Medidores de Energia y Conecciones

8/13/2019 Medidores de Energia y Conecciones

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DESARROLLO DE UNA GUA ENFOCADA A MEDIDORES DE ENERGA YCONEXIONES DE MEDIDORES

DIANA MARCELA HEREDIA LONDOO

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE TECNOLOGA

ESCUELA DE TECNOLOGA ELCTRICA

PEREIRA

Abril de 2013


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DESARROLLO DE UNA GUA ENFOCADA A MEDIDORES DE ENERGA YCONEXIONES DE MEDIDORES

DIANA MARCELA HEREDIA LONDOO

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TTULO DE TECNLOGO ENELECTRICIDAD

DIRECTOR:INGENIERO JORGE HUMBERTO SANZ

DOCENTE PROGRAMA DE TECNOLOGA ELCTRICA

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE TECNOLOGAESCUELA DE TECNOLOGA ELECTRCA

PEREIRA

Abril de 2013


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DEDICATORIA

Este trabajo conto con el apoyo de numerosas personas, sin las cuales no sehubiese llegado a una feliz culminacin; este pequeo pero sinceroreconocimiento esta dirigido a cada una de ellas pero de una manera muyespecial a mi amigo Anbal Arango Sotelo.


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AGRADECIMIENTOS

La generacin y ejecucin de este proyecto se debi al aporte de un sinnmero depersonas sin las cuales no hubiese sido posible llevarlo a feliz termino; de igualmanera agradezco el apoyo de mi familia, ya que ellos fueron parte vital de miformacin como persona y profesional, gracias mam Olga Lucia Londoo y mipap Hernn de Jess Heredia.


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CONTENIDO

Pg.

GLOSARIO ...................................................................................................................... 15

INTRODUCCIN ............................................................................................................. 17

1. MEDIDORES DE ENERGA, SU FUNCIONAMIENTO, DIFERENTES TIPOS, YCLASES DE MEDICIONES EXISTENTES ...................................................................... 18

1.1 MEDIDORES DE ENERGA.................................................................................. 18

1.1.1 Principio de funcionamiento de los medidores. ....................................................... 18

1.2 MEDIDORES ............................................................................................................ 20

1.2.1 Segn el principio de funcionamiento...................................................................... 20

1.2.1.1 Medidores electromecnicos: ............................................................................... 20

1.2.1.2 Medidores estticos (electrnicos): ...................................................................... 24

1.2.2 Segn su construccin (elementos de tensin y de corriente). ............................... 25

1.2.2.1 Medidor monofsico bifilar (una fase y un neutro): ............................................... 25

1.2.2.2 Medidor monofsico trifilar (dos fases): ................................................................ 26

1.2.2.3 Medidor bifsico trifilar (dos fases y un neutro): ................................................... 26

1.2.2.4 Medidor trifsico tetrafilar (tres fases y un neutro): ............................................... 27

1.2.3 Segn la disposicin de bobinas y la distribucin de fases de entrada y salida. ..... 28 1.2.4 Segn la energa a medir. ....................................................................................... 28

1.2.5 Segn su conexin a la red. .................................................................................... 29

1.2.5.1 De conexin directa. ............................................................................................ 29

1.2.5.2 De conexin semi-directa (tambin llamada semi-indirecta)................................. 29

1.2.5.3 De conexin indirecta........................................................................................... 29

1.2.6 Segn el nmero de elementos. ............................................................................. 30

1.2.7 Segn su fijacin (caja, muro o tablero). ................................................................. 30 1.2.8 De acuerdo con la exactitud. ................................................................................... 30

1.3 medidores electrnicos de energa activa clase 0,5 y 0,2 .......................................... 32

1.3.1 Especificaciones generales ..................................................................................... 32


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2. CONEXIONES DE MEDIDORES DE ENERGA SEGN EL TIPO DETRANSFORMADOR, TIPO DE RED Y CARGA A ALIMENTAR ...................................... 3

2.1 SEGN EL TIPO DE TRANSFORMADOR ................................................................ 35

2.1.1 Transformador monofsico ..................................................................................... 35

2.1.2 Transformador trifsico ........................................................................................... 39

2.2 SEGN EL TIPO DE RED. ........................................................................................ 41

2.2.1 Red monofsica tres hilos (dos fases y un neutro) .................................................. 41

2.2.2 Red monofsica dos hilos (fase y neutro) ................... Error! Marcador no definido.

2.2.3 Red trifsica cuatro hilos (tres fases y un neutro) ................................................... 42

2.3 SEGN LA CARGA A ALIMENTAR. ......................................................................... 42

2.3.1 Carga tipo monofsica. ........................................................................................... 42

2.3.2 Carga tipo bifsica trifilar. ........................................................................................ 42

2.3.3 Carga tipo trifsica tetrafilar. ................................................................................... 42

CONCLUSIONES ............................................................................................................ 51

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 52

ANEXOS ......................................................................................................................... 53

Anexo A. .......................................................................................................................... 53

Anexo B. .......................................................................................................................... 54


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Esquema funcionamiento medidor electromecnico ......................................... 18

Figura 2 Esquema funcionamiento medidor electrnico ................................................... 19

Figura 3 Medidor electromecnico ................................................................................... 20 Figura 4 Disco ................................................................................................................. 22 Figura 5 Bobina de corriente ............................................................................................ 23 Figura 6 Medidor electrnico ........................................................................................... 24 Figura 7 Medidor monofsico bifilar ................................................................................. 26 Figura 8 Medidor bifsico trifilar ....................................................................................... 27 Figura 9 Medidor trifsico tetrafilar ................................................................................... 27 Figura 10 Medidor activa-reactiva .................................................................................... 28 Figura 11 Medidor para conexin semi-directa ................................................................ 29 Figura 12 Medidor activa-reactiva clase 0.5 ..................................................................... 33

