Procobre Perú - Publicaciones

AHORRE DINERO, USE MAS COBRE

Motores eficientes, máximo ahorro
Conductores eléctricos de cobre, mayor eficiencia-mayor conductividad
Ventajas de los conductores eléctricos de cobre

MOTORES EFICIENTES MAXIMO AHORRO

¿Sabía que la alta conductividad del cobre facilita el diseño de motores más eficientes y mejor capacitados para aprovechar la energía al máximo, bajo cualquier régimen de carga?

Durante el proceso de conversión de energía eléctrica en trabajo mecánico, los motores pierden inevitablemente una cierta cantidad de energía. Tales pérdidas pueden ser agrupadas en dos grandes categorías: pérdidas constantes y pérdidas por régimen de carga. Las primeras consisten en pérdidas por fricción en los cojinetes, por un mayor uso del ventilador de enfriamiento, o simplemente por pérdidas en el núcleo del acero. En cambio, las pérdidas por régimen de carga se generan básicamente en función de la resistencia eléctrica de los bobinados.

Si bien cuando están bajo régimen de plena carga la mayoría de motores funciona con bastante eficiencia durante casi toda la operación, no ocurre lo mismo cuando se les hace trabajar en un rango entre media y plena carga. Para dar solución a este problema, se diseñaron los motores eficientes, destinados a lograr el mayor ahorro posible de energía bajo cualquier régimen de carga.

En virtud de su diseño, los motores eficientes generan menor calor residual y requieren, por tanto, menor energía para enfriamiento (basta un ventilador más pequeño). Como resultado, se obtiene un doble ahorro y una operación más silenciosa.

Asimismo, las carcazas de los motores eficientes- aun cuando tienen la misma altura entre centros, eje, diámetro y agujeros de fijación que los motores convencionales- se diferencian por ser de mayor longitud en el extremo opuesto al de la transmisión, con la finalidad de acomodar en forma eficiente los bobinados y el núcleo.

RETORNO DE INVERSION CON MOTORES EFICIENTES

Ejemplo Uno , Motor grande (200 HP)
Ejemplo Dos , Motor pequeño (5 HP)

Ejemplo Nro. Uno

UN MOTOR GRANDE DE 200HP, 1800 RPM (460 VOLTS) QUE OPERA CASI CONTINUAMENTE EN UN AMBIENTE INDUSTRIAL A CARGA COMPLETA. CICLO DE FUNCIONAMIENTO: 8,000 HORAS POR AÑO

	Motor Standard	Motor de Alta Eficiencia
Eficiencia	92.4%	96.2%
Energía de salida (0.7457 kw/hp)	149.1 kW	149.1 kW
Energía de entrada	161.4 kW	155.0 kW
Pérdida a una carga del 100%	12.3 kW	5.9 kW
Ahorro de energía		6.4 kW
Costo mayor del motor		$2,608
Ahorro de energía a una carga del 100%		51,200 kWh por año
Ahorro en dólares a $0.040 por kWh Recuperación		$2,048 por año 1 año 3 meses
Ahorro en dólares a $0.074 por kWh Recuperación		$3,789 por año 8 meses

El ahorro es permanente. Una vez recuperada la inversión, el ahorro continúa durante toda la vida útil de motor.

Ejemplo Nro. Dos

LA RECUPERACION ES A CORTO PLAZO AUN EN EL CASO DE UN MOTOR INDUSTRIAL MUCHO MAS PEQUEÑO Y, POR CONSIGUIENTE, MENOS EFICIENTE, DE 5 HP, 1800 RPM (460 VOLTS) QUE FUNCIONA A TIEMPO PARCIAL (APROXIMADAMENTE 4,000 HORAS POR AÑO)

	Motor Standard	Motor de Alta Eficiencia
Eficiencia	84.0%	89.5 %
Energía de salida	3.73 kW	3.73kW
Energía de entrada	4.44 kW	4.17 kW
Pérdida a una carga del 100%	0.71 kW	0.44 kW
Ahorro de energía		0.27 kW
Costo mayor del motor		$94.80
Ahorro de energía a una carga del 100%		1,080 kWh por año
Ahorro en dólares a $0.040 por kWh Recuperación		$43.20 por año 2 años 2meses
Ahorro en dólares a $0.074 por kWh Recuperación		$79.92 por año 1 año 2 meses

Fuente: Copper Development Association Inc. (Asociación de Desarrollo del Cobre)

CONDUCTORES ELECTRICOS DE COBRE

MAYOR EFICIENCIA - MAYOR CONDUCTIVIDAD

Cuando la electricidad fluye por un conductor eléctrico, cierta cantidad de energía se pierde en forma de calor. La pérdida de calor dependerá de la resistencia eléctrica (R) del conductor y de la corriente que transporta (I²); por lo tanto, la fórmula l²R permite determinar las pérdidas eléctricas. Ello significa que si la cantidad de corriente que pasa por un conductor eléctrico se incrementa, se producirá una mayor pérdida de energía bajo forma de calor.

