Electronica

Introducción

En un mundo en el que la energía eléctrica tiene un valor tan alto, cualquier pérdida de ésta puede suponer un desembolso considerable de dinero. Por ello es necesario administrar de forma eficiente el consumo energético, sin embargo, no se puede administrar lo que no se mide, es decir, no se puede administrar si no se tienen la información necesaria para tomar decisiones bien fundamentadas. Por ello es una gran necesidad desarrollar un sistema que nos brinde información acerca del consumo energético en tiempo real.

El siguiente sistema fue diseñado en función de las necesidades y características del sistema eléctrico de ECOLAC (industria de lácteos). Antes de la etapa de diseño fue indispensable realizar el estudio de la carga y potencia instalada, esto con tres objetivos: establecer el estado actual del sistema eléctrico, determinar los niveles de consumo de energía eléctrica e identificar posibles conexiones eléctricas que alimenten a cargas ajenas a la empresa.

Problema, objetivos, limitaciones, hipótesis y ética

Estado del problema de investigación.

Existe la incertidumbre de que aun hay conexiones eléctricas que alimenten a cargas ajenas a la empresa y ocasione un aumento en el valor de la planilla eléctrica.

No existe información técnica, muy necesaria en cualquier empresa, acerca de sus instalaciones eléctricas.

No existe información del consumo de energía eléctrica en tiempo real, esto es necesario para tomar decisiones en cuanto a la distribución de forma mas eficiente el horario de uso de la maquinaria de producción, y así lograr obtener una tarifa de consumo mas económica (dicha tarifa depende del valor pico de energía eléctrica consumida cada mes)

Objetivos de la investigación

Los objetivos que nos hemos planteado consisten en proporcionar una solución fiable desde el punto de vista económico y técnico a cada una de las problemáticas mencionadas en la sección anterior.

El estudio de la carga y potencia instalada.

Identificar fugas de corriente en la industria.

Con la información obtenida, desarrollar el diagrama unifilar de la fábrica mediante la comprobación de circuitos dentro de la misma.

Diseñar el sistema adquisición de las señales de voltaje para determinar la potencia consumida y el factor de potencia.

Registro histórico acerca de: corrientes, tensiones, potencias, factor de potencia y energías.

Autonomía en el momento de obtener la magnitud de las variables

Vale recalcar que la solución de los problemas mencionados son de vital importancia para la empresa debido a que incide directamente en los costos de producción de la misma por lo tanto en su competitividad y hasta en su existencia.

Trascendencia de los objetivos

Resulta muy interesante poder investigar este problema; ya que es muy común poder encontrarnos con estos casos en el sector industrial.

Como sabemos al momento de que una empresa realiza el pago mensual por la energía eléctrica consumida a lo largo de ese tiempo solo se puede apreciar en la factura un numero, el cual no nos sirve para poder tener una idea clara de lo que se a consumido ya sea en todo el mes en una semana o en un día; es por eso que se pretende realizar el diseño de una interfaz grafica en la que se pueda observar una gráfica de la potencia consumida en función del tiempo. Con esto podemos constatar que si lo que realmente se esta consumiendo se ve reflejado en la planilla eléctrica.

Otro aspecto importante es que por lo general una empresa desconoce la potencia máxima consumida en un día de producción, con esta interfaz se podrá observar el pico máximo que será la máxima potencia consumida en un determinado tiempo, esto ayudará a visualizar cuando se sobrepase la potencia máxima lo que nos alertara que algún equipo funciona erróneamente o existe alguna fuga de energía.

Estudio de la carga y potencia instalada.

El estudio de la carga y potencia instalada es una fuente de información de gran utilidad para empresas consumidoras de energía eléctrica en lo que a seguridad, rendimiento, y beneficios se refiere. Gracias al estudio de la carga instalada se puede determinar si el sistema de distribución eléctrica de un planta puede admitir nuevas cargas, verificar la capacidad del sistema eléctrico y del cableado, distribuir correctamente la carga entre las tres fases, realizar un seguimiento del factor de potencia y calcular el consumo de energía eléctrica antes y después de las mejoras para justificar de esta forma las medidas adoptadas para el ahorro de energía [1]

Además de esto, en nuestro caso, el estudio de carga fue necesario para identificar posibles conexiones eléctricas entre dos instituciones ahora independientes, UTPL y ECOLAC, y por ultimo, la información obtenida fue útil para las especificaciones del sistema de sensado del consumo de energía en tiempo real.

En el proceso de medición también pudimos constatar que: existen braker´s que no se están utilizando y un mal dimensionamiento de las cargas en los tomacorrientes que ocasiona la continua desactivación de algunos braker´s.

Luego de verificar las conexiones tanto de toma corrientes y de iluminación procedimos a obtener información de todas las cargas instaladas en la empresa. Los principales resultados se muestran en la tabla 1 y la información completa del estudio en el Anexo 1.

Tabla1

POTENCIA Q (KVAr) PONTENCIA APARENTE │S│ (KVA) Cos ϕ

66,024 130,033 0.861

Cabe mencionar que luego de las mediciones realizadas logramos constatar que aún existen conexiones entre “ECOLAC” y “UTPL”, esto indicaba que ECOLAC esta pagando por luminarias ajenas a la empresa y la activación de las cisternas de UTPL.

El diagrama unifilar desarrolla a partir del levantamiento de información se encuentra en el Anexo 2.

Diseño

Características del sistema

Se diseñó un sistema autónomo cuyas características se muestran en la tabla 2 y 3

Descripción Valor Unidad

Tensión de alimentación (Arduino Uno -Atmega328)

5 V

Tensión de alimentación (Etapa de acondicionamiento) +/- 15 V

Tabla 2 Características energéticas del sistema

Descripción Valor Unidades

Rango de medida de corriente

Error de desfase aproximado 5 Grados

Frecuencia de muestreo máxima 2.667 Mhz

Señal de entrada analógica 0-5 Vrms V

Resolución del sistema 10 Bit

Tabla 3 Características del sistema

En la figura 1 se muestra el diagrama de funcionamiento

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