Figura 13 Medidor neutro directo ..................................................................................... 35 Figura 14 Conexin medidor monofsico, conexin simtrica (1) .................................... 36 Figura 15 Conexin medidor monofsico, conexin asimtrica (1) .................................. 36 Figura 16 Conexin medidor monofsico trifilar, conexin simtrica (1) ........................... 37 Figura 17 Conexin medidor monofsico trifilar, conexin asimtrica (1) ......................... 37 Figura 18 Conexin medidor bifsico trifilar, conexin simtrica (1) ................................. 38 Figura 19 Conexin medidor bifsico trifilar, conexin asimtrica (1) ............................... 38 Figura 20 Medidor trifsico para conexin semi-directa e indirecta .................................. 39 Figura 21 Conexin medidor trifsico tetrafilar, conexin simtrica (1) ............................ 40 Figura 22 Conexin medidor trifsico tetrafilar, conexin asimtrica (1) .......................... 40

Figura 23 Red area monofsica abierta ......................................................................... 41

Figura 24 Red area monofsica trenzada ...................................................................... 41 Figura 25 Conexin medidor trifsico trifilar, conexin simtrica para medicin semi-directa (1) ........................................................................................................................ 45 Figura 26 Conexin con medidor trifsico trifilar dos elementos, conexin simtrica (1) .. 47 Figura 27 Conexin medidor trifsico trifilar dos elementos, conexin asimtrica (1) ....... 48 Figura 28 Conexin medidor trifsico tetrafilar dos elementos, conexin simtrica (1) .... 49 Figura 29 Conexin medidor trifsico tetrafilar tres elementos, conexin simtrica (1) .... 50 Figura 30 Conexin medidor trifsico trifilar. Conexin asimtrica (1) .............................. 54 Figura 31 Conexin medidor trifsico tetrafilar. Conexin simtrica (1) ............................ 55


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LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Caractersticas tcnicas de los medidores electrnicos clase 1 (4) ..................... 31 Tabla 2 Caractersticas tcnicas de los medidores clase 2 (4) ......................................... 32 Tabla 3 Especificaciones generales medidores de energa clase 0,5 y 0,2 (4) ................ 34 Tabla 4 Relacin de transformacin de TC para medicin semi-directa ........................... 44 Tabla 5 Relacin de transformacin de TC para medicin indirecta ................................ 46 Tabla 6 Seleccin de los medidores de energa .............................................................. 53


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GLOSARIO

Acometida: para el caso de los servicios pblicos es aquella parte de la

instalacin formada por los conductores o cables que conectan el sistema dedistribucin elctrica del comercializador al punto de entrega del cliente. (2)

Acometida Area: la que se deriva en forma area y visible desde la red dedistribucin hasta el punto de medida del cliente. (2)

Acometida fraudulenta: cualquier derivacin de la red local, o de otra acometida,efectuada sin autorizacin del prestador del servicio. Siempre la energa de unaacometida fraudulenta no es registrada por el medidor. (2)

Acometida Secundaria: es la que se deriva de la red de distribucin de bajatensin o desde los bornes secundarios de un transformador de distribucin.Puede ser de 208/120, 240/120, 220/127, 440/254 V. (2)

Acometida Subterrnea: conjuntos de ductos subterrneos, cajas de inspeccin,conductores, accesorios y canalizaciones que conectan un cliente a untransformador o red de distribucin. (2)

Cable: conjunto de alambres sin aislamiento entre s y entorchado por medio decapas concntricas posee varios hilos. (2)

Carga instalada: es la suma de las capacidades nominales de todos los equiposque consumen energa elctrica y que se encuentran conectados a la instalacinde un inmueble. (2)

Circuito Elctrico: camino cerrado de la corriente elctrica compuesto por una

fuente de voltaje, conductor y receptor carga. Tambin se define como la red otramo de red elctrica monofsica o trifsica que sale de una subestacin, untransformador de distribucin o una red que suministra energa elctrica a un reaespecifica. (2)


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Conductor: es el nombre dado a aquellos materiales a travs de los cuales setransporta la energa elctrica. (2)

Consumo: es la cantidad de energa absorbida por el cliente en un intervalo dado.(2)

Cliente, usuario, abonado o suscriptor: toda persona, natural o jurdica, a cuyonombre se suministra el servicio de energa elctrica, y este se hace responsablepor la cuenta del consumo de energa del predio. (3)

Derivacin: empalme de un conductor principal con uno secundario. (2)

Medidor de energa: equipo compuesto de elementos electromecnicos oelectrnicos que se utiliza para medir el consumo de energa, activa y/o reactiva yen algunos casos demanda mxima; la medida es realizada en funcin del tiempoy puede o no incluir dispositivos de transformacin de datos.

Medidor de energa con conexin directa: es aquel cuya conexin se hacedirectamente a la acometida de baja tensin.

Medidor de energa con conexin indirecta: es aquel cuya conexin se hace en

media tensin por medio de transformadores de corriente y potencial.

Medidor de energa con conexin semi-directa: es aquel cuya conexin sehace en baja tensin por medio de transformadores de corriente.

