La energía más barata es la que no se consume. En una instalación eléctrica, una parte importante de la energía que entra por el contador no llega a ningún proceso útil: se pierde en forma de calor en los propios conductores y transformadores de la distribución, o la consumen equipos que podrían trabajar de forma más eficiente. Hay mucho recorrido de mejora sin cambiar el proceso productivo, solo con una distribución bien diseñada, bien medida y bien mantenida.
Dónde se pierde
| Origen | Cómo se produce |
|---|---|
| Cables y barras | Efecto Joule 3·I²·R, proporcional al cuadrado de la corriente (véase la sección económica) |
| Transformadores | Pérdidas en el hierro (constantes, siempre) y en el cobre (con el cuadrado de la carga) |
| Armónicos | Aumentan la corriente eficaz y las pérdidas en cables y transformadores |
| Bajo factor de potencia | Aumenta la corriente para la misma potencia activa |
| Equipos | Motores poco eficientes, iluminación antigua, sobredimensionamiento |
Pérdidas de un transformador
Un transformador tiene dos tipos de pérdidas:
- Pérdidas en vacío
P₀: del núcleo magnético. Constantes mientras esté conectado, con o sin carga. - Pérdidas en carga
P_k: del cobre de los devanados. Crecen con el cuadrado de la carga.
Con β = S / S_n (índice de carga), las pérdidas totales son:
P_pérdidas = P₀ + P_k · β²
Y el rendimiento con un factor de potencia cos φ:
η = β · S_n · cos φ / (β · S_n · cos φ + P₀ + P_k · β²)
El rendimiento es máximo cuando las pérdidas en vacío igualan a las del cobre, es decir, para:
β_óptimo = √(P₀ / P_k)
Ejemplo
Transformador de 1000 kVA con P₀ = 1 kW y P_k = 10 kW (valores ilustrativos de un transformador moderno de distribución). Funcionando todo el año (8.760 h) a β = 0,5:
P₀ · 8.760 = 8.760 kWh
P_k · β² · 8.760 = 10 · 0,25 · 8.760 = 21.900 kWh
Pérdidas totales: 30.660 kWh/año. A 0,15 €/kWh son unos 4.600 € al año.
La lección práctica es doble:
- No sobredimensionar el transformador «por si acaso»: a baja carga las pérdidas en vacío son un coste fijo.
- Elegir transformadores de bajas pérdidas: el reglamento europeo de ecodiseño de transformadores (Reglamento (UE) 548/2014) fija pérdidas máximas por potencia y tensión, con niveles cada vez más estrictos.
Pérdidas de un cable
Un cable trifásico de resistencia R (por fase) con corriente I pierde 3·I²·R. Por eso la corriente es lo que más importa: una carga que dobla su corriente cuadruplica las pérdidas del cable que la alimenta. La corrección del factor de potencia y el uso de secciones algo mayores reducen la corriente o la resistencia.
El plan de medida
No se puede mejorar lo que no se mide. Un plan de medida de la distribución eléctrica incluye:
- Medida general en cabecera (el contador de la compañía y un analizador propio de red).
- Submedida por grandes consumidores y áreas: motores grandes, climatización, iluminación, procesos, compresores.
- Perfiles de carga (valores cada 15 min o menos), para ver el consumo base (el que hay de noche y fines de semana, que suele revelar fugas de energía) y los picos.
- Medida de calidad (armónicos, factor de potencia, desequilibrios): véase la calidad de la tensión.
- Verificación de los ahorros tras una mejora, comparando antes y después con ajustes por producción y por clima.
Los analizadores de red con registro y las centrales de medida conectadas a un sistema de supervisión permiten ver cada circuito en tiempo real.
Medidas de ahorro típicas
- Eliminar el consumo base innecesario: equipos que quedan encendidos fuera de horario (el ahorro más barato).
- Optimizar la potencia contratada y la compensación de reactiva: véase la factura eléctrica.
- Mejorar motores y accionamientos: clases IE superiores y variadores en bombas y ventiladores: véase la eficiencia de motores.
- Iluminación eficiente con regulación.
- Reducir pérdidas de la distribución: transformadores de bajas pérdidas, secciones adecuadas, filtrado de armónicos.
- Gestión de la demanda: desplazar cargas a periodos baratos, limitar picos.
Marco normativo
Las auditorías energéticas son obligatorias para las grandes empresas en España (Real Decreto 56/2016, que transpone la directiva europea de eficiencia energética), cada cuatro años, o se sustituyen por un sistema de gestión de la energía certificado según ISO 50001. Las auditorías dan el análisis de consumos y de oportunidades de ahorro con su estimación económica.
Resumen
- Las pérdidas de la distribución son I²R en los cables y hierro + cobre en los transformadores.
- El transformador rinde más cerca de
β = √(P₀/P_k); el sobredimensionamiento cuesta. - La corriente manda: reducirla (compensación, mayor sección) reduce las pérdidas al cuadrado.
- Medir por circuitos y por perfiles de carga es la base de cualquier mejora.
Contenido orientativo: los valores de pérdidas del ejemplo son ilustrativos; las pérdidas máximas de transformadores están fijadas en el Reglamento (UE) 548/2014, y las obligaciones de auditoría en el Real Decreto 56/2016 y sus actualizaciones.