MONITOREO DE DEMANDA SYSCE
Elabor: Adrian E. Moreno C.
Dpto. Estudios Especiales
SISTEMAS Y SERVICIOS EN CONTROL ELCTRICO S.A de C.V
Ave. Rogelio Gonzlez Caballero No.425-D
Parque Industrial Stiva Aeropuerto Tel: 88 50 60 60
SySCE
NDICE
CONTENIDO
1-. RESUMEN
3-. OBJETIVOS
4-. ANTECEDENTES
5-. INTRODUCCION
6-. DESCRIPCION
7-. MEDICIONES
8-. RESUMEN DE RESULTADOS
9-. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
2
2
2
3
4
5
10
13
Resumen
En este documento se presentan los resultados obtenidos de un monitoreo de consumo de
energa realizado en la empresa SySCE. El estudio se realiz con el objetivo de realizar un
promedio de la potencia demandada despus de haber realizado cambios que fueron
recomendados por diagnosticadores del FIDE, monitoreando los perfiles de: Tensin de
fase RMS, Corriente RMS, Factor de Potencia, Potencia Activa, Potencia Reactiva y
Potencia Aparente. Se analizan los resultados y se concluye al respecto.
Objetivos
Monitorear el comportamiento de la demanda, calcular el banco de capacitores requerido
para corregir el factor de potencia en caso de que se requiera, as como comparar los
resultados de los consumos antes y despus de los cambios realizados.
Antecedentes
Antes de realizar los cambios recomendados por los diagnosticadores, se encontraban
instaladas 42 lmparas tipo aditivos metlicos de 400watts para alumbrar la planta (que era
el rea de trabajo que contaba con luminarios de baja eficiencia), as como dos lmparas de
vapor de sodio de 1000watts para el estacionamiento, por lo que se procedi a realizar un
rediseo de alumbrado, y los resultados fueron los siguientes:
Planta
Previo a la instalacin de los luminarios de alta eficiencia, se contaba con 14 lmparas de aditivos metlicos de 400watts que alumbran el rea de trabajo
continuo, que es el rea de trabajo que se encuentra encendida el turno completo, de
tal manera que se realiz la sustitucin por 8 luminarios fluorescente lineal t5H0
4x54watts.
Por lo tanto, si con las lmparas de aditivos metlicos se tena un consumo de 5760
watts por 12 luminarios, y un consumo de 1322watts para los 8 luminarios tipo
fluorescente lineal instalados recientemente, se calcula que se tiene un ahorro de:
3.44KW x 10 horas x 22 das x 12 meses= 9081.5KW/h al ao
X Tarifa Kw/h Intermedio ($1.244) = $11297 al ao aproximadamente
De tal manera que tenemos un retorno de inversin aproximado de un ao y medio.
Estacionamiento
Se tenan en uso dos luminarios tipo vapor de sodio de 1000watts, que fueron reemplazados por 2 luminarios tipo LED de 100watts, que son usados
exclusivamente a la mitad de su potencia, por lo que tenemos un consumo de
54watts por luminario, el ahorro de energa es el siguiente:
2.180KW 11horas, 30das, 12 meses= 8632.8KW/h al ao X Tarifa KW/h Base ($1.0191) =$8797 al ao aproximadamente
Debido a que la planta trabaja exclusivamente en horario intermedio, no tenemos indicios
de recurrir a regular los consumos en horario punta.
Para reducir la demanda se tiene instalado un techo de 54 paneles solares de 250watts sobre
el estacionamiento. Suponiendo que tenemos un promedio de demanda que generan los
paneles de 180watts y que reciben luz del sol por un promedio de 10 horas diarias, tenemos
que:
0.180KW x 10horas x 30 das x 12 meses = 648 KW/h al ao, aproximadamente.
Dicha cantidad se resta de la energa consumida y aparte nos ayuda a reducir la demanda
mxima, por lo tanto al instalar los paneles solares gozamos de dos ahorros, cargo por
energa consumida y cargo por demanda mxima facturable.