Placa de caractersticas : la fijada sobre una mquina, medidor o aparato en elcual se especifican los valores nominales en el servicio normal (tipo, tensin,potencia, corriente, etc.). (3)


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INTRODUCCIN

A finales del siglo XIX la electricidad se empez a usar de forma prctica y aestudiarse formalmente y los principios de la electricidad se empezaron acomprender gradualmente:

En 1820, Hans Christian Orsted descubri que la corriente elctrica crea un campomagntico.En 1879, Thomas Edison invent el foco elctrico.En 1882, Thomas Edison encendi el primer sistema de distribucin de energaelctrica en el mundo.En 1888, George Westinghouse y Oliver Shallenger desarrollaron el medidor deenerga.

El medidor de energa es un instrumento utilizado para la medida del consumo deenerga.

Existen varios tipos de medidores dependiendo de su construccin, tipo deenerga que mide, clase de precisin y conexin a la red elctrica.

Cada persona que desee tener un servicio tan vital o necesario como es el serviciode energa elctrica, debe pertenecer a una empresa prestadora de este, endonde la empresa, le instalara un equipo de medida (medidor), el cual registrarala energa consumida por el predio, para ser facturada. Y desde entonces con laconstruccin del medidor y su utilizacin, nace el fraude. Que se puede dar poruna manipulacin en la red secundaria o una alteracin en el equipo de medida,de tal forma que resulte beneficiado el consumidor y en contra de las finanzas dela empresa prestadora del servicio, ya que de la mano del fraude crecen lasprdidas.

Con esta gua se pretende dar una informacin clara acerca de los medidores deenerga, los ms comunes, diferentes tipos de construccin, como funcionan, yen general todo lo relacionado con ellos y sus tipos de conexin.


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1. MEDIDORES DE ENERGA, SU FUNCIONAMIENTO, DIFERENTES TIPOS, YCLASES DE MEDICIONES EXISTENTES

1.1 MEDIDORES DE ENERGAUn medidor de energa elctrica es el conjunto de elementos electromecnicos oelectrnicos que se utilizan para medir el consumo de energa, tanto activa comoreactiva y en algunos casos su demanda mxima. En otras palabras, es uninstrumento destinado a medir la energa mediante la integracin de la potenciaactiva o reactiva en funcin del tiempo, y consta de dos partes:

Caja principal o verificadora : Es donde se encuentra el mecanismo del medidor,compuesta por: bobina de tensin, bobina de corriente, el disco giratorio y elnumerador.

Caja de conexiones o bornera : Como lo indica su nombre es donde se realizanlas conexiones del medidor.

1.1.1 Principio de funcionamiento de los medidores.

Esquema de funcionamiento del medidor electromecnico

Figura 1. Esquema funcionamiento medidor electromecnico

Tomado de Bricologe-pvc.com


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El principio de funcionamiento es el de un par motor. Si la bobina de corriente esrecorrida por una corriente y la bobina de tensin alimentada por una tensin, secrea un campo magntico. En este campo se encuentra un disco con eje,soportado en unos cojinetes o joyas; la velocidad del disco va de acuerdo a la

magnitud de la carga que se encuentre conectada. El eje tiene un sinfn que hacecontacto con un pin y este a su vez se conecta con otros hasta llegar alnumerador o registro. En otras palabras es un sistema de transmisin mecnica.El numerador generalmente tiene 5 dgitos y la mayora un adicional quecorresponde a los decimales. La integracin depende del fabricante, el cual nosdice en la constante cuantos giros tiene que dar para integrar un kWh. Laconstante puede ser kh que est dada en Wh por revolucin, y el kd revolucionespor kWh. (4)

En la Figura 2, se muestra el esquema de funcionamiento del medidor electrnico.

Figura 2 Esquema funcionamiento medidor electrnico

Tomado de afinidadelectrica.com.ar/articulo

Un procesador se encarga de convertir los datos analgicos de corriente y tensinrecibidos a una seal digital, calculando la potencia consumida por el cliente. (4)


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1.2 MEDIDORES

1.2.1 Segn el principio de funcionamiento.

1.2.1.1 Medidores electromecnicos: A continuacin se muestra la imagen de un medidor electromecnico.Figura 3 Medidor electromecnico

Tomada directamente de un Medidor Huabang tipo DD862

Partes de un medidor de induccin o electromecnico:

Tapa principal : cubierta frontal del medidor, hecha completamente de materialtransparente u opaco, provisto con ventanas que permiten ver el movimiento delrotor y leer la energa registrada. Sus partes son:

Tornillos. Mordaza. Empaque.

Base : es la parte posterior del medidor que sirve para fijarlo y al cual se fijan elchasis, los terminales, el bloque de terminales y la tapa del medidor.

Caja de conexiones o bornera : tambin llamado bloque de terminales, soportefabricado de material aislante en el cual estn agrupados todos o algunos de losterminales del medidor. Consta de:

Tornillos de fijacin de los bornes a la base.


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Tornillo externo de tensin. Tornillos de los bornes. Bornes o terminales. Puente interno de Tensin.

Puente de neutro. Bornes internos. Lamina de fijacin de la tapa principal y la tapa bornera al bloque de

terminales.

Tapa bornera : tapa que cubre los terminales del medidor, y generalmente losextremos de los conductores externos o cables conectados a los terminales. Tienetornillos de fijacin.

Placa de caractersticas : parte que define o agrupa todas las caractersticastcnicas del medidor. La placa de caractersticas puede ser fijada a travs de una

lmina o un tornillo. Consta de: Marca. Numero de fases e hilos. Tipo. Clase. Diagrama de conexin. Tensin. Corriente. Constante (kh o kd). Frecuencia. Ao de fabricacin. Modelo. Nmero de Serie.

