Resumen Tema 6 Contadores Eléctricos y Tarifación - PDF

Contadores eléctricos y tarificación ==================================== 1. Contadores. Funcionamiento ----------------------------- Los contadores eléctricos, o medidores de energía, son dispositivos que miden la cantidad de energía eléctrica que fluye a través de un circuito en un periodo deter...

Contadores eléctricos y tarificación ==================================== 1. Contadores. Funcionamiento ----------------------------- Los contadores eléctricos, o medidores de energía, son dispositivos que miden la cantidad de energía eléctrica que fluye a través de un circuito en un periodo determinado. Existen varios tipos de contadores, cada uno con su propio principio de funcionamiento: 1. **Contadores electromecánicos**: También conocidos como contadores de disco, utilizan un disco de aluminio que gira gracias a la influencia de dos bobinas (una de tensión y otra de corriente). La velocidad de giro del disco es proporcional al consumo de energía, y un sistema de engranajes registra la cantidad de energía consumida en kilovatios hora (kWh). 2. **Contadores electrónicos**: Estos han reemplazado a los electromecánicos por su mayor precisión y versatilidad. Utilizan circuitos electrónicos y sensores para medir el consumo de energía, y un microcontrolador procesa los datos para mostrar el consumo en una pantalla digital. Pueden ofrecer información adicional como potencia instantánea, tensión y corriente. 3. **Contadores inteligentes**: Son una evolución de los contadores electrónicos, con capacidades de comunicación bidireccional. Pueden transmitir datos de consumo en tiempo real a la compañía eléctrica y recibir información sobre tarifas y actualizaciones. Además, permiten a los usuarios monitorear su consumo a través de aplicaciones, facilitando la gestión y el ahorro energético en el hogar o negocio ### 1.1. Principales contadores A lo largo del tiempo, los contadores eléctricos han evolucionado, adaptándose a las necesidades de diversas instalaciones, como viviendas, oficinas y locales comerciales. Actualmente, existen contadores que pueden medir tanto la energía activa como la reactiva de manera independiente, lo que es crucial, ya que un consumo excesivo de energía reactiva puede generar costos adicionales y afectar la eficiencia del sistema eléctrico. Existen dos tipos principales de contadores: 1. **Contadores monofásicos**: Diseñados para sistemas eléctricos monofásicos, que tienen una sola fase y un neutro. Son comunes en entornos con baja demanda de energía, como viviendas y pequeños comercios. Su función es registrar el consumo de energía en kilovatios-hora (kWh) midiendo la tensión y la corriente, y calculando la potencia activa consumida. 2. **Contadores trifásicos**: Utilizados en sistemas eléctricos trifásicos, que cuentan con tres fases y un neutro. Son adecuados para instalaciones de mayor tamaño y demanda, como industrias y grandes edificios. Estos contadores registran el consumo de energía en cada fase por separado y suman los resultados para obtener el consumo total en kWh, midiendo la tensión y la corriente en cada fase. ### 1.2. Otros tipos de contadores Los contadores de energía activa y reactiva miden por separado la energía consumida en una instalación eléctrica. La energía activa realiza trabajo útil, mientras que la energía reactiva se relaciona con el mantenimiento de campos electromagnéticos. Esta medición separada permite una facturación más precisa y una gestión eficiente del consumo. Equipo de medida indirecta :Los transformadores de intensidad son dispositivos que se utilizan junto con los contadores eléctricos en instalaciones de alta tensión. Su función es reducir la intensidad de la corriente a niveles manejables, asegurando mediciones precisas sin comprometer la integridad del equipo de medición. Los contadores de dobles y triples tarifa registran el consumo de energía según diferentes tarifas horarias, aplicando tarifas más bajas en horas de menor demanda y más altas en horas punta. Esto incentiva a los usuarios a consumir energía en momentos de menor demanda, mejorando la gestión de la red eléctrica. El reloj discriminador es un componente que permite cambiar automáticamente entre las tarifas horarias, asegurando que se aplique la tarifa correcta según la hora del día y el consumo registrado. Se presentan esquemas que ilustran la disposición de los contadores según su uso y las necesidades del suministro. 