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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de Ingeniería Civil Eléctrica

INFORME DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN“APLICACIONES DE INTERNET A SISTEMAS

ELÉCTRICOS”

Profesor Responsable: Luis Vargas DiazAyudante : Francisco González O.


ÍNDICE

ResumenIntroducciónDescripción del trabajo realizadoConclusionesAnexo


RESUMEN

El presente informe resume todo el trabajo de que se ha realizado hasta este momento, que básicamente corresponde a la etapa de búsqueda de información.

Los temas tratados hasta el momento son los siguientes:

1. Uso de la energía eléctrica en consumidores residenciales2. Búsqueda en Internet de aplicaciones relacionadas con sistemas

eléctricos

Sobre el primer tema, el consumo residencial, se investigó tomando como fuente la memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista de Ricardo Muñoz (1994). En ella se da una descripción de cuales son los criterio para fijar la tarifa residencial proponiendo un solución alternativa.

El segundo tema sobre el cual se investigó fue las aplicaciones existentes en Internet que tengan como objetivo algún sistema eléctrico. Para esto se recorrió la red explorando los sitios de mayor importancia, tales como páginas de conocidas empresas ( Siemens, General Electric, Sony, etc.), siempre manteniendo en mente la finalidad de nuestro proyecto.


INTRODUCCIÓN

Desde hace bastante tiempo, Internet ha demostrado ser mucho más que un simple medio de comunicación. Hoy en día se realizan negocios y se prestan servicios de forma habitual, si tener barreras geográfica y temporales.

La facilidad con que las personas están accediendo y comprendiendo a esta tecnología va en aumento, así como la demanda por nuevas aplicaciones y servicios. Dada la importancia implícita que tiene la energía eléctrica en el desarrollo de nueva tecnología, así como en su utilización, hace indispensable que el conocimiento que ésta requiere este al alcance de usuario.

La finalidad de este proyecto es usar Internet de forma directa sobre las presentes y futuras actividades que involucren la energía eléctrica. Un ejemplo lo constituye el monitoreo y control de algún equipo a través de la red. Pero esto es solo por dar un ejemplo porque las futuras aplicaciones son innumerables.

La idea final es que cada persona posea la información necesaria para regular su consumo, con el consecuente ahorro que esto produce. Todos los datos estarán en la red, y se podrá accesar a ellos desde cualquier punto que tenga conexión a Internet.

A su vez se podrá contar con un actuador, es decir controlar de forma remota cualquier clase de sistema eléctrico.


DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO REALIZADO

1-. USO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN CONSUMIDORES RESIDENCIALES

Este trabajo, como de dijo anteriormente, se realizó utilizando como fuente el borrador de la memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista de Ricardo Muñoz, realizada en 1994.

A continuación se presenta en resumen de la información que contiene la citada memoria es la siguiente

a) Forma actual de determinar el precio de la electricidad

Básicamente se explica cual es el método para fijar la tarifa que corresponde a los consumidores nivel residencial, denominada BT1. Esta es la única opción tarifaria que no mide ni cobra directamente la potencia, si no que se recurre a estimaciones y parámetros supuestos para asignar el costo de la potencia, a través de la energía consumida.

Una descripción detallada, que incluye las formulas y condiciones de aplicación, se incluye en el Anexo.

b) Deficiencias del modelo actual

Este modelo supone que el peak del conjunto de clientes ocurre el las horas peak de sistema y que la contribución de cada uno es idéntica, lo que induce a error ya que no asigna la real contribución en potencia de cada consumidor al sistema.

c) Modelo del consumo eléctrico residencial

A continuación se clasifica a los consumidores en función de los equipos eléctricos que probablemente tengan según su nivel socio económico. Se describen las características de esto electrodoméstico para tener una idea más detallada del consumo que aportan. A su vez se le divide en quienes poseen aparatos de alto consumo, tales como los calefactores eléctrico.

