¿El diámetro del cable afecta la factura de la electricidad?

El código le REQUIERE usar tamaños de cable específicos para cargas específicas y en ningún caso puede usar un cable con una capacidad nominal de menos del 125% de una carga continua. Así que si sigues la ley, el calentamiento de tu cable es mínimo. Si aumenta el tamaño del cable para que sea más grande de lo necesario, técnicamente reducirá las pérdidas, pero a una tasa mucho mayor de aumento en el beneficio, por lo que casi nunca hay un retorno de esa inversión. El ahorro de energía puede ser de solo unos pocos dólares por año, mientras que el costo del cable más grande para una casa entera puede resultar en cientos de dólares en un mayor costo. Es probable que no viva el tiempo suficiente para que el ahorro de energía se pague por sí mismo.

El consumo de energía disminuye cuando aumenta la resistencia de la línea: es un caso de más resistencia en serie, ya que la carga requiere menos corriente y, por lo tanto, la potencia es menor. Sin embargo, si está hirviendo un hervidor de agua, tardará más tiempo en hervir, por lo que tal vez esté consumiendo menos energía, pero la estará consumiendo durante más tiempo y por lo tanto la pérdida de energía en el cable (debido a \ $ I ^ 2R \ $) agregará un poco en su factura.

Recuerde que no le facturan el poder, sino el tiempo x la energía, es decir, la energía.

"El consumo de energía disminuye cuando la resistencia de la línea aumenta" es verdadero cuando tiene una carga resistiva, pero no cuando tiene una carga activa (reguladora). Y no es interesante hacerlo.

Suponga que su refrigerador necesita un promedio de 100W para enfriarse hasta el nivel de temperatura establecido. También podría ser una computadora que tenga un adaptador que pueda regular el voltaje de línea al voltaje requerido por una computadora que necesitaría 100W.

Supongamos que su refrigerador o adaptador puede funcionar a 100 V y también a 10 V. Así que a 100 V, la corriente sería 1A, y a 10 V sería 10A. Si mi voltaje de línea es de 100 V, entonces, a 0 Ohm de resistencia de línea, el aparato recibe 100 V y toda la potencia suministrada es utilizada por el aparato. Si cambio mi resistencia de línea a 9 ohmios, habría una pérdida de 90V en las líneas a 10A y el aparato obtendría 10V y consumiría los 100W que necesita. Sin embargo, la pérdida en las líneas sería 900W - 9 veces la potencia útil.

En la práctica, no tendrás una gran diferencia, pero siempre funcionará de la misma manera.

Para una potencia "útil" constante, cuanto menor sea la resistencia de la línea, menor será el consumo y menor será la factura.

Si acepta el principio de obtener menos potencia útil, la factura será menor con una mayor resistencia de línea, pero también obtendrá una menor cantidad de luz de las bombillas y el costo por Wh útil será mayor.

Con cargas (parcialmente) inductivas y capacitivas, el cálculo es más complejo, pero la resistencia de la línea consumirá mucho con respecto a la potencia realmente consumida en la carga. Esta es la razón por la que hay un límite inferior en lo que se llama el "factor de potencia", pero esa es otra historia (relacionada).

El cable más delgado tendrá una mayor resistencia y reducirá la corriente y el voltaje de la carga. Esto reducirá la potencia consumida, pero se perderá un mayor porcentaje en los cables.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1 (a) Cable de baja resistencia y (b) Cable de alta resistencia.

La Figura 1 muestra una carga de 10 fed alimentada desde una fuente de 100 V. Con resistencia de cable cero \ $ I = \ frac {V} {R} = \ frac {100} {10} = 10 ~ A \ $. La potencia está dada por \ $ P = I ^ 2R = 10 ^ 2 \ cdot 10 = 1000 ~ W \ $.

(a) tiene una resistencia en serie de 0.2Ω. \ $ I = \ frac {V} {R} = \ frac {100} {10.2} = 9.8 ~ A \ $. La potencia en carga está dada por \ $ P = I ^ 2R = 9.8 ^ 2 \ cdot 10 = 961 ~ W \ $. La potencia perdida en el cable viene dada por \ $ P = I ^ 2R = 9.8 ^ 2 \ cdot 0.2 = 19.2 ~ W \ $. En general, hemos ahorrado un poco en nuestra factura y hemos perdido 20 W por cable.

(b) tiene resistencia en serie de 2Ω. \ $ I = \ frac {V} {R} = \ frac {100} {12} = 8.33 ~ A \ $. La potencia en carga está dada por \ $ P = I ^ 2R = 8.3 ^ 2 \ cdot 10 = 694 ~ W \ $. La potencia perdida en el cable viene dada por \ $ P = I ^ 2R = 8.3 ^ 2 \ cdot 2 = 132 ~ W \ $. En general, hemos reducido nuestra factura en 174 W (lo que significa que el equipo no funcionará como estaba previsto) y perdimos 132 W en el cable.

Summary table
R        Load power    Loss in wire    Total (billed)
0 Ω      1000 W          0 W           1000 W
0.2 Ω     961 W         19 W            982 W
2.0 Ω     694 W        132 W            826 W

  

Para AC (Corriente Alternativa)?

DC o AC. Se aplican las mismas reglas.

En teoría, cuanto más delgado es el cable y más largo es, mayor es su resistencia y la carga total vista desde el exterior (¿planta de energía?). Parte de la energía que ingresa a su casa simplemente se disipará como calor en los cables y no producirá ningún trabajo útil, mientras que todavía se le facturará. Pero prácticamente debería ser imperceptible en su factura.