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K1 Schneider Electric Guía de diseño de instalaciones ectricas 08 Capítulo K Eciencia energética en la distribución eléctrica Índice  Introducción K2  Ecienci a energéti ca y electric idad  K3 2.1  El mundo ya está preparado para acciones y programas de ahorro energético K3 2.2  Un nuevo desafío: datos eléctricos K4  Un proceso, varios participantes K5  3.1  La eciencia energética requiere un enfoque empresarial K5 3.2  Estudio de competitividad económica K6 3.3  Los di versos perles y funciones de los par ticipantes en la empresa K8  De la medición eléctrica a la información eléctrica K10  4.1  Adquisición de valores físicos K10 4.2  Datos eléctricos para objetivos reales K11 4.3  La medición comienza con la solución de “producto independiente” K13  Sistema de información y comunicación K16  5.1  Red de comunicación a nivel de los productos, los equipos y las instalaciones K16 5.2  Del sistema de supervisión y control de la red al equipo eléctrico inteligente K19 5.3  La asistencia electrónica se vuelve accesible K21 1 2 3 4 5

Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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  • 8/7/2019 Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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    K1

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Captulo KEfi ciencia energticaen la distribucin elctrica

    ndice

    Introduccin K2

    Efi ciencia energtica y electricidad K3

    2.1 El mundo ya est preparado para acciones y programasde ahorro energtico K3

    2.2 Un nuevo desafo: datos elctricos K4

    Un proceso, varios participantes K5

    3.1 La efi ciencia energtica requiere un enfoque empresarial K5

    3.2 Estudio de competitividad econmica K6

    3.3 Los diversos perfi les y funciones de los participantesen la empresa K8

    De la medicin elctrica a la informacin elctrica K10

    4.1 Adquisicin de valores fsicos K10

    4.2 Datos elctricos para objetivos reales K11

    4.3 La medicin comienza con la solucin deproducto independiente K13

    Sistema de informacin y comunicacin K16

    5.1 Red de comunicacin a nivel de los productos, los equiposy las instalaciones K16

    5.2 Del sistema de supervisin y control de la redal equipo elctrico inteligente K19

    5.3 La asistencia electrnica se vuelve accesible K21

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    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

    1 Introduccin

    Algunos datos de este captulo se han tomadode guas publicadas por Carbon Trust(www.carbontrust.co.uk) GPG119 y GPG231.

    El sistema de supervisin y control de la potencia puede resultar de gran ayuda parael propietario de una red elctrica como un componente estratgico en el enfoqueglobal de la efi ciencia energtica.

    El clculo del coste total de propiedad de una red elctrica no slo incluye lainversin inicial en equipos sino tambin los gastos de funcionamiento. El personalde seguridad, el administrador de las facturas de electricidad, el electricista jefeo el responsable de las instalaciones se muestran cada vez ms interesados.Sus perfi les varan, pero la funcin de cada una de estas personas incluye unacuidadosa gestin de la electricidad, de su abastecimiento y de la red que ladistribuye.

    Una reduccin de los costosos cortes de alimentacin en la empresa, un menorderroche en el consumo, la eliminacin de las operaciones de mantenimientoinnecesarias, stos son los objetivos que un sistema de ayuda para la tomade decisiones centrado en la efi ciencia energtica debe cumplir y ofrecer a cadapersona, independientemente de su perfi l.

    Hoy en da, contar con el enfoque de efi ciencia energtica no supone la instalacinde un complejo y costoso sistema. Algunas de las caractersticas ms simples son

    realmente asequibles con una buena recuperacin de la inversin ya que se puedeintegrar directamente en los equipos de alimentacin.

    Una vez que la instalacin elctrica est equipada con las funciones de medicin,podr compartir la comunicacin a travs de la Intranet del usuario. Adems, laoperacin no requerir una preparacin o unas aptitudes especfi cas. Slo precisarla utilizacin de software sin licencia como los navegadores de Internet.

    La capacidad de actualizacin o los servicios electrnicos a travs de Internet sonya una realidad, gracias a las nuevas tecnologas procedentes del mundo de lacomunicacin y la ofi cina. As pues, el hecho de aprovecharse de estas nuevasposibilidades constituir cada vez ms un comportamiento diferenciador.

    Previs

    iones-Expectativas

    Fin de vida til

    Renovacin de nuevo diseo

    Funcionamiento

    Instalacin de diseo

    Mejora de

    extensiones

    Optimizacin del mantenimiento

    MLVS 1 MLVS 2

    Tr ki

    HVAC

    eddable Offices

    ASI

    LV

    MV

    LV

    MV

    PROCESOSServicios electrnicos

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    2.1 El mundo ya est preparado para accionesy programas de efi ciencia energtica

    La primera accin importante fue iniciada por el protocolo de Kyoto en 1997,actualizado en 2006.

    Este conocido acuerdo mundial requiere que los pases participantes reduzcanconjuntamente las emisiones de gases de efecto invernadero en una media anual dealrededor del 5% con respecto al nivel de 1990 durante el periodo de 2008 a 2012.

    El protocolo se basa en tres mecanismos de mercado principales:b El mecanismo de desarrollo limpio (CDM Clean Development Mechanism),disposicin para que las reducciones sean patrocinadas en pases no limitados porlos objetivos de las emisiones.b La implantacin conjunta, programa que permite a los pases industrializadoscumplir parte de la reduccin requerida de emisiones de gases de efectoinvernadero mediante la implantacin de proyectos que reduzcan las emisiones enotros pases.b Comercio de emisiones, mecanismo mediante el cual las partes con compromisos

    de reducir las emisiones pueden intercambiar unidades de sus permisos conotras partes que hayan cumplido con creces su objetivo. Este mecanismo recibe elnombre de mercado del carbn.

