Eficiencia energetica y la elección de cables

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La correcta elección de cables en una instalación es esencial para garantizar la eficiencia energética desde el punto de vista ecológico y económico.

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Eficiencia energetica y la elección de cables

  1. 1. Eficiencia energética con cables. Ejemplo práctico. Lisardo Recio Octubre 2013 Los cables y la eficiencia energética Lisardo Recio
  2. 2. AGENDA 1. Los cables y la eficiencia energética 2. Sección económica Cable cargado con el 30 % de la intensidad máxima admisible Cable cargado con el 10 % de la intensidad máxima admisible 3. Sección ecológica 4. Conclusiones Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 2
  3. 3. 1. Los cables y la eficiencia energética Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 3
  4. 4. Los cables y la eficiencia energética ¿Qué es la eficiencia energética? Es la reducción del consumo energético manteniendo las prestaciones. X kWh X-Y kWh Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 4
  5. 5. Los cables y la eficiencia energética ¿Cómo se puede mejorar la eficiencia energética? Cambiando los receptores por otros más eficientes. ¿Qué papel juegan los cables? Los cables son también receptores de energía. Disipan en forma de calor parte de la energía que canalizan. Z P kWh Z-P kWh kWh Aumentando las secciones de conductor se reducen las pérdidas y con ello se mejora la eficiencia energética. Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 5
  6. 6. Los cables y la eficiencia energética ¿Por qué la sección económica? € € € .- Ahorro de costes en un escenario de tarifas eléctricas crecientes ¿Por qué sección ecológica? .- Ahorro de energía y emisiones de CO2 Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 6
  7. 7. 2. Sección económica Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 7
  8. 8. Sección económica Imaginemos una línea de BT trifásica con las siguientes características: ....de .- L = 50 m Temperatura ambiente = 40 ºC y a la sombra Instalación en bandeja perforada Circuito único en la canalización (sin influencia térmica otros circuitos) Cable utilizado: Afumex 1000 V (AS) multipolar 5G6 AFUMEX 1000 V (AS) Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 8
  9. 9. Sección económica Supongamos que por nuestro cable circulan permanentemente sólo 13,8 A (sólo el 30 % de la intensidad máxima admisible, 46 A): Intensidad (A) Imax para el conductor de 6 mm² en las condiciones de instalación definidas = 46 A 0,3 Imax = 13,8 A 0 t Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 9
  10. 10. Sección económica Vamos a demostrar como aún con una hipótesis tan desfavorable, dada la baja carga del cable, nos será muy interesante pensar en instalar conductores de mayor sección. Sabemos que si aumentamos las sección de los conductores la Resistencia se reduce. R Sección (mm²) 6 3,62 10 R Resistencia (Ω/km) 2,07 16 1,31 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 10
  11. 11. Sección económica La reducción de la resistencia viene acompañada de una reducción de las pérdidas térmicas dado que la corriente encuentra menos oposición a su paso por tener los electrones mayor espacio para circular y producirse menos choques con los átomos del conductor. Como sabemos las pérdidas de potencia en forma de calor PP (W) que se producen en un conductor de resistencia R (Ω) atravesado por una corriente I (A) responden a la siguiente expresión: P P = R . I² [W] ee e e- e - AFUMEX 1000 V (AS) Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 11
  12. 12. Sección económica Para sistemas trifásicos (exentos de armónicos) y equilibrados tenemos 3 conductores cargados. Los valores de resistencia suelen figurar en las tablas de datos en Ω/km por lo que se deberá multiplicar también la expresión por la longitud L en km. Si multiplicamos la potencia por el tiempo t (h) obtendremos unidades de energía  EP. Por último dividimos todo por 1000 y el resultado será en kW·h unidad de energía de común uso para facturación eléctrica. E P = 3 x R . I² . L . t/1000 [kW·h] Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 12
  13. 13. Sección económica Queda claro que reduciendo la resistencia reduciremos la energía perdida y con ello la facturación. Fact u R Coste e Term nergía in Alquile o fijo r equ ipos ra € € AFUMEX 1000 V (AS) 576,3 8€ Reducir la resistencia precisa del empleo de cable de mayor sección que aumentará el gasto en la línea. AFUMEX 1000 V (AS) € € Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 13
  14. 14. Sección económica AFUM EX Por tanto, es interesante estudiar si los mayores costes de cable se pueden compensar con los ahorros en la factura. € € Fact u Coste e Term nergía in Alquile o fijo r equ ipos ra 576,3 8€ Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 14
  15. 15. Sección económica Partiendo de una vida útil estimada de 30 años, con los datos que tenemos podemos calcular la energía perdida en la línea con la sección de 6 mm² y las siguientes normalizadas (10 y 16 mm²). E P = 3 x R . I² . L . t/1000 [kW·h] EP6 = 3 x 3,62 Ω/km x 13,8² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 27176 kWh EP10 = 3 x 2,07 Ω/km x 13,8² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 15540 kWh EP16 = 3 x 1,31 Ω/km x 13,8² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 9834 kWh Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 15
  16. 16. Sección económica El ahorro energético es notable a medida que se aumenta la sección. EP6 EP10 EP16 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 16