Cojinete superior: elemento de fijacin del eje del disco que permite eldesplazamiento del mecanismo del rotor, es generalmente de tipo aguja. Constade:

Cabezote. Tornillo o lmina de fijacin del cojinete.

Aguja.Cojinete inferior : elemento de fijacin del eje del disco que permite eldesplazamiento del mecanismo de rotor, puede ser de tipo doble joya o derepulsin magntica.


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Registrador o numerador: es la parte del medidor que hace posible ladeterminacin del valor medido. Tambin recibe el nombre de fichero. Consta de: Tornillos de fijacin del registrador: son los que fijan ajustan el registrador al

chasis y el eje del disco.

Chasis del registrador. Piones de transferencia y ejes de los piones: los piones se contaran delpin de ataque hacia afuera.

Pin de ataque y eje del pin. Tambores y ejes de los tambores: los tambores debern ser cinco enteros y

un decimal, todos los tambores tendrn diez divisiones, adems la quinta partede cada divisin deber estar resaltada. Los tambores se contaran dederecha a izquierda.

Trinquetes y ejes de los trinquetes: se contaran de izquierda a derecha. Topes de los ejes.

Disco : parte mvil del medidor sobre el cual actan los flujos magnticos de loselementos de freno, como se observa en la Figura 4. El rotor es aquel que mueveel registrador y consta de un eje y un sinfn del eje. El disco tiene los siguientescomponentes:

Eje del disco Sinfn del eje Soportes del eje del disco Marca estroboscpica Lengeta de retenida del eje del disco o espoln de frenado

Figura 4 Disco

Tomada directamete de un Medidor Krizi tipo eje914


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Imn de freno: parte del medidor que produce un par de freno, por la accin de suflujo magntico sobre las corrientes inducidas por este en el elemento mvil. Yposee uno o ms imanes con sus dispositivos de ajuste y consta de:

Tornillos de fijacin del imn. Tornillo de regulacin del imn. Polos magnticos (imanes).

Bobina de corriente: es el arrollamiento del elemento motor y las conexionesinternas del medidor a travs de las cuales fluye la corriente del circuito al cualest conectado el medidor, como se observa en la Figura 5. Y consta de:

Encapsulado. Ncleo. Tornillos de fijacin del ncleo.

Aislamiento de la bobina. Resistencia de Constantano.

Figura 5 Bobina de corriente

Tomada directamente de un Medidor Krizi tipo eje914

Bobina de tensin : arrollamiento del elemento motor y las conexiones internasdel medidor, alimentado con la tensin del circuito al cual est conectado elmedidor. Consta de:

Ncleo. Conductor de tensin y neutro.


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Devanado. Mecanismo de marcha en vaco y arranque (lengeta de retenida). Tornillo de fijacin del ncleo. Tornillo de regulacin de bajas cargas.

Chasis : parte a la cual estn unidos los elementos motrices, los cojinetes delrotor, el registrador, usualmente el elemento de freno y algunas veces losdispositivos de ajuste.

Sello de seguridad : elemento de seguridad que se coloca al medidor para evitarque pueda ser intervenido por parte de extraos.

1.2.1.2 Medidores estticos (electrnicos):Los medidores estticos son tambin llamados medidores electrnicos. En la

Figura 6, se puede observar un medidor esttico.

Figura 6 Medidor electrnico

Tomada directamente de un Medidor CHINT Tipo DDS666P

Partes del medidor electrnico:El medidor electrnico al igual que el electromecnico se compone de dos partesprincipales, una caja principal o verificadora y la caja de conexiones o bornera.Pero se diferencia del electromecnico en que tiene los siguientes elementos:


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Circuito electrnico : el procesador chip se encarga del procesamiento de losdatos de corriente y tensin recibidos de los convertidores de seal anloga adigital, para calcular la potencia consumida por el cliente.

Shunt : en electrnica es una carga resistiva a travs de la cual se deriva unacorriente elctrica. Siempre se debe conocer la resistencia de un shunt esconocida con precisin y es utilizada para determinar la intensidad de la corrienteelctrica que fluye a travs de una carga, mediante medicin de la diferencia depotencial en sus terminales, valindose para esto de la ley de Ohm (I=V/R).

Registrador : el registrador es de tipo tambor o ciclomtrico no lubricado, la unidaprincipal es el kWh, los materiales de los engranajes son de material duroplsticoresistente a los rayos ultravioleta, con alta resistencia a la deformacin y aldesgaste, resistentes a las temperaturas de funcionamiento. Por ser una unidadcompacta con el motor paso a paso no requiere ajustes adicionales durante suvida til.

Dadas las caractersticas de diseo el registrador solo se mueve en sentidopositivo aun cuando las conexiones se encuentren invertidas lo cual le da unacaracterstica ANTIFRAUDE. Adicionalmente cuenta con un protector contracampos magnticos externos y un protector contra perforaciones desde el exterior.

Protector de campos magnticos y electrostticos: evita influencias decampos externos normales o provocados intencionalmente por el cliente. (4)

1.2.2 Segn su construccin (elementos de tensin y de corriente).

1.2.2.1 Medidor monofsico bifilar (una fase y un neutro): Es el medidor de uso ms frecuente en instalaciones residenciales. Estcompuesto por una bobina de tensin y una de corriente. Su capacidad estanormalmente entre 15 A y 60 A. En la Figura 7 se observa un medidor monofsicobifilar de uso mas frecuente.