    Todas las reas geogrfi cas de un pas, a nivel regional y nacional, hanlanzado programas, acciones y normativas:b Normativas y estndares impuestos en Europa (Figura K1).b Visin e iniciativas importantes en Asia.b Programas importantes en EE.UU.

    Fig. K1:Directiva del Consejo y del Parlamento Europeo 2006/32/CE con fecha del 5 de abril de2006 referente al ahorro energtico para usuarios fi nales y servicios de energa.

    ISO 14001 que defi ne los principios y los procesos para reducir permanentemente el consumo

    energtico y las emisiones nocivas en cualqu ier organizacin.

    La Unin Europea aprob la Directiva 93/76/CEE y posteriormente la 2002/91/CE enla que obliga a los Estados miembros a fi jar unos requisitos mnimos de efi cienciaenergtica para los edifi cios nuevos y para grandes edifi cios existentes que sereformen.En Espaa, el Cdigo Tcnico de la Edifi cacin (CTE) pretende dar cumplimientoen parte a la Directiva, cuyo objetivo est basado en ahorrar un 25% de la energadestinada a la calefaccin.Con la publicacin del nuevo reglamento sobre instalaciones trmicas y decalefaccin, RITE, de fecha 20 de Julio de 2007 mediante el real decreto 1027/2007se est precisando y concretando todas las medidas enfocadas en el contexto delCTE y en defi nitiva de la poltica mundial sobre el ahorro y efi ciencia energtica.La efi ciencia en la iluminacin se basa en general en aplicar un sistema de controlque optimice el aprovechamiento de la iluminacin natural.Igualmente en el CTE se establece que para el calentamiento del agua calientesanitaria habr que instalar paneles solares de baja temperatura que cubran unaparte de las necesidades energticas y en los edifi cios de gran consumo de energaelctrica se incorporen paneles fotovoltaicos que puedan producir electricidad parauso propio o suministro a la red.

    2 Efi ciencia energtica y electricidad

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    2 Efi ciencia energtica y electricidad

    2.2 Un nuevo desafo: datos elctricos

    Todas las caractersticas de los avances actuales conducen a la aparicin de un

    nuevo mundo elctrico en el que las principales consideraciones sern:b Controlar los riesgos relacionados con los cortes de alimentacin.b Rendimiento o efi ciencia energtica y control de costes: El precio del MWhaument entre 2003 y 2006 de 30 a 60 en los mercados liberalizados de Europa.b Energa renovable.b El medio ambiente y el desarrollo sostenible.

    El consumo elctrico ser cada vez ms inteligente y racional, lo que contribuir ala competitividad de las empresas, a su independencia energtica y a la proteccindel medio ambiente. Estas nuevas directrices implican que los responsables dela toma de decisiones de las empresas tendrn que implantar nuevos recursos y,concretamente, nuevos productos y servicios que acompaen a los consumidoresen este enfoque.

    Especialmente, el establecimiento de un sistema de informacin global en laempresa permitir un completo fl ujo de datos sobre rendimiento elctrico, en tiempo

    real y de forma remota para(Figura K2):b Predecir la falta de disponibilidad de la red elctrica.b Registrar la calidad elctrica.b Optimizar el consumo por edifi cio, sector, unidad, taller e instalacin, el consumoexcesivo o las variaciones anormales. As pues, dispondremos de todos los datosnecesarios para lograr un ahorro directo en la factura de electricidad. Por tanto,los usuarios fi nales podrn aprovechar la supervisin de la red elctrica para evitarcualquier derroche y suministrar energa donde realmente se necesite.b Organizar el mantenimiento de los equipos elctricos.b Mejorar la adquisicin de energa elctrica y, en algunos casos, mejorar la reventa.

    Fig. K2:Soluciones Schneider Electric para alimentacin y control.

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Implantar

    Controlar ysupervisar

    Planificary organizar

    Entender

    Obtenercompromiso

    bGanar compromiso

    b Identificar las necesidadesde los accionistas

    b Establecer polticasb Definir objetivos

    b Preparar planes de accinb Asignar funciones y

    responsabilidades

    b

    Asignar prioridadesa las inversiones

    b Formar

    b Considerar la integracinempresarial y las barrerasa la instalacin

    b Auditar los procesos

    b Distribuir los resultadosde las auditoras

    3.1 La efi ciencia energtica requiere un enfoqueempresarial

    Un sistema de informacin debe estar integrado en el enfoque global de unaempresa.

    El siguiente enfoque detallado para la organizacin de la gestin energtica (segnse muestra en la Figura K3) constituye un mtodo estructurado para gestionarproyectos y obtener resultados. Puede aplicarse a tareas tanto sencillas como

    complejas y se considera un mtodo slido y prctico.Consultar la filosofa 6 Sigma (definir, medir, analizar, mejorar, controlar), no sepuede ajustar lo que no se mide.

    Compromiso

    Para conseguir una eficiencia energtica duradera, resulta esencial lograr elcompromiso de los miembros superiores del equipo de gestin como individuos yparte del rgano empresarial.

    El conocimiento comienza por:

    b Conocer los costes y niveles de consumo de energa actuales.b Asignar las formas en las que se utiliza la energa.b Determinar los estndares para el consumo eficiente en la organizacin.b Analizar las posibilidades de ahorrar costes mediante la reduccin del consumoenergtico de tal forma que puedan establecerse objetivos realistas.b Reconocer los efectos ambientales del consumo energtico.

    Planifi cacin y organizacin

    El primer paso debera consistir en crear una poltica energtica adecuada para laorganizacin. Al desarrollar y publicar dicha poltica, los directivos promueven sucompromiso de lograr una excelente gestin de la energa. Deberan hacerlo de talforma que se aprovechara lo mejor posible la cultura de la organizacin.

