperatura de operación
t Tiempo de operación de la carga
Introducción
Selección Tradicional* del conductor
a) Por lo establecido en normas y códigos eléctricos
- tablas de máxima corriente permitida
b) Por caída de tensión en el conductor, típico 3%
- pérdida de energía, 3%
(eficiencia de transmisión 97%)
c) Por el gasto mínimo
- mínima inversión inicial
* Toma en cuenta sólo requerimientos de seguridad
El Conductor Tradicional
Carga trifásica, 50kVA, longitud del conductor 100 m, al aire, tensión 220VCA
CONDUCTOR DE
COBRE
Caída de
tensión
(pérdidas)
Pérdida
anual *
Precio
Inicial **
Ahorro
(Utilidad)
mm2
(AWG/kcm)
Ω /100m % kWh miles $ miles $
(60 °C)
67 (2/0) 0,0302 3,1 7008 49,2 referencia
85 (3/0) 0,0240 2,5 5576 56,7 21
107 (4/0) 0,0191 2,0 4444 61,5 36
127 (250) 0,0163 1,7 3793 68,1 44
152 (300) 0,0136 1,4 3159 76,5 48
177 (350) 0,0120 1,2 2789 92,1 40
203 (400) 0,0107 1,1 2494 106,5 31
* Horas diarias 15, días anuales 300
** Conductor + canalización + mano de obra
El conductor tradicional
Comportamiento con diferente sección
-1432 +7.5 1
2
3
4
5
6
7
Beneficio técnico incrementando el calibre
Disminución de pérdida de energía*
Mayor calibre →
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
k W
h
Opción de conductor
Pérdida de energía (anual)
Tradicional
Operación
Años esperados 30
Horas diarias 15
Días anuales 300
Temp ambiente 30°C
*Por simplicidad en el análisis no se tomo en cuenta la
variabilidad de la carga (curva de perfil de carga)
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Óptimo
Beneficio técnico incrementando el calibre
Aumento de eficiencia
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Óptimo
Tradicional
Óptimo*
Tradicional -30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mile
s d
e $
Opción de conductor
Ahorro Económico (utilidad)
mayor calibre →
* El incremento en el tamaño del conductor tiene un límite dado
por razones económicas, su resultado: el "Conductor Óptimo"
Beneficio económico incrementando el calibre
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Recuperación de la inversión
Tradicional
0
10
20
30
40
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A ñ
o s
Opción de conductor
óptimo
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Variables que intervienen en el ‘Conductor Óptimo’
Técnicos
- Corriente máxima permisible
- Caída de tensión
- Temperatura ambiente
- Temperatura de operación
- Corriente de corto circuito
Económicos
- Precio del conductor y su instalación
- Precio del kWh
- Número de horas anuales de operación
- Número de años útiles de la instalación
- Tasa de interés
Conductor Tradicional
Conductor Óptimo
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Cálculo tradicional
- Mínima inversión inicial
- Calibre mínimo aceptado normativamente
- Caída de tensión elevada en el conductor
Cálculo óptimo
- Máxima relación costo beneficio
- Calibre mayor comparado al cálculo tradicional
- Muy bajas pérdidas durante la vida útil
- Recuperación de la inversión en corto tiempo
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Obstáculos para incrementar el calibre
- Desconocimiento de beneficios
- Se enseña a seleccionar por:
Caída de tensión
Mínimo “gasto” posible
Conductor: Tradicional vs Óptimo
Variables como el tiempo de operación modifican el ahorro y el tiempo de
recuperación de la inversión
-20
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Miles
de $
Opción de conductor
Ahorro con diferente tiempo de operación
El Conductor Óptimo
Horas de
operación al día
24
20
16
12
8
4
a) Manual
Comparaciones hasta encontrar un valor máximo en el
retorno de la inversión
VALOR PRESENTE DE LA INVERSIÓN
$0
$50
$100
$150
