informe auditoria energetica en ith

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Eléctrica
“Auditoría Energética al Instituto Técnico Honduras”
Catedrático:
Dr. Dennis Alberto Rivera
Asignatura:
IE-900 Seminario de Investigación
Sección: 0801
Presentado Por:
Saúl Moisés Vásquez Alvarado
20092001541
Denny Renán Sarmiento
20082000050
Ciudad Universitaria, Diciembre del 2013
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Auditoria Energética Instituto Técnico Honduras
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AGRADECIMIENTO:
A Dios
A nuestras Familias por tanto amor.
Al Doctor Dennis Rivera por ser nuestro guía y consejero.
A las autoridades de la institución por brindarnos su colaboración en dicha investigación,
en especial a la Ing. Ela Valladares quien fue la que solicito esta auditoría y nos apoyó en
cada etapa de la misma.
A todas esas personas que contribuyeron para que este trabajo fuera posible.
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DEDICATORIA:
A Dios todo poderoso por habernos iluminado en cada etapa de nuestras vidas y hacer
posible que realizáramos uno de nuestros más anhelados sueños; por la salud, sabiduría y
la fortaleza espiritual que día a día nos brinda
A nuestros padres con amor, que nuestro triunfo signifique para ellos una verdadera
cosecha ante sus arduos esfuerzos, por el apoyo incondicional que nos brindaron en todo
momento, tanto moral como económicamente. Siendo los pilares que nos soportaron
durante todo este tiempo.
A todos nuestros maestros que contribuyeron en nuestra formación académica para
convertirnos en los profesionales que nuestro país necesita.
A nuestros compañeros, amigos y todas las demás personas que de una u otra manera
contribuyeron en esta etapa de nuestras vidas.
A nuestros lectores que toman en sus manos este humilde trabajo el cual esperamos les sea
de gran utilidad.
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INDICE
RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................. 7
INTRODUCCION ............................................................................................................. 9
OBJETIVOS .................................................................................................................... 12
General......................................................................................................................... 12
Específicos ................................................................................................................... 12
CAPITULO 1 .................................................................................................................. 13
GENERALIDADES ........................................................................................................ 13
1.1
Auditoria energética [5] ..................................................................................... 13
1.1.1 Objetivo de una auditoria energética [5] ........................................................... 13
1.1.2 Importancia de una auditoria energética [6] ...................................................... 14
1.1.3 Eficiencia energética [7] ................................................................................... 14
1.2 Instituto Técnico Honduras [4] ............................................................................... 15
1.2.1 Visión .............................................................................................................. 16
1.2.2 Misión .............................................................................................................. 16
1.2.3 Administración, población estudiantil y oferta academica. ................................ 17
1.3 Circuito eléctrico del ITH ...................................................................................... 17
1.4 Conceptos básicos [1,6] ......................................................................................... 19
1.5 Conexión de los bancos de transformadores [1] ..................................................... 20
1.5.1 Conexión estrella- estrella (Y-y) ...................................................................... 20
1.5.2 Conexión estrella- delta (Y-d) ........................................................................ 21
CAPÍTULO 2 .................................................................................................................. 22
BANCO A ....................................................................................................................... 22
2.1 Descripción ............................................................................................................ 22
2.2 Áreas que alimenta ................................................................................................. 22
2.3 Carga instalada en kW ............................................................................................ 23
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2.4 Carga instalada en kVA .......................................................................................... 24
2.5 Ubicación física de la carga .................................................................................... 24
2.6 Consumo histórico anual......................................................................................... 25
2.7 Consumo histórico (L.) .......................................................................................... 26
2.8 Medidor inteligente................................................................................................. 27
2.9 Comportamiento durante un día ............................................................................. 28
2.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual ............................................... 30
CAPITULO 3 .................................................................................................................. 32
BANCO B ....................................................................................................................... 32
3.1 Descripción ............................................................................................................ 32
3.2 Áreas que alimenta ................................................................................................. 32
3.3 Carga instalada en kW ............................................................................................ 33
3.4 Carga instalada en kVA .......................................................................................... 34
3.5 Ubicación física de la carga .................................................................................... 34
3.6 Consumo histórico anual........................................................................................ 35
3.7 Consumo historio en lempiras ................................................................................. 36
3.8 Medidor inteligente................................................................................................. 37
3.9 Comportamiento durante un día .............................................................................. 38
3.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual ............................................... 40
CAPITULO 4 .................................................................................................................. 42
BANCO C ....................................................................................................................... 42
4.1 Descripción ............................................................................................................ 42
4.2 Áreas que alimenta ................................................................................................. 42
4.3 Carga instalada en kW ............................................................................................ 43
4.4 Carga instalada en kVA .......................................................................................... 43
4.5 Ubicación física de la carga .................................................................................... 44
4.6 Consumo histórico anual......................................................................................... 44
4.7 Consumo histórico en lempiras ............................................................................... 45
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4.8 Medidor inteligente................................................................................................. 46
4.9 Comportamiento durante un día .............................................................................. 47
4.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual ............................................... 50
CAPITULO 5 .................................................................................................................. 51
BANCO D ....................................................................................................................... 51
5.1 Descripción ............................................................................................................ 51
5.2 Áreas que alimenta ................................................................................................. 51
5.3 Carga instalada en kW ............................................................................................ 52
5.4 Carga instalada en kVA .......................................................................................... 53
5.5 Ubicación física de la carga .................................................................................... 53
5.6 Consumo histórico .................................................................................................. 54
5.7 Consumo histórico en lempiras ............................................................................... 55
5.8 Medidor inteligente................................................................................................. 56
5.9 Comportamiento durante un día .............................................................................. 57
5.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual ............................................... 59
CAPITULO 6 .................................................................................................................. 61
TOTALES ....................................................................................................................... 61
6.1 Carga total instalada kW ........................................................................................ 61
6.2 Carga total instalada en kVA .................................................................................. 62
6.3 Potencia de demanda base del instituto ................................................................... 63
6.4 Consumo histórico del ITH en kWh, kVAh ............................................................ 63
6.5 Consumo histórico del ITH en L/ kWh................................................................ 65
6.6 Factura de Septiembre ............................................................................................ 66
6.7 Lámparas fluorescentes........................................................................................... 67
6.8 Distribución física de los 4 bancos de transformadores ........................................... 68
CAPITULO 7 .................................................................................................................. 69
DATOS DEL ANALIZADOR DE REDES [2-3] ............................................................. 69
7.1 Descripción del analizador de redes ........................................................................ 69
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7.2 Potencia Activa....................................................................................................... 70
7.3 Corrientes de línea .................................................................................................. 72
7.4 Armónicos [2,3]...................................................................................................... 75
7.5 Tasa de distorsión armónica .................................................................................... 83
7.6 Forma de onda ....................................................................................................... 87
CAPITULO 8 .................................................................................................................. 90
PROBLEMAS ENCONTRADOS .................................................................................... 90
8.1 Desbalance de carga en el banco A ......................................................................... 90
8.2 Acometida subterránea ........................................................................................... 91
8.3 Banco B sin pararrayo............................................................................................. 92
8.4 Neutro presionado por transformador ...................................................................... 93
8.5 Tierra de los bancos de transformadores ................................................................. 94
8.6 Lámparas encendidas sin ser ocupadas ................................................................... 95
8.7 Incorrecto encendido de la iluminación .................................................................. 96
CONCLUSIONES ........................................................................................................... 97
RECOMENDACIONES .................................................................................................. 98
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 101
ANEXO A ..................................................................................................................... 102
Notas y solicitudes...................................................................................................... 102
ANEXO B ..................................................................................................................... 116
Facturación................................................................................................................. 116
ANEXO C ..................................................................................................................... 127
Otros .......................................................................................................................... 127
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RESUMEN EJECUTIVO
En nuestro país, vivimos una crisis energética, razón por la cual debemos hacer un uso
eficiente de la energía eléctrica. Una manera de contribuir a reducir este problema es
realizar auditorías energéticas en entidades gubernamentales tales como ser en este caso el
Instituto Técnico Honduras. Ya que el instituto goza de una tarifa preferencial (Tipo E), lo
que significa que la institución directamente no paga su factura mensual, pero sin embargo
esa factura la paga el Gobierno a la Empresa Nacional De Energía Eléctrica. (ENEE) por
medio de la Secretaria de Finanzas (SEFIN), que generalmente paga con bonos del estado
generando deuda pública con elevados intereses.
Como fin primordial de este trabajo fue llevar a cabo la primera auditoria energética en la
institución, formando un panorama de todas las características energéticas importantes.
Realizando un primer diagnóstico sobre el estado actual de la instalación eléctrica del
colegio y emitir a partir de este diagnóstico recomendaciones para hacer un uso eficiente de
la energía eléctrica, buscando mejorar el desempeño a corto, mediano y largo plazo.
El consumo mensual de la institución en promedio es de 27,303.3 kWh , con un precio de
3.7432 L./kWh (tarifa E) más otros cargos , genera una factura mensual promedio de L.
144,330.84, anualmente un total de L. 1,731,970.05. De toda la potencia consumida al
mes, el 70% es consumido en iluminación.
El colegio tiene una carga instalada trifásica de 558,6 kVA y monofásica de 190.3 kVA,
valores que en kW son equivalentes a 645.3 kW. Siendo la potencia base de operación del
ITH 22 kW, valor que se registra por las noches y madrugadas.
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Partiendo de todos los datos recopilados, las mediciones hechas y demás investigaciones se
identificaron diferentes problemas, siendo quizá el más importante el que se presenta en el
banco A, banco que más energía consume mensualmente, debido a la enorme cantidad de
lámparas que alimenta y estas permanecen encendidas durante la mayor parte del día, razón
por la cual , recomendamos sustituir todas las lámparas T12 por lámparas T8 pues estas
consumen menos energía, lo que evitaría la sobrecarga y disminuiría la factura mensual,
proponemos también seccionalizar
los circuitos de iluminación , debido a que en
actualidad en varios talleres se encienden todas las lámparas mediante un breaker, aunque
solo se necesite una parte de la iluminación.
Debemos hacer una observación y es que este banco presenta casi un 20% de sobrecarga
monofásica instalada. Por lo que es necesario llevar a cabo un estudio de eficiencia en la
iluminación, de lo contrario o si aun haciendo un balance de carga todavía presenta
sobrecarga se debe proceder a hacer un traspaso de carga a otro banco de transformadores.
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INTRODUCCION
En la actualidad a nivel mundial estamos viviendo una crisis energética debido a la alta
dependencia de todos los derivados del petróleo. Según datos tomados de la Agencia
Internacional de la Energía (AIE) en el 2009 la demanda de energía primaria era de 12,132
millones de tep (toneladas equivalentes de petróleo), lo cual representa un 33% de la matriz
energética mundial. Esta demanda se espera crecerá un 1.3 % anual llegando a un valor en
el año 2035 de 16,961 millones de tep. Lo alarmante de la situación es la escases de este
valioso recurso y su elevado precio, el cual ha ido en aumento durante los últimos años
alcanzando precios de $ 115 el barril.