    Implantacin

    Todos deben implicarse de algn modo en la implantacin de la polticaenergtica. No obstante, para facilitar un enfoque estructurado, empiece a asignar

    responsabilidades especiales a algunas personas y grupos.

    Control y supervisin

    Cada proyecto debera tener un propietario: una persona o un equipo conresponsabilidad global para supervisar los esfuerzos y alcanzar el xito. Una vezms, un sistema de informacin vinculado al consumo elctrico y su impacto en laactividad bsica de la empresa respaldar las acciones del propietario.

    Los directivos deberan destacar la importancia de los proyectos solicitandoinformes de progreso peridicos y divulgando y promocionando el xito, lo quetambin contribuye a la motivacin y el compromiso individual.

    Matriz de gestin de energa:

    3 Un proceso, varios participantes

    Fig. K3:Enfoque detallado para la organizacin de la gestinenergtica.

    Nivel

    Poltica energtica Organizacin MotivacinSistemas deinformacin

    Marketing Inversin

    4

    Poltica energtica, plande accin y revisinperidica: compromisosde los directivos comoparte de una estrategiamedioambiental

    Gestin energticacompletamenteintegrada en laestructura de gestin.Clara delegacin deresponsabilidades parael consumo energtico

    Canales decomunicacinformales e informalesnormalmente utilizadospor el responsable dela gestin energtica yempleados en todos losniveles

    El sistema completoestablece objetivos,supervisa el consumo,identifica los fallos,cuantifica el ahorro yofrece un seguimientodel presupuesto

    Promocin del valordel ahorro energticoy del rendimiento dela gestin energticadentro y fuera de laorganizacin

    Discriminacin positivaa favor de esquemasecolgicos conevaluacin detalladade la inversinen oportunidadesrenovadas o de nuevaconstruccin

    2

    Poltica energtica noadoptada establecidapor el responsable dela gestin energticao el responsabledepartamental

    El responsable de lagestin energticainforma al comitcorrespondiente, pero laautoridad y la gestin delneas no estn claras

    Contacto con losprincipales usuariosa travs del comitcorrespondientepresidido porel responsabledepartamental

    Supervisin y asignacinde informes en funcinde los datos de losmedidores de suministro.La unidad de energainterviene en el ajustedel presupuesto

    Concienciacinde los empleadoscorrespondientes

    Inversin utilizandonicamente criterios depago a corto plazo

    0

    Ninguna poltica explcita Ninguna gestinenergtica o ninguna

    delegacin deresponsabilidad para elconsumo de energa

    Ningn contacto con losusuarios

    Ningn sistema deinformacin. Ninguna

    contabilidad delconsumo energtico

    Ninguna promocin dela eficiencia energtica

    Ninguna inversin enuna mayor eficiencia

    energtica en lasinstalaciones

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    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

    3.2 Estudio de competitividad econmica

    Tambin se deber establecer un sistema de informacin sobre la eficienciaenergtica relacionada con el consumo elctrico a nivel de un estudio econmicopara garantizar el aumento de la competitividad.

    Este estudio depende bsicamente de la asignacin de un valor econmico alconsumo de electricidad, a las prdidas operativas relacionadas con la falta dedisponibilidad de energa y a los costes de mantenimiento con el fin de gestionarmejor la instalacin elctrica.

    Fase preliminar: revisin de la situacin actual y elaboracin de un estudio

    econmico (fi gura K4).

    La necesidad de una instalacin de medicin est justificada por los beneficios questa genera. Una solucin que cubra toda la instalacin supone una importantemejora de la competitividad empresarial, pero requiere que el equipo en cuestinutilice realmente esta capacidad.

    Ejemplo: en la siguiente fi gura se muestra un ejemplo para calcular la rentabi lidad de la inversin(disponible en formato Excel en www.transparentready.com).

    Fig. K4:Ejemplo para calcular la rentabilidad de la inversin.

    Datos de la empresa 00000 Clculos automticosFactores queintervienen

    Ahorro por elementoAhorro/inversin porcategora

    Inversin o ahorro total

    Historial: caractersticas de su organizacinIngresos anuales 100.000.000 Beneficio neto (%) 10%Horas de trabajo anuales (horas/da das/semana semanas/ao) 1.950 hSalario por hora medio (tasa en carga) 75 Costes de energa elctrica anuales 1.000.000 Tipo de inters 15%Tipo impositivo corporativo 30%Potencial de ahorro de costes de energ a anualReduccin del consumo energtico (% estimado) 10%Reduccin del consumo energtico 100.000 Reduccin de la demanda 20.000 Sanciones de factor de potencia evitadas 20.000 Errores de facturacin de energa evitados 5.000