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Figura 8 Medidor bifsico trifilar

Tomada directamente de un Medidor Elster tipo A1100

1.2.2.4 Medidor trifsico tetrafilar (tres fases y un neutro):Est compuesto por tres bobinas de tensin y tres bobinas de corriente. Se utilizapara medir la energa consumida por aparatos que requieran funcionar con tresfases a 208 V, como por ejemplo motores de ms de 10 HP. Ver Figura 9.

Figura 9 Medidor trifsico tetrafilar

Tomada directamente de un Medidor Elster tipo A1100 de display


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1.2.3 Segn la disposicin de bobinas y la distribucin de fases de entrada ysalida.Segn la disposicin de las bobinas y la distribucin de las fases de entrada ysalida (conexin interna del medidor), se dividen en:

Monofsico bifilar asimtrico Monofsico bifilar simtrico Bifsico trifilar asimtrico Bifsico trifilar simtrico Trifsico tetrafilar asimtrico Trifsico tetrafilar simtrico

Ver Figuras 14, 15, 18, 19, 21 y 22 de los esquemas de cada conexin.

1.2.4 Segn la energa a medir.

Energa activa: corresponde a la potencia activa y se mide en kWh.

Energa reactiva: corresponde a la potencia reactiva y se mide en kVARh.En la Figura 10 se observa un medidor de activa-reactiva.

Figura 10 Medidor activa-reactiva



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1.2.5 Segn su conexin a la red.

1.2.5.1 De conexin directa.Las bobinas de tensin y de corriente se conectan directamente a la red. Seutilizan para corrientes mximas de 100 A. Pueden ser monofsicos, bifsicos otrifsicos.

1.2.5.2 De conexin semi-directa (tambin llamada semi-indirecta).Las bobinas de corriente se conectan a la red por medio de transformadores decorriente (TC). Se utilizan cuando la corriente de la instalacin es superior a 100 A.Las bobinas de tensin se conectan directamente a la red. Normalmente sonmedidores trifsicos. Se conectan con tensiones hasta 440 V y estn diseadospara una medida de corriente de 1 a 10 A, tambin llamados medidores de 5 A, loscuales son utilizados para medida semi-directa e indirecta. En la Figura 11 sepuede identificar un medidor para conexin semi-directa.

Figura 11 Medidor para conexin semi-directa


1.2.5.3 De conexin indirecta.Las bobinas de corriente y de tensin se conectan a la red por intermedio detransformadores de corriente y transformadores de tensin. Se utilizan para medirla energa en circuitos de alta tensin, generalmente en subestaciones elctricas.


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1.2.6 Segn el nmero de elementos.

De un elemento: conformado por una bobina de tensin y una de corriente. Sepueden encontrar de tecnologa americana y tecnologa europea.

De elemento y medio: conformado por dos bobinas de corriente que compartenuna bobina de tensin. Son medidores para ser conectados a 240 V, de tecnologaexclusivamente americana.

De dos elementos: conformado por dos bobinas de corriente y dos bobinas detensin. Pueden ser de tecnologa americana o europea.De dos elementos y medio: conformado por tres bobinas de corriente, quecomparten dos bobinas de tensin. Son exclusivamente de tecnologa americana.

De tres elementos : conformados por tres bobinas de corriente y tres bobinas detensin. Puede ser de tecnologa europea o americana.

1.2.7 Segn su fijacin (caja, muro o tablero).

De sobreponer: son los que se instalan sobre una caja, un muro o un tablero y laacometida se conecta directamente a la caja de conexiones.

Tipo socket: primero se instala una base o receptculo y all se conecta laacometida y luego se empotra el medidor. Es un sistema muy comn para losmedidores de tecnologa americana que se instalan especialmente en centroamrica.

1.2.8 De acuerdo con la exactitud.

Clase 2: garantiza que el error se encuentra entre ms o menos el 2%.

Clase 1: garantiza que el error se encuentra entre ms o menos el 1%.

Clase 0,5: garantiza que el error se encuentra entre ms o menos el 0,5%.

Clase 0,2: garantiza que el error se encuentra entre ms o menos el 0,2%.

En la tabla 1, se suministra informacin general de las caractersticas tcnicas delos medidores clase 1 y en la tabla 2, las caractersticas tcnicas de los medidoresclase 2.


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Tabla 1 Caractersticas tcnicas de los medidores electrnicos clase 1 (4)

Monofsicos Bifsicos Trifsicos DESCRIPCION REQUERIMIENTO REQUERIMIENTO REQUERIMIENTO

Norma de fabricacin NTC 4052, IEC 687,IEC 1036NTC 4052, IEC 687,IEC 1036

NTC 4052, IEC 687, IEC1036

Clase de exactitud 1 o mejor 1 o mejor 1 o mejorNumero de hilos 2 3 4Frecuencia de referencia 60 Hz 60 Hz 60 HzCorriente bsica A (Ib) 15 20 20, 30, 40, 50, semidirecta5A

Corriente mxima A (Imax) 60 80 80, 90, 100, 120, 150, 160,semidirecta 10ATensin de prueba NTC2288 2 kV 2 kV

2 kV

Tensiones nominales dereferencia Multirango 63,5 y 200 V

Numero de bobinas deelementos 1 2 3Localizacin de los puentes

de tensinInterna Interna Interna

Tipo de mecanismoregistrador Ciclometrico Electrnico ElectrnicoLectura del registrador 5 enteros 1 decimal 5 enteros 1 decimal 5 enteros 1 decimalUnidad principal de lectura kWh kWh kWh y kVARhMaterial de los terminales Bimetlicos Bimetlicos BimetlicosPrincipio de funcionamiento Procesamiento deseales digitales