Mientras tanto en Honduras un país no productor de petróleo, del total de hidrocarburos
importados un 31% es ocupado para generación de energía eléctrica. Dado que en nuestro
país, la matriz energética está dominada por la producción de energía térmica la cual
representa más de un 63% de toda la energía producida en Honduras. Factor muy
determinante en la economía nacional ya que los precios de los derivados del petróleo son
elevados y van en aumento, afectando directamente la economía del pueblo hondureño.
En las Instituciones Gubernamentales, tales como el Instituto Técnico Honduras, están bajo
la tarifa preferencial tipo E, lo cual indica que la institución directamente no paga la
energía consumida. Pero el Estado está encargado de pagar por esa energía a la Empresa
Nacional de Energía Eléctrica (ENEE).
Allí radica la importancia de una auditoria energética en una entidad del Estado, ya que se
busca encontrar oportunidades de disminuir su consumo sin afectar la calidad ni la
demanda de energía. Encontrando fallas y soluciones para disminuir la factura mensual.
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La auditoría energética, fue realizada en el trascurso del 24 de septiembre al 18 de Octubre
en dicha Institución. Tiempo en el cual hicimos un levantamiento de toda la carga instalada
en el colegio, colocamos un analizador de redes en algunos talleres, gestionamos los
perfiles energéticos de los 4 bancos de transformadores de los cuales obtuvimos consumos
históricos entre otros datos relevantes.
Capítulo 1: Mencionamos generalidades, conoceremos como está formado el ITH, su
historia, su localización y conceptos generales que serán necesarios para comprender este
informe
Capítulo 2: En este capítulo se muestran las características del banco A, sus capacidades,
cargas instaladas, máximos y mínimos valores registrados, su consumo histórico, factura
mensual y comportamiento de la demanda durante un día normal , representando también
el comportamiento durante un periodo largo de tiempo.
Capítulo 3: Describimos las características del banco B, sus capacidades, cargas instaladas,
máximos y mínimos valores registrados, su consumo histórico, factura mensual y
comportamiento de la demanda durante un día normal , también durante un periodo largo
de tiempo.
Capítulo 4: Documentamos las características del banco C, sus capacidades, cargas
instaladas, máximos y mínimos valores registrados, su consumo histórico, factura mensual
y comportamiento de la demanda durante un día normal como también el comportamiento
durante un periodo largo de tiempo que fue el intervalo de tiempo que logramos descargar
del medidor inteligente.
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Capítulo 5: Hablamos de las características del banco D, sus capacidades, cargas
instaladas, máximos y mínimos valores registrados, su consumo histórico, factura mensual
y comportamiento de la demanda durante un día normal , también durante un periodo largo
de tiempo.
Capítulo 6: Aquí se encuentran todos los datos totales del ITH que son de interés tales
como carga total instalada, consumo histórico de la institución, demanda base de energía
entre otros.
Capítulo 7: Se muestran los datos obtenidos en algunos talleres tomados con un analizador
de redes y la interpretación de los mismos
Capítulo 8: Se detallan los problemas encontrados en la institución.
En las conclusiones se puede encontrar los datos más relevantes que obtuvimos de nuestras
mediciones e investigaciones.
Mientras que en las recomendaciones denotamos las posibles soluciones a los diferentes
problemas que encontramos en la institución para mejorar el desempeño de la instalación
eléctrica a corto, mediano y largo plazo.
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OBJETIVOS
General
Hacer una primer auditoria energética en el Instituto Técnico Honduras, para detectar
posibles problemas eléctricos para poder recomendar soluciones a corto plazo y de igual
manera sugerir que otros trabajos de auditoria se requieren para las soluciones a largo
plazo.
Específicos
A. Llevar a cabo una inspección visual de todas las instalaciones eléctricas del ITH
B. Hacer un levantamiento de toda la carga instalada en el ITH
C. Hacer mediciones con el analizador de redes y gestionar los perfiles energéticos de los
medidores de los bancos de transformadores del ITH
D. Hacer un análisis de todas las mediciones y datos obtenidos.
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CAPITULO 1
GENERALIDADES
1.1 Auditoria energética [5]
Una auditoría energética es una inspección, estudio y análisis de los flujos de energía en un
edificio, proceso o sistema con el objetivo de comprender la energía dinámica del sistema
bajo estudio. Normalmente una auditoría energética se lleva a cabo para buscar
oportunidades para reducir la cantidad de energía de entrada en el sistema sin afectar
negativamente la salida. Cuando el objeto de estudio es un edificio ocupado se busca
reducir el consumo de energía, manteniendo y mejorando al mismo tiempo el confort
higrotérmico, la salubridad y la seguridad. Más allá de la simple identificación de las
fuentes de energía, una auditoría energética tiene por objeto dar prioridad a los usos
energéticos de acuerdo con el mayor a menor costo efectivo de oportunidades para el
ahorro de energía.
1.1.1 Objetivo de una auditoria energética [5]
Una auditoría energética tiene por objeto dar prioridad a los usos energéticos de acuerdo
con el mayor a menor costo efectivo de oportunidades para el ahorro de energía. Y también:
a) obtener un conocimiento fiable del consumo energético y su coste asociado
b) identificar y caracterizar los factores que afectan al consumo de energía
c)
detectar y evaluar las distintas oportunidades de ahorro, mejora de la eficiencia y
diversificación de energía y su repercusión en costes energéticos y de mantenimiento, así
como otros beneficios y costes asociados.
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1.1.2 Importancia de una auditoria energética [6]
Hasta hace muy poco tiempo, el estudio detallado de los costes energéticos no era una
prioridad para muchas empresas, comercios, grandes superficies o incluso viviendas, pero
en los últimos años, debido al incremento considerable de los costes energéticos, en media
han subido un 60%, la gestión de los recursos y consumos energéticos es un tema relevante.
En el 95% de los casos, la realización de una Auditoría Energética da como resultado un
posible ahorro energético tomando una serie de medidas. Esto hace que siempre sea una
buena idea realizar una Auditoría Energética independientemente del tipo o tamaño de
local, vivienda o empresa.
La Auditoria Energética puede contener medidas de ahorro que no suponen ningún coste u
otras medidas que suponen inversiones en nuevos equipos o instalaciones más eficientes,
pero todo esto depende esencialmente de la instalación y del consumo energético. Las
medidas propuestas en las Auditorías Energéticas están basadas en aspectos de eficiencia
energética y ahorro.
1.1.3 Eficiencia energética [7]
La eficiencia energética es una práctica empleada durante el consumo de energía que tiene
como objeto reducir el consumo de energía. Los individuos y las organizaciones que son
consumidores directos de la energía pueden reducir el consumo energético para disminuir
costes y promover sostenibilidad económica, política y ambiental. Los usuarios industriales
y comerciales pueden desear aumentar eficacia y maximizar así su beneficio. Entre las
preocupaciones actuales está el ahorro de energía y el efecto medioambiental de la
generación de energía eléctrica. También se denomina ahorro de energía.
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1.2 Instituto Técnico Honduras [4]
El ITH fue creado en el gobierno del Gral. Tiburcio Carías Andino, un 9 de marzo de 1948
como La Escuela Técnica Industrial, inició su funcionamiento en 1949, en el local de la
federación central de sindicatos de trabajadores libres de Honduras, (FECESITLIH). Su
especialidad era la formación de peritos algodoneros, maestros de hilados y tejidos,
hilanderos y tejedores. Posteriormente se introdujo nuevas áreas como ser: Joyería,
Relojería, Tapicería, Talabartería, Ebanistería, Corte y Confección y Talla en Madera.
A partir del 1 de julio de 1955 y después de la firma de un Convenio con los Estados
Unidos. En 1968 se le sustituye el nombre por el de Instituto Vocacional Honduras se
reorganizan sus planes de estudio y se formaliza el plan de peritos industriales con una
duración de cuatro años. que se mantuvieron hasta 1978 año en que se todo es cambió a
planes de bachillerato y Técnicos Medios y el nombre se transformó en Instituto Técnico
Honduras. Actualmente el Técnico Honduras se encuentra ubicado en la colonia Kennedy
ultima calle contiguo al estadio de futbol Emilio J. Larach Tegucigalpa (ver Fig. 1.1)
ITH
Fig. 1.1: Ubicación ITH
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En un área mayor a los 6000 metros cuadrados, su construcción costó 1.5 millones de
lempiras y su equipamiento es millonario. (Fig. 1.2)
Fig. 1.2: Perímetro del ITH
1.2.1 Visión
Pretendemos ser una institución de excelencia en la formación técnica de jóvenes y adultos
en las áreas de electricidad, electrónica, refrigeración y aire acondicionado, madera, técnico
en computación, mecánica automotriz y mecánica industrial e implementar nuevas
tecnologías constantemente para que el estudiante con la formación educativa adquieran la
competencia necesarias para mejorar la calidad de vida y puedan desempeñar los roles
ocupacionales que quieran el desarrollo del sector industrial.
1.2.2 Misión
Formar profesionales técnicos de calidad, con las competencias necesarias para enfrentar
retos personales y profesionales a través de una educación científica técnica y teóricapractica que les permita contribuir al desarrollo socioeconómico y político del país.
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1.2.3 Administración, población estudiantil y oferta academica.
El ITH está dirigido por el Lic. Nelson Cálix y los subdirectores son:
De la Jornada Vespertina Prof. Fredy Palencia
De la Jornada Nocturna el Prof. Roberto Gámez.
La población estudiantil de la institución es de 780 estudiantes, de los cuales 250 alumnos
cursan ciclo básico técnico y 530 jóvenes en bachillerato.
La oferta académica del ITH es:
a. Bachillerato Técnico en Electricidad Industrial
b. Bachillerato Técnico en Electrónica Industrial
c. Bachillerato Técnico en Refrigeración y Aire Acondicionado
d. Bachillerato Técnico en Computación
e. Bachillerato Técnico en Mecánico Industrial
f. Bachillerato Técnico en Mecánica Automotriz
g. Ciclo Básico Técnico
1.3 Circuito eléctrico del ITH
El colegio se alimenta del circuito L251 que sale de la Subestación Suyapa, el circuito
primario (3 fases) entra por el área de las cafeterías y remata en el taller de mecánica de
bancos. En su recorrido se le conectan 4 bancos de transformadores los cuales alimentan
todas las instalaciones del ITH.
Para efectos de explicación y simplicidad nombraremos los cuatro bancos de la siguiente
manera:
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BANCO A: Ubicado frente a biblioteca
BANCO B: Ubicado frente al taller de electricidad
BANCO C: Ubicado frente a enfermería
BANCO D: Ubicado frente al taller de Mecánica de Banco
En la Fig. 1.3 podemos observar el recorrido del circuito primario por la institución, así
como también los tramos de línea secundaria.
