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El documento habla sobre transformadores eficientes. Explica que los transformadores son cruciales para transmitir electricidad a largas distancias de forma eficiente. También destaca que el uso de transformadores con devanados de cobre puede reducir costos operativos y pérdidas en la red eléctrica. Por último, menciona que aproximadamente el 2% de la energía mundial se pierde en transformadores de distribución.
![Transformadores y Cambio de Tarifa
Eficiencia diaria del transformador
Dependiendo de la aplicación del transformador con frecuencia se usa para operar
p p p p
durante 24 horas por día, aun cuando la carga no sea continúa en el período total de
operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia,
una global para condición de plena carga y otra para distintas cargas al día, es decir, la
llamada eficiencia diaria. Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía
llamada eficiencia diaria Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía
de salida a la energía de entrada durante el período de 24 horas.
La eficiencia en transformadores se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación,
%Efic= [(kVA*1000*F)/(kVA*1000*F+Pfe+Pcu*F^2)] *100
Donde:
kVA= Capacidad nominal del transformador, kVA
kVA= Capacidad nominal del transformador kVA
F= Carga en p.u.
Pfe= Pérdidas en vacio, watt
Pcu= perdidas debidas a la carga, watt](https://image.slidesharecdn.com/webinar1-110513035405-phpapp01/85/Webinar1-17-320.jpg)
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- 1. Transformadores Eficientes T f d Efi i t 28 de abril de 2011 Ing. Roger García Neri WEBINAR Leonardo Energy en Español 28 Abril 2011 – 9h00 México – 16h00 España
- 2. Transformadores y Cambio de Tarifa Introducción El uso intensivo y extensivo de la energía eléctrica en corriente alterna, ha sido posible gracias al transformador eléctrico f é •Los factores económicos y ambientales asociados con la perdida de energía han despertado un renovado interés en los transformadores eficientes •La electricidad se genera muy lejos de donde se consume •Su transporte sería complicado sin los transformadores • El transformador se usa desde la generación, hasta el último usuario •Solamente elevando el voltaje se puede transmitir a grandes distancias y Solamente solamente reduciendo el voltaje se puede utilizar •Los transformadores eficientes con uso intensivo de cobre pueden ser una excelente decisión para la conservación de fuentes preciosas de energía , así p p g como para la reducción de costos operacionales para la industria y la reducción de perdidas en las redes de distribución de las concesionarias de energía eléctrica
- 3. Transformadores y Cambio de Tarifa La electricidad se genera muy lejos de donde se consume, por l lo tanto, el uso de transformadores eficientes de cobre reduce costos operacionales
- 4. Transformadores y Cambio de Tarifa Transformador Es un dispositivo electromagnético estático que permite aumentar o disminuir el voltaje en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia fija. , j Su funcionamiento está basado en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado d acero al silicio. d de l ili i Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la tensión alta o baja, respectivamente. También existen transformadores con más devanados, en este caso puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario. Principios básicos del transformador Principios básicos del transformador Internacional Copper Association/ Procobre
- 5. Transformadores y Cambio de Tarifa Diagrama esquemático de un transformador
- 6. Transformadores y Cambio de Tarifa Por su aplicación o construcción, ya sea monofásicos ó trifásicos; existen varios tipos: Transformador Tipo poste Transformador Tipo poste Transformador Tipo distribución Transformador Tipo estación Transformador de Potencia Transformador Tipo pedestal T f d Ti d l
- 7. Transformadores y Cambio de Tarifa Por su enfriamiento son, Tipo Subestación Tipo Pedestal (Tipo Jardín)
- 9. Transformadores y Cambio de Tarifa Tipos de enfriamiento de transformadores 1. 1 Tipo AA Transformadores tipo seco con enfriamiento propio AA, 2. Tipo AFA, Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado 3. 3 Tipo OA Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural OA, 4. Tipo OA/FA, Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado. 5. Tipo OA/FOA, Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con aceite forzado – aire forzado
- 10. Transformadores y Cambio de Tarifa Partes principales de un transformador Partes principales de un transformador Las partes que componen un transformador son clasificados en cuatro grandes grupos los cuales comprenden: 1. Circuito magnético (Núcleo). 2. Circuito eléctrico (Devanados). 3. Sistema aislante. 4. Tanque y accesorios 4 T i
- 11. Transformadores y Cambio de Tarifa Devanados del Transformador El circuito eléctrico de un transformador es la parte fundamental que permite además de un buen funcionamiento una buena eficiencia Para un mejor desempeño ambos devanados deben ser de cobre, tanto el de j p alta como el de baja tensión esto debido a las propiedades de dicho material, como son su buena conductividad eléctrica y alta resistencia al calor. El mejor cobre que se puede usar es el electrolítico, ya que su pureza es 99.999% lo que asegura menor cantidad de impurezas y por lo tanto menores problemas de corrosión y una larga vida útil al equipo. Todo lo anterior garantiza una operación mas fresca, menor consumo energético, mayor vida útil, menores pérdidas, menor tamaño, no existe riesgo de daño por corrosión cuando se instalan el lugares de clima salino tipo costa salino, costa, etc.