Procesamiento deseales digitales

Procesamiento de sealesdigitales

Sistema de ajuste Red resistiva Red resistiva Red resistivaPrdidas totales < 0.8 < 0.8 < 0.8Curvas de error adjuntas alsuministro para factor depotencia 1 y 0.5

Si Si Si

Diagrama de conexiones Grabado en la placade caractersticasGrabado en la placade caractersticas

Grabado en la placa decaractersticas

Cdigo de barras Con serial y ao defabricacinCon serial y ao defabricacin

Con serial y ao defabricacin

Tensin de referencia V 120, 127 2 * 120, 2 * 127 3 * 127(220), 3 * 120(208)Consumo propio delmedidor por elemento VA 0.04 0.04 0.04

Capacidad de memoria 140 para un canal de 15minutosNumero de tarifaspropagadas

De acuerdo al esquematarifario (mximo 4 ms latotal)

Aplicacin del elemento delmedidor

Efecto hall otecnologa shunt

Efecto hall otecnologa shunt

Efecto hall o tecnologashunt

Mxima temperatura quesoporta

Mximo 85C sobrecomponenteselectrnicos

Mximo 85C sobrecomponenteselectrnicos

Mximo 85C sobrecomponentes electrnicos


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Tabla 2 Caractersticas tcnicas de los medidores clase 2 (4) Monofsicos Bifsicos Trifsicos

DESCRIPCION REQUERIMIENTO REQUERIMIENTO REQUERIMIENTONorma de fabricacin NTC 2288 (IEC 521) NTC 2288 (IEC 521) NTC 2288 (IEC 521) NTC2148 Y NTC 2233Clase de exactitud 2 o mejor 2 o mejor 2 o mejorNumero de hilos 2 3 4Frecuencia de referencia 60 Hz 60 Hz 60 HzCorriente bsica (Ib) 15 20 20, 30, 40, 50Corriente mxima (Imax) 60 80 80, 90, 100, 120, 150, 160Tensin de prueba NTC2288 2 kV 2 kV 2 kV

Nmeros de bobinas detensin 1 2 3Localizacin de los puentesde tensin Interna Interna InternaTipo de mecanismoregistrador Ciclomtrico Ciclomtrico Ciclomtrico

Lectura del registrador 5 enteros 1 decimal 5 enteros 1 decimal 5 enteros 1 decimal

Unidad principal de lectura kWh kWh kWhMaterial de los terminales Bimetlicos Bimetlicos BimetlicosTipo de cojinete superior Aguja Aguja AgujaTipo de cojinete inferior Suspensinmagntica

Suspensinmagntica Suspensin magntica

Material del disco Aluminio puro Aluminio puro Aluminio puroColor de marca visible en eldisco Negro Negro Negro

Eje del disco Acero inoxidable Acero inoxidable Acero inoxidableTapa principal Vidrio o policarbonato Vidrio o policarbonato Vidrio o policarbonatoTapa cubre bornes Transparente Transparente TransparenteBase Una pieza que nopermita perforaciones

Una pieza que nopermita perforaciones

Una pieza que no permitaperforaciones

Diagrama de conexiones Grabado en la placa

de caracterstica

Grabado en la placa

de caracterstica

Grabado en la placa de

caractersticaPrincipio de funcionamiento Induccin Induccin InduccinCdigo de barras Con serial y ao defabricacin



Prdidas totales < 0.8 < 0.8 < 0.8Corriente de arranque Menor a 0.5% Ib Menor a 0.5% Ib Menor a 0.5% IbTensin de referencia V 120, 127 2 * 120, 2 * 127 3 * 127(220), 3 * 120(208)Consumo propio delmedidor por elemento 1 VA 2 VA 2 VA

1.3 medidores electrnicos de energa activa clase 0,5 y 0,2

1.3.1 Especificaciones generales A continuacin se mencionan algunas especificaciones caractersticas mnimasque deben reunir los medidores de energa trifsicos del tipo esttico paraconexin a transformadores de medida con clase de precisin 0,5 0,2 paracontrolar y programar las funciones de energa activa, reactiva, demanda deactiva, demanda de reactiva, potencia aparente, valores instantneos de potencia


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activa, reactiva y aparente, corriente, tensin y factor de potencia. En la figura 12se muestra un medidor de activa-reactiva clase 0,5. (4)

Figura 12 Medidor activa-reactiva clase 0.5

Tomada directamente de un Medidor Cirwattb tipo 410D

Los medidores deben ser utilizados para medir en forma indirecta el consumode energa elctrica en circuitos de 13.2Kv, 13.8Kv, 34.5Kv, y 115Kv, tensinsecundaria 115/66V y corriente nominal secundaria de 5A.

Se deben cumplir las pruebas y requisitos establecidos en las normas NTC2147 (IEC 687) medidores estticos de corriente alterna para energa activa,clase 0.2 y 0.5, NTC 2148 (IEC 145) medidores de energa activa, NTC2149 (IEC 514) Control de recepcin para medidores de energa activa, NTC2288 (IEC 521) Medidores de energa activa de c orriente alterna clase 2, 1 y0,5.

