Cálculo de sección técnica, económica y ecológica en BT

Transcripción

1 Cálculo de sección técnica, económica y ecológica en BT Lisardo Recio Maíllo

2 SECCIÓN TÉCNICA Datos de la instalación: P = 130 kw U = 400 V (trifásica) cos φ = 0,9 L = 175 m ΔU = 5 % (caída de tensión admitida en %) Instalación en bandeja perforada Temperatura ambiente = 40 ºC Circuito único en la canalización (3 fases + neutro + conductor de protección), sin influencia térmica de otros circuitos Cable utilizado: Afumex 1000 V (AS) unipolar (cable de cobre termoestable, máxima temperatura en el conductor 90 ºC) Cable Afumex 1000 V (AS) unipolar

3 SECCIÓN TÉCNICA Sección por caída de tensión Calculamos la intensidad que va a circular por la línea: I = P = 3 U cosϕ x400x0,9 = 208,5 A El valor de la sección por caída de tensión en una instalación trifásica sin efecto apreciable de la reactancia se obtiene según la siguiente expresión: S = 3 L I cosϕ = γ ΔU 3x175x208,5x0,9 44x20 = 64,63 mm² 70 mm²

4 SECCIÓN TÉCNICA Sección por intensidad admisible El sistema de instalación correspondiente a cables unipolares en bandejas perforadas se corresponde con el tipo general F:

5 UNE SECCIÓN TÉCNICA 224 A > 208,5 A Sección por intensidad admisible 70 mm²

6 Cálculo de sección económica y ecológica suponiendo los conductores a la máxima temperatura (90 ºC)

7 SECCIÓN ECONÓMICA 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 CO 2

8 SECCIÓN ECONÓMICA Sección económica Consideremos que aproximadamente nuestra línea es recorrida por los siguientes valores de intensidad en función de la hora de cada día laborable, entendidos como laborables 228 días/año y el resto (137 días) no laborables (vacaciones, fines de semana y fiestas). Intensidad (A) 224 A Imax que puede llevar el conductor de 70 mm² en las condiciones de instalación definidas 184 A Hora del día

9 SECCIÓN ECONÓMICA La energía perdida en la resistencia eléctrica en una línea trifásica (siendo optimistas y suponiendo el neutro totalmente descargado) respondería a la siguiente expresión: E P = 3 R I² t L 1/1000 [kw h] Siendo R: resistencia de la línea en Ω/km I: intensidad que recorre la línea en A t: tiempo en h L: longitud de la línea en km Probamos a continuación con varias secciones a partir de la mínima obligatoria por criterios técnicos (70 mm²)

10 Pérdidas anuales en la resistencia de los conductores Si tomamos R a 90 ºC, máxima temperatura del conductor: R 70 a 90 ºC = 0,348 Ω/km E P70 = 3 R I² t L 1/1000 = 3 x 0,348 Ω/km x 184² A² x 8 h/día x 228 días/año x 0,175 km x 1/1000 = kwh 1x70 E P95 = 3 R I² t L 1/1000 = 3 x 0,264 x 184² x 8 x 228 x 0,175 x 1/1000 E P95 = 8559 kwh 1x95 R 95 a 90 ºC E P120 = 3 R I² t L 1/1000 = 3 x 0,207 x 184² x 8 x 228 x 0,175 x 1/1000 E P120 = 6711 kwh 1x120 R 120 a 90 ºC E P150 = 3 R I² t L 1/1000 = 3 x 0,167 x 184² x 8 x 228 x 0,175 x 1/1000 E P150 = 5414 kwh 1x150 R 150 a 90 ºC E P185 = 3 R I² t L 1/1000 = 3 x 0,138 x 184² x 8 x 228 x 0,175 x 1/1000 E P185 = 4474 kwh 1x185 R 185 a 90 ºC

11 SECCIÓN ECONÓMICA Energía perdida (kw.h) Ep70 = kwh - Ep185 = 4474 kwh Ahorro = 6808 kwh 613 /año Hora del día

12 SECCIÓN ECONÓMICA Costes a lo largo de 25 años Energía perdida (25 años) Coste energía Perdida* (25 años) Coste cable Coste cable + energía (25 años) 1x kwh = x kwh = x kwh = x kwh = x kwh = *Coste estimado = 0,09 /kw h