Banco C
Banco
D
Banco
A
Banco B
Fig.1.3: Circuito primario en ITH
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1.4 Conceptos básicos [1,6]
a. Corriente (Alterna): es la velocidad de cambio de la carga respecto al tiempo, medida
en amperios (A), esta corriente varía senoidalmente con el tiempo [1]
b. Voltaje: Es la energía requerida para mover una carga a través de un elemento, medida
en voltios (V) [1]
c. Potencia Activa (P): es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo;
es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo
determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio watt. [1]
d. Potencia Reactiva (Q): no es una potencia (energía) realmente consumida en la
instalación, ya que no produce trabajo útil debido a que su valor medio es nulo. Aparece en
una instalación eléctrica en la que existen bobinas o condensadores, y es necesaria para
crear campos magnéticos y eléctricos en dichos componentes. Se representa por Q y se
mide en voltamperios reactivos (VAr). [6]
e. Potencia Aparente(S) : es la magnitud de la suma (vectorial) de la potencia que disipa
dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (P) y la potencia utilizada para la
formación de los campos eléctrico y magnético de sus componentes, que fluctuará entre
estos componentes y la fuente de energía (Q) . Se mide en voltamperios (VA) [6]
f. Factor de Potencia (Fp): la relación entre la potencia activa (P), y la potencia aparente
(S). Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta
razón, Fp= 1 en cargas puramente resistivas y en elementos inductivos y capacitivos ideales
sin resistencia Fp = 0. [6]
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1.5 Conexión de los bancos de transformadores [1]
1.5.1 Conexión estrella- estrella (Y-y)
La conexión Y–y se utiliza en los bancos A, B y D su conexión física y niveles de voltaje
los podemos observar en la Fig.1.4
Fig.1.4: Conexión Y –y
En esta conexión, el voltaje primario de cada fase se expresa por V FP=VLP /√3. El voltaje de
la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relación de espiras del
transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la
línea en el secundario por VLS =√3*VFS. Por tanto, la relación de voltaje en el
transformador es
VLP / VLS = (√3 * VFP) / (√3 * VFS) = a
Se emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad de
aislamiento. [1]
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1.5.2 Conexión estrella- delta (Y-d)
La conexión Y–d se utiliza solo en el banco C su conexión física y niveles de voltaje los
podemos observar en la Fig. 1.5
Fig. 1.5: Conexión Y –d (con derivación en d)
En esta conexión, el voltaje de línea primario está relacionado con el voltaje de fase
primario por VLP = VFP*√3. Mientras que el voltaje de línea secundario es igual al voltaje
de fase secundario VLS =√3*VFS . La relación de voltaje para cada fase es: VFP/ VFS= a
Por lo que la relación general entre el voltaje de línea en el lado primario del banco y el
voltaje de línea en el lado secundario del banco es:
VLP / VLS = √3 * a
En el instituto esta conexión tiene una derivación en el lado de bajo voltaje, lo que
popularmente se le conoce como Pierna Alta. Lo que que genera un voltaje de 208V entre
una línea y neutro. [1]
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CAPÍTULO 2
BANCO A
2.1 Descripción
El banco A
(ver Fig. 2.1), ubicado
frente a
la biblioteca, está formado por 3
transformadores de 75 kVA cada uno (3X75 KVA).
Fig. 2.1: Imagen del banco
2.2 Áreas que alimenta
Este banco alimenta las siguientes áreas:
a. Edificio administrativo
h. Salón
b. Taller de Electrónica
i. Laboratorio de química
c. Comedor Dios Proveerá
j. Laboratorio de biología
d. Biblioteca
k. Baños
e. Laboratorio de computación
l. 32 Aulas Tecnológicas
f. Laboratorio de Física
ll. 3 Cafeterías
g. Aulas antes Salón
m. 2 fotocopiadoras
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2.3 Carga instalada en kW
En la Tabla 2.1 encontramos la carga instalada en kW tomada de los datos de placa de
cada equipo.
Tabla 2.1: Carga instalada en kW del Banco A
Tipo de Carga
Cantidad
ADMINISTRACION:
Lamparas (T12 -40W)
120
Aire acondicionado
1
Sub-TOTAL:
TALLER DE ELECTRONICA
Lamparas (T12 -75w)
20
Taladro Vertical
1
Esmeril
1
Aire Acondicionado
2
Computadora
1
Sub-TOTAL:
BIBLIOTECA
Lamparas (T12 -40W)
160
Ventiladores
3
Sub-TOTAL:
LAB. COMPUTACION:
Lamparas (T12 -75w)
12
Sub-TOTAL:
LAB.FISICA:
Lamparas (T12 -40W)
32
Sub-TOTAL:
SALON
Lamparas (T12 -40W)
160
Sub-TOTAL:
kW
4,8
3,51
8,31
1,5
0,3
0,56
8,7
0,3
11,36
6,4
0,12
6,52
0,9
0,9
1,28
1,28
Tipo de Carga
Cantidad
kW
LAB. QUIMICA Y BIOLOGIA
Lamparas (T12 -40W)
170
6,8
Sub-TOTAL
6,8
AULAS TECNOLOGICAS
Lamparas (T12 -40W)
292
11,68
Lamparas (T12 -75w)
82
6,15
Computadora
24
7,2
Aire Acondicionado
1
3,51
Sub-TOTAL 28,54
LAB.ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA
Simulador de banco trifasico
3
0,012
Aire Acondicionado
4
12,54
Lamparas (T12-75w)
44
3,3
Lamparas (T12-40w)
20
0,8
VOM
12
0,12
Computadora
9
2,7
Compresor
12
6,144
Sub-TOTAL 25,616
NEGOCIOS
Cafeteria
3
12
Fotocopiadora
2
1,5
Sub-TOTAL
13,5
6,4
6,4
GRAN TOTAL:
109,226
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2.4 Carga instalada en kVA
Mientras que en la Tabla 2.2 hacemos una división de la carga trifásica y monofásica en
kVA
Tabla 2.2: Carga instalada en kVA en el banco A
CARGA TRIFASICA (kVA)
CARGA MONOFASICA (kVA)
3,9
10,6
5,1
1,9
6,9
0,9
1,3
6,7
7,2
26,3
7,3
27,0
90,6
Administracion
T. Electronica
Biblioteca
Lab. Computacion
Lab. Fisica
Salon
Lab. Quimica
Aulas Tec.
Lab. Elec.
Negocios
TOTAL:
3,9
20,8
39,2
2.5 Ubicación física de la carga
Ubicando físicamente en el mapa las áreas que alimenta el banco A las podemos observar
en la Fig. 2.2 de color verde.
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Fig. 2.2: Distribución física de la carga
2.6 Consumo histórico anual
El banco A tiene un consumo histórico anual de potencia activa (P) y potencia reactiva (Q)
que podemos observar en la Tabla 2.3 es apreciable que el banco presenta su mayor
demanda en el mes de Junio y su menor demanda se registra en Enero.
Así como también
observamos el factor de potencia promedio mensual a lo largo de un año, el cual según las
exigencias de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) catalogamos como muy
bueno ya que se mantiene arriba de 0,9 que es el recomendado. En la Fig. 2.3 vemos el
comportamiento de la potencia activa gastada mensualmente
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Tabla.2.3: Consumo histórico mensualmente.
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
P (kWh)
8.320,00
18.000,00
18.000,00
19.080,00
18.520,00
20.240,00
16.200,00
17.960,00
17.920,00
15.280,00
17.760,00
16.320,00
Q (kVArh)
3.880,00
5.480,00
5.840,00
6.240,00
6.480,00
7.000,00
5.920,00
7.400,00
6.960,00
5.080,00
6.240,00
5.320,00
Fp
0,91
0,96
0,95
0,95
0,94
0,96
0,94
0,92
0,93
0,95
0,94
0,95
2.7 Consumo histórico (L.)
Dado que el colegio es una institución del gobierno la ENEE le aplica la tarifa tipo E, lo
que significa que el precio kWh es de 3.7432 L/kWh. Traduciendo ese consumo histórico a
lempiras obtenemos la Tabla 2.4 de la cual podemos concluir que en promedio el banco A
factura al mes solo en energía consumida
L. 63.509,63
esto sin agregar ajuste por
combustible y otros cargos.
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Tabla 2.4: Consumo histórico mensual
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
L/Mes
L. 31.143,42
L. 67.377,60
L. 67.377,60
L. 71.420,26
L. 69.324,06
L. 75.762,37
L. 60.639,84
L. 67.227,87
L. 67.078,14
L. 57.196,10
L. 66.479,23
L. 61.089,02
Fig. 2.3: Demanda de potencia activa anual
2.8 Medidor inteligente
Gracias a la colaboración de Altos Consumidores de la ENEE se obtuvo el perfil de
consumo de este banco, del cual tenemos una muestra desde el 25/08/2013 al
02/10/2013
(38 días) con mediciones echas con un intervalo de 15 minutos durante todo ese tiempo
(3632 mediciones).
De acuerdo a esa información se obtienen los valores máximos y mínimos que se dieron en
este banco, siendo de mayor interés las corrientes de línea máximas y potencias máximas.
Esos datos pueden ser observados en la Tabla 2.5
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Tabla 2.5: Máximos y Mínimos del Banco A
kW
kWh
kVARh
Ia (A)
Ib (A)
Ic (A)
Va (V)
Vb (V)
Vc (V)
MAX
52
13
4
112
153
207
131
125
130
MIN
5
1
1
13
13
23
120
117
121
Según las corrientes de línea máximas registradas y los calibres de conductores medidos
podemos afirmar que los conductores de los bancos están bien dimensionados ya que son
3/0 AWG.
2.9 Comportamiento durante un día
De las 3632 mediciones, tomando como muestra el día en el que se presentaron valores
máximos de corrientes de línea (9/Septiembre/2013), en la Fig. 2.4 podemos apreciar el
comportamiento de la demanda de potencia activa durante un día completo.
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60
50
40
30
20
10
0
kW
0:00
1:15:00
2:30:00
3:45:00
5:00:00
6:15:00
7:30:00
8:45:00
10:00:00
11:15:00
12:30:00
13:45:00
15:00:00
16:15:00
17:30:00
18:45:00
20:00:00
21:15:00
22:30:00
23:45:00
Potencia KW
kW
Fig. 2.4: Demanda de Potencia Activa en un día Completo
Es notable el hecho de que este banco de transformadores tiene una demanda base de 20
kW, en horas no laborables (iluminación).
En la Fig. 2.5
se muestra la gráfica de
corrientes de línea del mismo día.
Fig. 2.5: Grafica de Corrientes de Línea 9 de Septiembre.
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Se puede ver que existe un desbalance en las líneas, siendo la línea C, la que presenta
mayor carga. Pero no obstante el valor de corriente no supera el valor maximo permitido
por el conductor de alimentación del banco. En la siguiente figura vemos la potencia
aparente consumida durante ese mismo día (ver Fig. 2.6), se ven las tres crestas
correspondientes a cada jornada de trabajo. Mientras que en la madrugada y noche solo se
consumen aproximadamente 20 kVA en iluminación de la institución.
Fig. 2.6: Potencia Aparente
2.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual
En la Fig. 2.7 mostramos la gráfica del comportamiento de la demanda de potencia activa,
en el intervalo de tiempo que tuvimos mediciones con el medidor inteligente colocado en el
banco.
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Fig.2.7: Comportamiento de la demanda de potencia mensual.