  17. 17. Sección económica Tomando como valor aproximado de tarifa eléctrica 0,15 €/kWh y con los costes de las diferentes secciones de cable obtenemos los siguientes datos. AFUMEX (AS) Sección   (mm²) Coste  Ahorro    Coste  Δ  energía  coste  cable  coste  perdida energía aprox. cable (€) (€)   (€) (€)   (1) 5G6 5G10 5G16 4076 2331 1475 -1745 2601 Ahorro total (€)   (1) – (2) (2)       141 231 362 -90 221 -1655 2380 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 17
  18. 18. Sección económica Los ahorros obtenidos son importantes con las secciones superiores lo que demuestra que elegir un cable de mayor sección es también una buena inversión pues tenemos importantes retornos del dinero empleado. Sección   (mm²) Ahorro total (€)   (1) – (2) 5G6 5G10 5G16 -1655 2380 Sección que reporta más beneficios por aminorar las pérdidas energéticas y abaratar la factura eléctrica. Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 18
  19. 19. Sección económica Calculemos cuanto ahorraríamos cada año en la factura. Sección   (mm²) Coste  Ahorro  energía  coste  perdida energía (€) (€)   (1) 5G6 5G10 5G16 4076 2331 1475 -1745 2601 1745 €/30 años = 58,17 €/año 2601 €/30 años = 86,7 €/año NOTA: no se ha considerado la variación de la tarifa en el tiempo ni se han actualizado los ingresos futuros. De forma aproximada se da por compensado un efecto con el otro, si bien es fácil pensar que la tarifa pueda subir más que los tipos de interés de referencia y el resultado ser más favorable aún, es decir, reportar más ahorros. Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 19
  20. 20. Sección económica Con el cable de 5G10 tendremos el siguiente plan de ahorro: Plazo de amortización  90/58,17 = 1,53 años Año 0 Ahorro (€) -90 Año Ahorro (€) Año Ahorro (€) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 A5G10 30 X 58,17 – 90 = 1655 € El primer ahorro es negativo. Corresponde el desembolso de 90 € de más por comprar cable de 5G10 en lugar de 5G6. Gracias a este desembolso inicial se consiguen los ahorros de factura en años siguientes (con fondo verde). Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 20
  21. 21. Sección económica …e instalando el cable de 5G16 tendremos el siguiente plan: Plazo de amortización  221/86,7 = 2,55 años Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 Ahorro (€) -221 86,7 Año Ahorro (€) Año Ahorro (€) A5G16 30 X 86,7 – 221 = 2380 € Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 21
  22. 22. Sección económica Hagamos los mismos números suponiendo que por el cable circula solamente el 10 % de su capacidad de carga (4,6 A) Intensidad (A) Imax para el conductor de 6 mm² en las condiciones de instalación definidas = 46 A 0,3 Imax = 13,8 A 0,1 Imax = 4,6 A 0 t Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 22
  23. 23. Sección económica La energía perdida a lo largo de 30 años (262800 h) para intensidad de 4,6 A con cada una de las secciones planteadas es la siguiente. E P = 3 x R . I² . L . t/1000 [kW·h] EP6 = 3 x 3,62 Ω/km x 4,6² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 3020 kWh EP10 = 3 x 2,07 Ω/km x 4,6² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 1727 kWh EP16 = 3 x 1,31 Ω/km x 4,6² A² x 262800 h x 0,05 km x 1/1000 kW/W = 1093 kWh Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 23
  24. 24. Sección económica Con tarifa eléctrica 0,15 €/kWh y teniendo en cuenta los costes de las diferentes secciones de cable… AFUMEX (AS) Sección   (mm²) Coste  Ahorro    Coste  Δ  energía  coste  cable  coste  perdida energía aprox. cable (€) (€)   (€) (€)   (1) 5G6 5G10 5G16 453 259 164 -194 289 Ahorro total (€)   (1) – (2) (2)       141 231 362 -90 221 -104 68 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 24
  25. 25. Sección económica El ahorro es menor que en el caso anterior puesto que el gasto en cable es el mismo pero las pérdidas son menores al ir el cable cargado sólo al 10 % de la Imax. Por ello el ahorro en pérdidas es menor y el total ahorrado es menor que en el caso anterior al 30 % de la Imax. Sección   (mm²) Ahorro total (€)   (1) – (2) 5G6 5G10 5G16 -104 68 Sección que reporta más beneficios aminorando las pérdidas energéticas y abaratando la factura eléctrica. Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 25
  26. 26. Sección económica Calculemos cuanto lo que ahorraríamos cada año en la factura. Sección   (mm²) Coste  Ahorro  energía  coste  perdida energía (€) (€)   (1) 5G6 5G10 5G16 453 259 164 -194 289 194 €/30 años = 6,47 €/año 289 €/30 años = 9,63 €/año Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 26
  27. 27. Sección económica Con el cable de 5G10 y al 10 % de Imax tendremos el siguiente plan de ahorro Plazo de amortización  90/6,47 = 13,91 años Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ahorro -90 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47                         Año   11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ahorro   6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47                         Año   21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ahorro   6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 A5G10 30 X 6,47 – 90 = 104 € Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 27
  28. 28. Sección económica Instalando el cable de 5G16 tendremos el siguiente plan Plazo de amortización  221/9,63 = 22,95 años Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ahorro -221 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63                         Año   11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ahorro   9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63                         Año   21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ahorro   9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 A5G16 30 X 9,63 – 221 = 68 € Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 28