1 2 3 4 5 6 7 8Opción de conductor
Mile
s d
e p
esos
b) Expresiones de uso específico (IEC-287-3-2)
5,0
2020
2
max 2011000
A
BFIS m
ec
c) Por software http://procobre.org/es/media-center/biblioteca
En “Software” buscar: Dimensionamiento de calibre óptimo para
instalaciones eléctricas (versión DOCE México)
El Conductor Óptimo, métodos de cálculo
Mayor eficiencia en la transmisión de energía
- Menor quema* de combustibles fósiles
- Menor emisión a la atmósfera de CO2 y otros contaminantes
Cadena perniciosa que se interrumpe
- Mas CO2 en la atmósfera incrementa el efecto invernadero
- El efecto invernadero incrementa la temperatura global
- El incremento en la temperatura ambiente, incrementa
algunos fenómenos atmosféricos
- Fenómenos atmosféricos extremos irrumpen la vida social y
económica de personas, localidades y países
* Cuando la energía eléctrica se obtiene por este medio
El Conductor Óptimo, beneficio ambiental
* Barril Equivalente de Petróleo
www.cfe.gob.mx
1 kWh → 0,00178538 BEP*
1 BEP → 560,1 kWh
1 kWh → 0,66741 kg de CO2
Opción de Sección Eficiencia Consumo de
combustible
Emisión de
CO2
conductor mm2
(AWG/kcm) % BEP* Ton
1 67 (2/0) 96,9 133 50
2 85 (3/0) 97,6 106 39
3 107 (4/0) 98,1 84 31
4 127 (250) 98,3 72 27
5 152 (300) 98,6 60 23
6 177 (350) 98,8 53 20
7 203 (400) 98,9 47 18
El Conductor Óptimo, beneficio ambiental
Disminución de emisión de CO2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tonela
das
Opción de conductor
Emisión de CO2 por pérdidas
Tradicional
óptimo
El Conductor Óptimo, beneficio ambiental
Disminuye el consumo de combustibles fósiles
0
20
40
60
80
100
120
140
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Barr
il E
quiv
ale
nte
de P
etr
óle
o
Ópción de conductor
Consumo de combustible por pérdidas
Tradicional
óptimo
El Conductor Óptimo, beneficio ambiental
1. Disminuye la presión de generación eléctrica Incrementar la eficiencia energética, en el ejercicio:
de 96,9% a 98,6% (1,7%)
2. Disminuye el consumo de combustibles fósiles
En el ejercicio. de 133 barriles a 60 barriles (por pérdidas en el conductor)
3. Disminuye la emisión de CO2
En el ejercicio: de 50 toneladas a 23 toneladas (por pérdidas en el conductor)
Hidroeléctrica "La Yesca" México
Duración de la obra: 4,5 años (inauguración Oct 2012)
Inversión: $800 millones de USD
Generación: 750MW, (1,3% en su inauguración 53 GW)
Cuantificación
El Conductor Óptimo, beneficio ambiental
Cumplimiento de políticas ambientales y normativas
Cumplimiento de tratados internacionales
Beneficiarios al disminuir pérdidas en el conductor
- El consumidor de energía eléctrica, rubro económico.
- El suministrado de la energía eléctrica, disminuye la
presión por la generación o la pospone.
- El país, menor consumo de combustibles fósiles.
- El medio ambiente, menor contaminación.
- La instalación es sustentable.
El Conductor Óptimo
Beneficios Sociales y Políticos
El concepto Edificio Verde o Ecológico (Green building)
"Inmueble que satisface las necesidades actuales sin poner
en peligro a las generaciones futuras”.
Inmuebles cuyo impacto en el medio ambiente es mínimo, en
la construcción y en la operación.
Máximo aprovechamiento de la energía disponible y
materiales 100% reciclables.
El Conductor Óptimo, sustentabilidad
Ventajas
Técnico: Incremento de eficiencia energética
Ambiental: Disminución de emisión de CO2
Político: Cumplimiento de convenios nacionales e
internacionales
Económico: Disminución de costos de operación
Normativo: Cumplir disposiciones normativas
Social: Disminuir el impacto ambiental negativo
por actividades humanas
El Conductor Óptimo, conclusión
Para mayor información favor de contactar a :
Gracias