Tema: Seleccin de conductores

Curso: Auditoria y eficiencia energtica Tema :Seleccin de conductores Docente: PhD. Mara Teresa Mendoza Especialidad: Electrotecnia industrial Integrantes: Chvez Gallegos, Gustavo Rodrguez Chullunquia Cristopher Semestre : V

Arequipa Per2015-I

Introduccin

En el presente documento se realizara clculos para la seleccin de conductores en la institucin en la que se labor en pasantas, la cual fue el Hospital Regional Honorio Delgado Espinoza, esta pequea introduccin detallara a grandes rasgos los puntos a tratar en el presente.

Como se sabe el curso tiene como objetivo reducir costos para el ahorro de la empresa, por lo cual en esta oportunidad observaremos la seleccin de conductores con tres mtodos distintos los cuales son: por mtodo econmico, tcnico y el mtodo por corto circuito.

Para nuestro presente documento nos basamos en la distancia que existe entre el tablero principal hacia el tablero del rea de mantenimiento donde se encuentran los talleres, el cual aproximadamente era de 100 mts (metros), el pliego tarifario de la empresa es un MT4 por lo cual usaremos los precios de esta opcin tarifaria.

Marco Terico SECCIN ECONMICA Cuando la electricidad fluye por un conductor elctrico, cierta cantidad de energa se pierde en forma de calor. La prdida de calor depender de la resistencia elctrica (R) del conductor y de la corriente que transporta (I); por lo tanto, la frmula lR permite determinar las prdidas elctricas. Ello significa que si la cantidad de corriente que pasa por un conductor elctrico se incrementa, se producir una mayor prdida de energa bajo forma de calor. Para enfrentar la necesidad de aumentar la capacidad de transmisin de los conductores elctricos, en los ltimos aos se han desarrollado materiales aislantes ms resistentes que hacen posible el diseo de conductores capaces de transportar ms corriente, pese a tener la misma seccin nominal. De este modo se logr disminuir el costo inicial. No obstante, si consideramos el costo total de funcionamiento del sistema, observaremos que el dinero inicialmente ahorrado se pierde a travs del mayor costo generado por la energa que se pierde en forma de calor durante la vida til de la instalacin. Por tanto, privilegiar el costo inicial es una economa falsa.Emplear una mayor seccin de los conductores elctricos permite reducir la resistencia de estos y ahorrar energa.Y no slo se debe considerar la energa que se pierde al disiparse en forma de calor, sino tambin el mayor costo que implica mantener la eficiencia operativa de la instalacin. Por ejemplo, si una planta de aire acondicionado se disea bajo el criterio de menor costo inicial, al entrar en funcionamiento trabajar ms de lo necesario para bajar la temperatura del ambiente, debido a la mayor cantidad de calor aportada por las prdidas de conductores elctricos de alta resistencia. Por consiguiente, es necesario e importante proyectarse con una visin y evaluar las ventajas comparativas reales. La preocupacin responsable por el uso eficiente de la energa no debe limitarse al corto plazo. A continuacin se presenta en la siguiente tabla, un ejemplo de clculo por prdidas de energa elctrica en los conductores.

A continuacin se explica el proceso de clculo para la alternativa 2 de la tabla 1 Pasos 1, 2, 3, 4 y 5: Datos del proyecto y del fabricante de conductores Paso 6: Prdida de Potencia (kW) = 3 x I2 x R = 3 x 1642 x 0,611 (ohm/km) x 0,050 (km) Prdida de Potencia (kW) = 2,47 kW Paso 7: Prdida de Energa (kWh) = Prdida de potencia x horas-ao = 2,47 (kW) x 2 000 (hr-ao) Prdida de Energa (kWh) = 4 940 kWh Paso 8: Costo de prdidas anuales por potencia hora punta ($) = Prdida de potencia (KW) x Costo ($/kW-mes) x 12 Costo de prdidas anuales por potencia hora punta ($) = 2,47 (kW) x 11,55 ($/kW-mes) x 12 Costo de prdidas anuales por potencia hora punta = $ 342,34 Paso 9: Energa hora punta ($) = Prdida de energa (kWh) x Costo energa hora punta (c$/kWh) Energa hora punta ($) = 4 940 (kWh) x 4,94 c$/kWh = $ 244,04 Paso 10: Total prdidas hora punta ($) = Costo de potencia hora punta + Costo Energa hora punta Total prdidas hora punta ($) = 342,34+ 244,04 = $ 586,38 Paso 11:Diferencia anual de prdidas hora punta ($) = Total prdidas hora punta (25 mm2) Total prdidas hora punta (35 mm2) = 811,90 586,38 = $ 225,52 Paso 12:Costo de prdidas anuales por potencia fuera de hora punta ($) = 2,47 (kW) x 10,51 ($/kW-mes) x 12 Costo de prdidas anuales por potencia fuera de hora punta = $ 313,89 Paso 13: Energa fuera de punta = Prdida de energa (kWh) x Costo energa fuera de punta ($) Energa fuera de punta = 4 940 (kWh) x 3,64 c$/kWh = $ 179,82 Paso 14: Total prdidas hora fuera de punta ($) = Costo de potencia hora fuera de punta + Costo de energa hora fuera de punta Total prdidas hora punta ($) = $ 313,89 + $ 179,82 = $ 493,70 Paso 15: Diferencia anual de prdidas hora fuera de punta ($) = Total prdidas hora fuera de punta (25 mm2) Total prdidas hora fuera de punta (35mm2) = $ 683,59 - $ 493,70 = $ 189,89 Paso 16: Precio del fabricante Paso 17: Recuperacin hora punta = Diferencia costo de conductores ($) /(Diferencia anual de prdidas hora punta ($))/12 Recuperacin hora punta = 133,35 /(225,52/12) = 7 meses Paso 18: Recuperacin fuera hora punta = 133,35 /(189,89 /12) = 8,4 meses De los resultados podemos concluir, que la recuperacin de la inversin al usar conductores de mayor seccin se da en un tiempo relativamente corto, donde despus de amortizado, el ahorro va a favor de la empresa por el ahorro del consumo de energa prdida, adems de los beneficios tcnicos que se obtiene como consecuencia de bajas cadas de tensin al tener menor resistencia los conductores. Metodologa para la mejor seccin del conductor