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CAPITULO 3
BANCO B
3.1 Descripción
El banco B (ver Fig. 3.1), ubicado frente al taller de electricidad, está formado por 2
transformadores de 75 KVA cada uno y uno de 50 KVA.
Fig. 3.1: Imagen del Banco
3.2 Áreas que alimenta
Este banco alimenta las siguientes áreas:
a. Taller de Electricidad
d. Aulas
b. Taller Máquinas y herramientas
e. Laboratorio
c. Enfermería
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3.3 Carga instalada en kW
En la Tabla 3.1 encontramos la carga instalada en kW tomada de los datos de placa de
cada equipo.
Tabla 3.1: Carga instalada en kW
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3.4 Carga instalada en kVA
Mientras que en la Tabla 3.2 hacemos una división de la carga trifásica y monofásica en
kVA
Tabla 3.2: Carga Trifásica y Monofásica
CARGA TRIFASICA (kVA) CARGA MONOFASICA (KVA)
Taller de Maq. Y Herr.
96,39
9,78
Taller de Electricidad
6,20
9,16
Enfermeria
4,12
1,24
Computacion
4,13
9,20
Anexo T. Electronica
8,26
1,62
Aulas Tecnologicas
TOTAL:
4,54
119,09
35,54
3.5 Ubicación física de la carga
Ubicando físicamente en el mapa las áreas que alimenta el banco B las podemos observar
en la Fig. 3.2 de color rojo.
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Fig. 3.2: Ubicación física Banco B, de color rojo
3.6 Consumo histórico anual
El banco B tiene un consumo histórico anual de potencia activa (P) y potencia reactiva (Q)
que podemos observar en la Tabla 3.3 es apreciable que el banco presenta su mayor
demanda en el mes de Agosto y su menor demanda se registra en Enero.
Así como
también apreciamos el factor de potencia promedio mensual a lo largo de un año, el cual
según las exigencias de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) catalogamos
como bueno ya que se mantiene cercano a 0,9 que es el recomendado. En la Fig. 3.3
observamos el comportamiento de la potencia activa gastada mensualmente
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Tabla 3.3: Consumo histórico del ITH
P (kWh)
Enero
Febrero
5.120,00
Marzo
6.560,00
Abril
5.760,00
Mayo
6.880,00
Junio
6.080,00
Julio
5.920,00
Agosto
7.200,00
Septiembre 4.960,00
Octubre
2.880,00
Noviembte 5.120,00
Diciembre 3.360,00
Q (kVArh)
3.200,00
2.400,00
2.080,00
2.720,00
2.720,00
2.720,00
3.200,00
2.560,00
1.440,00
2.400,00
1.920,00
Fp
1,00
0,85
0,94
0,94
0,93
0,91
0,91
0,91
0,89
0,89
0,91
0,87
3.7 Consumo historio en lempiras
Dado que el colegio se le aplica la tarifa tipo E, lo que significa que el precio kWh es de
3.7432 L/kWh. Traduciendo ese consumo histórico a lempiras obtenemos la Tabla 3.4 de
la cual podemos concluir que en promedio el banco B factura al mes solo en energía
consumida L. 18.666,09 esto sin agregar ajuste por combustible y otros cargos.
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Tabla 3.4: Consumo Histórico
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L/Mes
19.165,18
24.555,39
21.560,83
25.753,22
22.758,66
22.159,74
26.951,04
18.566,27
10.780,42
19.165,18
12.577,15
Fig. 3.3: Comportamiento de la demanda
3.8 Medidor inteligente
Gracias a la colaboración de Altos Consumidores de la ENEE se obtuvo el perfil de
consumo de este banco, del cual tenemos una muestra desde el 17/09/2013 al
02/10/2013
(15 días) con mediciones echas con un intervalo de 15 minutos durante todo ese tiempo
(1461 mediciones).
De acuerdo a esa información se obtienen los valores máximos y mínimos que se dieron en
este banco, siendo de mayor interés las corrientes de línea máximas y potencias máximas.
Esos datos pueden ser observados en la Tabla 3.5
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Tabla 3.5: Máximos y Mínimos del Banco B
MAX
MIN
kW
39,168
1,2
kWh
9,79
0,29
kVARh
2,53
0,20
Ia
80
2
Ib
149
10
Ic
99
6
Va
134
125
Vb
128
119
128
118
Vc
Según las corrientes de línea máximas registradas y los calibres de conductores medidos
podemos afirmar que los conductores de los bancos están bien dimensionados ya que son
3/0 AWG.
3.9 Comportamiento durante un día
De las 1461 mediciones, tomando como muestra el día en el que se presentaron valores
máximos de corrientes de línea (25/Septiembre), en la Fig. 3.4 podemos apreciar el
comportamiento de la demanda de potencia activa durante un día completo.
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Fig.3.4: Demanda de Potencia Activa en un día Completo
Es notable el hecho de que este banco de transformadores tiene una demanda base de 5 kW,
en horas no laborables (iluminación). En la Fig. 3.5 se muestra la gráfica de corrientes de
línea del mismo día.
Fig. 3.5: Grafica de Corrientes de Línea 9/Septiembre.
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Se puede ver que existe un desbalance en las líneas, siendo la línea B, la que presenta
mayor carga. En este banco también los conductores presentan holgura.
En la siguiente figura vemos la potencia aparente consumida durante ese mismo día (ver
Fig. 3.6), se ven las tres crestas correspondientes a cada jornada de trabajo. Mientras que en
la madrugada y noche solo se consumen aproximadamente 5 kVA en iluminación de la
institución.
Fig. 3.6: Potencia Aparente
3.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual
En la Fig. 3.7 mostramos la gráfica del comportamiento de la demanda de potencia activa,
en el intervalo de tiempo que tuvimos mediciones con el medidor inteligente colocado en el
banco.
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Fig.3.7: Comportamiento de la demanda de potencia mensual.
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CAPITULO 4
BANCO C
4.1 Descripción
El banco C
(ver Fig. 4.1), ubicado
frente a la enfermería, está formado por 3
transformadores de 75 kVA cada uno (3X75 KVA).
En conexión estrella-delta con
derivación.
Fig. 4.1: Imagen del Banco
4.2 Áreas que alimenta
Este banco alimenta solamente al taller de estructuras metálicas
42
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4.3 Carga instalada en kW
En la Tabla 4.1 encontramos la carga instalada en kW tomada de los datos de placa de
cada equipo.
Tabla 4.1: Carga instalada en kW
Tipo de Carga
Cantidad
kW
TALLER DE ESTRUCTURAS METALICAS
Esmeril Pequeño
1
0,5
Taladro de Banco de Pedestal
1
1,5
Esmeril
2
8
Sierra Mecanica
1
1,8
Soldadora de punto
1
27
Maquinas TIC(5HP)
2
7,46
Maquinas MIC
2
37,8
Transformador Electrico
3
29,7
Maquina Electrica
1
0,12
Aire Acondicionado
1
3,5148
Lampara(T12-75w)
46
3,45
Lampara(T12-40w)
20
0,8
Total:
121,645
4.4 Carga instalada en kVA
Mientras que en la Tabla 4.2 hacemos una división de la carga trifásica y monofásica en
kVA
Tabla 4.2: Carga instalada en kVA
T. Estructuras Metalicas.
CARGA TRIFASICA
CARGA MONOFASICA
137,52
5,28
43
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4.5 Ubicación física de la carga
Ubicando físicamente en el mapa las áreas que alimenta el banco C las podemos observar
en la Fig. 4.2 de color amarillo.
Fig.4.2: Ubicación física de la carga
4.6 Consumo histórico anual
El banco C tiene un consumo histórico anual de potencia activa (P) y potencia reactiva (Q)
que podemos observar en la Tabla 4.3 es apreciable que el banco presenta su mayor
demanda en el mes de Noviembre y su menor demanda se registra en Enero.
Así como
también apreciamos el factor de potencia promedio mensual a lo largo de un año, el cual
según las exigencias de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) catalogamos
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como muy bueno ya que se mantiene arriba de 0,9 que es el recomendado. En la Fig. 4.3
observamos el comportamiento de la potencia activa gastada mensualmente
Tabla 4.3: Consumo histórico mensual
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
P (kWh)
1.120,00
1.280,00
1.280,00
1.600,00
1.280,00
1.120,00
1.280,00
800,00
960,00
1.760,00
800,00
Q (kVArh)
160,00
320,00
320,00
480,00
320,00
320,00
320,00
320,00
160,00
480,00
160,00
Fp
1,00
0,99
0,97
0,97
0,96
0,97
0,96
0,97
0,93
0,99
0,96
0,98
4.7 Consumo histórico en lempiras
Dado que el colegio es una institución del gobierno la ENEE le aplica la tarifa tipo E, lo
que significa que el precio kWh es de 3.7432 L/kWh. Traduciendo ese consumo histórico a
lempiras obtenemos la Tabla 4.4 de la cual podemos concluir que en promedio el banco C
factura al mes solo en energía consumida
L. 4.142,47 esto sin agregar ajuste por
combustible y otros cargos.
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Tabla 4.4: Consumo histórico
Mes
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L/Mes
4.192,38
4.791,30
4.791,30
5.989,12
4.791,30
4.192,38
4.791,30
2.994,56
3.593,47
6.588,03
2.994,56
Fig. 4.3: Consumo Histórico de Potencia
4.8 Medidor inteligente
Gracias a la colaboración de Altos Consumidores de la ENEE se obtuvo el perfil de
consumo de este banco, del cual tenemos una muestra desde el 16/09/2013 al
02/10/2013
(16 días) con mediciones echas con un intervalo de 15 minutos durante todo ese tiempo
(1535 mediciones).
De acuerdo a esa información se obtienen los valores máximos y mínimos que se dieron en
este banco, siendo de mayor interés las corrientes de línea máximas y potencias máximas.
Esos datos pueden ser observados en la Tabla 4.5
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Tabla 4.5: Máximos y Mínimos del Banco C
kW
kWh
kVARh
Ia
Ib
Ic
Va
Vb
Vc
MAX
6,48
1,62
1,416
22,40
42,88
13,18
118
118
212
MIN
0,384
0,096
0,012
0,13
3,33
0,13
111
111
197
Según las corrientes de línea máximas registradas y los calibres de conductores medidos
podemos afirmar que los conductores de los bancos están bien dimensionados ya que son
3/0 AWG.
4.9 Comportamiento durante un día
De las 1535 mediciones, tomando como muestra el día en el que se presentaron valores
máximos de corrientes de línea (24/Septiembre/2013), en la Fig. 4.4 podemos apreciar el
comportamiento de la demanda de potencia activa durante un día completo.
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Fig. 4.4: Demanda de Potencia Activa en un día Completo
Es notable el hecho de que este banco de transformadores tiene una demanda base de 1 kW
aproximadamente, en horas no laborables (iluminación). En la Fig.4.5
se muestra la
gráfica de corrientes de línea del mismo día.
Fig. 4.5: Grafica de Corrientes de Línea 24/Septiembre.
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Se puede ver que existe un desbalance en las líneas, siendo la línea B, la que presenta
mayor carga. Pero esto no acarrea ningún problema ya que los conductores están bien
dimensionados (3/0) y toleran corrientes muy superiores a las que este taller demanda.