El paso siguiente es modelar, de dos formas, la demanda por energía a lo largo de un día. Las formas a las que se hace alusión son con y sin modulación de potencia. Finalmente se comparan los resultados de ambos modelos.


d) Modulación de potencia

Después de revisar los datos que los dos modelos entregan, se propone modular la potencia con la finalidad de evitar las horas peak, lo que se traduce en un ahorro para el sistema en su conjunto y mejoras en el factor de carga (ver anexo) para el caso de clientes sin calefacción eléctrica.

e) Información necesaria para el modelo propuesto

La modulación el conocimiento en tiempo real (o por lo menos un tener un historial fino) del comportamiento del sistema en su conjunto, así como el propio de cada consumidor. Supone también una diferenciación de los consumidores en grupos que aseguren una estimación de parámetros más exacta.

f) Mejoramiento de la opción tarifaria BT1

Se hace necesario implementar un sistema que mejore la estimación de los parámetros, mejorando así la asignación de costos a los clientes individuales. El ideal es que cada consumidor tenga un cargo particular que corresponda a su característica de consumo.

Se propone además, agrupar a los clientes tomando en cuenta el nivel socio-económico del que forman parte.

Otras propuestas son:

Diferenciar la tarifa según factor de carga Diferenciar el cargo fijo Tarificación horaria

Además del los temas resumidos anteriormente, se incluye en esta memoria algunas encuestas que manifiestan el interés de los clientes de optar por una alternativa tarifaria que le permita reducir su costo aún que le signifique una restricción en su consumo.

Se deja en claro el desconocimiento generalizado de cómo se calculan las tarifas. Prácticamente, la única información que tienen los clientes de las distribuidoras es el valor de la cuenta que llega mes a mes a sus hogares.


¿ Cuál es la importancia de todo esto? Esta claro que se avanza hacia un futuro altamente tecnificado, lo que implica una mayor demanda por energía eléctrica. Esta demanda se traduce en un costo en dinero. Será necesario conocer cómo, que equipos puedo tener, qué contrato y qué distribuidora me conviene. Todas estas preguntas pueden ser respondidas si estamos en presencia de nuestro comportamiento como demandantes.


2-. BUSQUEDA EN INTERNET

Paralelo con la lectura de memoria antes mencionada, se realizó una búsqueda en Internet de aplicaciones relacionada con sistemas eléctrico. Se comenzó buscando cualquier aplicación y/o servicio. Dado que junto con los otros integrantes del equipo (Sebastián Atala, Felipe Lineo, Felipe Kripper y Gabriel Rojas), encontrábamos las mismas páginas, decidí indagar sobre proyectos de control remoto de equipos, ya que esto implica monitoreo y actuación sobre un sistema.

Lo que mayoritariamente se encontró fueron servicios de monitoreo, pero de forma particular, es decir un servicio contratado con el cual se puede crear un historial de consumo. Los dato que reportan esto servicios se manejan con programas propios de las empresa, cuya relación más estrecha con Internet es el uso del correo electrónico.

Gracias al aporte de alumnos de Ingeniería Civil en Biotecnología y al profesor Leandro Herrera Z., conseguí la dirección de una empresa que ejemplifica en gran medida el objetivo de este proyecto.

WWW.OPTP22.COM

Esta en una empresa que ofrece servicios de monitoreo y control de equipos vía Internet. Lo que básicamente hace es convertir un equipo o sistema eléctrico en una página web, desde donde se puede controlar y recolectar información.

El producto final de esta empresa es un paquete de control en el que se incluye los dispositivos y los programas necesarios, compatibles con el lenguaje de Internet.

¿ Cómo funciona?Se dota a los equipos o sistemas de la capacidad de comunicarse en el protocolo de Internet (TCP/IP). Esto se realiza utilizando tecnología de Snap I/O Ethernet, ampliamente conocida. Toda la información recolectada por los sensores con los que son dotados los equipos, se someten a una transformación análogo-digital para ser enviadas a un Simple Network Management Protocol ( Protocolo de manejo de redes simple). En el figura Nº1 se muestra el diagrama de control que propone OPTO22.

http://WWW.OPTP22.COM/


Figura Nº1 Diagrama de funcionamiento(http://www.ManagetheRealWorld.com/home/howwork.shtml)

EjemplosSe muestran variados ejemplos de aplicaciones de este concepto. Uno en particular es el manejo de un refrigerador industrial, para el cual OPTO22, propone la siguiente solución

i) Vigilar remotamente la temperatura del refrigeradorii) Verificar el cierre de puertas y unidades de refrigeracióniii) Vigilar el consumo de energíaiv) Enviar alarmas ante cualquier desperfecto propio de la unidad o

externa

Otro ejemplos son:-tanques de almacenaje-semáforos-bancos de sangre


Demostración en líneaDentro de la página de OPTT22 se encuentra un ejemplo del concepto de la empresa.

