Webinar1Webinar - Transformadores Eficientes y Cambio de Tarifa

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Resumen:El transformador es un dispositivo primordial para la transmisión y utilización de la energía eléctrica, ya que al elevar el voltaje permite la transmisión de energía a grandes distancias y al disminuir el voltaje permite la utilización de la energía eléctrica por grandes, medianos y pequeños usuarios, dependiendo del voltaje requerido. Conocer su funcionamiento, componentes y características constructivas; permite a los diferentes usuarios una mejor elección, privilegiando siempre los equipos más eficientes que provoquen las menores pérdidas, ya que en la mayoría de los casos, estos equipos permanecen conectados las 24 horas los 365 días del año, por lo que instalando equipos de alta eficiencia, se reducen drásticamente la emisión de gases de efecto invernadero y se mejora considerablemente la eficiencia del sistema de toda la red eléctrica involucrada.

Acerca del Autor: El Ing. Roger García es egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional de México; se ha desempañado siempre en las áreas de proyectos y eficiencia energética, es especialista en motores, transformadores y calidad de la energía. Ha coordinado y realizado varios diagnósticos energéticos, como resultado de ellos, ha realizado también la instalación de gran cantidad de motores, variadores de frecuencia, transformadores, bancos de capacitores y otros equipos eléctricos. Es consultor de FIDE y Comisión Federal de Electricidad. Ha impartido diferentes cursos de motores y variadores de frecuencia, transformadores, factor de potencia, calidad de la energía; en Universidades, Industrias, Colegios de Ingenieros, en México y Centroamérica. Actualmente se desempaña como Gerente de Proyectos en Ingeniería Energética Integral.

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Webinar1Webinar - Transformadores Eficientes y Cambio de Tarifa