    Costes de energa asignados a arrendatarios 0

    Ahorro de costes de energa anual 145.000 Potencial de eliminacin de costes por inactividadNmero de eventos de inactividad al ao 2Horas de inactividad por evento 1,5 hHoras para recuperar por evento de inactividad 2 hEmpleados inactivos por evento de inactividad 250Empleados de fabricacin necesarios para el arranque de la lnea 10Empleados de IS necesarios para la recuperacin de los sistemas informticos 2Reduccin de la sustitucin de equipos (p. ej., transformadores) 25.000 Reduccin de los productos o piezas inservibles 50.000 Aumento de los beneficios corporativos 15.385 Aumento de las horas de trabajo productivas 56.250 Reduccin de las horas de recuperacin de sistemas informticos 600 Reduccin de los costes de arranque de la lnea de fabricacin 3.000 Eliminacin de costes por inactividad 150.235 Potencial de ahorro en operaciones y mantenimientoEmpleados asignados a medidores de lectura manual 3Empleados asignados al mantenimiento 2Empleados asignados al anlisis de datos sobre energa 2Ahorro de costes basado en la actividad (p. ej., eliminacin de equipos o procesos) 50.000 Ahorro en el mantenimiento de equipos 10.000 Lectura de medidores automtica 7.875 Reduccin de las inspecciones de mantenimiento 2.250 Reduccin de las horas empleadas para el anlisis de datos 10.500 Ahorro en operaciones y mantenimiento 80.625 Potencial de ahorro bruto anual total 375.860 Inversin en sistemas Transparent ReadyNmero de edificios en los que la energa se va a gestionar 2Dispositivos de medicin, unidades de alimentacin principales/crticas, por edificio 10Dispositivos de medicin, unidades de alimentacin no crticas, por edificio 15Dispositivos de medicin, uso de energa simple, por edificio 15Costes de dispositivos 125.000 Costes de software 15.000 Costes de equipos informticos 8.000 Instalacin 160.000 Configuracin 8.000 Formacin 3.500 Contrato de asistencia 14.338 Inversin total en el sistema 333.838 Resumen de la rentabilidad de la inversinCapital invertido 333.838 Ahorro anual bruto 375.860 Depreciacin anual 66.768 Impuesto corporativo 112.758 Ahorro neto anual (despus de impuestos y depreciacin) 196.334 Periodo de recuperacin (antes de impuestos y depreciacin) (en meses) 11Periodo de recuperacin (despus de impuestos y depreciacin) (en meses) 20Valor actual neto 324.304 Rentabilidad de la inversin descontada (valor actual neto/capital invertido) 97 %

    3 Un proceso, varios participantes

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    3 Un proceso, varios participantes

    Inversin en tres pasos:1 - Formular prioridades.2 - Defi nir valores elctricos clave.3 - Seleccionar componentes.

    Paso 1: formular prioridades

    Cada planta industrial o terciaria tiene sus propias necesidades y cuenta con una

    arquitectura de distribucin elctrica especfica. De acuerdo con las necesidades

    de las instalaciones, determine las aplicaciones de ahorro energtico adecuadas(Figura K5):

    Objetivo Aplicacin

    Optimizacin del consumo Asignacin de costes

    Anlisis del consumo energtico

    Bombas y ventiladores para la industria y la infraestructura

    Bombas y ventiladores para edificios

    Control de iluminacin

    Optimizacin de la adquisicinde energa

    Reduccin de la demanda mxima

    Optimizacin del suministro de electricidadSubfacturacin

    Mejora de la eficacia delos equipos encargadosdel funcionamiento de lainstalacin elctrica

    Registro de eventos y alarmas de distribucin elctrica

    Aumento de la disponibilidad yde la calidad de la energa

    Control remoto de la red de distribucin elctricaAutomatizacin de la red de distribucin elctrica

    Optimizacin de activos Anlisis estadstico del uso de equipos; correccin del factorde potencia

    Paso 2: defi nir los valores elctricos clave

    b Una vez formuladas las prioridades, podemos definir los valores elctricos claveque se incluirn en el sistema de medicin.b Los parmetros a tener en cuenta debern permitirnos detectar una perturbacinen cuanto sta aparezca, es decir, antes de que ejerza un efecto negativo en lainstalacin elctrica y en los consumidores de corriente.b El mtodo incluye la instalacin de un dispositivo adecuado en cada unidad dealimentacin en cuestin para poder responder lo mejor posible a las necesidades,y de otro dispositivo en la parte delantera de la instalacin para tener una visingeneral. No obstante, tambin necesitamos identificar las unidades de alimentacinvitales para la actividad de la empresa y las unidades de alimentacin de losprocesos costosos, para tener en cuenta esta informacin en la solucin.Ejemplo: si la aplicacin consume una gran cantidad de electricidad y no es sensible a lacalidad, el sistema de medicin incluye los productos de medicin apropiados. Del mismomodo, una aplicacin de gran sensibilidad en cuanto a la calidad de la energa requiere un tipodiferente de producto de medicin.

    Paso 3: seleccionar componentes

    Para instalaciones existentes: algunos de sus equipos elctricos ya incluyenproductos de medicin.Ejemplo: los rels de proteccin incluyen a menudo funciones de medicin. Tan slo tendr quecomunicarlos a travs de un enlace serie Modbus con el sitio de la Intranet.

    Fig. K5:Objetivo y aplicacin.

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

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    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Perfi l Organizacin Conocimientos Funcin Visualizacin de datos Cundo? Formato de los datos

    Personal deseguridad

    Instalaciones Sin conocimientoselctricos tcnicosespecficos

    Seguridad de laspersonas y los equipos

    A travs de una pantallade alarma en la estacinde seguridad central.Por DECT*, GSM ocirculacin general

    Rara vez, tras producirseun evento

    Solicitud de aplicacinde procedimientosplanificados segn eltipo de evento elctricoy advertencia para losresponsables de lasinstalaciones segn unalista predefinida

    Responsable demantenimiento

    Instalaciones Gestin de personal,conocimientos generalessobre la red elctrica,lleva en este puesto de3 a 8 aos, nivel tcnicocon gran independenciade la toma de decisiones.Delega los problemaselectrotcnicos enorganizaciones externas(p. ej.: ajustes deproteccin de clculos)

    Con su equipo,garantiza el correctofuncionamientotcnico de todas lasreas (refrigeracin,aire acondicionado,electricidad, proteccin,seguridad pblica,etc.). Otorga prioridada la disponibilidad, seenfrenta al desafo delos gastos generales y,por tanto, del consumoelctrico, decide sobre laimplicacin de empresas

    externas y participa enlos informes de inversin

    MMS/SMS, PC enIntranet, correoelectrnico

    Rara vez, tras producirseun evento, consultaperidica de informes,consulta frecuentede informacin previasolicitud

    Comparte los datos consu equipo:

    Pantallas de medicincon asistencia parafacilitar la interpretacin(lmites, etc.) Pantallas de consumo(kWh y euros)

    Eventos con indicacinde hora

    Registro de direccionespara participantesexternos

    Diagrama elctrico de

    una sola lnea de lasinstalaciones, dibujos dearmarios elctricos y unvnculo a notificacionesde fabricacin Informes econmicos,datos utilizados para eldossier de inversin Indicadores delrendimiento de la redelctrica

    Responsable delas instalaciones

    Instalaciones Competencia en lagestin corporativa y enla gestin ejecutiva

    Responsable de uncentro de beneficios.Garantiza elcumplimiento de losprocedimientos por partedel personal medianteun grfico de gestin

    con indicadores derendimiento. Se enfrentaal desafo del margen debeneficios y del volumende ventas y, por tanto, delos gastos generales

    Informe econmico Mensual Aspectos econmicos,incluido el consumoelctrico, la relacinentre la actividad quegenera ingresos y laelectricidad, el coste delmantenimiento de la red

    elctrica

    Responsable EEde una empresamultinacional

    Instalaciones/oficina central

    Comprador/negociadordel contrato deadquisicin de energaglobal

    Responsable de lafactura de energa globalde la empresa a travsde filiales repartidaspor el mundo; reta a lasentidades entre s

    Informe econmico Mensual Datos econmicos,incluidos el consumoelctrico de cada entidadmultinacional

    3.3 Los diversos perfi les y funciones de losparticipantes en la empresa

    El establecimiento de un sistema de informacin permite el acceso a datosimportantes desde los equipos elctricos y deber implicar a empleados conconocimientos en informtica y electricidad que, por definicin, sern muy variadosen la empresa (Figuras K6 y K7).

    Ejemplo: en la siguiente tabla se muestran unos ejemplos de los perfi les de un hipermercado.Existen otros, como los empleados encargados de la gestin de las instalaciones, losresponsables de produccin del taller o los responsables de produccin de la fbrica.

    Fig. K6:Los diversos perfi les y funciones de los participantes en la empresa.

    3 Un proceso, varios participantes

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    - Estructura de tarifas- Gestin de perfiles- Clculo de facturas- Datos compuestos- Generacin de informes y envo- Almacenamiento

    Centrode datos- Fallos importantes- Fallos leves

    - Mantenimiento- Tienda

    - Fallosimportantes

    - Seguridad- Tienda

    - kWh- kWh1- kWh2- kWh3- Alarma de tarifas- Fallos importantes- Fallos leves

    - Director tcnico- Tienda

    - Finanzas- Fallosimportantes

    - Director de tienda- Tienda

    - Finanzas

    - Control de costes- Pas

    - Finanzas

    - Director de pas- Pas

    - kWh, pas- FinanzasPas

    - Compradorde energa- Pas

    - kWh, tiendas- Finanzas- Todo (extrado)

    - Director de energa- Pas

    - Empresasfinancieras

    - Control de costes- Corporativo

    RTPC

    WEB

    Pas i, n tiendas

    - Obtencin de datos- Comunicacin local a los usuarios (crtica)- Comunicacin al centro de datos

    Entradas

    digitales

    Modbus

    Tienda i

    Medidorespara kWh

    y kVAh

    Comunicacin

    3 Un proceso, varios participantes

    Fig. K7:Ejemplo: confi guracin de un centro comercial con diversos participantes.

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    La efi ciencia energtica en cuanto a electricidad slo puede expresarse en trminos

    de mediciones fsicas fundamentales: tensin, corriente, armnicos, etc. Estas

    mediciones fsicas vuelven a procesarse para convertirse en datos digitales y,

    posteriormente, en informacin.Los datos sin formato no son muy tiles. Desafortunadamente, algunos

    responsables de la gestin energtica se sumergen de lleno en los datos y

    convierten su recopilacin y comparacin en su principal tarea. Para poder

    aprovechar los datos, stos deben transformarse en informacin (utilizada para

    respaldar el desarrollo de los conocimientos de todos aquellos encargados de la

    gestin energtica) y en entendimiento (utilizado para lograr el ahorro energtico).

    El ciclo operativo se basa en cuatro procesos: recopilacin de datos, anlisis de

    datos, comunicacin y accin (Figura K8). Estos elementos se aplican a cualquiersistema de informacin. El ciclo funciona siempre y cuando se haya establecido una

    red de comunicacin adecuada.

    El nivel de procesamiento de datos da lugar a una informacin que puede ser

    comprendida por el perfi l del destinatario: la capacidad para interpretar los datos por

    el usuario representa un reto importante en cuanto a la toma de decisiones.

    Los datos se asocian directamente a las cargas que consumen electricidad

    (procesos industriales, iluminacin, aire acondicionado, etc.) y al servicio que dichas

    cargas ofrecen a la compaa (cantidad de productos fabricados, comodidad de los

    clientes de un supermercado, temperatura ambiente de una sala refrigerada, etc.).

    El sistema de informacin queda preparado para ser utilizado diariamente por los

    usuarios con el fi n de alcanzar los objetivos de ahorro energtico establecidos por

    los directivos de la compaa.

    4.1 Adquisicin de valores fsicosLa calidad de los datos comienza con la propia medicin: en el lugar adecuado, en

    el momento oportuno y slo la cantidad apropiada.

    Bsicamente, la medicin elctrica se basa en la tensin y la corriente que circula

    por los conductores. Estos valores conducen a todos los dems: potencia, energa,

    factor de potencia, etc.

    En primer lugar, garantizaremos la coherencia de la clase de precisin de los

    transformadores de corriente, los transformadores de tensin, as como la precisin

    de los propios dispositivos de medicin. La clase de precisin ser menor cuanto

    mayores sean las tensiones: por ejemplo, un error en la medicin de una tensin

    elevada representa una gran cantidad de energa.

    El error total representa la suma cuadrtica de cada error.

    de error = error2

    + error2

    + ... + error2

    Ejemplo:

    un dispositivo con un error del 2% conectado a un TI con un error del 2%:

    de error = 2,828%2 22 2

    ( ) + ( ) =

    podra implicar una prdida de 2.828 kWh para 100.000 kWh de consumo.

    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

    Fig. K8:El ciclo operativo.

    Anlisis de datos

    (datos a informacin)

    Accin (comprensin

    de resultados)

    Comunicacin

    (informacina comprensin)

    Obtencin de datos

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    K10

    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

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    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

    Medicin de tensinCon una tensin reducida, el dispositivo de medicin mide directamente la tensin.

    Cuando el nivel de tensin se vuelve incompatible con la capacidad del dispositivo,

    por ejemplo, con una tensin media, deben utilizarse transformadores de tensin.Un TT (transformador de tensin) se identifica por:

    b Su tensin principal y su tensin secundaria.

    b Su potencia aparente.

    b Su clase de precisin.

    Medicin de corrienteLa medicin de corriente se lleva a cabo mediante TI divididos o de ncleo cerrado

    situados alrededor de los conductores de fase o neutros segn convenga.

    En funcin de la precisin requerida para la medicin, el TI utilizado para el rel de

    proteccin tambin permite la medicin de corriente en condiciones normales.

    Concretamente, para la medicin de energa, se tienen en cuenta dos objetivos:

    b Un objetivo de facturacin contractual, p. ej. entre una empresa de electricidad

    y su cliente o incluso entre el director de un aeropuerto (subfacturacin) y los

    establecimientos que alquilan reas de superficie del aeropuerto. En este caso,para medir la energa activa se aplican las normas IEC 62053-21 para las clases 1 y

    2 y IEC 62053-22 para las clases 0,5S y 0,2S.

    La cadena de medicin completa (TI, TT y unidad de medicin) puede alcanzar una

    clase de precisin Cl de 1 en baja tensin, Cl 0,5 en media tensin y 0,2 en alta

    tensin, o incluso 0,1 en el futuro.

    b Un objetivo de asignacin de costes internos para la compaa, p. ej. para

    desglosar el coste de electricidad de cada producto fabricado en un determinado

    taller. En este caso, resulta suficiente una clase de precisin de entre 1 y 2 para toda

    la cadena (TI, TT y estacin de medicin).

    Es recomendable que la precisin de toda la cadena de medicin coincida con las

    necesidades de medicin reales: no existe una nica solucin universal, pero s

    un buen acuerdo tcnico y econmico segn las necesidades que deben cubrirse.

    Tenga en cuenta que la precisin de medicin siempre tiene un coste, que se

    comparar con la rentabilidad de la inversin prevista.

    Normalmente, puede lograrse un ahorro energtico an mayor cuando la

    red elctrica no se ha equipado de esta forma hasta este punto. Adems, las

    modificaciones permanentes de la red elctrica, segn la actividad de la compaa,

    nos obligan a buscar rpidamente optimizaciones inmediatas y significativas.

    Ejemplo:

    Un ampermetro analgico de clase 1, de 100 A, mostrar una medicin de +/1 A

    a 100 A. No obstante, si muestra 2 A, la medicin ser correcta dentro de 1 A y, por

    tanto, existir una incertidumbre del 50%.

    Una estacin de medicin de energa de clase 1, como PM710 Merlin Gerin, al igual

    que otras unidades de medicin Power Meter y Circuit Monitor de Merlin Gerin,

    ofrece una precisin del 1% en todo el intervalo de medicin, segn se describe en

    los estndares IEC 62053.

    Otras mediciones fsicas mejoran considerablemente los datos:

    b Activacin/desactivacin, posicin de funcionamiento abierto/cerrado de

    dispositivos, etc.

    b Impulso de medicin de energa.

    b Transformador, temperatura del motor.

    b Horas de funcionamiento, cantidad de operaciones de conmutacin.

    b Carga del motor.

    b Carga de la batera de la unidad SAI.

    b Fallos de equipos registrados como eventos.

    b Etc.

    4.2 Datos elctricos para objetivos reales

    Los datos elctricos se transforman en informacin destinada normalmente a

    cumplir diversos objetivos:

    b Puede modificar el comportamiento de los usuarios para gestionar la energa de

    forma oportuna y reducir finalmente el coste energtico global.

    b Puede contribuir a aumentar la eficacia de los empleados.

    b Puede contribuir a reducir el coste de energa.

    b Puede contribuir a ahorrar energa al comprender el modo en que sta se utiliza y

    cmo pueden optimizarse los activos y procesos para producir un menor consumo.

    Un TI se identifi ca por:bSu relacin de transformacin. Por ejemplo:50/5 A.bClase de precisin Cl. Ejemplo: Cl = 0,5normalmente.bPotencia de precisin en VA para suministrarenerga a los dispositivos de medicinsecundarios. Ejemplo: 1,25 VA.bFactor de precisin lmite indicado como un

    factor aplicado a In antes de la saturacin.Ejemplo: FLP (o Fs) =10 para dispositivosde medicin con una potencia de precisinadecuada.

    Unidad de medicin PM700

    K11

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

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    b Puede ayudar a optimizar y prolongar la vida til de los activos asociados a la red

    elctrica.

    b Finalmente, puede ser imprescindible para incrementar la productividad del

    proceso asociado (proceso industrial o incluso gestin de oficinas y edificios),mediante la prevencin o la reduccin del tiempo de inactividad, o la garanta de una

    mayor calidad de energa en las cargas.