Para enfrentar la necesidad de aumentar la capacidad de transmisión de los conductores eléctricos, en los últimos años se han desarrollado materiales aislantes más resistentes que hacen posible el diseño de conductores capaces de transportar más corriente, pese a tener la misma sección nominal. De este modo se logró disminuir el costo inicial. No obstante, si consideramos el costo total de funcionamiento del sistema, observaremos que el dinero inicialmente ahorrado se pierde a través del mayor costo generado por la energía que se pierde en forma de calor durante la vida útil de la instalación. Por tanto, privilegiar el costo inicial es una economía falsa.

Emplear un mayor diámetro en los conductores eléctricos permite reducir la resistencia de estos conductores y ahorrar energía.

Y no sólo se debe considerar la energía que se pierde al disiparse en forma de calor, sino también el mayor costo que implica mantener la eficiencia operativa de la instalación. Por ejemplo, si una planta de aire acondicionado se diseña bajo el criterio de menor costo inicial, al entrar en funcionamiento trabajará más de lo necesario para bajar la temperatura del ambiente, debido a la mayor cantidad de calor aportada por las pérdidas de conductores eléctricos de alta resistencia.

Es pues necesario e importante proyectarse con una visión que evalúe las ventajas comparativas reales. La preocupación responsable por el uso eficiente de la energía no deba limitarse al corto plazo.

CALCULO DE PERDIDAS ELECTRICAS EN CONDUCTORES

Características	Alter 1	Alter 2	Alter 3	Alte 4
Distancia (m)	50	50	50	50
Potencia (kW)	50	50	50	50
Corriente (A)	164	164	164	164
Cable CAI (mm2)	25	35	50	70	Secciones nominales
Resistencia C.A.(ohm/km)	0.848	0.611	0.452	0.313
Pérdida de potencia (kw)	3.42	2.47	1.82	1.26
Pérdida de energía (kw/h)	6,840	4,940	3,640	2,520	167 hrs/mes 2,000 horas año
Costo de pérdidas anuales Potencia hora punta ($)	834.48	602.88	444.08	307.44	20.32$/ kw-mes
Energía hora punta ($)	506.16	365.56	269.36	186.48	7.40c$/kw/h
Total pérdidas hora punta($)	1340.64	968.24	713.44	493.92
Diferencia anual de pérdidas hora punta ($)		372.40	627.20	846.72
Potencia fuera de punta ($)	540.36	390.26	287.56	199.08	13.21 $/kw-mes
Energía fuera de punta ($)	273.60	197.60	145.60	100.80	4.00 c$/kw/h
Total pérdidas hora fuera de punta ($)	813.96	587.86	433.16	299.88
Diferencia anual de pérdidas hora fuera de punta ($)		226.10	380.80	514.08
Diferencia costo de conductores ($)		133.35	333.38	600.08	Costo promedio mercado
Recuperación hora punta		4.30 meses	6.38 meses	8.51 meses
Recuperación hora fuera de punta		7.08 meses	10.5 meses	1 año 2 meses

El cobre CAI es en base a la norma IEC (International Electrotechnical Comission)
El costo de la energía, es el promedio ponderado del costo en el Perú.

VENTAJAS DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS DE COBRE

El cobre tiene mucho mayor conductividad eléctrica que cualquier otro metal común. En consecuencia, para transportar la misma cantidad de corriente, conductores de cobre requieren menor diámetro que aquellos fabricados de otros materiales. Entonces, no sólo disminuyen los costos por menores requerimientos en la cantidad de metal, sino también en los materiales aislantes y recubrimientos, además no será necesario preparar ductos más grandes para transportarlos.
El cobre será más flexible y fácil de instalar, comparado con cualquier otro metal alternativo que se ofrezca como sustituto.
Dado que el cobre presenta excelente resistencia a la corrosión, es muy fácil hacer uniones en el material. Estas no se degradan con el correr del tiempo y requieren además muy poco mantenimiento.