Este documento discute varios métodos para optimizar la sección de conductores en instalaciones eléctricas existentes, incluyendo reemplazar, agregar o incrementar la sección del conductor, agregar bancos de condensadores, equilibrar la carga y seleccionar transformadores eficientes. También describe cómo seleccionar la sección económica del conductor basada en la caída de tensión permitida, la corriente de cortocircuito y minimizando las pérdidas de energía a través del cálculo del valor actual neto.

1. 15/04/2016
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Energías renovables
Auditoría y eficiencia
energética
Selección económica de conductores
Objetivos
Reconocer las actividades para auditar y gestionar la energía eléctrica.
Identificar oportunidades para reducir los consumos de energía eléctrica,
mediante la eficiencia energética.
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Para optimizar la sección de un conductor en un proyecto ya
realizado, seguir las siguientes alternativas:
Reemplazar
Agregar
Incrementar
Agregar bancos de condensadores
Equilibrar
Seleccionar
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Reemplazar
• Se analiza la alternativa de reemplazar conductores capaces de
soportar el calentamiento máximo asociado a la carga prevista y de
asegurar una caída de tensión inferior al límite establecido por las
normas, por otros de mayor calibre.

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Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Agregar
• Conductores en paralelo, obteniéndose un conductor final de mayor
sección
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Incrementar
• El nivel de tensión de distribución. Si las máquinas pueden trabajar
en 220/440 V, se cambia para trabajar en 440 V. La corriente de
carga habrá disminuido en 50% respecto a la nominal.
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Agregar bancos de condensadores
• Completamente automatizados, toman los siguientes nombres:
• Compensación localizada
• Compensación sectorizada
• Compensación centralizada
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
10 11 121 2 3 ….
4 5 61 2 31M
COMPENSACION
LOCALIZADA
COMPENSACION
SECTORIZADA
CARGAS DIVERSAS
COMPENSACION
CENTRALIZADA
Figura 1 Esquema unifilar de la compensación reactiva
Banco de condensadores
1
Fig. - Esquema unifilar de la compensación reactiva

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Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Equilibrar
• Contar con un sistema balanceado.
Optimizar la sección del conductor en
instalaciones existentes
• Seleccionar
• Transformadores eficientes que presenten bajos niveles de pérdidas
Selección del conductor
• Existen dos criterios de selección de conductores:
– Basado en recomendaciones técnicas
Selección del conductor con calibre mínimo, asegura el calentamiento
máximo asociado a la carga prevista y asegura una caída de tensión inferior al
límite establecido por norma. Inicialmente se determina los conductores por
capacidad de corriente y caída de tensión; posteriormente se verifica la
capacidad de los conductores frente a sobrecargas y cortocircuitos.
– Basado en eficiencia energética
Se basa en la reducción de pérdidas mediante el incremento del calibre del
conductor, también se considera el costo asociado a este incremento.
Sección económica según la caída de
tensión
• La caída de tensión es la pérdida de tensión en una línea eléctrica al
transportar una cantidad de corriente por una sección determinada
de cobre en un circuito trifásico.
ΔV = (k x In x L)x(R cosΦ + X sin Φ)
Donde:
ΔV = Caída de tensión
K = Constante según el tipo de sistema (2 para sistemas monofásicos y √3 para
trifásicos)
In = Corriente nominal de la instlación
L = Longitud del conductor en km
R = resistencia del conductor en Ω/km
X = reactancia del conductor en Ω/km
Φ = Ángulo de desplazamiento de fase de la carga

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Sección económica según la caída de
tensión
• Sistema monofásico a dos hilos (Fase-neutro)
• Sistema monofásico a tres hilos (Dos fases-neutro)
Sección económica según la caída de
tensión
• Sistema trifásico a tres hilos (3 Fases)
• Sistema trifásico a 4 hilos (3 fases-neutro)
Sección económica según la caída de
tensión
*Sección 050: Cargas de circuitos y factores de demanda – CNE- Utilización
Máximas caídas de tensión permitidas en u circuito
Sección económica según Icc
• Existirá una sección mínima “S” que será función del valor de la
potencia de cortocircuito en el punto de alimentación, el tipo de
conductor y su protección. S ≤ SC (SC: sección calculada
térmicamente y por caída de tensión)
• Icc = 220/(Zr+Zt); S≥(Iccx√t)/k
Donde:
Icc = Valor eficaz de la corriente de cortocircuito
Zr = Impedancia de los conductores del servicio eléctrico desde el transformador
Zt = Impedancia del transformador
t = tiempo de actuación de protección en segundos
K = constante propia del conductor
K = 144; conductores de cobre aislado en PVC
K = 74; conductores de aluminio aislados en PVC (fuentes MYCE - Schneider)