De acuerdo con los diseos de los fabricantes pueden emplearse otrasnormas internacionales reconocidas equivalentes o superiores a las aqusealadas, siempre y cuando se tenga el certificado de homologacinexpedido por el CIDET el ICONTEC.

Los medidores del tipo esttico para conexin a transformadores de medida,con clase de precisin 0,5 y 0,2, se utilizaran en aquellos puntos dondeexistan usuarios de grandes volmenes de energa para que con solo unmedidor se puedan controlar y programar las variables de energa activa(kWh), reactiva (kVARh), aparente (kVAh), demanda mxima y acumulada(kW), corriente (A), tensin (V), factor de potencia por fase, distorsin dearmnicos.

Para fronteras comerciales con tensiones mayores o iguales a 115 kV. (4)


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. A continuacin se tiene la tabla 3, con la informacin general de lasespecificaciones de los medidores de energa clase 0,5 y 0,2.

Tabla 3 Especificaciones generales medidores de energa clase 0,5 y 0,2 (4)

DESCRIPCION REQUERIMIENTO

Norma de fabricacin NTC 4052, IEC 687, IEC 1036

Clase de exactitud 0.5 y 0.2

Numero de hilos 3 o 2 2n 2I secundarios

Frecuencia de referencia 60 Hz

Corriente bsica A (Ib) 5

Corriente mxima A (Imax) 15

Tensin de prueba NTC 2288 2 kVTensin nominales de referencia Multirango 63,5 y 200 V

Numero de bobinas de elementos 2 o 3

Localizacin de los puentes de tensin Interna

Tipo de mecanismo registrador Electrnico

Lectura del registrador 5 enteros 2 decimales

Unidad principal de lectura kWh y kVARh

Material de los terminales Bimetlicos

Principio de funcionamiento Procesamiento de seales digitales

Sistema de ajuste Red resistiva

Prdidas totales


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2. CONEXIONES DE MEDIDORES DE ENERGA SEGN EL TIPO DETRANSFORMADOR, TIPO DE RED Y CARGA A ALIMENTAR

2.1 SEGN EL TIPO DE TRANSFORMADOR

2.1.1 Transformador monofsicoLas conexiones de medidores que se pueden realizar segn este tipo detransformador son conexiones de medida directa para: medidores monofsicos,medidores bifsicos y medidores neutro directo y conexiones de medida semi-directa e indirecta. En la Figura 13 se observa un medidor neutro directo clase 1.

Figura 13 Medidor neutro directo

Tomada directamente de un Medidor CHINT tipo DDS666P

En las Figuras 14, 15, 16, 17, 18 y 19, se observan los esquemas de medicindirecta mas utilizados:


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Figura 14 Conexin medidor monofsico, conexin simtrica (1)

Figura 15 Conexin medidor monofsico, conexin asimtrica (1)


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Figura 16 Conexin medidor monofsico trifilar, conexin simtrica (1)

Figura 17 Conexin medidor monofsico trifilar, conexin asimtrica (1)


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Figura 18 Conexin medidor bifsico trifilar, conexin simtrica (1)

Figura 19 Conexin medidor bifsico trifilar, conexin asimtrica (1)


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2.1.2 Transformador trifsicoPara este tipo de transformador se pueden realizar conexiones de medida directautilizando medidores: monofsicos, bifsicos, trifsicos. Y medidoresgeneralmente trifsicos para medicin Semi-directa e Indirecta, uno de los

medidores que se utiliza con mas frecuencia se observa en la figura 20.Se debe tener en cuenta que no se pueden instalar medidores neutro directo coneste tipo de transformador, ya que la medicin de la energa entregada alsuscriptor representa un 25% menos que lo que debera registrar, lo que ocasionaprdidas para la empresa comercializadora del servicio de energa.

Figura 20 Medidor trifsico para conexin semi-directa e indirecta


En las Figuras 21 y 22 se observan los esquemas de medicin directa masutilizados:


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Figura 21 Conexin medidor trifsico tetrafilar, conexin simtrica (1)

Figura 22 Conexin medidor trifsico tetrafilar, conexin asimtrica (1)


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2.2.2 Red trifsica cuatro hilos (tres fases y un neutro)La red trifsica cuatro hilos esta compuesta por tres fases y un neutro. Se puedenutilizar todo tipo de medidores, excepto los medidores neutro directo.La red trifsica puede ser abierta o trenzada, area y/o subterrnea.

2.3 SEGN LA CARGA A ALIMENTAR.Para determinar el tipo de conexin que se realizara, se debe tener la informacinprecisa y clara de la carga a alimentar, para determinar si corresponde a unaconexin directa, semi-directa o indirecta. De igual manera la clase de servicio, sies residencial, comercial o industrial.

Es muy importante tener en cuenta estos requisitos, ya que el punto de partidapara tener una correcta seleccin y conexin del equipo de medida parte de lacarga que se tiene.

2.3.1 Carga tipo monofsica.Este tipo de conexin se realiza generalmente para usuarios residenciales enestratos 1, 2 y 3, donde la carga instalada no supera los 7 kW. Tambin se puedeobservar en servicios comerciales donde la actividad puede ser: papeleras,pequeas tiendas de dulces, modisteras.

Para este tipo de conexin se instalan nicamente medidores monofsicos declase 1 clase 2.

2.3.2 Carga tipo bifsica trifilar.Este tipo de conexin se realiza generalmente en estratos 4, 5 y 6, donde la cargainstalada no supera los 15 kW. Tambin se pueden observan en servicioscomerciales donde la actividad requiera equipos que funcionan a 220 V.Para este tipo de conexin se pueden instalar medidores bifsicos clase 1 clase2, y medidores neutro directo, particularmente en las zonas rurales.