2. Tarifación eléctrica ----------------------- La tarifación eléctrica consiste en las reglas y precios fijados por las compañías de suministro y autoridades reguladoras para facturar el consumo de energía. Las tarifas varían según factores como el consumo total, el horario de uso, el tipo de usuario y el nivel de potencia contratada. Se abordarán los aspectos más relevantes de este sistema de tarifación. ### 2.1. Tipos de tarifas y niveles de contratación Las tarifas eléctricas se clasifican en reguladas y de mercado libre. Las tarifas reguladas (PVPC) son establecidas por el Gobierno para consumidores con potencias contratadas de hasta 10 kW. Estas incluyen: - **PVPC sin discriminación horaria**: Precio por kWh que varía cada hora sin diferenciar entre horas punta y valle. - **PVPC con discriminación horaria en dos periodos (2.0DHA)**: Segmenta el día en horas punta (precios altos) y valle (precios bajos). - **PVPC con discriminación horaria en tres periodos (2.0TD)**: Aplica a usuarios con calefacción eléctrica, dividiendo el día en punta, valle y supervalle, siendo este último el más económico. Las tarifas domésticas son para viviendas y pequeños consumidores, mientras que las tarifas industriales están diseñadas para usuarios con altos consumos, como fábricas, y tienen una estructura de precios más compleja, considerando energía activa, reactiva y horas punta, además de posibles incentivos o penalizaciones. 3. Instalaciones de puesta a tierra en edificios ------------------------------------------------ La puesta a tierra consiste en conectar todas las partes metálicas de un sistema, excluyendo dispositivos de protección, a través de electrodos enterrados en el suelo. Su objetivo es evitar diferencias de potencial peligrosas y permitir la conducción de corrientes de falla o descargas atmosféricas hacia la tierra, garantizando así la seguridad de las personas y equipos eléctricos frente a fallos de aislamiento o sobretensiones. Se abordarán los componentes de un sistema de puesta a tierra y el cálculo y medición de su resistencia según los electrodos y las características del terreno. ### 3.1. Partes de una instalación de puesta a tierra Una instalación de puesta a tierra consta de tres elementos principales: 1. **Electrodos de tierra**: Elementos metálicos enterrados que establecen contacto eléctrico con la tierra, seleccionados según las características del terreno y las necesidades de la instalación. 2. **Conductores de tierra**: Cables que conectan los electrodos con las partes metálicas de la instalación eléctrica, fabricados generalmente de cobre o aluminio, y deben tener una sección adecuada conforme a la normativa. 3. **Conexiones equipotenciales**: Conexiones eléctricas entre masas metálicas de la instalación, como tuberías y estructuras, para asegurar que todas estén al mismo potencial eléctrico y evitar tensiones peligrosas. Además, la línea de enlace con la toma de tierra es un conductor que conecta las partes metálicas expuestas de un sistema eléctrico con el electrodo de puesta a tierra, permitiendo la conducción segura de corrientes de falla y protegiendo a personas y equipos eléctricos. La sección del conductor debe ser adecuada para su función, determinada por las características de la instalación y normativas vigentes ### 3.2. Consideraciones para tener en cuenta Las conexiones a tierra deben enterrarse a una profundidad mínima de 0,5 metros para evitar la pérdida de humedad y el aumento de resistencia por fenómenos climáticos. Los materiales utilizados deben estar protegidos contra la corrosión y no se pueden usar canalizaciones metálicas de otros servicios como conexión a tierra. Según la ITC-BT-26, se requiere que la conexión a tierra forme un anillo cerrado alrededor del edificio, con electrodos verticales si es necesario. Cada instalación debe incluir un borne principal de puesta a tierra donde se conecten la línea de enlace, los conductores de protección, los conductores de unión equipotencial y, si es necesario, los conductores de conexión a tierra funcional. Los conductores