  1. 1. Transformadores EficientesT f d Efi i t 28 de abril de 2011 Ing. Roger García Neri WEBINAR Leonardo Energy en Español 28 Abril 2011 – 9h00 México – 16h00 España 
  2. 2. Transformadores y Cambio de TarifaIntroducciónEl uso intensivo y extensivo de la energía eléctrica en corriente alterna, ha sidoposible gracias al transformador eléctrico f é•Los factores económicos y ambientales asociados con la perdida de energía handespertado un renovado interés en los transformadores eficientes•La electricidad se genera muy lejos de donde se consume•Su transporte sería complicado sin los transformadores• El transformador se usa desde la generación, hasta el último usuario•Solamente elevando el voltaje se puede transmitir a grandes distancias y Solamentesolamente reduciendo el voltaje se puede utilizar•Los transformadores eficientes con uso intensivo de cobre pueden ser unaexcelente decisión para la conservación de fuentes preciosas de energía , así p p gcomo para la reducción de costos operacionales para la industria y la reducciónde perdidas en las redes de distribución de las concesionarias de energíaeléctrica
  3. 3. Transformadores y Cambio de Tarifa La electricidad se genera muy lejos de donde se consume, por l lo tanto, el uso de transformadores eficientes de cobre reduce costos operacionales
  4. 4. Transformadores y Cambio de Tarifa Transformador Es un dispositivo electromagnético estático que permite aumentar o disminuir el voltaje en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia fija. , j Su funcionamiento está basado en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado d acero al silicio. d de l ili i Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la tensión alta o baja, respectivamente. También existen transformadores con más devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. Principios básicos del transformador Principios básicos del transformador Internacional Copper Association/ Procobre 
  5. 5. Transformadores y Cambio de Tarifa Diagrama esquemático de un  transformador
  6. 6. Transformadores y Cambio de TarifaPor su aplicación o construcción, ya sea monofásicos ó trifásicos; existen varios tipos: Transformador Tipo poste Transformador Tipo poste Transformador Tipo distribución Transformador Tipo estación Transformador  de Potencia Transformador  Tipo pedestal T f d Ti d l
  7. 7. Transformadores y Cambio de TarifaPor su enfriamiento son, Tipo Subestación  Tipo Pedestal  (Tipo Jardín) 
  8. 8. Transformadores y Cambio de TarifaTransformadores de Potencia
  9. 9. Transformadores y Cambio de TarifaTipos de enfriamiento de transformadores 1. 1 Tipo AA Transformadores tipo seco con enfriamiento propio AA, 2. Tipo AFA, Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado 3. 3 Tipo OA Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural OA, 4. Tipo OA/FA, Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado. 5. Tipo OA/FOA, Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con aceite forzado – aire forzado
  10. 10. Transformadores y Cambio de TarifaPartes principales de un transformadorPartes principales de un transformadorLas partes que componen un transformador son clasificados en cuatro grandes grupos los cuales comprenden:1. Circuito magnético (Núcleo).2. Circuito eléctrico (Devanados).3. Sistema aislante.4. Tanque y accesorios4 T i
  11. 11. Transformadores y Cambio de TarifaDevanados del TransformadorEl circuito eléctrico de un transformador es la parte fundamental que permiteademás de un buen funcionamiento una buena eficienciaPara un mejor desempeño ambos devanados deben ser de cobre, tanto el de j palta como el de baja tensión esto debido a las propiedades de dicho material,como son su buena conductividad eléctrica y alta resistencia al calor.El mejor cobre que se puede usar es el electrolítico, ya que su pureza es99.999% lo que asegura menor cantidad de impurezas y por lo tanto menoresproblemas de corrosión y una larga vida útil al equipo.Todo lo anterior garantiza una operación mas fresca, menor consumoenergético, mayor vida útil, menores pérdidas, menor tamaño, no existe riesgode daño por corrosión cuando se instalan el lugares de clima salino tipo costa salino, costa,etc.
  12. 12. Transformadores y Cambio de TarifaNúcleo del TransformadorEl otro elemento básico del transformador es el núcleo, este se fabrica deacero al silicio, el cual son laminaciones delgadas, las que se colocan unaencima de otra para dar el tamaño de acuerdo a la potencia del transformadory la densidad de flujo requerida. Dependiendo de la calidad de acero utilizado,va a ser el precio d este acero y por l t t el precio fi l d l t l i de t lo tanto l i final del transformador f ddependerá en gran manera del costo del cobre y del acero empleados en suconstrucción.A menores costos de materiales, mayores pérdidas, pero menor costo del A menores costos de materiales mayores pérdidas pero menor costo delequipo. Por lo que recomendamos siempre solicitar el protocolo de pruebas.
  13. 13. Transformadores y Cambio de Tarifa
  14. 14. Transformadores y Cambio de TarifaEl sistema aislanteEste sistema aísla los devanados deltransformador y se clasifica en dosgrupos:‐ Aislante sólido (papel kraft, presspahn,papSistema aislante líquido. (aceitemineral, R’Temp, silicón, etc.)‐ Sistema aisel diamantado, crepe, nomex,mylar, baquelita, cinta de f fibra de vidrio,cinta de lino, maderas, etc.)
  15. 15. Transformadores y Cambio de Tarifa Accesorios Los accesorios son dispositivos que el  transformador necesita para su correcta  p operación y poder monitorear el  comportamiento del mismo. ‐ C bi d d d i i Cambiador de derivaciones. ‐ Boquillas de alta y baja tensión. ‐ Indicador de temperatura (con o sin  contactos de alarma) ‐ Indicador de nivel (con o sin contactos de  alarma). ‐Válvula de muestreo ‐ Válvulas de drene de aceite Válvulas de drene de aceite. ‐ Placa de datos. ‐ Radiadores. ‐ Válvula de sobrepresión.