Introduccin
Para llevar a cabo el estudio, se requiri comunicar directamente con el medidor que se
encuentra instalado dentro de la planta, marca ION TECHNOLOGY, Power Logic 8600
para as, poder conseguir los datos medidos en el perodo que se necesite. El perodo que se
solicit fue de un total de 2 semanas, el medidor realiza un promedio cada 5 min y registra
su valor. Esto representa un muestreo total de 4032 muestras para cada parmetro elctrico
registrado. De los parmetros elctricos se obtuvieron los valores mximos, mnimos y
promediados.
Las mediciones que recabamos del medidor fueron a partir del da 23 de junio de 2014 a las
09:50am de la maana hasta el da 07 de julio a las 09:45am.
Descripcin
Se llev a cabo la comunicacin con el medidor Power Logic ION 8600 que se encuentra
instalado dentro de la planta, con el objetivo de poder exportar los datos registrados en un
periodo previo de 2 semanas.
Los resultados obtenidos por el monitoreo se presentan de acuerdo al siguiente orden de
figuras.
No. Figura Medicin Obtenida
2 Perfil de voltaje de fase RMS
3 Perfil de Corriente RMS
4 Perfil de Factor de Potencia
5 Perfil de Potencia Activa
6 Perfil de Potencia Reactiva
7 Perfil de Potencia Aparente
PERFIL DE VOLTAJE DE LNEA RMS (PROMEDIO)
Fig. 2. Perfil de voltaje de lnea RMS promedio en el lado secundario del transformador
En la Fig. 2 se muestra el perfil de tensin en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo registrado fue de 506.5V. El valor
mnimo registrado fue de 467.6V. El comportamiento de la tensin promedio es de 486.3V, que representa un 1.33% mayor del valor
nominal de 480V recomendado por el estndar IEEE 1100-1999 tabla 4-3 (variacin no mayor al 5% del valor nominal) el cual est
enfocado a la operacin de equipo electrnico crtico, por lo tanto se encuentra dentro del rango recomendado por el estndar
mencionado.
467
472
477
482
487
492
497
502
507V
olt
aje
L-L
Pro
me
dio
(Vo
lts)
PERFIL DE CORRIENTE RMS PROMEDIO
Fig. 3. Perfil de corriente RMS promedio en el lado secundario del transformador
En la Fig. 3 se muestra el perfil de corriente en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo es de 120A. El valor mnimo
instantneo enunciado fue de 7.98A. El comportamiento de la corriente promedio en un perodo de 12 horas, de 8:00am 8:00pm (que es el horario mximo en el cual la planta se encuentra trabajando) es de 55.27A.
7
27
47
67
87
107
Co
rrie
nte
(A, B
, C)
Pro
me
dio
(A
)
PERFIL DE FACTOR DE POTENCIA
Fig. 4. Perfil de PF en el lado secundario del transformador
En la Fig. 4 se muestra el perfil de factor de potencia en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo fue de 0.95 .El valor
mnimo instantneo enunciado fue de, 0.64. El comportamiento del factor de potencia total promedio es de 0.77 en lado de baja tensin
del transformador.
-96
-91
-86
-81
-76
-71
-66
Fact
or
de
Po
ten
cia
Tota
l
PERFIL DE POTENCIA ACTIVA
Fig. 5. Perfil de Potencia activa Total en el lado secundario del transformador
En la Fig. 5 se muestra el perfil de potencia activa total en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo es de 84.53 KW (este
valor de demanda mxima sera el que utilizara CFE para realizar el clculo de demanda facturable). El valor mnimo instantneo
enunciado es de 5KW. La potencia total promedio demandada por la carga en un perodo de 12 horas, de 8:00am 8:00pm (que es el horario mximo en el cual la planta se encuentra trabajando), es de 40KW.