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Sección económica según la corriente
CNE-Utilización 2006
Sección económica según la corriente
MYCE _ Schneider: Conductores aislados y sin envoltura de protección
Metodología para la mejor sección
del conductor
DONDE:
QW: SECCIÓN ECONÓMICA.
Q1: ES LA SECCIÓN MÍNIMA DEL CONDUCTOR.
Q2: SECCIÓN MÁXIMA DEL CONDUCTOR.
V1: PÉRDIDAS EN EL CABLE PARA LA POTENCIA DE TRANSMISIÓN
REQUERIDA.
V2: IDEM V1.
HV: HORAS DE PÉRDIDAS SEGÚN LA TABLA 3.
ST: COSTOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA.
P1: PRECIOS ACTUALES DE LOS CABLES.
P2: IDEM P1.
P: FACTOR DE SERVICIO DEL CAPITAL. P = (T + 1) / 100%
T: TASA ANUAL DE AMORTIZACIONES SEGÚN TABLA 4.
QW = {Q1 . Q2 . HV . ST (V1 – V2) / (P1 – P2) . P}1/2 MM²
Número de horas de pérdidas para distintas modalidades de servicio
Modalidad de servicio Ejemplo hv (h/año aprox.)
Ocasional
Accionamientos de control,
servomotores, máquinas
agrícolas
Hasta 500
Carga irregular durante un
turno o carga uniforme
temporalmente
Máquinas herramientas,
accionamientos de bombas,
calefacción de locales.
500 a 1 500
Carga irregular en servicio de
varios turnos
Máquinas herramientas,
calefacción industrial.
1 500 a 2 500
1 500 a 3 500
Carga uniforme en servicio de
varios turnos
Calefacción industria química,
centrales eléctricas de carga
básica
3 500 a 7 000
Plena carga, desconexión sólo
ocasionalmente
Drenaje y ventilación de minas 7 000 a 8 000
Tabla 2.- Número de horas de pérdidas

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Tabla 3.- Tasa de amortización
TASAS DE AMORTIZACIÓN EN TANTOS POR CIENTO DEL VALOR DE ADQUISICIÓN
TIPO DE INTERÉS
%
PERÍODO DE AMORTIZACIÓN, EN AÑOS
10 15 20 25 30 35
TASA DE AMORTIZACIÓN, EN TANTOS POR CIENTO
0,00
3,00
3,25
3,50
3,75
4,00
4,25
4,50
4,75
5,00
5,50
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
10,000
11,732
11,873
12,024
12,176
12,329
12,483
12,638
12,794
12,950
13,267
13,587
14,238
14,903
15,582
16,275
6,667
8,377
8,529
8,683
8,838
8,994
9,152
9,311
9,472
9,634
9,963
10,296
10,979
11,683
12,406
13,147
5,000
6,722
6,878
7,036
7,196
7,358
7,522
7,688
7,855
8,024
8,368
8,718
9,439
10,185
10,955
11,746
4,000
5,743
5,904
6,067
6,233
6,401
6,571
6,744
6,919
7,095
7,455
7,823
8,581
9,368
10,181
11,017
3,333
5,102
5,268
5,437
5,609
5,783
5,960
6,139
6,321
6,505
6,881
7,267
8,059
8,883
9,734
10,608
2,857
4,654
4,825
5,000
5,177
5,358
5,541
5,727
5,916
6,107
6,497
6,897
7,723
8,580
9,464
10,369
Fig. Potencia de pérdidas en cables de tres conductores, con armadura, cargados
simétricamente para U0/Un 0.6/1 kV y 3.6/6 kV para una temperatura máxima
admisible de 80°C
POTENCIA DE PéRDIDAS
SECCION DELOS CONDUCTORES Q
INTENSIDAD i ENLOS CONDUCTORES
Sección económica del conductor
Sección económica del conductor
• Pérdidas energéticas
Para determinar la potencia monofásica:
P1Φ=I2R
Donde
R: Resistencia del conductor por toda su longitud
I: Corriente media del circuito
P1Φ:Potencia Monofásica de perdidas en w.
Para hallar R para conductores de cobre:
R= ρx L / Scu
Donde
ρ: Resistividad del cobre 0.0180 Ω-mm2/m
L: Longitud total en m
Scu: Sección del conductor en mm2

