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Dimensionamiento Económico y Ambiental de los Conductores Eléctricos (Parte 2)

En el segundo capítulo de “Dimensionamiento económico y ambiental de los conductores eléctricos” hablaremos de la norma NCh 2625.Of2001 y las fórmulas que determinan el área de la sección transversal óptima para la carga exigida y entonces seleccionar la sección nominal del conductor más próxima.

Para la determinación de la sección económica de un conductor para un cierto circuito, sea en baja o media tensión, se debe utilizar la norma NCh 2625.Of2001. De acuerdo con la norma, para combinar los costos de compra e instalación con los costos de pérdidas de energía, es necesario expresarlos en valores económicos comparables.

La fecha de compra de la instalación es lo más recomendable como punto fijo comparativo y se puede referir como “presente”. Los costos “futuros” de las pérdidas de energía son entonces convertidos a su equivalente “valor presente”.

Para calcular el valor presente del costo de las pérdidas es necesario elegir valores apropiados al futuro desarrollo de la carga, aumentos anuales del precio de kWh y una tasa de descuento anual por la vida económica del cable que podría ser de 25 años o más.

Las fórmulas propuestas en la norma NCh 2625.Of2001 son directas, pero en su aplicación deben ser dadas las debidas consideraciones a la hipótesis de que los parámetros financieros asumidos permanecerán inalterados durante la vida económica del cable.

En la Norma, hay dos abordajes para el cálculo de la sección económica, basados en los mismos conceptos financieros: Calcular una gama de corrientes económicas para cada una de las secciones del conductor previsto para las condiciones de instalación específica y entonces seleccionar aquella sección cuyo rango contiene el valor requerido para la carga. Este abordaje es apropiado donde varias instalaciones semejantes están siendo consideradas.

  1. Calcular una gama de corrientes económicas para cada una de las secciones del conductor previsto para las condiciones de instalación específica y entonces seleccionar aquella sección cuyo rango contiene el valor requerido para la carga. Este abordaje es apropiado donde varias instalaciones semejantes están siendo consideradas.
  2. Calcular el área de la sección transversal óptima para la carga exigida y entonces seleccionar la sección nominal del conductor más próxima.

En esta ocasión nos enfocaremos solo en el segundo abordaje, por ser de aplicación más directa en la mayoría de las situaciones prácticas.
La Sección Económica de un conductor eléctrico puede ser determinada por la ecuación [6] que utiliza parámetros calculados por las expresiones [7] a [10], según vemos a continuación.

nexans 1

nexans 2

Como la sección económica es el resultado que se espera obtener de la ecuación [6] y las unidades yp , yЅ , λ1 y λ2 (que hacen parte del cálculo) dependen del tamaño de la sección del conductor, es necesario hacer una primera suposición sobre la sección económica probable del cable, para que los valores razonables de las unidades mencionadas puedan ser calculados.

Para efecto de la determinación de la sección económica, esas unidades pueden ser despreciadas para cables de baja tensión (≤1kV) y cables de media tensión (≤36.2kV).

Es poco probable que la sección económica calculada por la expresión [6] sea exactamente igual a una sección nominal normalizada, por lo que el costo deberá ser calculado para las secciones nominales normalizadas mayores y menores adyacentes y elegida la más económica.

Las pérdidas dieléctricas que ocurren en ciertos tipos de cables, particularmente de alta tensión, pueden ser significativas y deben ser consideradas al momento de hacer la selección de la sección económica del conductor.

Aplicando la ecuación [6] es necesario conocer el valor de θm. La Norma NCh2625.Of 2001 ofrece una fórmula simple para hacer una estimación de la temperatura de operación, basada en observaciones de cálculos típicos donde la elevación de la temperatura operativa promedio de un conductor de sección económica, durante su vida económica, queda en la zona de 1/3 de la elevación que ocurriera para su máxima capacidad térmica nominal permisible.

Esta aproximación puede resultar en errores en la sección del conductor y en los costos totales no mayor a un 2%. Sin embargo, pueden suceder errores más grandes, en donde la combinación del costo de instalación, pérdidas y crecimiento de la carga lleva a la temperatura del conductor al máximo valor permisible. En general, un valor más exacto de la resistencia del conductor sólo afectará la selección de la sección económica en casos marginales.

nexans 3

En la aplicación de la ecuación [6] es necesario conocer el valor de la variable de costo de la unidad de longitud en relación a la sección del conductor. Se debe considerar el costo total de instalación de un conductor, que incluye el costo del cable, sus terminaciones, elementos de canalización eléctrica y de la mano de obra del ensamblaje.

Considerando que los costos de los cables varían según su tipo de material conductor, tipo de aislamiento, tensión nominal, entre otros, y que los costos de las canalizaciones eléctricas dependen de la forma elegida para su instalación y la mano de obra varía según el tipo de cable y canalización eléctrica que serán instalados, es necesario que sean preparadas tablas de costo totales de instalación que consideren esas alternativas. La siguiente tabla es un ejemplo que ilustra la explicación anterior y considera un cable y una canalización eléctrica ficticios:

nexans 4

En el siguiente capítulo veremos las fórmulas para conseguir los valores económicos comparables en la instalación y de conductores eléctricos, así como también las fórmulas requeridas para identificar la reducción de las emisiones de CO2 en la generación de energía por el aumento de la sección.

Ver Dimensionamiento Económico y Ambiental de los Conductores Eléctricos (Parte 1)

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