4.5
14.5
24.5
34.5
44.5
54.5
64.5
74.5
84.5P
ote
nci
a A
ctiv
a To
tal (
KW
)
PERFIL DE POTENCIA REACTIVA
Fig. 6. Perfil de potencia reactiva total en el lado secundario del transformador
En la Fig. 6 se muestra el perfil de potencia reactiva total en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo para Qt es de,
51.7KVAR. El valor mnimo instantneo enunciado es de, 3.82KVAR. La potencia reactiva total promedio demandada por la carga en
el periodo de 336 horas es de 13.64kVAR. Por lo tanto si se quisiera corregir el factor de potencia para los consumos actuales se
recomendara instalar un Banco de Capacitores con un valor de 10KVAR, y as reducir los reactivos inductivos a 3.64KVAR, que de
igual manera nos ayudara a corregir el factor de potencia hasta un valor por arriba de 0.95.
3.5
8.5
13.5
18.5
23.5
28.5
33.5
38.5
43.5
48.5
Po
ten
cia
Rea
ctiv
a To
tal (
KV
AR
)
PERFIL DE POTENCIA APARENTE
Fig. 7. Perfil de potencia aparente total en el lado secundario del transformador
En la Fig. 7 se muestra el perfil de potencia aparente total en un periodo de 336 horas. El valor mximo instantneo es de 100KVA. El
valor mnimo instantneo enunciado es de 6.4KVA. La potencia aparente total promedio demandada por la carga en un perodo de
12 horas, de 8:00am8:00pm (que es el horario mximo en el cual la planta se encuentra trabajando), es de 45KVA.
6
16
26
36
46
56
66
76
86
96
Po
ten
cia
Ap
are
nte
To
tal (
KV
A)
Resumen de resultados
Se realiz un monitoreo de consumo de energa y demanda, as como voltajes y corrientes,
en la subestacin de la planta SySCE.
Del monitoreo de tensin se obtuvieron los datos de la Tabla 1.
TABLA 1. RESULTADOS DEL MONITOREO DE TENSIN
TENSIN (V) % VARIACIN
STD IEEE
1100-999 (5%) REGLAMENTO LEY
DEL SERVICIO
MAXIMO PROMEDIO MINIMO MAXIMA MINIMA
PUBLICO DE ENERGIA ELECTRICA
(10%)
V prom. (A,B,C) 506.5 486.3 467.6 5.41% 2.16 NO CUMPLE
CUMPLE
De la Tabla 1, se observa que la variacin de tensin en el lado secundario del
transformador es mayor al 5 % del valor nominal de fase (480V) exclusivamente en la
variacin de voltajes mximos, este voltaje se presenta solo cuando hay poca carga en el
transformador, y puede regularse si es que se requiera, cambiando el TAP de posicin,
debido a que esa desviacin con esa magnitud solo hace presencia los fines de semana que
no hay carga conectada, podemos despreciar el valor y concluir que las variaciones de
tensin se encuentran dentro del STD IEEE 1100-999 y el Reglamento Ley del Servicio
Pblico de Energa Elctrica. De la Tabla 1 tambin se puede ver que el porcentaje de
variacin mnimo, mximo y promedio se encuentra dentro del rango de operacin
establecido por el mismo estndar, a excepcin de lo antes mencionado en el caso de las
variaciones mximas solo en periodos de fin de semana.
Considerando el Reglamento de la Ley del Servicio pblico de Energa Elctrica 2012, que
contempla un porcentaje de variacin de tensin permitido de 10% del valor nominal
(480V), el sistema tambin se encuentra dentro del rango de operacin establecido.
En la Tabla 2 se muestran los valores mximos, mnimos y promediados obtenidos en la
medicin.
TABLA 2. RESULTADOS DE PARMETROS DE CONSUMO DE ENERGA
PARAMETRO MEDIDO VALORES
MAXIMO PROMEDIO MINIMO
CORRIENTE (A) 120 55.27(horario
de trabajo) 7.98
FP TOTAL 0.95 0.77 0.64 POTENCIA ACTIVA TOTAL (KW)
84.53 40(horario de
trabajo) 5
POTENCIA REACTIVA TOTAL (KVAR)
51.7 13.64 3.82
POTENCIA COMPLEJA TOTAL (KVA)
100 45(horario de
trabajo) 6.4
De la Tabla 2 se observa que el valor de corriente mximo es de 120A. El FP total
promedio presenta valores inferiores (0.77) del 0.9, por lo tanto actualmente se est
facturando el en recibo de CFE un Cargo por Bajo Factor de Potencia, lo que incide
directamente en el presupuesto del servicio, por lo tanto para evitar dicho pago se le
recomienda al usuario instalar un Banco de Capacitores con un valor de 10KVAR, y de esta
manera poder corregir el Factor de Potencia para tener valores arriba del 0.95, de tal
manera que en vez de un cargo por bajo factor de potencia, tendremos una bonificacin por
controlar el factor de potencia.