En la siguiente figura vemos la potencia aparente consumida durante ese mismo día (ver
Fig. 4.6), se ven las tres crestas correspondientes a cada jornada de trabajo. Mientras que en
la madrugada y noche solo se consumen aproximadamente 20 kVA en iluminación de la
institución.
Fig. 4.6: Potencia Aparente
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4.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual
En la Fig. 4.7 mostramos la gráfica del comportamiento de la demanda de potencia activa,
en el intervalo de tiempo que tuvimos mediciones con el medidor inteligente colocado en el
banco.
Fig.4.7: Comportamiento de la demanda de potencia mensual.
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CAPITULO 5
BANCO D
5.1 Descripción
El banco D (ver Fig. 5.1), ubicado
frente a
la biblioteca, está formado por 3
transformadores de 50 kVA cada uno (3X50 KVA).
Fig. 5.1: Imagen del Banco
5.2 Áreas que alimenta
Este banco alimenta las siguientes áreas:
a. Taller Mecánica de Bancos
d. Taller de Carpintería
b. Taller de Refrigeración
e. Taller de Mecánica Automotriz
c. Anexos Taller de Soldadura
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5.3 Carga instalada en kW
En la Tabla 5.1 Encontramos la carga instalada en kW tomada de los datos de placa de
cada equipo.
Tabla 5.1: Carga total instalada en kW
Tipo de Carga
Cantidad
TALLER DE REFRIGERACION
Cuarto frio Congelamiento
1
Cuarto frio Mantenimiento
1
Simulador de aire Acondicionado
1
Simulador de aire acondicionado automotriz
1
entrenador de refrigeracion domestica
1
entrenador de refrigeracion industrial
1
entrenador computarizado
1
Simulador de fallas en Instalaciones frigorificas 1
entrenador multiuso
1
antigua maquina R11
1
Equipo Antiguo
1
Antiguo Simulador de fallas
1
Antiguo entrenador
1
Bomba(7.5HP)
1
estacion de servicio
3
Bomba de vacio
2
compresor de aire portatil
1
bomba de vacio
1
Refrijerador hechizo
1
maqueta hechiza comercial
1
Recicladora de Refrijerante 134A
1
luminaria (T12- 40w)
150
Aire Acondicionado
compresor de aire frio
Sub-Total
TALLER DE MECANICA AUTOMOTRIZ
Motor
6
taladro
3
Motor
3
elevador
2
Ups
1
Compresores
3
Luminaria (T12-40w)
112
Luminaria (T12- 75w)
88
Sub-Total
ANEXO TALLER DE SOLDADURA
Motor
2
Soldadora
9
Luminaria (T12-40w)
40
Luminaria (T12-75w)
4
Sub-Total
kW
2
1,265
1,4
3,6
0,3
0,5
0,47
0,57
0,31
0,746
1,7
0,15
0,8
5,595
0,75
0,5
0,746
0,373
0,09325
0,18625
0,8
6
3,5148
4,103
36,4723
4,82
3,7457
4,96
6
0,48
15,82
4,48
6,6
46,9057
6,43
79,2
1,6
0,3
87,53
Tipo de Carga
Cantidad kW
TALLER DE MECANICA DE BANCO
Taladro de columna (VIA)
1
0,248
Taladro de columna (ERLO)
4
6
Sierra alternativa (Sabi)
1
6
Taladro de Columna (krafman)
1
0,3
Esmeril (Super Lema)
2
0,56
Aire Acondicionado
1
3,51
Soldadora (Mundial)
1
9
Computadora (hp)
1
0,3
Television (Sharp)
1
0,125
Luminarias
168
12,6
Sub-Total 38,443
TALLER DE CARPINTERIA
Sierra de cinta industrial
1
1,5
Sierra radial de brazo
1
2
Sierra circular de mesa Industrial
1
7,5
Sierra circular de mesa pequeñas
3
4,5
Desgrueadora industrial
1
8,6
Desgrueadora normales
2
3
Cantiadoras
2
4,6
Cantiadora, Desgruesadora
1
2
Tornos(normales)
4
2,4
Torno(Delta)
1
0,6
Torno(Truper)
2
0,74
Trompo industrial
1
1,12
Taladro pedestal
1
0,746
Lijadora de plato
1
1,12
Esmeril
2
0,746
Cantiadoras
2
3,357
Sierras de cinta
2
0,746
Taladro pedestal pequeño
1
0,373
Taladro mano
1
0,57
Cantiadora de mano
1
0,57
Compresor
1
2,238
Esmeril
1
2,238
Soldadora
1
8,8
Lamparas (2*75w)
128
9,6
Lamparas (2*40w)
48
1,92
Sub-Total 71,584
GRAN TOTAL:
280,935
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5.4 Carga instalada en kVA
Mientras que en la Tabla 5.2 hacemos una división de la carga trifásica y monofásica en
kVA
Tabla.5.2: Carga instalada en kVA
CARGA TRIFASICA(kVA) CARGA MONOFASICA(kVA)
T. Refrigeracion
27,07
14,36
T. Mec. Automotriz
41,58
12,84
Anexo T. Soldadura
100,74
2,00
T. Mecanica de Banco
29,22
13,71
T. Carpinteria
64,16
15,91
TOTAL:
262,78
58,83
5.5 Ubicación física de la carga
Ubicando físicamente en el mapa las áreas que alimenta el banco A las podemos observar
en la Fig. 5.2 de color azul.
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Fig.5.2: Ubicación física de la carga
5.6 Consumo histórico
El banco D tiene un consumo histórico anual de potencia activa (P) y potencia reactiva (Q)
que podemos observar en la Tabla 5.3 Es apreciable que el banco presenta su mayor
demanda en el mes de Noviembre y su menor demanda se registra en Enero.
Así como
también apreciamos el factor de potencia promedio mensual a lo largo de un año, el cual
según las exigencias de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) catalogamos
como muy bueno ya que se mantiene en promedio arriba de 0,9 que es el recomendado.
En la Fig.5.3 observamos el comportamiento de la potencia activa gastada mensualmente
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Tabla.5.3: Consumo histórico
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
P (kWh)
5.720,00
4.880,00
3.920,00
5.480,00
5.040,00
4.240,00
5.080,00
3.560,00
4.200,00
5.960,00
2.840,00
Q (kVArh)
3.480,00
2.720,00
2.000,00
2.640,00
2.600,00
2.120,00
2.800,00
2.080,00
2.320,00
3.600,00
2.000,00
Fp
1,00
0,85
0,94
0,94
0,93
0,91
0,91
0,91
0,89
0,89
0,91
0,87
5.7 Consumo histórico en lempiras
Dado que el colegio es una institución del gobierno la ENEE le aplica la tarifa tipo E, lo
que significa que el precio kWh es de 3.7432 L/kWh. Traduciendo ese consumo histórico a
lempiras obtenemos la Tabla 5.4 De la cual podemos concluir que en promedio el banco D
factura al mes solo en energía consumida
L. 15.883,65 esto sin agregar ajuste por
combustible y otros cargos.
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Tabla 5.4: Consumo histórico
Mes
Enero
L.
Febrero L.
Marzo L.
Abril
L.
Mayo
L.
Junio
L.
Julio
L.
Agosto L.
Septiembre
L.
Octubre L.
Noviembte
L.
DiciembreL.
L/Mes
21.411,10
18.266,82
14.673,34
20.512,74
18.865,73
15.871,17
19.015,46
13.325,79
15.721,44
22.309,47
10.630,69
Fig.5.3: Comportamiento del consumo mensual
5.8 Medidor inteligente
Gracias a la colaboración de Altos Consumidores de la ENEE se obtuvo el perfil de
consumo de este banco, del cual tenemos una muestra desde el 17/09/2013 al
02/10/2013
(15 días) con mediciones echas con un intervalo de 15 minutos durante todo ese tiempo
(1444 mediciones).
De acuerdo a esa información se obtienen los valores máximos y mínimos que se dieron en
este banco, siendo de mayor interés las corrientes de línea máximas y potencias máximas.
Esos datos pueden ser observados en la Tabla 5.5
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Tabla 5.5: Máximos y Mínimos del Banco D
kW
kWh
kVARh
Ia
Ib
Ic
Va
Vb
Vc
MAX
24,696
6,17
3,68
85,792
78,88
77,728
127,8112
123,552
127,6176
MIN
0,8
0,19
0,14
0,16
0,32
1,76
117,6736
114,5056
118,2896
Según las corrientes de línea máximas registradas y los calibres de conductores medidos
podemos afirmar que los conductores de los bancos están bien dimensionados ya que son
3/0 AWG.
5.9 Comportamiento durante un día
De las 1444 mediciones, tomando como muestra el día en el que se presentaron valores
máximos de corrientes de línea (23/Septiembre/2013), en la Fig. 5.4 Podemos apreciar el
comportamiento de la demanda de potencia activa durante un día completo.
Fig.5.4: Demanda de Potencia Activa en un día Completo
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Es notable el hecho de que este banco de transformadores tiene una demanda base de 2.5
kW, en horas no laborables (iluminación). En la Fig. 5.5
se muestra la gráfica de
corrientes de línea del mismo día.
Fig.5.5: Grafica de Corrientes de Línea 23/Septiembre.
Se puede ver que existe un desbalance mínimo en las líneas, en comparación a la que hay
en los otros 3 bancos. En ninguno de los conductores se observa sobre corriente, ya que
estos están bien dimensionados.
En la siguiente figura vemos la potencia aparente consumida durante ese mismo día (ver
Fig. 5.6), se ven las tres crestas correspondientes a cada jornada de trabajo. Mientras que en
la madrugada y noche solo se consumen aproximadamente 3 kVA en iluminación de la
institución.
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Fig. 5.6: Potencia Aparente
5.10 Comportamiento de demanda de potencia mensual
En la Fig. 5.7 mostramos la gráfica del comportamiento de la demanda de potencia activa,
en el intervalo de tiempo que tuvimos mediciones con el medidor inteligente colocado en el
banco.
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Fig.5.7: Comportamiento de la demanda de potencia mensual.
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CAPITULO 6
TOTALES
6.1 Carga total instalada kW
En la Tabla 6.1 se representa la carga total instala en el instituto, haciéndolo por banco y
obteniendo un total de 645.3 kW, en la Fig.6.1 vemos esos mismos datos representados
porcentualmente. Es notable el hecho de que el banco D es el que tiene más carga instalada,
mientras que el Banco A es el que menor tiene, pero sin embargo es el que más consume
energía al mes, ya que su carga técnicamente es pura iluminación.
Tabla.6.1: Carga total instalada en el ITH
BANCOS
BANCO A
BANCO B
BANCO C
BANCO D
TOTAL
kW
109,2
133,5
121,6
280,9
645,3
Fig. 6.1: Distribución porcentual de la carga por banco
61
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6.2 Carga total instalada en kVA
En la Tabla 6.2 vemos la carga total instalada en kVA por banco y total en toda la
institución, representado lo que es carga trifásica y carga monofásica, tomando en cuenta la
potencia del banco.