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Sección económica del conductor
• Pérdidas energéticas
Para determinar la potencia trifásica:
P3Φ= 3xP1Φ =3xI2R
Donde
R: Resistencia del conductor por toda su longitud
I: Corriente media del circuito
P3Φ:Potencia trifásica de perdidas en w.
Para hallar R para conductores de cobre:
R= ρx L / Scu
Donde
ρ: Resistividad del cobre 0.0180 Ω-mm2/m
L: Longitud total en m
Scu: Sección del conductor en mm2
• Pérdidas energéticas
Costo de la energía de pérdidas
El costo de la energía en el conductor eléctrico pueden ser expresadas
en la siguiente fórmula:
Cp=ce x P3Φ x H
Donde:
Cp : Costo de perdidas del conductor por toda su longitud S/.
ce : Costo de la energía que depende de la tarifa S/./ (KW-H)
para los ejemplos se una tarifa MT3 ce :0.1155 S/./ (KW-H)
P3Φ : Potencia trifásica de perdidas en Kw.
H : Horas trabajadas en un año en h.
Sección económica del conductor
Sección económica del conductor
• Pérdidas energéticas
Ahorro obtenido al incrementar la sección del
conductor
El ahorro obtenido al incrementar la sección se logra restando
el Cp para la sección mínima menos el Cp para la sección en
análisis.
Ah= Cp(scu mínima) – Cp ( scu analizada)
Donde:
Cp : Costo de perdidas del conductor por toda su longitud S/.
Sección económica del conductor
• Pérdidas energéticas
Costo de la inversión en los cables de energía
Primeramente se determina el costo de los cable que se obtiene
del anexo, teniendo en cuenta si es de 3 hilos.
La inversión inicial se obtiene de la diferencia que existe en el
costo del conductor de sección analizada menos el costo de
la sección mínima.
Io= CC(scu analizada) – CC ( scu mínima )
Donde:
CC : Costo del cable total
Io : Inversión inicial

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Sección económica del conductor
• Pérdidas energéticas
Valor actual neto - VAN
Mide la rentabilidad del proyecto en valores monetarios que exceden
a la rentabilidad deseada después de recuperar toda la inversión.
Si el resultado es mayor que cero, mostrará cuanto se gana con el
proyecto, después de recuperar la inversión, por sobre la tasa i que
se exigía de ganancia; si el resultado es igual a cero indica que el
proyecto reporta exactamente lo que se quería ganar y si el
resultado es negativo, muestra el monto que falta para ganar todo lo
que se deseaba.
VA = Ah/(1+i)n donde n = 1,2,3,4,………………
i = Tasa de actualización ( 16%)
VAN = -Io+Ah/(1+i)n donde n = 1,2,3,4,……………
Sección económica del conductor
FIGURA - COSTOS ANUALES DE PÉRDIDAS Y
SERVICIO DEL CAPITAL
Costos $/año
q1 qw q2
Sección de los conductores mm²
Sección económica del conductor
Tiempo de vida útil de los conductores de Baja y Media
Tensión
Conductor según el nivel de tensión Vida Útil
BAJA TENSIÓN 25 Años
MEDIA TENSION 35 Años
Tabla - Tiempo de vida de conductores en baja y media tensión.
1. Ministerio de energía y minas; “Eficiencia Energética”. Programa
para el ahorro de energía – PAE; PERÚ.
2. PROCOBRE-PERU, “Instalaciones eléctricas de interiores”.
3. Comisión de tarifas eléctricas (CTE), “Situación tarifaria en el
sector Eléctrico Peruano”.
4. Código Nacional de Utilización 2006.
5. NTP 370.301.
6. IEC 60228:1978 Conductors of insulated cables.
7. IEC 60364-5-523 “electrical installations of building”
8. ICS 29.060.10 Conductores eléctricos
Referencias