Los transformadores son equipos considerados de elevado rendimiento. Sin embargo, debido a su funcionamiento continuo y larga vida de servicio, un ligero aumento en la eficiencia puede suponer un significativo ahorro económico a lo largo de los años. Por lo tanto, el costo adicional de un Transformador de "alta eficiencia" – Transformador diseñado con especial atención a la reducción de las pérdidas de energía – podrá ser restituido con facilidad durante la vida útil del transformador. Muchas empresas podrán ver reducidos sus gastos optando por transformadores de alta eficiencia, cuando una empresa tiene en cuenta sistemáticamente el cálculo de los costos de duración de vida en la compra de un transformador, puede lograr importantes mejoras económicas de energía y medio-ambientales.
De hecho, en la compra de un transformador, hay que tener en cuenta no sólo el precio de compra, sino también el coste global del ciclo de vida. Este costo incluye tanto las pérdidas en vacío como las pérdidas de carga. Económicamente, el transformador con el menor costo total representará la mejor opción.
El presente artículo expone un procedimiento práctico y escueto para facilitar la elección del transformador más rentable, para ello, se dan las pautas para comparar diferentes transformadores desde el punto de vista de sus pérdidas energéticas asociadas.
Coste debido a las pérdidas en carga
De hecho, en la compra de un transformador, hay que tener en cuenta no sólo el precio de compra, sino también el coste global del ciclo de vida. Este costo incluye tanto las pérdidas en vacío como las pérdidas de carga. Económicamente, el transformador con el menor costo total representará la mejor opción.
El presente artículo expone un procedimiento práctico y escueto para facilitar la elección del transformador más rentable, para ello, se dan las pautas para comparar diferentes transformadores desde el punto de vista de sus pérdidas energéticas asociadas.
Coste debido a las pérdidas en carga
Las pérdidas en carga anuales de un transformador están expresadas en kWh, y pueden ser evaluadas con la ayuda de la fórmula siguiente:
Wpérdidas = (W0 · to
+ Wc · tc · q2)
Donde:
- W0 = corresponden a las pérdidas en vacío (o pérdidas en el hierro) , expresadas en kW. Este factor está indicado en las especificaciones técnicas del transformador, o bien pueden ser medidas.
- Wc = corresponden a las pérdidas en cortocircuito, expresadas en kW. Este factor está indicado en las especificaciones técnicas del transformador, o bien pueden ser medidas.
- q = corresponde a la carga media del transformador dividida por la carga máxima.
- to = corresponde al número de horas en funcionamiento (en tensión) durante un año.
- tc = corresponde al número de horas funcionando con carga durante un año.
El coste de estas pérdidas, a lo largo del tiempo, debe ser actualizado para ajustarlo al precio de compra. El valor actualizado del coste de las pérdidas anuales durante el tiempo estimado de funcionamiento viene dado por:
P · k (W0 · to + Wc
· tc · q2)
Donde:
- p = corresponde al precio medio del kWh para cada año
- k = es el coeficiente función del tiempo estimado de funcionamiento del transformador y del interés del capital inmovilizado.
Siendo:
Donde:
- n = es el tiempo estimado de servicio del transformador
- i = la tasa de actualización estimada
según la anterior fórmula podemos obtener los siguientes coeficientes K:
Tiempo en servicio (años)
|
Interés del capital
|
||||
5%
|
6%
|
8%
|
10%
|
12%
|
|
20
|
12,5
|
11,5
|
9,8
|
8,5
|
7,5
|
30
|
14,1
|
12,8
|
10,7
|
9,1
|
7,8
|
35
|
15,4
|
13,8
|
11,3
|
9,4
|
8,1
|
Por último conoceremos el coste actualizado de la transformación de energía a partir de la fórmula:
C = P + p · k (W0 · to +
Wc · tc · q2)
Siendo:
- C = coste actualizado de la transformación de energía
- P = Precio de compra del transformador
Comparación de dos transformadores a lo largo de 20 años de servicio
Sean dos transformadores de 2500 kVA, 24/0,420 kV, estando en tensión 24/24 h todo el año, trabaja 24 h durante 265 días laborables al año al 85% de carga a razón de una capitalización durante 20 años con interés del 6%, tomaremos, por ejemplo, el precio medio del kWh para cada año 0,04 euros el kWh, su relación de pérdidas y precio de compra son los siguientes.
Transformador 1
|
Transformador 2
|
|
Pérdidas en vacío (en kW)
|
2,87
|
3,15
|
Pérdidas debidas a la carga (en kW)
|
24,5
|
16,8
|
Precio de compra (en euros)
|
20500
|
25000
|
C1 = 20500 + 0,04 · 11,5 (2,87 · 8760 + 24,5 · 6360 · 0,852) = 83.686 euros
C2 = 25000 + 0,04 · 11,5 (3,15 · 8760 + 16,8 · 6360 · 0,852) = 73.078 euros
A pesar de un precio de compra del transformador 1 del 18 % más barato, el transformador 2 supone un ahorro actualizado de la transformación de energía a 20 años vista del 12,6 % sobre el transformador 1
Las pérdidas financieras anuales serían = p · (W0 + Wc · q2)
Para el transformador 1 se tendrían: 5.508 euros/año y para el transformador 2: 4.191 euros/año.
Por lo que, el periodo de recuperación de la inversión adicional (Payback), sería = sobrecoste de compra / economía anual = 4500 / 1317 = 3,4 años
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