La potencia activa total promediada en 12 horas de consumo (que es el horario mximo en
el cual la planta se encuentra en servicio), es de 40 kW, con consumos mximos y mnimos
de 84.53kW y 5 kW, respectivamente. Ya que la planta trabaja exclusivamente en el
horario de 08:00 18:00horas, tenemos un potencial de ahorro debido al consumo mnimo que se presenta en los horarios fuera de trabajo, este tiene un valor mnimo de 5KW, tal
demanda es la mnima que se present en un periodo de dos semanas, los valores varan
desde 5KW hasta valores de 9KW y directamente proporcional a la potencia activa se
encuentra la demanda de potencia reactiva, con valores mximos y mnimos de 10KVAR,
4KVAR, respectivamente, esta relacin nos da a entender que la carga que se queda
conectada, aparte de un ligero consumo por los dos luminarios LED en el estacionamiento
y algunas lmparas que se mantengan encendidas por la noche, se encuentra una carga
inductiva que se cree lo que pudiera ser un sistema de aire acondicionado.
Tomando un promedio de 12 horas que se mantiene el consumo con un valor promedio de
7KW podemos tener un ahorro de energa con los siguientes valores:
7KW x 12 horas x 30 das x (4 meses,Verano)= 10,080KW/h por la temporada de verano,
aproximadamente.
X Tarifa KW/h base ($1.019) =$10,271 por la temporada de verano, aproximadamente.
La potencia reactiva total promediada es de 13.64kVAR con consumos mximos y
mnimos de 51.7 y 3.82kVAR, respectivamente. Finalmente, la potencia aparente presenta
un valor promediado en un horario de 12 horas (que es el horario mximo en el cual la
planta se encuentra en servicio), de 45KVA, sin embargo el mayor consumo es de 100kVA,
lo que representa el 20% de la capacidad mxima del transformador de 500KVA.
Conclusiones y recomendaciones
Considerando que el objetivo principal del monitoreo fue determinar el consumo de energa
elctrica que demanda la carga en el sitio despus de haberse realizado algunas propuestas
de ahorro de energa, se concluye lo siguiente:
Al haberse realizado los cambios en el alumbrado del estacionamiento y la planta, se tienen ganancias aproximadas de $20,094 al ao.
Se reduce la demanda mxima al tener instalados los paneles solares, ya que estos entregan potencia en sentido contrario a la potencia consumida por lo que se reduce la
demanda mxima que factura CFE, por lo tanto debido a los paneles tenemos un ahorro por
consumo y un ahorro econmico en el cargo por demanda facturable.
Se recomienda revisar los consumos mnimos y encontrar la manera de reducirlos, de ser as existe un potencial de ahorro equivalente a los $26,000 al ao aproximadamente, que es
una cantidad superior al ahorro que se obtiene con el cambio de luminarios.
El factor de potencia promedio se encuentra por debajo de 0.9, por lo que hay indicios de incurrir en penalidades por este concepto, y se recomienda instalar un banco de Capacitores
con un valor de 10KVAR para compensar los reactivos que se consumen actualmente.
La demanda mxima de energa elctrica es de 100kVA.
Tenemos un bajo factor de utilizacin del transformador igual a 20%.
La tensin de suministro cumple con los estndares establecidos por el Reglamento de la Ley del Servicio pblico de Energa Elctrica 2012, a su vez, tambin bajo el estndar
IEEE 1100-999, la tensin de suministro cumple con el valor de regulacin.