1. Dimensionamiento de conductores para instalaciones eléctricas Sustentabilidad en la instalación eléctrica M. I. Enrique Balan Romero 28 de Julio 2011

2. Introducción La instalación eléctrica Es el medio por el que se provee de energía a dispositivos y aparatos eléctricos. Conjunto de elementos que permite transportar, distribuir y dar uso a la energía eléctrica.Elementos: Conductores, soportes, interruptores, tableros, aisladores, transformadores, etc. Características deseadas de la instalación - Segura - Eficiente - Accesible - Flexible

3. Eficiencia en la transmisión Transmisión eficiente de la energía por el conductor Disminuyendo las pérdidas I2 R Métodos prácticos - Disminuir la corriente por el conductor carga mas eficiente - Disminuir la oposición del conductor incrementar calibre

4. Eficiencia en la transmisión Disminuyendo las pérdidas I2R Acciones realizadas (resultados espectaculares) Sustitución de lámparas 100 Watts 23 Watts Incandescente Fluorescente compacta Desventajas - Calor generado - Ineficiencia de conversión Desventajas - Contaminación por mercurio - Generación de armónicas Otros: LED, Pantalla electroluminiscente

5. Eficiencia en la transmisión Disminuyendo las pérdidas I2R Acciones realizadas (resultados modestos) Sustitución de motores eléctricos ‘estándar’ por ‘alta eficiencia’ Motor eléctrico, marca S… 20 HP, 1800 RPM, 440VCA, 4 polos Eficiencia ‘estándar’ 88% Eficiencia ‘premium’ 92% Eficiencia Hay una tendencia creciente a pagar un precio adicional y obtener el premio de la eficiencia, la cual a veces en motores grandes puede ser tanto como 1.5% (Ing Roberto Ruelas ah50) HP

6. Eficiencia en la transmisión Disminuyendo las pérdidas I2R Incrementando el calibre Carga trifásica, 50kW, longitud del conductor 100m,al aire, tensión 220VCA CONDUCTOR DE COBRE *El precio del conductor varia por marca, características, volumen de adquisición, etc.

7. El conductor óptimo Selección del tamaño del conductor (calibre) a) Por la corriente demandada por la carga - tablas (normas y fabricantes) b) Por la caída de tensión en el conductor, tradicional 3% - pérdida de energía, 3% aprox. c) Disminución en la emisión de CO2 - depende del país y su índice de emisiones d) Cálculo óptimo - máximo beneficio de la inversión

8. El conductor óptimo Beneficios técnicos incrementando el calibre Incremento de eficiencia Mayor calibre -> Cálculo tradicional Cálculo óptimo

9. El conductor óptimo Beneficios económicos incrementando el calibre conductor óptimo Mayor calibre -> Operación* Años esperados 30 Horas diarias 15 Días anuales 300 *Por simplicidad en el resultado no se ha tomado en cuenta variabilidad de la carga (curva de perfil de carga)

10. El conductor óptimo Beneficios ambientales incrementando el calibre Mayor calibre -> Los valores dependen del país

11. Selección del conductor Cálculo tradicional - Mínima inversión inicial - Calibre mínimo - Pérdidas elevadas durante toda la vida útil 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 - Beneficios técnicos, económicos y ambientales

12. Selección del conductor El incremento en el tamaño del conductor tiene un límite dado por razones económicas, su resultado: el "Conductor óptimo"

13. Selección del conductor Variables que intervienen en el ‘Conductor Óptimo’ - 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

14. Conductores, necesidades nuevas 1. Incrementar la eficiencia energética En el ejercicio de 96,8% a 98,5% (1,7%) 2. Disminuir el consumo de hidrocarburos En el ejercicio de 170 barriles a 77 barriles (por pérdidas en el conductor) 3. Disminuir la emisión de CO2 (gas de efecto invernadero) En el ejercicio de 64 toneladas a 29 toneladas(por pérdidas en el conductor) Hidroeléctrica "La Yesca" México Duración de la obra: 4.5 años (inauguración Oct 2012) Inversión: mayor a $800 millones de USD Generación: 750MW, el 1.4% del actual 53 GW

15. Conductores, necesidades nuevas Exigencias normativas* * Cada país tiene su regulación

16. Conductores, necesidades nuevas 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.

17. Selección del conductor a) Manual Comparaciones hasta encontrar un valor máximo en el retorno de la inversión b) Expresiones de uso específico (IEC-287-3-2) c) Por software (Dimensionamiento óptimo de conductores eléctricos)

18. Sustentabilidad en la instalación eléctrica 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 (en lo posible).

19. Sustentabilidad en la instalación eléctrica El costo inicial mínimo en el dimensionamiento del conductor Resultado: - Pérdidas elevadas durante toda su vida útil - Quema de combustibles fósiles por las pérdidas - Emisión de CO2 a la atmósfera (quema de combustibles) - Incremento de la temperatura global La práctica ˝El costo inicial mínimo˝, no es sustentable

20. Sustentabilidad en la instalación eléctrica El edificio ecológico Emitir a la atmosfera CO2, derivado de la quema de combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica, propiciado por desperdicio en la transferencia de energía, no es ecológico, es una variable que deberá ser tomada en cuenta al denominar o calificar a un inmueble como Edificio Ecológico.

21. Resumen Selección del tamaño del conductor por su objetivo Técnico: Eficiencia energética Ambiental: Disminución de gases contaminantes Político: Cumplimiento de convenios internacionales Económico: Disminución de costos de operación Normativo: Cumplir disposiciones normativas enriquebalan@yahoo.com.mx