de protección deben conectar las masas de la instalación a las líneas de tierra y deben ser adecuados para proteger contra contactos indirectos, sin dispositivos de corte en su trayect En situaciones no cubiertas por la ITC-BT-26, se recomienda seguir una configuración constructiva específica, con dimensiones mínimas para los electrodos de conexión a tierra que se pueden consultar en una tabla. Cada instalación debe incluir un borne principal de puesta a tierra donde se conecten la línea de enlace, los conductores de protección, los conductores de unión equipotencial y, si es necesario, los conductores de conexión a tierra funcional. Los conductores de protección son cables que conectan las masas de la instalación a las líneas de tierra, protegiendo contra contactos indirectos. Si un conductor de protección es común a varios circuitos, debe tener la misma sección que la fase más grande. Además, estos cables deben estar protegidos contra tensiones mecánicas y riesgos químicos, sin dispositivos de corte, aunque pueden tener conexiones desmontables que requieran herramientas. Las masas conectadas al conductor de protección no deben estar enlazadas en serie ### 3.3. Cálculo de la resistencia en función electrodo La resistencia de puesta a tierra es crucial para la eficacia de una instalación en disipar corrientes de falla al terreno, y se mide en ohmios (Ω). Su cálculo se basa en la resistividad del suelo, la geometría de los electrodos y la profundidad de enterramiento, utilizando métodos teóricos y experimentales. La normativa establece límites máximos de resistencia para garantizar la seguridad eléctrica, que varían según la tensión nominal y las características de la red. Se requiere que la resistencia de tierra sea tal que ninguna masa tenga una tensión superior a 24 V en ubicaciones conductoras y 50 V en otros casos. Donde: Ra = La suma total de la resistencia de la toma de tierra. I a = La intensidad máxima de defecto a tierra. U = Tensión de contacto límite convencional. Los dispositivos diferenciales instalados para proteger a las personas tienen una sensibilidad de: 30 mA en viviendas. 30 mA y 300 mA en industrias en general. Para medir la resistencia de puesta a tierra en instalaciones reales, se utilizan dispositivos llamados telurómetros, que aplican una corriente de prueba entre el electrodo de tierra y dos electrodos auxiliares, midiendo la tensión resultante para calcular la resistencia según la ley de Ohm. Las instalaciones de puesta a tierra son esenciales para la seguridad en edificios y viviendas, por lo que es crucial conocer sus componentes, realizar cálculos adecuados de resistencia y llevar a cabo mediciones para cumplir con las normativas y asegurar un funcionamiento seguro y eficiente de las instalaciones eléctricas ### 3.4. Resistencia del terreno La resistividad del terreno es un factor crucial en el cálculo de la resistencia a tierra, afectando el diseño y la efectividad de las instalaciones de conexión a tierra. Se mide en ohmios por metro (Ω·m) y varía según la composición del suelo (arcilla, arena, roca, suelos orgánicos) y condiciones como humedad, temperatura y salinidad. Por ejemplo, un suelo húmedo y arcilloso tiene una resistividad menor que un suelo seco y arenoso. Para calcular la resistencia a tierra, se mide la resistividad utilizando el método de ensayo de Wenner, que implica cuatro electrodos dispuestos en línea recta. Se aplica corriente entre los electrodos externos y se mide la diferencia de potencial entre los internos. ρ es la resistividad del terreno en ohmios por metro (Ω·m). π es la constante matemática pi. a es la distancia equidistante entre los electrodos en metros. ΔV es la diferencia de potencial medida entre los electrodos. M y N en voltios (V). I es la corriente eléctrica aplicada entre los electrodos A y B en amperios (A). Conociendo la resistividad del terreno, se puede diseñar una instalación de conexión a tierra eficiente y segura. La resistencia a tierra se puede reducir utilizando electrodos más largos, aumentando la cantidad de electrodos o empleando materiales de menor resistividad. También es fundamental considerar el espaciado entre los electrodos y la profundidad de su instalación, ya que estos factores influyen en la resistencia a tierra.