2.3.3 Carga tipo trifsica tetrafilar.En pocas ocasiones se encuentra este medidor instalado en serviciosresidenciales, es mas comn en servicios comerciales e industriales donde lacarga instalada supera los 15 kW, para una conexin directa.Para la medicin semi-directa se utiliza medidores de energa activa y/o reactiva yun transformador de corriente (T.C) por cada fase que alimenta la carga. En estetipo de medicin, la conexin de las seales de corriente provenientes de losdevanados secundarios de los T.C. y de las seales de tensin provenientes de laacometida al medidor, deben realizarse mediante un bloque de prueba, paragarantizar una correcta medida de la energa consumida.


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La corriente primaria nominal del transformador de corriente se debe seleccionarde tal forma que el valor de la corriente a plena carga en el sistema elctrico alcual esta conectado el transformador de corriente, est comprendida entre el 80 %de la corriente nominal y la corriente nominal multiplicada por el factor de

cargabilidad del T.C, es decir:0,8Ipn


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Tabla 4 Relacin de transformacin de TC para medicin semi-directa

Tomada de Norma Tcnica Colombiana 5019


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Figura 25 Conexin medidor trifsico trifilar, conexin simtrica para medicin semi-directa (1)

NOTA 1 la conexin a tierra en cada T.C puede ser realizada en cualquiera de losbornes terminales del devanado secundario del T.C; sin embargo solo puede serpuesto a tierra uno de los bornes de cada T.C.

NOTA 2 la disposicin de terminales del bloque de pruebas solo se da a nivelilustrativo, la disposicin definitiva debe ser segn el bloque a utilizar.


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Para la conexin indirecta las seales de corriente son provenientes de losdevanados secundarios de los T.C y de las seales de tensin provenientes de losdevanados secundarios de los T.P al medidor, debe realizarse mediante un bloquede pruebas. La relacin de los transformadores de corriente se puede observar en

la tabla 5, donde se establece la relacin de transformacin en funcin de la cargainstalada y la tensin en el punto de conexin de los transformadores de corriente.

Tabla 5 Relacin de transformacin de TC para medicin indirecta


Para una conexin indirecta se tiene diversos tipos de esquemas, algunos de ellosse pueden observar en las Figuras 26, 27, 28 y 29.


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Figura 26 Conexin con medidor trifsico trifilar dos elementos, conexin simtrica (1)

NOTA 1 la conexin a tierra en cada T.C puede ser realizada en cualquiera de losbornes terminales del devanado secundario del T.C; sin embargo solo puede seraterrizado uno de los bornes de cada T.C.



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Figura 27 Conexin medidor trifsico trifilar dos elementos, conexin asimtrica (1)




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Figura 28 Conexin medidor trifsico tetrafilar dos elementos, conexin simtrica (1)




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Figura 29 Conexin medidor trifsico tetrafilar tres elementos, conexin simtrica (1)




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CONCLUSIONES

Se presentan los diferentes tipos de medidores comercialmente ms usados por lasdiversas empresas prestadoras del servicio, y a su vez se delinean los fundamentostericos que conllevan a una mejor seleccin del instrumento de medida .

Mediante esta gua se busca determinar basndose en los criterios tcnicos, cual esel instrumento de medida ms acorde a los requerimientos de las empresasprestadoras del servicio, as como las necesidades propias de los usuarios,dependiendo de la configuracin tpica de las redes de distribucin.

Como se evidencia en el desarrollo de la gua, vemos que un factor preponderante enla seleccin del equipo de medida es la carga (potencia) a ser medida.

En los sectores residenciales, la utilizacin de medidores de lectura directa, estdirectamente relacionada con los electrodomsticos y la iluminacin de las viviendasde los usuarios, lo cual se traduce en una reduccin significativa de los costos delequipo de medida.

Para los sectores comerciales e industriales el uso de medicin semi-directa eindirecta implica mayores costos, sin embargo esto garantiza la correcta medicin.

El objetivo final de esta gua es concientizar a todas aquellas personas que instalan oplanifican instalaciones de equipos de medida, a hacer una seleccin basada en

criterios tcnicos.


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BIBLIOGRAFIA

1. Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin. Seleccin de equipos para medicin de energa elctrica. Bogot. ICONTEC, 2007.

2. Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin. Cdigo ElctricoColombiano. Bogot. ICONTEC, 2002.

3. Ministerio de Minas y Energa. Reglamento Tcnico de Instalaciones ElctricasRETIE, Bogot, CIDET, 2007.

4. Orjuela, Hernando. Electricidad para NO electricistas. Bogota : Orjuela, 2008.


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ANEXOS

Anexo A. A continuacin se observar la tabla 6 para la seleccin de los medidores deenerga.

Tabla 6 Seleccin de los medidores de energa



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Anexo B.Para mayor informacin se observa la figura 30 y la figura 31, donde se muestraotros esquemas de conexiones de medida semi-directa.

Figura 30 Conexin medidor trifsico trifilar. Conexin asimtrica (1)

NOTA 1 la conexin a tierra en cada T.C puede ser realizada en cualquiera de los

bornes terminales del devanado secundario del T.C; sin embargo solo puede serpuesto a tierra uno de los bornes de cada T.C.



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Figura 31 Conexin medidor trifsico tetrafilar. Conexin simtrica (1)


NOTA 2 la disposicin de terminales del bloque de pruebas solo se da a nivel

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