I. II. III. IV. IV-A. 1 MODELACION DE COSTOS Andrés Orellana L. [email protected] José Sarango C. [email protected] Juan Sarmiento R. [email protected] José Valarezo B. [email protected] Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca Sistemas Electricos de Potencia III Resumen—En el siguiente informe se trata de dar a conocer los pasos a seguir en el momento que se desea cambiar un conductor, de un sistema eléctrico de potencia, se empezara por entender los conceptos básicos para esto, y luego se procederá a realizar un problema, en donde se plantea si es conveniente cambiar un conductor calibre 2 AWG a un conductor calibre 1/0 AWG, con un vano de 35 Km, teniendo como dato la demanda a partir del año 0 al año 7, para hacer esto se realizo una hoja de calculo en Excel para automatizar la obtención de todos los parámetros de la modelacion . ejemplo pueden ser el crecimiento de la producción, el costo de producción vs el gasto, la rentabilidad que es igual a la ganancia vs el valor de los gastos básicos Los indicadores Diferenciadores que caracterizan el grado de utilización de los recursos como por ejemplo pueden ser la productividad que es igual al costo de la producción vs el número de trabajadores, la efectividad del material que es igual al costo del material vs el costo de la producción. OBJETIVO GENERAL IV-B. Indicadores especí?cos Determinar si es o no conveniente el cambio del conduc- tor y si esto ocurre en que tiempo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Entender los datos que nos da el problema Obtener el Bene?cio y el Costo que esto repercute. Llegar a determinar la RBC del problema. INTRODUCCIÓN La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema de Distribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios ?nales (medidor del cliente). Se lleva a cabo por los Operadores del Sistema de Distribución (Distribution System Operator o DSO en inglés). Para esto es muy importante los Indicadores técnico econó- micos de la energía ya que estos son elementos de carácter cua- litativo que sirven para expresar el nivel de la e?ciencia de un fenómeno dado. Su expresión generalmente es numérica pero expresan un nivel de comportamiento de un proceso productivo o social y son el resultado de una relación corporativaque se expresa en fracción o porcentaje. MARCO TEÓRICO Indicadores Generalizadores y Diferenciadores Los indicadores Generalizadores son válidos para todos los procesos y expresan su comportamiento global como por Van de acuerdo a cada rama productiva Coe?ciente de Utilización El coe?ciente de utilización de la carga instalada indica el porcentaje del año que es utilizada una unidad a su capacidad nominal (matemáticamente).El coe?ciente de utilización de una unidad generadora depende de la función que realice en el sistema y de su comportamiento técnico. Insumo de la Planta Indica el porcentaje de la energía eléctrica que es consumida por las instalaciones de la propia planta, es un indicador de e?ciencia de la planta, cada planta tiene por diseño un nivel de consumo de sus instalaciones dado pero este puede comportarse de forma muy diversa dependiendo de su estado técnico y la e?ciencia de operación. Consumo Especí?co Mide la e?ciencia de conversión de energía de la planta ex- presando los gramos de petróleo o gas equivalente necesarios para producir un kilo watt hora, es uno de los indicadores más importantes en la generación. Reserva de Capacidad Indica el porcentaje de capacidad con que cuenta el sistema por encima de la demanda máxima. Se realiza para: • Mantener un porcentaje de la capacidad de mantenimiento • Mantener un porcentaje como reserva para eventualidades en frío • Mantener un porcentaje como reserva rodante.
45 10 0,3 65 % 5,2 12 * h a * h a V. VI. * 8,627 8,756 8,885 9,014 Figura 1. 2 IV-C. Indicadores del Trabajo en las Redes DEMANDA Factor de Potencia. Factor de Carga Residencial [Fcr] Porcentaje de Carga Residencial[ %Cr] 0,8 % Mide el nivel de aprovechamiento de la potencia útil del sistema y la pérdida de energía en las redes. Tiempo Máximo. Es el tiempo del año que se mantiene matemáticamente la demanda máxima. Factor de Carga. Mide la relación entre la demanda media y la demanda máxima. Horas de falla [Hf] ENS Residencial [ENSr] Ksep Factor de carga no reisdencial [Fcnr] Porcentaje de carga no residencial[ %Cnr] ENS no residencial [ENSnr] Rate Figura 2. Datos Del Problema 200 22 Horas Centavos Centavos dolares % Factor de Capacidad. Mide la relación entre la demanda máxima de la red y la capa- cidad instalada dando una idea del nivel de aprovechamiento de esta. Con los datos de las ?guras 1 y 2 se se continua a calcular la energía demandada por año residencial y la energía demandada por año no residencial mediante la formula 1y 2 respectivamente. Los resultados se observan en la ?gura 3. Factor de Liberación de Capacidad. Este factor mide la capacidad liberada en kilo watt en los EDP AR = F cr * DM * 1000 KW MW %Cr 100 % * 8760 (1) diferentes subsistemas de un sistema eléctrico, por cada kilo watt que se disminuya, la demanda en un punto del sistema EDP AN R = F cnr * DM * 1000 KW MW %Cnr 100 % * 8760 (2) puede ser en la distribución, en la transmisión o en ambos. MÉTODOS DE CÁLCULO ECONÓMICO Se utilizan solo los métodos deterministas. Para los pro- blemas que son resueltos mediante modelos matemáticos es necesario el uso del método de los costos anuales que serán evaluados en la función objetivo del modelo y para los problemas de selección de variantes, se utilizarán el método de la Razón Bene?cio Costo [RBC], el método del Valor Actual Neto [VAN]. Hay que tener presente que el capital no es estático y que su cambio esta a lo largo de los años de vida útil de la inversión. Los efectos que producirán las variantes son diferentes cada año, un capital Bo actual aumenta su valor en función de una tase de interés de descuento ri [rate] Figura 3. Energía demandada por año residencial y no residencial acorde a la demanda El paso 3 es calcular la energía dejada de servir residencial y no residencial mediante las formulas 3 y 4, así mismo se observan los resultados en la ?gura 4. EDSR = F cr * DM * 1000 KW MW * %Cr 100 % * Hf (3) DESARROLLO DE MODELACION DE COSTOS Como ya se ha mencionado antes se desea saber si es EDSN R = F cnr * DM * 1000 KW MW %Cnr 100 % * Hf (4) conveniente o no cambiar un conductor de calibre 2 AWG a calibre calibre 1/0 AWG, para un vano de 35 Km, teniendo como dato la demanda desde el año 0 al año 7, como se observa en la ?gura 1 ; también se puede observar los factores de carga residencial y no residencial en la ?gura 2. DEMANDA [Kwatt] 8,115 8,242 8,37 Figura 4. Energía dejada de servir residencial y no residencial 8,499 El paso 4 es calcular el costo ENS (energía no suministrada que básicamente es una mediada en unidades monetarias del daño económico o social que sufren los clientes) ; y el costo de energía del SEP con las formulas 5 y 6 respectivamente; Demanda obtenida desde el año 0 al año 7 los resultados se observan en la ?gura 5.
Figura 5. 3 CEN S = EDSR * EN Sr 100 + (EDSN R * EN Snr) (5) Ki = 47600 Al ENSr se lo divide para 100 ya que al estar en centavos se lo transforma a dolares, en cambio el dato de ENSnr ya esta en dolares. El siguiente paso es calcular el bene?cio esto nos indica el provecho que tendremos al cambiar el conductor ; para esto usaremos los datos de la ?gura 8; con estos datos como primer paso obtendremos la diferencia en perdidas con la formula 10. CESEP = Ksep 100 * [(EDP AR + EDP AN R) – (EDSR + EDSN R)] (6) Figura 8. Datos para calculo de Bene?cio Dif erenciaEnP erdidas = (R2 – R1) * L * 0, 001 UI * UI * (Cp * T e * Ksep) (10) Dif erenciaEnP erdidas = 0, 018247403 Los resultados de nuestro calculo se muestran en la ?gura 9; donde se indica ademas la razon Bene?cio Costo, la misma Costo ENS y Costo de energía de SEP Los efectos que producirán las variantes son diferentes cada año, un capital Bo actual aumenta su valor en función de una tase de interés de descuento ri [rate] como se muestra en la formula 7. y sus resultados en la ?gura 6. que no ayudara a determinar si es proyecto es factible o no. t = (1 + ri) (7) Figura 9. Resultados obtenidos y RBC La ?gura 9 nos muestra que la RBC si es mayor a 1 y que el proyecto es factible desde el año 0 es decir desde ahora. VII. CONCLUSIONES Para los problemas que son resueltos mediante modelos Figura 6. Capital en aumento y Fc total matemáticos es necesario el uso del método de los costos anuales que serán evaluados en la función objetivo del modelo y para los problemas de selección de variantes, se El siguiente paso es llegar a calcular el costo de lo que implica cambiar al conductor mediante la formula 8 , como se puede observar se necesita costo total de inversión durante su vida útil (Ki) el cual se calcula con la formula 9. utilizarán el método de la Razón Bene?cio Costo [RBC], el método del Valor Actual Neto [VAN]. Se determina que si RBC>1 entonces el proyecto es admisible; es lo mismo que el VAN o VNA Costo = Ki (1 + ri)t (8) Hay que tener presente que el capital no es estático y que su cambio esta a lo largo de los años de vida útil de la inversión. Ki = (CostoConductor/Km)*LongitudConductor*N umeroConductores (9) El costo del conductor por kilómetro así como la longitud y el numero de conductores ya los tenemos como dato a estos se los observa en la ?gura 7. REFERENCIAS [1] Victor Emilio Calle, Jaime Oswaldo Guallpa ; Determinación de los costos de energía no suministrada; Universidad Politécnica Salesiana. [1] Convenio UPS- CENTROSUR; Metodología de evaluación del costo de la energía no suministrada. [2] Daniel Muguerza, Ernesto Kerszberg; Valor de la con?abilidad en el sistema eléctrico , la discucion metodologica para su determinación. [3] Diapositivas expuestas en Clase. Figura 7. Datos Para calculo Ki Con estos datos se tiene el siguiente valor de Ki: