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.