    Los costes de los servicios en las instalaciones se asemejan a la visualizacin de

    un iceberg (Figura K9). Cuando un iceberg parece enorme sobre la superficie,su tamao por debajo de la superficie es muchsimo mayor. Del mismo modo,

    las facturas elctricas salen a la superficie cada mes, cuando su proveedor de

    electricidad le cobra. El ahorro en este campo resulta importante y puede llegar

    a ser lo suficientemente considerable para ser una justificacin suficiente para

    disponer de un sistema de supervisin de alimentacin. No obstante, si dispone

    de las herramientas adecuadas, puede aprovechar otras oportunidades de ahorro

    menos obvias y ms significativas que se encuentran por debajo de la superficie.

    Modifi cacin del comportamiento de los consumidores deenergaMediante el uso de informes de asignacin de costes, se puede verificar la

    precisin de la facturacin de las instalaciones, distribuir facturas internamente por

    departamento, tomar decisiones efectivas sobre energa basadas en hechos y llevar

    una contabilidad en todos los niveles de su organizacin. Al asignar la propiedad

    de los costes de electricidad al nivel adecuado de una organizacin, se modifica el

    comportamiento de los usuarios para gestionar la energa de un modo conveniente

    y, finalmente, se reduce el coste energtico global.

    Aumento de la efi cacia del personal de mantenimientoUno de los retos del personal de mantenimiento de la red elctrica consiste en

    tomar la decisin correcta y actuar en el mnimo tiempo.

    La primera necesidad de esas personas se basa en conocer mejor lo que ocurre

    en la red y, posiblemente, ser informados en cualquier lugar de la instalacin en

    cuestin.

    Esta transparencia en lo que respecta al lugar constituye una caracterstica clave

    que permite al personal de mantenimiento:b Conocer los flujos de la energa elctrica: comprobar que la red est

    correctamente configurada y equilibrada, cules son los consumidores principales,

    en qu periodo del da o de la semana, etc.

    b Conocer el comportamiento de la red: el disparo de una unidad de alimentacin es

    ms fcil de comprender si se tiene acceso a la informacin desde las cargas aguas

    abajo.

    b Estar informado de forma espontnea sobre los eventos, incluso fuera del lugar en

    cuestin mediante la comunicacin mvil actual.

    b Dirigirse directamente al lugar correcto de las instalaciones con el repuesto

    adecuado y con una visin completa de la situacin.

    b Iniciar una accin de mantenimiento teniendo en cuenta la utilizacin real de un

    equipo, ni demasiado pronto, ni demasiado tarde.

    b As pues, el hecho de proporcionar al electricista un modo de supervisar la

    red elctrica puede considerarse como un medio importante para optimizar y, en

    determinados casos, reducir considerablemente los costes de energa.A continuacin se ofrecen algunos ejemplos de la utilizacin principal de los

    sistemas de supervisin ms sencillos:

    b Establecer comparativas entre zonas para detectar un consumo anormal.

    b Realizar un seguimiento de un consumo inesperado.

    b Asegurar que el consumo elctrico no sea superior al de los competidores.

    b Seleccionar el contrato de suministro elctrico adecuado con la compaa elctrica.

    b Configurar un deslastrado simple centrndose nicamente en la optimizacin de

    cargas gestionables, como las luces.

    b Estar en disposicin de solicitar una compensacin por daos y perjuicios debida

    a la falta de calidad en el suministro de la compaa elctrica (el proceso se ha

    detenido debido a una curva en la red).

    Implantacin de proyectos de ahorro energticoEl sistema de supervisin de alimentacin proporcionar una informacin que

    respaldar una completa auditora sobre energa en las instalaciones. Dichaauditora podra cubrir no slo la gestin de la electricidad, sino tambin del agua,

    del aire, del gas y del vapor. Las mediciones, las comparativas y la informacin

    normalizada sobre el consumo de energa indicarn el grado de ahorro energtico

    de los procesos e instalaciones industriales. Se implantarn los planes de accin

    oportunos. Su alcance podr abarcar la implantacin de una iluminacin de control,

    sistemas de automatizacin de edificios, variadores de velocidad, procesos

    automatizados, etc.

    Fig. K9:Los costes de los servicios en las instalaciones seasemejan a la visualizacin de un iceberg. La gran mayoraestn ocultos.

    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

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    Optimizacin de los activosUn hecho cada vez ms frecuente es que la red elctrica est en constante

    evolucin y surge una cuestin recurrente: va a soportar mi red esta nueva

    evolucin?Es aqu donde normalmente un sistema de supervisin puede ayudar a que el

    propietario de la red tome la decisin correcta.

    Mediante su actividad de registro, puede archivar la utilizacin real de los activos y

    evaluar posteriormente con bastante precisin la capacidad no utilizada de una red,

    un cuadro de distribucin, un transformador, etc.

    Un mejor uso de un activo puede incrementar su vida til.

    Los sistemas de supervisin pueden proporcionar informacin precisa sobre el uso

    exacto de un activo y, posteriormente, el equipo de mantenimiento puede decidir la

    operacin de mantenimiento apropiada, ni demasiado tarde ni demasiado pronto.

    Asimismo, en algunos casos, la supervisin de los armnicos puede constituir un

    factor positivo para la vida til de algunos activos (como motores o transformadores).

    Incremento de la productividad mediante la reduccin deltiempo de inactividadEl tiempo de inactividad representa una pesadilla para cualquier persona que est

    al cargo de una red elctrica. Puede suponer una prdida importante a la compaa

    y la presin para restablecer el suministro en un tiempo mnimo y el consiguiente

    estrs para el operador son muy altos.

    Un sistema de control y supervisin puede ayudar a reducir el tiempo de inactividad

    de un modo muy eficaz.