Tabla 6.2: Carga total instalada en kVA
BANCO A
BANCO B
BANCO C
BANCO D
TOTAL:
POTENCIA BANCO (kVA)
225
150
225
150
750
TRIFASICA (kVA)
39,2
119,1
137,5
262,8
558,6
MONOFASICA (kVA)
90,6
35,5
5,3
58,8
190,3
En las Fig. 6.2 y Fig. 6.3 se representan gráficamente la comparación de cargas trifásicas
y monofásicas por banco.
Fig. 6.2: Carga Trifásica
Fig. 6.3: Carga Monofásica
62
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6.3 Potencia de demanda base del instituto
Tomando en cuenta las potencias demandadas base que presenta cada banco de
trasformadores (ver Tabla 6.3) en la noche y por la madrugada, se puede decir que la
demanda base del instituto es 22 kWh, potencia que se consume solo en efectos de
iluminación.
Tabla 6.3: Potencia de demanda base
BANCO
BANCO A
BANCO B
BANCO C
BANCO D
TOTAL
kW
15
5
1
1
22
6.4 Consumo histórico del ITH en kWh, kVAh
En la Tabla.6.4 representamos el consumo total en la institución a lo largo de un año, y en
la Fig.6.4 es observable el comportamiento de demanda de potencia activa y reactiva en el
año. Se puede decir que el mes de Junio es cuando se da la mayor demanda de energía en el
colegio.
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Tabla 6.4: Consumo histórico total del ITH
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
P(kWh)
8320
29960
30720
30040
32480
32640
27480
31520
27240
23320
30600
23320
Q(kVArh)
3880
12320
11280
10640
12320
12640
11080
13720
11920
9000
12720
9400
Fp
0,98
0,91
0,95
0,95
0,94
0,94
0,93
0,93
0,91
0,93
0,93
0,92
Fig. 6.4: Demanda de potencia activa y reactiva anual
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6.5 Consumo histórico del ITH en L/ kWh
En la Tabla.6.5 observamos la factura mensual del ITH a lo largo del año, para sumar un
total al año de L. 1.731.970,05, en la gráfica (Fig. 6.5) vemos el comportamiento mensual
de la factura. El consumo promedio del colegio es de L. 144.330,84
Tabla 6.5: Consumo histórico anual en L.
MES
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembte
Diciembre
TOTAL
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
L.
DINERO
73.272,42
154.275,27
157.120,10
154.574,73
163.708,14
164.307,05
144.992,14
160.114,66
144.093,77
129.420,42
156.670,92
129.420,42
1.731.970,05
Fig. 6.5: Comportamiento de la factura mensual en el ITH
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6.6 Factura de Septiembre
Según los datos proporcionado por la ENEE, en el mes de Septiembre al Instituto Técnico
Honduras se le facturo de la siguiente manera (Tabla 6.6):
Tabla 6.6: Factura del mes de Septiembre
Banco A
Banco B
Banco C
Banco D
TOTAL
Consumo de Energia
L.
67.168,14
L.
18.571,27
L.
3.084,56
L.
13.415,79
L.
102.239,76
Otros Cargos
L. 25.767,20
L.
8.586,77
L.
1.134,38
L.
6.642,70
L. 42.131,05
Total Facturado
L.
92.935,34
L.
27.158,04
L.
4.218,94
L.
20.058,49
L. 144.370,81
En un mes se facturaron L. 144.370,81 por toda la institución, cantidad de la cual L.
42.131,05 es en cargos como ser alumbrado público y cargo por reactivo entre otros
En la gráfica (Fig.6.6) vemos el porcentaje que consume cada banco.
Banco D
14%
Banco C
3%
Banco B
19%
Banco A
64%
Fig. 6.6: División porcentual por banco de la factura del mes de Septiembre.
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6.7 Lámparas fluorescentes
En la institución se encuentra una mezcla de lámparas fluorescentes tipo T12 de dos
diferentes potencias, de 75 Watts y de 40 Watts. Haciendo un total de 2414 lámparas, de las
cuales un 31% está en mal estado. En la Tabla 6.7 vemos más detallada esta información.
Tabla 6.7: Cantidad de lámparas
Lamparas (T12-40W)
Lamparas (T12-75W)
TOTAL
INSTALADAS
1740
674
2414
BUENAS
1220
444
1664
MALAS
520
230
750
En la Tabla 6.8 Vemos la distribución de lámparas buenas y malas por cada banco de
transformadores.
Tabla 6.8: Cantidad de lámparas por banco
BANCO A
BANCO B
BANCO C
BANCO D
TOTAL
INSTALADAS
1112
508
66
728
2414
BUENAS
654
438
60
512
1664
MALAS
458
70
6
216
750
Solo en iluminación el ITH tiene una potencia instalada de 120,15 kW pero dado que el
31% de las lámparas están malas reduce la potencia instalada a 82,1 kW. En el ITH el 70%
de la energía consumida en el ITH es en iluminación.
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6.8 Distribución física de los 4 bancos de transformadores
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CAPITULO 7
DATOS DEL ANALIZADOR DE REDES [2-3]
7.1 Descripción del analizador de redes
Para nuestro estudio utilizamos un Analizador de Redes propiedad del departamento de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional Autónoma De Honduras (UNAH), el cual
es marca Circutor, modelo AR-5 (Ver Fig.7.1 ) , y nos apoyamos del Software Power
Vision v1.7 para analizar todas las mediciones echas con el analizador de redes.
El medidor se dejó en cada taller en durante todo el día. Logrando tener mediciones en el
ITH de los talleres de carpintería, máquinas y herramientas y estructuras metálicas. Los
datos medidos por este analizador son:
a. Voltajes (máximos, mínimos, por fase y trifásicos)
b. Corrientes (máximos, mínimos, por fase y trifásicos)
c. Factor de potencia
d. Consumo KW/h (Por día y semana)
e. Carga reactiva (por fase y trifásica)
f. Armónicos (por fase, curva de distorsión y distorsión THD)
Fig. 7.1: Imagen del analizador de redes
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Desafortunadamente el tiempo fue un favor en nuestra contra y no pudimos colocarlo en
todos los talleres de la institución, como también nos afectó la inseguridad que existe ya
que lo ideal hubiera sido también monitorear el comportamiento de las instalaciones por
las noches, pero no se podía dejar el analizador conectado sin ser custodiado.
El analizador de redes fue colocado en las siguientes fechas a cada taller.
Taller de Carpintería: 3 de Octubre del 2013
Taller de Máquinas y Herramientas: 4 de Octubre del 2013
Taller de Estructuras Metálicas: 14 de Octubre del 2013
A continuación mostramos datos importantes obtenidos del analizador de redes.
7.2 Potencia Activa
Se conectó el analizador durante un día en cada taller se obtuvo una muestra de la demanda
de potencia activa (P) en watts, que tiene cada taller. Cabe mencionar que con la ayuda de
los instructores de cada taller se simulo un día normal de trabajo, ya que nuestra
investigación fue hecha en una época del año de poca actividad.
a. Taller de Carpintería (P)
En la Fig.7.2 vemos una gráfica que demuestra el comportamiento que tiene a lo largo del
día la demanda de potencia activa. Es notorio que la potencia mínima demandada es de
4,85 kW y la máxima de 7,36 kW.
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Fig. 7.2: Comportamiento de la potencia activa consumida en el Taller de Carpintería
b. Taller de Mecánica de Banco (P)
En la Fig.7.3 vemos una gráfica que demuestra el comportamiento que tiene a lo largo del
día la demanda de potencia activa. Es notorio que la potencia mínima demandada es de 0
kW y la máxima de 9 kW.
Fig. 7.3: Comportamiento de la potencia activa consumida en el Taller de Maq. y Herr.
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c. Taller de Estructuras Metálicas (P)
En la Fig.7.4 vemos una gráfica que demuestra el comportamiento que tiene a lo largo del
día la demanda de potencia activa. Es notorio que la potencia mínima demandada es de
2,56 kW y la máxima de 5,42 kW.
Fig. 7.4: Comportamiento de la potencia activa consumida en el Taller de Estru. Metallic.
7.3 Corrientes de línea
Otro de los datos obtenidos del analizador de redes durante el día que estuvo en cada taller
fue las corrientes de línea (A) que pasan por cada conductor.
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a. Taller de Carpintería (I)
En la Fig. 7.5 se pueden observar las gráficas de las corrientes de cada línea, es notoria la
diferencia entre las líneas. Sin embargo ninguna de las 3 presenta problemas de sobrecarga
ya que sus conductores de alimentación están bien dimensionados (3/0). Pues la corriente
máxima registrada fue de 36 A, y cada conductor de la acometida soporta 225 A.
Fig. 7.5: Corrientes de línea, Taller de Carpintería.
b. Taller de Mecánica de Banco (I)
Se pueden observar las gráficas de las corrientes de cada línea en la Fig.7.6, es notoria la
diferencia entre las líneas. Sin embargo ninguna de las 3 presenta problemas de sobrecarga
ya que sus conductores de alimentación están bien dimensionados (3/0). Pues la corriente
máxima registrada fue de 36 A, y cada conductor de la acometida soporta 225 A.
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Fig.7.6: Corrientes de línea, taller Máquinas y Herramientas.
c. Taller de Estructuras Metálicas (I)
En la Fig.7.7 se pueden observar las gráficas de las corrientes de cada línea, es notoria la
diferencia entre las líneas. Sin embargo ninguna de las 3 presenta problemas de sobrecarga
ya que sus conductores de alimentación están bien dimensionados (3/0).
Fig. 7.7: Corrientes de línea, taller de Estructuras Metalicas
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7.4 Armónicos [2,3]
Los armónicos son tensiones o corrientes sinusoidales con una frecuencia que es un
múltiplo entero (k) de la frecuencia del sistema de distribución, denominada frecuencia
fundamental (50 o 60 Hz). Cuando los armónicos se combinan con la corriente o la tensión
fundamental sinusoidal respectivamente, distorsiona la forma de onda de la corriente o la
tensión (consultar Fig.7.8).
Los armónicos se identifican generalmente como Hk, donde la k es el orden de los
armónicos.
• IHk o UHk indican el tipo de armónico (corriente o tensión).
• IH1 o UH1 designan la corriente o la tensión sinusoidal a 50 o 60 Hz cuando no hay
armónicos (corriente o tensión fundamental).
Fig. 7.8: Ilustración de armónicos.
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Los equipos que cuentan con electrónica de potencia son la principal causa de los
armónicos. Para alimentar la electrónica con potencia en CC, el equipo cuenta con una
fuente de alimentación conmutada con un rectificador en la entrada que obtiene las
corrientes armónicas. Algunos ejemplos son los ordenadores, los motores de velocidad
variable, etc.
Otras cargas distorsionan la corriente debido a su principio operativo y también producen
armónicos.
Algunos ejemplos son los fluorescentes, las lámparas de descarga, las
máquinas soldadoras y los dispositivos de núcleo magnético que se pueden saturar.