DONDE:QW: SECCION ECONOMICA.Q1: ES LA SECCION MINIMA DEL CONDUCTOR.Q2: SECCION MAXIMA DEL CONDUCTOR.V1: PERDIDAS EN EL CABLE PARA LA POTENCIA DE TRANSMISIONREQUERIDA.V2: IDEM V1.HV: HORAS DE PERDIDAS SEGUN LA TABLA 3.ST: COSTOS DE LA ENERGIA ELECTRICA.P1: PRECIOS ACTUALES DE LOS CABLES.P2: IDEM P1.P: FACTOR DE SERVICIO DEL CAPITAL. P = (T + 1) / 100%T: TASA ANUAL DE AMORTIZACIONES SEGUN TABLA 4.

Por corriente de corto circuito Bajo condiciones de cortocircuito se incrementa con rapidez la temperatura de los elementos metlicos de los cables de energa (conductor y pantalla o cubierta metlica), cuando estn diseados para soportar tal incremento; el lmite depender de la temperatura mxima admisible para la cual no se deteriore el material de las capas vecinas, esto es, la que resulte menor entre la del conductor, que no dae al aislamiento, o la de la pantalla, para no deteriorar el aislamiento, pantalla semiconductora o cubierta. En la tabla 18 aparecen los valores mximos aceptados por las normas ICEA.

Si la seccin del conductor o de la pantalla no es la adecuada para soportar las condiciones de cortocircuito, el intenso calor generado en tan poco tiempo produce un dao severo en forma permanente en el aislamiento, e incluso forma cavidades entre la pantalla semiconductora y el aislamiento, las cuales provocan serios problemas de ionizacin. Por otra parte, para determinar la corriente permisible en el conductor o pantalla, es necesario conocer el tiempo que transcurre antes de que las protecciones operen para liberar la falla.Asimismo, de acuerdo con el tipo de falla, se debern verificar los distintos componentes de la siguiente manera: a) Para el conductor: Cortocircuito trifsico balanceado. Cortocircuito trifsico desbalanceado, calculando la corriente de falla de secuencia cero.b) Para la pantalla: Cortocircuito de fase a tierra. Cortocircuito trifsico desbalanceado, calculando la corriente de falla de secuencia cero

La siguiente ecuacin permite verificar la seccin del conductor, conocidos los amperes de falla y duracin de la misma.

=0.164

Dnde: I Corriente mxima de cortocircuito permitida, amperes K Constante que depende del material del conductor (tabla 20) A rea de la seccin transversal del conductor, circular mils t Tiempo de duracin del cortocircuito, segundos T Temperatura en C (bajo cero), en la cual el material del que se trate tiene resistencia elctrica tericamente nula (tabla 20) T1 Temperatura de operacin normal del conductor, C T2 Temperatura mxima de cortocircuito que soporta el aislamiento, CLos valores de K y T se encuentran en la siguiente tabla:

Esta ecuacin est basada en la premisa de que, debido a la cantidad de metal concentrado y la duracin tan corta de la falla, el calor permanece en el metal formando un sistema adiabtico. Esta consideracin es muy cercana a la realidad, en el caso del conductor, pero objetable para las pantallas, ya que stas tienen una mayor rea de disipacin de calor y una menor concentracin de la masa metlica. La ecuacin anterior resultara entonces conservadora para las pantallas y, en la mayora de los casos, dara como resultado mayor rea de la necesaria. Modificando la ecuacin podemos encontrar el rea de la pantalla de un sistema en que se conozca magnitud y duracin de la corriente de falla, o el tiempo de duracin de la falla para una pantalla o cubierta de seccin conocida. Cuando se trate de analizar el comportamiento bajo condiciones de cortocircuito de nuestros cables comerciales, con parmetros perfectamente definidos, la frmula se puede escribir:

A y t tienen el mismo significado anterior, la constante C depende de:a) Las unidades de A.b) El material del conductor.c) El tipo de aislamiento.

Conductor 14 AWG

Conductor 10 AWG