  16. 16. Transformadores y Cambio de Tarifa La eficiencia en los transformadores  En general la eficiencia de cualquier máquina eléctrica se calcula como, En virtud de que la capacidad de un transformador esta basada en su potencia de  salida, esta ecuación se puede escribir como,
  17. 17. Transformadores y Cambio de TarifaEficiencia diaria del transformadorDependiendo de la aplicación del transformador con frecuencia se usa para operar  p p p pdurante 24 horas por día, aun cuando la carga no sea continúa en el período total de operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia, una global para condición de plena carga y otra para distintas cargas al día, es decir, la llamada eficiencia diaria. Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía llamada eficiencia diaria Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energíade salida a la energía de entrada durante el período de 24 horas.La eficiencia en transformadores se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación, %Efic= [(kVA*1000*F)/(kVA*1000*F+Pfe+Pcu*F^2)] *100Donde:kVA= Capacidad nominal del transformador, kVAkVA= Capacidad nominal del transformador kVAF= Carga en p.u.Pfe= Pérdidas en vacio, wattPcu= perdidas debidas a la carga, watt   
  18. 18. Transformadores y Cambio de TarifaNorma Oficial MexicanaNOM-002-SEDE-1999,Requisitos de seguridady eficiencia energética fi i i éti
  19. 19. Transformadores y Cambio de Tarifa
  20. 20. Transformadores y Cambio de Tarifa Se estima que aproximadamente cerca del 2% de la energía a nivel mundial se pierde en los transformadores de distribución Si timamos en cuenta que en México se generaron en 2009, 230.64 TWh, el 2% son  aproximadamente 4.61TWh
  21. 21. Transformadores y Cambio de Tarifa Cambio de tarifa Para obtener un mejor  costo por la energía se puede realizar cambio de tarifa,  básicamente de tarifa 2 o 3 a OM y HM CARGO POR DEMANDA Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. $ 208.35 $ 208.58 $ 208.96 $ 210.65 $ 212.06 $ 213.12 CARGO POR ENERGÍA $ 1.430 $ 1.384 $ 1.499 $ 1.520 $ 1.497 $ 1.415 TARIFA OM Cargos Dic./09 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Región Central Demanda ($/kW) $ 143.690 $ 143.850 $ 144.110 $ 145.280 $ 146.250 $ 146.980 Energía ($/kWh) $ 1.174 $ 1.131 $ 1.237 $ 1.255 $ 1.232 $ 1.155
  22. 22. Transformadores y Cambio de Tarifa •Tarifa 2 Servicio general hasta 25 kW y se aplica a todos los servicios que destinen la energía en  baja tensión a cualquier uso  •Tarifa 3 Servicio general para más de 25 kW de demanda y se aplica a todos los servicios que  destinen la energía en baja tensión a cualquier uso La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico •Tarifa OM Tarifa ordinaria para servicio general en media tensión, con demanda menor a 100 kW y se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en  media tensión, con una demanda menor a 100 kW di ió d d 100 kW •Tarifa HM Tarifa horaria para servicio general en media tensión, con demanda de 100 kW o más y  se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en  p q g q , media tensión, con demanda de 100 kW o más. http://www.cfe.gob.mx/negocio/conocetarifa/Paginas/Tarifas.aspx
  23. 23. Transformadores y Cambio de Tarifa Demanda 79 kW Consumo 35,112 kWh TARIFA 3 Costo $ Costo $ Cargo por demanda $213.12 $16,836.48 Cargo por kWh $1.415 $49,683.48 Subtotal $66,519.96 Bonificación FP $1,663.00 $1 663 00 Total $64,856.96 TARIFA OM Costo $ Costo $ Cargo por demanda $146.98 $146 98 $11,611.42 $11 611 42 Cargo por kWh $1.16 $40,554.36 Subtotal $52,165.78 Bonificación FP $1,304.14 Total $50,861.64 Ahorro por cambio de tarifa mes $13,995.32 Ahorro por cambio de tarifa año $ 167,943.84 Porcentaje de ahorro 22.00%
  24. 24. Transformadores y Cambio de Tarifa POTENCIA TOTAL INSTALADA (kW) Aire Cocina Acondicionado 14.43% 3.23% Fuerza 13.46% Refrigeración 6.03% Iluminación 62.84%
  25. 25. Transformadores y Cambio de Tarifa COMPARATIVA ENERGÉTICA DE UN TRANSFORMADOR 112.5 kVA 23,000 volts , 112.5 kVA 23,000 volts , pérdidas en vacio pérdidas en vacio 405watts 520watts pérdidas con carga pérdidas con carga 1,308watts 1,730watts 1,713  Total Watts 2,250  Total Watts CostoTarifa OM Costo Tarifa OM kWh $                       1.155  kWh $                     1.155  Demanda $                     146.98  Demanda $                   146.98  Horas al año 8,760  Horas al año 8,760  Pérdidas fijas 3,066  kWh Pérdidas fijas 4,161  kWh Costo $           3,541.23  PESOS Costo $         4,805.96  PESOS Pérdidas variables 6,617.0  , kwh al 50% Pérdidas variables 8,751.9  , kwh al 50% Costo $           7,642.68  PESOS Costo $       10,108.44  PESOS TOTAL $               11,183.91  PESOS TOTAL $             14,914.40  PESOS Ahorro mensual $           3,730.48  $ INVERSIÓN $ 103,000.00 Ahorro anual $         44,765.80  RETORNO 2.4 AÑOS
  26. 26. Transformadores y Cambio de Tarifa Conclusión •Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de  energía perdida •Los transformadores eficientes operan en mejores condiciones de enfriamiento por  lo que tienen vida útil mayor  •Las pérdidas de energía producidas por el flujo de la corriente eléctrica en bobinas  transformadoras incluyen las pérdidas de calor de los materiales usados para los  componentes. Seleccionar un material como el cobre puede reducir tales pérdidas •El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad  eléctrica. Por ejemplo, el cobre conduce la electricidad 60% mejor que el aluminio,  cinco veces mejor que el hierro, diez veces mejor que el acero y 18 veces mejor qe el titanio. La planta es el único metal que tiene mayor conductividad eléctrica que el  cobre (un 5% mejor), pero es mucho más cara y, por ello, no se considera para la  b ( 5% j ) h á ll id l mayoría de las aplicaciones eléctricas  
  27. 27. GRACIAS POR SU ATENCIÓN Ó Ing. Roger García Neri E‐mail. roger_garcian@yahoo.com.mx Tel. 5705 2161/1706 Tel. 5705‐2161/1706 Fax. 5705‐1689

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