Todas las cargas que distorsionan la corriente sinusoidal normal producen armónicos y se
denominan cargas no lineales. [2]
Los armónicos pueden perturbar el correcto funcionamiento de numerosas máquinas y
equipos. Estas perturbaciones se traducen en costes que difícilmente podemos apreciar o
valorar. Estos costes podemos diferenciarlos como:
Definiendo cargas no lineales podríamos mencionar propiedades tales como; que la
corriente consumida por la carga es periódica, pero no sinusoidal, la forma de onda de la
corriente queda distorsionada por la corriente de los armónicos
Dentro de la amplia gama de perturbaciones existente en la red, los armónicos producen, en
los componentes o elementos, los siguientes efectos (ver Tabla 7.1). [3]
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Componente
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Problema
Efecto
A. Aumento de la corriente
B. Aumento de la resistencia
Conductor
a. Calentamiento de cables
C. Aumento de perdida térmicas( b. Disparo de protecciones
D. Efecto joule)
E. Efecto “Skin”
a.
Sobre
corriente
A.
Circulación
múltiplos
Conductor de neutro
de
intensidad
circulando
de
la
por
el
armónicos neutro
de 3
b. Calentamiento en el neutro
B. Retorno por el conducto de c. Degradación prematura del
neutro
conductor
de neutro
d. Disparo de protecciones
a. Sobrecalentamiento de los
Circulación
Transformadores
de
corrientes devanados.
armónicas por los devanados
b.
Perdidas
de
aislamiento
térmico por calentamiento.
c. Perdidas en el cobre y en el
hierro (Histéresis y Foucault)
d. Disminución del rendimiento.
e.
Sobredimensionado
de
trasformador.
f. Saturación de transformador.
Tabla 7.1: Problemas y efectos en equipos, de los armónicos
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Para nuestro caso en Honduras la frecuencia fundamental es 60 Hz. Tomaremos armónica a
la frecuencia múltiplo de la frecuencia fundamental que opera en la red de distribución
eléctrica.
Definiendo matemáticamente al voltaje y a la corriente, como:
Pero como ya se mencionó en un sistema eléctrico se da la presencia de alteraciones a
voltajes y corrientes que denominamos armónicas, entonces el voltaje y la corriente se
representan, como:
Que es igual a la suma de todas las presencias de voltajes y corrientes:
∑
∑
Dónde:
Es la armónica de voltaje de orden n.
Es la armónica de corriente de orden n.
Es el ángulo de la armónica n.
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Para efecto de este trabajo estudiaremos solamente la 3 componte armónica de la corriente
ya esta tiene secuencia cero, Las corrientes de armónicos de secuencia cero en sistemas
trifásicos se añaden en el conductor neutro. Esto se debe a que su orden 3(2k+1) es un
múltiplo del número de fases (3), lo cual significa que coinciden con el desplazamiento (un
tercio de un periodo) de las corrientes de fase.
Cuando no hay armónicos, la corriente del neutro es igual a cero:
IN = I1+I2+I3 = 0
Cuando hay armónicos, la corriente del neutro es igual a:
I1 + I2 + I3 = 3 IH3 .
Por tanto, debe prestarse especial atención a este tipo de armónicos en las instalaciones con
un neutro distribuido. [2]
Un concepto muy importante para comprender bien y vale la pena explicarlo es Tasa de
distorsión individual (Vn% o In%) la cual es una Relacion en % entre el valor eficaz de
la tensión o corriente armónica (Vn o In) y el valor eficaz de la componente fundamental
(V1 o I1). Cada armónico se expresa como porcentaje, es decir la proporción de su valor
eficaz con respecto al valor eficaz del fundamental. Esta proporción es el nivel del
armónico individual. [3]
In% =
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a. Taller de Carpintería
En la Fig.7.9 podemos apreciar una muestra de las mediciones de armónicos echa en el
taller de carpintería, muestra que es la máxima registrada en la jornada. Siendo de mayor
interés la 3 componente armónica de la corriente. En este caso vemos que el valor máximo
se toma en la variable la corriente en la línea 1 (I-L1) siendo la tasa de distorsión individual
máxima de 25.646%
Fig. 7.9: Armónicos en taller de carpintería
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b. Taller de Máquinas y Herramientas
En la Fig.7.10 podemos apreciar una muestra de las mediciones de armónicos echa en el
taller de máquinas y herramientas, muestra que es la máxima registrada en la jornada.
Siendo de mayor interés la 3ra componente armónica de la corriente. En este caso vemos
que el valor máximo se toma en la variable la corriente en la línea 1 (I-L1) siendo la tasa de
distorsión individual máxima de 40.158 %
Fig. 7.10: Armónicos registrados en el taller de Máquinas y Herramientas
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c. Taller de Estructuras Metálicas
En la Fig.7.11 podemos apreciar una muestra de las mediciones de armónicos echa en el
taller de carpintería, muestra que es la máxima registrada en la jornada. Siendo de mayor
interés la 3 componente armónica de la corriente. En este caso vemos que el valor máximo
se toma en la variable la corriente en la línea 1 (I-L1) siendo la tasa de distorsión individual
máxima de 89.1%.
Fig.7.11: Armónicos en el Taller de Estructuras Metálicas
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7.5 Tasa de distorsión armónica
Las cargas no lineales generan armónicos tanto de tensión como de corriente. Esto se debe
a que, para cada armónico de corriente
alimentación con la misma frecuencia.
de carga, hay un armónico de tensión de
Como consecuencia, los armónicos también
distorsionan la tensión.
La distorsión de una onda sinusoidal se presenta en forma de porcentaje:
THD %= Distorsión total = 100%*
Taza de distorsión armónica para el voltaje:
√
Taza de distorsión armónica para la corriente:
√
a. Taller de Carpintería.
La tasa de distorsión armónica en el taller de carpintería se presenta a continuación Fig.
7.12 en la cual se toma como variable de análisis el voltaje en la línea 2 (L2) que obtiene
el mayor pico de distorcion de onda de 4.5 (% V-THD),. También se obtuvo Fig. 7.13
usando como variable de análisis la corriente en la línea 1, que obtiene el mayor pico (% ITHD), 25.3 como valor máximo.
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Fig. 7.12: Tasa de Distorsión Armónica taller de carpintería (% V-THD).
Fig. 7.13: Tasa de Distorsión Armónica taller de carpintería (% I-THD).
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b. Taller de Máquinas y Herramientas.
La tasa de distorsión armónica en el taller de máquinas y herramientas se presenta a
continuación Fig. 7.14 en la cual se toma como variable de análisis V-L2 que obtiene el
mayor pico (% V-THD), 4.4 como valor máximo. También se obtuvo Fig. 7.15 usando
como variable de análisis I-L1 que obtiene el mayor pico (% I-THD), 37.6 como valor
máximo.
Fig. 7.14: Tasa de Distorsión Armónica Taller de Máquinas y Herramientas (% V-THD).
Fig. 7.15: Tasa de Distorsión Armónica Taller de Máquinas y Herramientas (% I-THD).
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c. Taller de Estructuras Metálicas (Banco C).
La tasa de distorsión armónica en el Banco de Transformadores C se presenta a
continuación Fig. 7.16 en la cual se toma como variable de análisis V-L2 que obtiene el
mayor pico (% V-THD), 32.2 como valor máximo. También se obtuvo Fig. 7.17 usando
como variable de análisis I-L1 que obtiene el mayor pico (% I-THD), 37.6 como valor
máximo.
Fig. 7.16: Tasa de Distorsión Armónica Banco de Trasformadores C (% V-THD).
Fig. 7.17: Tasa de Distorsión Armónica Banco de Trasformadores C (% I-THD).
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7.6 Forma de onda
Toda forma de onda periódica no-sinusoidal puede ser representada como la suma de ondas
sinusoidales cuyas frecuencias son enteros múltiples de la frecuencia fundamental
(Armónicos). Como ilustración de los conceptos que anteriormente hemos mencionado
veremos cómo se altera las forma de onda en cada taller, especialmente la onda de corriente
ya que es la que más afectada se ve.
a. Taller de Carpintería
En la Fig. 7.18 observamos cómo se distorsiona la forma de onda de corriente (línea
gruesa) ya que su THD% es alto.
Fig. 7.18: Forma de Onda taller de Carpintería
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b. Taller de Máquinas y Herramientas
En la Fig. 7.19 se ilustra la forma de onda obtenida para este taller, con la tensión que
tiende a ser senoidal con THD% bajo y la corriente con forma distorsionada debido a un
THD% alto.
Fig. 7.19: Forma de Onda Taller de Máquinas y herramientas.
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c. Taller de Estructuras Metálicas
En la Fig. 7.20 observamos la forma de onda registrada, vemos que la tensión (línea
delgada) tiende a ser senoidal con un THD% bajo y la corriente con una forma muy
distorsionada debido a THD% altos.
Fig. 7.20: Forma de Onda Taller de Estructuras Metálicas.
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CAPITULO 8
PROBLEMAS ENCONTRADOS
8.1 Desbalance de carga en el banco A
Según las mediciones obtenidas en este banco existe un notable desbalance de cargas en las
líneas, debido a la gran cantidad de carga monofásica instalada en este banco. Algo que se
debe mencionar es que este, es el banco que está más cercano a sufrir problemas de
sobrecarga. (Ver Fig. 8.1)
Fig. 8.1: Grafico de corrientes de línea en banco A
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8.2 Acometida subterránea
El día que se comenzó con esta auditoría, la acometida subterránea que alimenta los
edificios de aulas tecnológicas en el banco A, presentaba una falla a tierra. Falla que había
ocasionado que hasta ese día (24 de Septiembre) se hubieran perdido 15 días de clases en la
jornada nocturna. El personal encargado de mantenimiento reparo la falla escarbando para
encontrar el problema y luego se decidieron hacer la acometida área, para evitar en un
futuro tener el mismo problema. En la Fig.8.2 observamos el estado en qué estado se
encontraron los conductores.
Fig. 8.2: Falla en acometida subterránea
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8.3 Banco B sin pararrayo.
En el banco B se necesita la instalación de un pararrayo, en la Fig. 8.3 podemos observar
la carencia de un elemento de protección tan importante para el banco.
Fig.8.3: Falta de pararrayo en banco B
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8.4 Neutro presionado por transformador
En el banco A uno de los transformadores está presionando el neutro y corre el peligro de
que este se reviente. En la Fig.8.4 se puede observar claramente.
Fig. 8.4: Neutro presionado por transformador
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8.5 Tierra de los bancos de transformadores
Se encontró que ninguno de los bancos de transformadores cuenta con su aterrizaje, los
cuales son necesarios ya que permiten que las componentes aditivos de la tercer armónica
causen un flujo de corriente en el neutro en lugar de acumular grandes voltajes, en la
conexión Y-y. En la imagen (ver Fig. 8.5) observamos que todos están cortados.
Fig. 8.4: Imágenes de las conexiones a tierra de los bancos.
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8.6 Lámparas encendidas sin ser ocupadas
En toda la institución y durante todas las visitas que hicimos se encontraron lámparas
encendidas sin ser necesitas, esto afecta enormemente ya que de la energía facturada
mensual en el colegio aproximadamente un 70% es por iluminación, esto genera una
sobrecarga en los bancos (especialmente en el banco A), disminuyendo su vida útil.