13 SECCIÓN ECONÓMICA Amortización económica en unos 12 años con sección de 185 mm²

14 SECCIÓN ECONÓMICA Ahorro económico por utilizar secciones superiores a 70 mm² Ahorro ( ) x70 1x95 1x120 1x150 1x185 1x240 Sección económica 185 mm²

15 SECCIÓN ECONÓMICA Sección ecológica Valoremos ahora el CO 2 ahorrado al medio ambiente E P70 = kw h/año en 25 años: kw h E P185 = 4474 kw h año en 25 años: kw h Y la diferencia será la energía eléctrica que ahorramos: E PA = E P70 -E P185 = = kw h Y por tanto las emisiones de CO 2 ahorradas al utilizar la sección de 185 mm² en lugar de 70 mm² quedarían en Emisiones CO 2 = kw h x 0,39* kg CO 2 /kw h = kg CO 2 *0,39 kg CO 2 /kwh: valor estimado de emisiones de CO 2 por kwh eléctrico generado

16 SECCIÓN ECOLÓGICA Sección ecológica Emisiones de CO 2 por kg de cable fabricado (datos de FACEL)

17 SECCIÓN ECOLÓGICA Ahora comparemos con las emisiones por fabricación de cable más pesado (185 mm² frente a 70 mm² en las fases y neutro y sección mitad en el conductor de protección) Peso con fases de 70 4 x 0,175 km x 750 kg/km + 0,175 x 395 kg/km = 594 kg cable Peso con fases de x 0,175 km x 1866 kg/km + 0,175 x 970 = 1476 kg cable ΔPeso cable = = 882 kg cable Por lo que las emisiones por fabricación de 882 kg más de cable para satisfacer la sección económica de 185 mm² serán: Emisiones CO 2 = 882 kg cable x 6,379 kg CO 2 /kg cable = 5626 kg CO 2

18 SECCIÓN ECOLÓGICA 12 veces menos emisiones! 1x185 CO 2 CO / x70

19 SECCIÓN ECOLÓGICA Período de amortización ecológica por el paso de la sección de 70 a 185 mm²: 5626 kg CO 2 / kg CO 2 x 25 años x 365 días/año = 773 días La amortización ecológica se produce por tanto en sólo unos 2 años. Es decir, en 2 años habremos ahorrado tantas emisiones de CO 2 como las que nos hemos gastado de más por la fabricación del cable de la sección económica 185 mm² frente a la sección técnica de 70 mm². No obstante, podemos ver en la tabla de resultados que incluso sólo un salto de sección, pasando a 95 mm², conlleva un ahorro económico y una importante reducción del impacto ambiental.

20 SECCIÓN ECOLÓGICA

21 SECCIÓN ECOLÓGICA Reducción de emisiones de CO 2 Reducción emisiones CO2 (kg) x70 1x95 1x120 1x150 1x185 1x240

22 SECCIÓN ECOLÓGICA Equivalencias E P70 al año E P185 al año 20 kg CO 2 / año ( ) kwh/año x 0,39 kg CO 2 /kwh) / 20 kg CO 2 /árbol año 133 árboles (5626 kg CO2/25 años)/ 20 kg CO2/árbol año = 11 árboles 133 árboles 11 árboles = 122 árboles

23 SECCIÓN ECOLÓGICA 2305 kg CO 2 / año 2305 kg CO 2 / km/año = 0,154 kg CO 2 /km (( ) kwh x 0,39 kg CO 2 /kwh) / 0,154 kg CO 2 /km = km en 25 años km ~ 3 coches a lo largo su vida útil

24 SECCIÓN ECOLÓGICA 1x70 O 1x185 Ecología + Economía

25 SECCIÓN ECOLÓGICA CO 2 CO 2 CO 2 CO 2

26 SECCIÓN ECOLÓGICA Conclusiones Con la sección económica nos hemos ahorrado no sólo bastante dinero sino muchas emisiones al medio ambiente y además conseguimos otros beneficios como:.- 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

27 SECCIÓN ECOLÓGICA Reducción de potencia perdida en función de la reducción de la intensidad I reducida % Reducción de potencia perdida Reducción de intensidad - Reducción de potencia perdida Sin efecto reducción de R Con efecto reducción de R Reducción de P (%) Reducción de I (%) = 100c

28 Gracias por su atención