- 12. Transformadores y Cambio de Tarifa Núcleo del Transformador El otro elemento básico del transformador es el núcleo, este se fabrica de acero al silicio, el cual son laminaciones delgadas, las que se colocan una encima de otra para dar el tamaño de acuerdo a la potencia del transformador y la densidad de flujo requerida. Dependiendo de la calidad de acero utilizado, va a ser el precio d este acero y por l t t el precio fi l d l t l i de t lo tanto l i final del transformador f d dependerá en gran manera del costo del cobre y del acero empleados en su construcción. A menores costos de materiales, mayores pérdidas, pero menor costo del A menores costos de materiales mayores pérdidas pero menor costo del equipo. Por lo que recomendamos siempre solicitar el protocolo de pruebas.
- 14. Transformadores y Cambio de Tarifa El sistema aislante Este sistema aísla los devanados del transformador y se clasifica en dos grupos: ‐ Aislante sólido (papel kraft, presspahn, papSistema aislante líquido. (aceite mineral, R’Temp, silicón, etc.) ‐ Sistema aisel diamantado, crepe, nomex, mylar, baquelita, cinta de f fibra de vidrio, cinta de lino, maderas, etc.)
- 15. Transformadores y Cambio de Tarifa Accesorios Los accesorios son dispositivos que el transformador necesita para su correcta p operación y poder monitorear el comportamiento del mismo. ‐ C bi d d d i i Cambiador de derivaciones. ‐ Boquillas de alta y baja tensión. ‐ Indicador de temperatura (con o sin contactos de alarma) ‐ Indicador de nivel (con o sin contactos de alarma). ‐Válvula de muestreo ‐ Válvulas de drene de aceite Válvulas de drene de aceite. ‐ Placa de datos. ‐ Radiadores. ‐ Válvula de sobrepresión.
- 16. Transformadores y Cambio de Tarifa La eficiencia en los transformadores En general la eficiencia de cualquier máquina eléctrica se calcula como, En virtud de que la capacidad de un transformador esta basada en su potencia de salida, esta ecuación se puede escribir como,
- 17. Transformadores y Cambio de Tarifa Eficiencia diaria del transformador Dependiendo de la aplicación del transformador con frecuencia se usa para operar p p p p durante 24 horas por día, aun cuando la carga no sea continúa en el período total de operación. En estas condiciones un transformador tiene dos conceptos de eficiencia, una global para condición de plena carga y otra para distintas cargas al día, es decir, la llamada eficiencia diaria. Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía llamada eficiencia diaria Esta eficiencia diaria se expresa como la relación de la energía de salida a la energía de entrada durante el período de 24 horas. La eficiencia en transformadores se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación, %Efic= [(kVA*1000*F)/(kVA*1000*F+Pfe+Pcu*F^2)] *100 Donde: kVA= Capacidad nominal del transformador, kVA kVA= Capacidad nominal del transformador kVA F= Carga en p.u. Pfe= Pérdidas en vacio, watt Pcu= perdidas debidas a la carga, watt
- 18. Transformadores y Cambio de Tarifa Norma Oficial Mexicana NOM-002-SEDE-1999, Requisitos de seguridad y eficiencia energética fi i i éti
- 20. Transformadores y Cambio de Tarifa Se estima que aproximadamente cerca del 2% de la energía a nivel mundial se pierde en los transformadores de distribución Si timamos en cuenta que en México se generaron en 2009, 230.64 TWh, el 2% son aproximadamente 4.61TWh
- 21. Transformadores y Cambio de Tarifa Cambio de tarifa Para obtener un mejor costo por la energía se puede realizar cambio de tarifa, básicamente de tarifa 2 o 3 a OM y HM CARGO POR DEMANDA Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. $ 208.35 $ 208.58 $ 208.96 $ 210.65 $ 212.06 $ 213.12 CARGO POR ENERGÍA $ 1.430 $ 1.384 $ 1.499 $ 1.520 $ 1.497 $ 1.415 TARIFA OM Cargos Dic./09 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Región Central Demanda ($/kW) $ 143.690 $ 143.850 $ 144.110 $ 145.280 $ 146.250 $ 146.980 Energía ($/kWh) $ 1.174 $ 1.131 $ 1.237 $ 1.255 $ 1.232 $ 1.155