En la imagen (Fig. 8.6) podemos evidenciar este serio problema que hay en el ITH.
Fig.8.6: Imágenes de lámparas encendidas sin ser necesitadas y a horas no adecuadas
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8.7 Incorrecto encendido de la iluminación
En los talleres el encendido de las lámparas es total, mediante un breaker en la mayoría de
los casos. Aunque solo se necesite iluminar una zona del taller, se deben en encender la
mayoría de las lámparas, como se observa en la Fig. 8.7
Fig. 8.7: Se puede observar todas las luces encendidas y solo se necesitan las del fondo
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CONCLUSIONES
1. El consumo promedio de energía mensual de la institución ronda los 27,303.3 kWh, lo
que significa una factura mensual promedio de L. 144,330.84. Esto genera una factura
anual de L. 1, 731,970.05
2. Según datos de placa y valores investigados se obtuvo que la carga instalada en el
instituto es de 645.3 kW, lo que equivale a 558,6 KVA trifásicos y 190,3 KVA
monofásicos.
3. La demanda de potencia base del ITH es de 22 kW (noche y madrugada).
4. Se contabilizo en el ITH 2,414 lámparas fluorescentes de las cuales 750 (31%) están en
mal estado, representando la iluminación el 70% del consumo de energía de la institución.
5. Ninguna corriente registrada sobrepaso a la máxima corriente que soportan los
conductores de alimentación de los 4 bancos de transformadores, no obstante no
aseguramos que estas medidas sean las máximas en todo el año.
6. Se encontró que el banco A es el banco que más energía consume mensualmente, debido
a la enorme cantidad de lámparas que alimenta y estas permanecen encendidas durante la
mayor parte del día. Este banco presenta casi un 20% de sobrecarga monofásica instalada..
7. Se encontró en casi toda la institución lámparas encendidas sin ser ocupadas, o a horas
que no son necesarias.
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RECOMENDACIONES
1. A pesar de que en nuestras mediciones no hubo ningún indicio de sobrecarga (con
excepción del exceso de carga monofásica instalada en el Banco A, casi 20%),
NO
aseguramos que los valores máximos que tenemos registrados sean los valores máximos de
todo el año. Puesto que es posible que en algún mes del año (Junio por ejemplo) se
presenten valores picos más grandes que los que pudimos registrar. Provocando en esa
época del año problemas de sobrecarga, por lo cual acentuamos lo importante que es hacer
un uso eficiente de la energía ya que así se evita ese problema en los bancos de
transformadores y no se disminuye su vida útil. Si aun utilizando la energía de forma
eficiente persistieran problemas de sobrecarga sería necesario realizar traspasos de carga
entre los bancos de transformadores, para lo cual se requerirá un estudio especializado para
realizar este trabajo de forma óptima.
2. Es una necesidad en la institución hacer un estudio de eficiencia en el alumbrado,
buscando la distribución más eficiente y eficaz de las lámparas con el fin de ahorrar
energía, ya que un 70% de la potencia consumida es en iluminación. Una vez hecho el
estudio este arrojara los datos de las necesidades del alumbrado y que medidas tendrán que
tomarse, por el momento proponemos se cambien las lámparas T12 por lámparas T8
pues son más ahorrativas, más eficientes y de mayor duración. También que se reparen las
lámparas que se encuentran en mal estado ya que en muchas partes son necesarias y se
están desaprovechando o sugerimos que se quiten. Proponemos también que se haga una
seccionalizacion en los circuitos de iluminación ya que actualmente, todas las lámparas de
varios talleres son encendidas mediante un breacker.
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3. Se necesita hacer una campaña de concientización del uso racional de la energía al
personal administrativo, docente y alumnado en general, ya que se encontró un derroche de
energía, muestra de ello son lámparas encendidas todo el día y sin ser utilizadas.
Si bien es cierto el colegio es considerado como SERVICIO PÚBLICO y la ENEE le
aplica una tarifa tipo E, lo cual implica que directamente no pagan el consumo de energía
consumida, pero dicha energía siempre es pagada por el estado a la Empresa Nacional de
Energía Eléctrica. (Y nos afecta a todo el país en general)
4. Se necesita colocar un pararrayo en el banco de transformadores B, recomendamos que
se haga una solicitud al Ing. Milton Espinoza jefe del departamento de distribución Centro
Sur, para que pueda colaborar con esta necesidad. Pues la falta de este elemento de
protección es un riesgo latente para el banco.
5. Instalar el aterrizaje de los neutros en todos los bancos de transformadores ya que esta es
una solución para el desequilibrio de voltajes y el problema del tercer armónico, como
también protección del sistema. (Recomendamos conductor de aluminio o cobre por
tubería)
6. Se encontró que en el banco B, 2 de los 3 trasformadores son de 75 KVA mientras que el
tercero tiene una capacidad de 50 KVA (Dato obtenido de la señalización del
transformador), lo cual limita la capacidad del banco de transformadores, esto hace que la
potencia del banco sea solo de 150 KVA, desaprovechando el resto. Recomendamos pasar
el neutro del transformador de 50 KVA a cualquiera de los transformadores de 75 KVA.
7. Recomendamos hacer un estudio de todas las conexiones a tierra de la institución,
haciendo sus respectivas mediciones óhmicas, para mejorar la seguridad en los circuitos
como también para mejorar la calidad de la energía.
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8. Las acometidas subterráneas recomendamos se hagan aéreas ya que históricamente está
comprobado en la institución, que estas han fallado, ya sea porque no cuentan con la debida
protección, o que esta ya dio su vida útil. (Anteriormente este problema se ha presentado 2
veces)
9. Recomendamos hacer un reporte al área de Líneas Secundarias con el Ing. Jacobo
Fuentes en el departamento distribución Centro Sur ENEE para que se repare el neutro que
alimenta el área de las casetas ya que está siendo presionado por un trasformador y corre
peligro de reventarse.
10. Sería apropiado hacer pruebas de aceite dieléctrico en los 4 Bancos de Transformadores
los cuales ya tienen varios años de uso.
11. Consideramos que se debería hacer una gestión para que se cambien de estructura de
soporte de los 4 bancos de transformadores, de TT (en poste) a BT (en base de
transformadores), dado que los bancos de transformadores en los postes de 35 pies,
representan un riesgo potencial para todos en el colegio ya que se corre el riesgo que estos
postes cedan, ya que es muy probable que hayan dado ya su vida útil.
12. Sería conveniente que la institución hiciera una solicitud al área de Alumbrado Público
dirigida al Ing. Francisco Arguelles en el Dpto. Distribución Centro Sur, solicitando se le
de mantenimiento al alumbrado público de la institución, y así no necesitar gastar en
lámparas para los exteriores las cuales no son para alumbrado exterior.
13. Proponemos que se tomen estudiantes de tercer año de bachillerato técnico en
electricidad para que realicen su práctica profesional en la institución y se dediquen a
reparar fallas que se encuentran en la institución.
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BIBLIOGRAFIA
[1] Stephen J. Chapman, “Maquinas Eléctricas”, Mc Graw Hill, 4ta Edición, 2005.
[2] APC Schneider, “Eliminación de armónicos en instalaciones”, 2012
[3] Circutor, “Procedimientos para el estudio y análisis de perturbaciones armónicas”
[4] http://tecnicohonduras.wordpress.com, Historia
[5] http://es.wikipedia.org, Auditoria Energética
[6] http://www.blogenergiasostenible.com, Que es Auditoria Energética
[7] http://es.wikipedia.org, Eficiencia Energética
[8] http://es.wikipedia.org, Potencia Eléctrica
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ANEXO A
Notas y solicitudes.
I. Solicitud de descarga de perfiles de los medidores inteligentes instalados en la
institución, dirigida al Ing. Elvis Aguilar (ver Fig. A.1)
II. Invitación para exposición de avances de investigación, dirigida a la Ing. Ela Valladares
(ver Fig. A.2)
III. Nota de conclusiones y recomendaciones dirigida al director Nelson Calix.
(Fig. A.3 – Fig. A.11)
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Fig. A.1: Solicitud de descarga de perfiles energéticos.
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Fig. A.3: Invitación a exposición de avances en investigación.
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Fig. A.3: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.4: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.5: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.5: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.6: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.7: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.8: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.9: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.10: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.11: Nota de recomendaciones y conclusiones
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Fig. A.11: Nota de recomendaciones y conclusiones
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ANEXO B
Facturación
La Unidad de Altos Consumidores de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE),
nos colaboró con la descarga de los perfiles energéticos asociados a cada uno de los 4
bancos de transformadores. De igual forma se nos facilitó una copia digital de la factura
mensual de cada medidor, tanto de los bancos de transformadores como de los medidores
de los 5 negocios que existen en la institución.
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Fig. B.1: Factura Banco A
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Fig. B.2: Factura Banco B
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Fig. B.3: Factura Banco C
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Fig. B.4: Factura Banco D
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Fig. B.5: Factura Caseta 1
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Fig. B.6: Factura Caseta 2
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Fig. B.7: Factura Caseta 3
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Fig. B.8: Factura Fotocopiadora 1
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Fig. B.9: Factura Fotocopiadora 2
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Fig. B.10: Tarifa Tipo E
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ANEXO C
Otros
I. Con el objetivo de ilustrar de una mejor manera se elaboró un mapa de la institución Fig.
C.1.
II. Presentamos un estudio económico, de la propuesta de sustituir las lámparas T12 por
T8, con su respectiva cotización
III. Imágenes varias.
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Fig. C.1: Mapa de la Institución
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Propuesta: Cambiar lámparas Fluorescentes T12 por T8
En total existen instaladas 2414 lámparas fluorescentes T12 de las cuales 1740 son de 40
Watts y las restantes 674 son de 75 Watts. En la Tabla C.1 vemos el presupuesto inicial.
Potencia (W)
Lamparas T8
59
Lamparas T8
32
Cantidad
674
1740
Precio C/U
126,35
35,67
Sub-Total
TOTAL(+ ISV)
Total (Lps)
L. 85.159,90
L. 62.065,80
L. 147.225,70
L. 164.897,70
Tabla C.1 : Inversión Inicial.
Suponiendo en base a cálculos un ahorro mensual de L. 15,000 mensual, el capital inicial se
recuperaría en menos de un año (Tabla C.2). La cotización se hizo en Equipos Industriales
(Fig. C.2)
Tabla C.2: Recuperación de capital invertido
Mes
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Inversion Inicial
-164897,7
Ingresos
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
L. 15.000,00
Acumulado
L. -149.897,70
L. -134.897,70
L. -119.897,70
L. -104.897,70
L.
-89.897,70
L.
-74.897,70
L.
-59.897,70
L.
-44.897,70
L.
-29.897,70
L.
-14.897,70
L.
102,30
L.
15.102,30
L.
30.102,30
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Fig. C.2: Cotización de lámparas en Equipos Industriales.
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En las imágenes (ver Fig. C.3) se observa la instalación del analizador de redes en los
talleres y uno de los medidores inteligentes instalados en los bancos de transformadores.
Fig. C.3: Instalación del Analizador de Redes
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