Figura Nº2

La figura Nº2 muestra un montaje de 5 compartimento en cada uno de los cuales hay una ampolleta y un disco giratorio. La idea es que a través de cámara web instaladas dentro de cada compartimento, se pueda observar como se enciende o apaga la luz y/o el disco. La orden de encendido y apagado se da desde una página donde se exhibe una imagen del dispositivo.


CONCLUSIONES

Se puede decir que la idea de control remoto de equipos vía Internet, por lo menos tiene un proyecto. Es necesario recopilar más información, en particular de tecnología Ethernet y TCP/IP, protocolo de la red.

En la página encontrada en uno de los ejemplo se hablo de monitorear el consumo. Este es el tema central de la investigación. Miembros del equipo, ya han encontrado que la tecnología para monitorea existe. Es necesario ahora comprender dicha tecnología y evaluar su compatibilidad potencial con el protocolo de Internet.

A juicio personal, comprensión de los diversos dispositivos que involucra esta investigación en cuanto a soft-hardware, es de suma importancia, ya que nos permite la creación futura de nuestros propios equipos, con la finalidad eveluar y mejorar.


ANEXO

1-.FIJACIÓN DE TARIFA BT1

La forma y procedimiento de fijación de precios del sistema eléctrico está establecido por el decreto con fuerza de ley DFL Nº1 de 1982, del Ministerio de Minería, “Ley General de Servicios Eléctrico

Se establece que las empresas distribuidoras pueden cobrar el precio de compra más las pérdidas de energía (pérdidas técnicas, parte del hurto, consumo incontrolable). Las empresas traspasan el costo de generación-tranmisión (precio-nudo), más un valor agregado de distribución.

Se considera clientes de baja tensión a quienes cuya potencia conectada sea menor a 2000KW. Dada esta condición tienen acceso a las siguientes opciones tarifarias:

BT1 BT2 BT3 BT4, dividida en BT4.1, BT4.2, BT4.3

Esta memoria en particular se describe la forma de calcular BT1, llamada también tarifa residencial, en la cual se usa solo un medidor simple de energía (no se mide la potencia). Además esta tarifa esta sujeta a estacionalidad.

Los cargos que incluye BT1 son los siguientes:

Costo Fijo (CF,$/cliente): incluye los costos administrativos y de gestión comercial.

Cargo por KWh consumido(Ce,$/KWh): denominado cargo por energía base, evaluando el costo del KWh marginal de generación en alta tensión más pérdidas .

Cargo por potencia (Cp,$/KW): se estima el uso de la potencia a partir del consumo de energía de la distribuidoras a través de consideraciones estadísticas de las horas de uso promedio de la potencia del sistema en las horas peak.

Costos estándares de operación e inversión (Cd)


Finalmente la formula para la energía es la siguiente:

PeBT*PeAT*PE + PpBT*PpAT*PP + CDBT NHUNB NHUDB

Para la energía adicional de invierno:

PeBT*PeAT*PE +2,4* PpBT*PpAT*PP + 2,4*CDBT NHUNI NHUDI

Donde :

PE, PP : precio de nudos equivalentes de energía y potencia, respectivamente. Esto precios corresponden al costo marginal de producir un KWh ( y KW) en las horas peak del sistema.

CDBT: costos de distribución en BT.

NHUNB(I), NHUDB(I): número de hora de uso para el calculo de las potencias base coincidente con la punta del sistema de distribución respectivamente

PpAT, PpBT : factores de expansión de pérdidas de potencia en alta y baja tensión respectivamente.

PeAT, PeBT : factores de expansión de pérdidas de energía en alta y baja tensión respectivamente.

Ce= PeBT*PeAT*PE

Cp=PpBT*PpAT*PP NHUNB

CpI(invierno)=2,4* PpBT*PpAT*PP NHUNI

Cd=CDBTNHUDB

CdI (invierno)= 2*4CDBT NHUDI

Finalmente el cargo fijo ¡se factura independientemente del consumo, incluso este sea nulo. El cargo por energía se obtiene


multiplicando los Kwh de consumo mensual por su precio unitario. El cargo por energía adicional de invierno se aplica al período 1º de mayo- 30 de Septiembre, en que el consumo del cliente exeda 250KWh/mes a cada KWh consumido.

2-. Factor de carga.Parámetro definido de la siguiente forma:

Fc=Et/(T*Dmx)

Donde T= período Et= consumo medio de energía Dmx= demanda máxima de potencia en el período T

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