  29. 29. 3. Sección ecológica Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 29
  30. 30. Sección ecológica Emisiones de CO2 por kg de cable fabricado * Emisiones de CO2 por kWh generado: 0,39 kg *LSOH = Low Smoke Zero Halogen (= baja emisión de humos y libre de halógenos)  cable AS  Afumex NOTA: fuente FACEL Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 30
  31. 31. Sección ecológica Sección   Peso tirada  Emisiones de  Emisiones de  Emisiones de  de 50 m  CO2 por la  CO2 ahorradas  CO2 ahorradas  empleada en  fabricación  por emplear  por emplear  la  del cable cable de mayor  cable de  instalación sección mayor sección 0,3 Imax 0,1 Imax (mm²) (kg) (kg) (kg) (kg) 5G6 5G10 5G16 21 33 49,5 135 213 319 — 4538 6763 -504 752 Valores de emisiones por fabricación de cable más pesado que 5G6 muy inferiores a las ahorradas por menores pérdidas con secciones mayores (5G10 y 5G16).  Las secciones superiores ocasionan ahorros económicos y ecológicos incluso con muy baja intensidad de corriente. Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 31
  32. 32. Sección ecológica 0,3 Imax Amortización ecológica del cable 5G10 a 4538 kg CO2 / 30 años = 151,3 kg CO2 / año Plazo de amortización ecológica  213/151,3 = 1,41 años Año Ahorro ecol 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -213 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3                         Año   11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ahorro ecol                           Año   21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ahorro ecol   151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 Aecol5G10 30 X 151,3 – 213 = 4326 kg CO2 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 32
  33. 33. Sección ecológica 0,1 Imax Amortización ecológica del cable 5G10 a Plazo de amortización ecológica  213/16,8 = 12,68 años 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -213 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8                         Año   11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Ahorro ecol   16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8                         Año   21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ahorro ecol   16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 16,8 Año Ahorro ecol Aecol5G10 30 X 16,8 – 213 = 291 kg CO2 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 33
  34. 34. Sección ecológica Cable 5G10 30 años 1,41 años 0,3 Imax CO2 Plazo de amortización ecológica 12,68 años 0,1 Imax CO2 Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 34
  35. 35. Sección ecológica Amortización ecológica del cable 5G16 a 0,3 Imax 6763 kg CO2 / 30 años = 225,4 kg CO2 / año Plazo de amortización ecológica  319/225,4 = 1,41 años Año Ahorro ecol Año Ahorro ecol Año Ahorro ecol 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -319 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 225,4 Aecol5G10 30 X 225,4 – 319 = 6443 kg CO2 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 35
  36. 36. Sección ecológica Amortización ecológica del cable 5G16 a 0,1 Imax 752 kg CO2 / 30 años = 25,1 kg CO2 / año Plazo de amortización ecológica  319/25,1 = 12,68 años Año Ahorro ecol Año Ahorro ecol Año Ahorro ecol 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -319 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 Aecol5G10 30 X 25,1 – 319 = 434 kg CO2 Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 36
  37. 37. Sección ecológica Cable 5G16 30 años 1,41 años 0,3 Imax CO2 Plazo de amortización ecológica 12,68 años 0,1 Imax CO2 Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 37
  38. 38. 5. Conclusiones Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 38
  39. 39. Conclusiones Emplear mayores secciones de conductor nos aportan una serie de beneficios interesantes: .- Ahorro económico .- Ahorro de emisiones de CO2 .- Mayor vida útil de la línea al ir más descargada .- Mejor respuesta a fenómenos transitorios .- Posibilidad de ampliación de potencia sin cambiar el cable .- Reducción de la caída de tensión Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 39
  40. 40. Conclusiones Reducción de Reducción de I la potencia perdida en (%) la línea (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 21 40 55 68 78 86 92 97 99 100 Reducción de la potencia perdida en la línea (%) Reducción de la intensidad y reducción de la potencia perdida Reducción de I (%) Presentation Title | Subtitle or client’s name | XX Month Year 40
  41. 41. Conclusiones Desde Prysmian invitamos a que se reflexione sobre las secciones superiores a las exigidas técnicamente, se haga una estimación del patrón de consumo de sus líneas así como de la vida útil prevista para hacer cálculos y evidenciar los ahorros y ventajas de estas consideraciones para decidir en consecuencia. No olvidando, si procediera, los incrementos de costes por emplear mayores canalizaciones, protecciones de mayor calibre o también mayores ahorros por subidas de tarifas eléctricas. Haga cuentas y verá como los números son favorables. Eficiencia energética con Presentation Title | Subtitle or client’s name | 2013 cables. Ejemplo práctico | Octubre XX Month Year 41
  42. 42. Gracias Gracias por su atención www.prysmian.es www.prysmianclub.es

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