La eficiencia energética consiste en reducir el consumo energético sin aminorar las prestaciones. El estudio de los receptores es sin duda necesario para poder cuantificar los ahorros y la amortización de las inversiones. Reclamamos de nuevo la atención al cable como receptor de energía, vemos como un solo salto de sección se amortiza en breve espacio de tiempo, con la ventaja añadida de ser un receptor de demostrada larga vida útil, lo que redunda en la alta certidumbre de unos cálculos cuyos resultados nos van a evidenciar un claro ahorro económico y ecológico.
La potencia eléctrica (P) que se disipa en un conductor de resistencia R atravesado por una intensidad de corriente I responde a la ley de Joule:
P = R · I²
Fácilmente se puede demostrar que la energía térmica perdida en una línea eléctrica responde a la siguiente expresión general:
EP = n · R · L · I² · t/1000
Dónde:
- EP: energía perdida en la línea [kWh]
- n: número de conductores cargados (2 en monofásica o continua y 3 en trifásica)
- R: resistencia de los conductores [Ω/km]
- L: longitud de la línea [km]
- I: intensidad corriente de línea [A]
- t: tiempo [h]
Una vez obtenida la energía perdida con conductores de resistencia R1 si incrementamos la sección de los mismos conseguiremos menores pérdidas. Así, la energía ahorrada (EA) por instalar conductores de menor resistencia R2 será:
EA = n · (R1-R2) · L · I² · t/1000
Y con este valor de energía ahorrada es fácil calcular los ahorros económicos (A€) y de emisiones de CO2 (ACO2) pues conocemos las tarifas eléctricas (pe) en €/kWh y también existen valores aproximados de emisiones de CO2 por kWh generado teniendo en cuenta el mix energético del país.
Si la reducción de resistencia al pasar de S1 a S2 es de un 30 % de media cuando el incremento de sección es de un valor al inmediato siguiente normalizado, también podemos afirmar, a la vista de la fórmula, que el ahorro será de un 30 % en la factura e igualmente el ahorro de emisiones de CO2.
En la siguiente tabla podemos comprobar que emplear la sección inmediata superior a la mínima admisible obtenida por criterios técnicos nos aporta un ahorro medio de casi el 30 % en pérdidas de energía y por tanto en pérdidas económicas y emisiones contaminantes. Si el incremento de sección es de 2 secciones normalizadas el ahorro es de casi el 50 %.
Podemos observar en la tabla que cuando las secciones son pequeñas el ahorro proporcional es mayor por incrementar la sección de conductor a instalar.
Ejemplo
Si pensamos en una línea trifásica de cables de aluminio Al Voltalene Flamex (S) 1x240 directamente enterrada de 130 m por la que circulara una intensidad (I) de 180 A.
Deberemos considerar ampliar la sección a una superior para conocer los ahorros.
La sección normalizada inmediata superior es 300 mm².
Extraemos de la la tabla de resistencias eléctricas los valores necesarios de R.
Si queremos establecer los cálculos para un año de funcionamiento de la línea entonces el tiempo (t) será de 365 x 24 = 8760 h.
Supongamos igualmente que la línea tiene un valor cuadrático medio de I (I’) del 
60 % de I I’=0,6I
NOTA: se ha de tener en cuenta que no es correcto emplear valores medios simplemente, porque en la fórmula de Joule la intensidad está elevada al cuadrado. Con I’ (valor cuadrático medio de la intensidad inicial I) tenemos el valor constante de intensidad que produciría las mismas pérdidas que el patrón variable de intensidad real. No olvidemos que I = 180 A es un valor máximo de intensidad que si se aplica directamente al problema falseará la solución al no ser un valor constante con carácter general.
Ahora podemos calcular la energía que ahorraríamos al año por emplear conductores de 300 mm² en lugar de 240 mm²:
EA = n · (R240-R300) · L · I’² · t/1000 = 3 x (0,152-0,129) x 0,13 x (0,6 x 180)² x 8760/1000 = 916,5 kWh
Y ahora como usuarios supongamos que hemos elegido instalación en local público y unas emisiones de 0,45 kg CO2/kWh con tarifa de 0,14 €/kWh.
Los ahorros anuales son como sigue:
A€ = 916,5 kWh x 0,14 €/kWh = 128,3 €¡
ACO2 = 916,5 kWh x 0,45 kg CO2/kWh = 412,4 kg CO2
Autor:
Lisardo Recio Maíllo
Product manager de Prysmian Group
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