- 22. Transformadores y Cambio de Tarifa •Tarifa 2 Servicio general hasta 25 kW y se aplica a todos los servicios que destinen la energía en baja tensión a cualquier uso •Tarifa 3 Servicio general para más de 25 kW de demanda y se aplica a todos los servicios que destinen la energía en baja tensión a cualquier uso La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico La tarifa 2 y 3 no requiere de transformador eléctrico •Tarifa OM Tarifa ordinaria para servicio general en media tensión, con demanda menor a 100 kW y se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en media tensión, con una demanda menor a 100 kW di ió d d 100 kW •Tarifa HM Tarifa horaria para servicio general en media tensión, con demanda de 100 kW o más y se aplica a los servicios que destinen la energía a cualquier uso, suministrados en p q g q , media tensión, con demanda de 100 kW o más. http://www.cfe.gob.mx/negocio/conocetarifa/Paginas/Tarifas.aspx
- 23. Transformadores y Cambio de Tarifa Demanda 79 kW Consumo 35,112 kWh TARIFA 3 Costo $ Costo $ Cargo por demanda $213.12 $16,836.48 Cargo por kWh $1.415 $49,683.48 Subtotal $66,519.96 Bonificación FP $1,663.00 $1 663 00 Total $64,856.96 TARIFA OM Costo $ Costo $ Cargo por demanda $146.98 $146 98 $11,611.42 $11 611 42 Cargo por kWh $1.16 $40,554.36 Subtotal $52,165.78 Bonificación FP $1,304.14 Total $50,861.64 Ahorro por cambio de tarifa mes $13,995.32 Ahorro por cambio de tarifa año $ 167,943.84 Porcentaje de ahorro 22.00%
- 24. Transformadores y Cambio de Tarifa POTENCIA TOTAL INSTALADA (kW) Aire Cocina Acondicionado 14.43% 3.23% Fuerza 13.46% Refrigeración 6.03% Iluminación 62.84%
- 25. Transformadores y Cambio de Tarifa COMPARATIVA ENERGÉTICA DE UN TRANSFORMADOR 112.5 kVA 23,000 volts , 112.5 kVA 23,000 volts , pérdidas en vacio pérdidas en vacio 405watts 520watts pérdidas con carga pérdidas con carga 1,308watts 1,730watts 1,713 Total Watts 2,250 Total Watts CostoTarifa OM Costo Tarifa OM kWh $ 1.155 kWh $ 1.155 Demanda $ 146.98 Demanda $ 146.98 Horas al año 8,760 Horas al año 8,760 Pérdidas fijas 3,066 kWh Pérdidas fijas 4,161 kWh Costo $ 3,541.23 PESOS Costo $ 4,805.96 PESOS Pérdidas variables 6,617.0 , kwh al 50% Pérdidas variables 8,751.9 , kwh al 50% Costo $ 7,642.68 PESOS Costo $ 10,108.44 PESOS TOTAL $ 11,183.91 PESOS TOTAL $ 14,914.40 PESOS Ahorro mensual $ 3,730.48 $ INVERSIÓN $ 103,000.00 Ahorro anual $ 44,765.80 RETORNO 2.4 AÑOS
- 26. Transformadores y Cambio de Tarifa Conclusión •Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de Los transformadores de alta eficiencia reducen sustancialmente el volumen de energía perdida •Los transformadores eficientes operan en mejores condiciones de enfriamiento por lo que tienen vida útil mayor •Las pérdidas de energía producidas por el flujo de la corriente eléctrica en bobinas transformadoras incluyen las pérdidas de calor de los materiales usados para los componentes. Seleccionar un material como el cobre puede reducir tales pérdidas •El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad El cobre es el material sustentable referido cuando se necesita alta conductividad eléctrica. Por ejemplo, el cobre conduce la electricidad 60% mejor que el aluminio, cinco veces mejor que el hierro, diez veces mejor que el acero y 18 veces mejor qe el titanio. La planta es el único metal que tiene mayor conductividad eléctrica que el cobre (un 5% mejor), pero es mucho más cara y, por ello, no se considera para la b ( 5% j ) h á ll id l mayoría de las aplicaciones eléctricas
- 27. GRACIAS POR SU ATENCIÓN Ó Ing. Roger García Neri E‐mail. [email protected] Tel. 5705 2161/1706 Tel. 5705‐2161/1706 Fax. 5705‐1689