    Sin hablar de un sistema de control remoto que son los sistemas ms sofisticados y

    que pueden ser necesarios para las aplicaciones ms exigentes, un simple sistema

    de supervisin ya puede proporcionarle informacin importante que puede contribuir

    en gran medida a reducir el tiempo de inactividad:

    b Proporcionando al operador informacin espontnea, incluso remota, fuera del

    lugar en cuestin (mediante una comunicacin mvil como la red DECT o GSM/

    SMS).

    b Proporcionando una visin global del estado general de la red.

    b

    Ayudando a la identificacin de la zona que falla.b Obteniendo de forma remota informacin detallada asociada a cada evento

    detectado por los dispositivos de campo (causa de disparo, por ejemplo).

    El control remoto de un dispositivo debe realizarse, aunque no es obligatorio. En la

    mayora de los casos, resulta necesaria la inspeccin de la zona averiada donde se

    pueden llevar a cabo acciones locales.

    Incremento de la productividad mediante la mejora de la calidad de la energa.

    Algunas cargas pueden ser muy sensibles a la calidad de la electricidad y los

    operadores pueden enfrentarse a situaciones inesperadas si la calidad de la energa

    no est controlada.

    As pues, la supervisin de la calidad de la energa constituye un medio apropiado

    para prevenir tales eventos o reparar incidencias especficas.

    4.3 La medicin comienza con la solucin deproducto independiente

    La eleccin de productos de medicin en equipos elctricos se realiza en funcin de

    sus prioridades de eficiencia energtica y de los avances tecnolgicos actuales:

    b Las funciones de medicin y proteccin de la red elctrica BT o MT se integran en

    el mismo dispositivo.

    Ejemplo: rels de medicin y proteccin Sepam, unidad de disparo Micrologic para

    Masterpact, controlador de motor TeSys U, controlador de batera de condensadores

    NRC12, unidades SAI Galaxy, etc.

    b Las funciones de medicin se integran en el dispositivo, separadas de la funcin

    de proteccin, p. ej. integradas en el interruptor automtico BT.

    Ejemplo: unidad de medicin de alto rendimiento PowerLogic Circuit Monitor.

    El progreso obtenido en tiempo real por la informtica y la electrnica industrial se

    utiliza en un nico dispositivo:

    b Para satisfacer las necesidades de simplificacin de los cuadros de distribucin.

    b Para reducir los costes de adquisicin y el nmero de dispositivos.

    b Para facilitar el desarrollo de los productos mediante procedimientos de

    actualizacin de software.

    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

    Controlador de motor TeSys UUnidad de disparo Micrologicpara Masterpact

    K13

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

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    A continuacin se ofrecen ejemplos de mediciones disponibles a travs de Modbus,

    RS485 o Ethernet (Figura K10):

    Unidades demedicin

    Rels de medicin yproteccin MT

    Rels de medicin yproteccin BT

    Reguladoresde bateras decondensadores

    Monitores deaislamiento

    Ejemplos Power Meter,Circuit Monitor, ION

    SEPAM Unidades de disparoMasterpact yCompact Micrologic

    Varlogic Sistema Vigilohm

    Control del consumo de energa

    Potencia, inst., mx., mn. b b b b

    Energa, capacidad de restablecimiento b b b

    Factor de potencia, inst. b b b

    Cos inst. b b

    Mejora de la disponibilidad de alimentacin

    Corriente, inst., mx., mn., desequilibrio b b b b

    Corriente, captura de forma de onda b b b

    Tensin, inst., mx., mn., desequilibrio b b b b

    Tensin, captura de forma de onda b b b

    Estado de dispositivo b b b b

    Historial de fallos b b b

    Frecuencia, inst., mx., mn. b b b

    THDu, THDi b b b b

    Mejora de la gestin de la instalacin elctricaTemperatura de cargas, estado trmicode cargas y dispositivos

    b b b

    Resistencia de aislamiento b

    Controladores demotor

    Variadores develocidad BT

    Arrancadoressuaves BT

    Arrancadoressuaves MT

    Unidades SAI

    Ejemplos TeSys U ATV.1 ATS.8 Motorpact RVSS Galaxy

    Control del consumo de energa

    Potencia, inst., mx., mn. b b b

    Energa, capacidad de restablecimiento b b b

    Factor de potencia, inst. b b b

    Mejora de la disponibilidad de alimentacin

    Corriente, inst., mx., mn., desequilibrio b b b b b

    Corriente, captura de forma de onda b b

    Estado de dispositivo b b b b b

    Historial de fallos b b b b

    THDu, THDi b

    Mejora de la gestin de la instalacin elctrica

    Temperatura de cargas, estado trmicode cargas y dispositivos

    b b b b b

    Horas de funcionamiento del motor b b b

    Seguimiento de la batera b

    Fig. K10:Ejemplos de mediciones disponibles a travs de Modbus, RS485 o Ethernet.

    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

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    Ejemplo de soluciones para instalaciones de tamao medioAnalysesample Ltd. es una empresa especializada en el anlisis de muestras

    industriales de fbricas regionales (metales, plsticos, etc.) para certificar sus

    caractersticas qumicas. La empresa desea llevar un mejor control del consumo desus calderas elctricas y de su sistema de aire acondicionado, as como garantizar

    la calidad del suministro elctrico para los dispositivos electrnicos de alta precisin

    utilizados para analizar las muestras.

    Red elctrica protegida y supervisada a travs del sitio deIntranetLa solucin implantada implica la recuperacin de los datos de energa a travs de

    unidades de medicin que tambin permiten medir parmetros elctricos bsicos,

    as como la verificacin de la calidad de la energa elctrica. Un navegador de

    Internet, conectado a un servidor Web, permite utilizar dichos datos con gran

    facilidad y exportarlos a una hoja de clculo de tipo Microsoft Excel. Las curvas de

    potencia pueden trazarse en la hoja de clculo en tiempo real (Figura K11).

    De esta forma, no se requiere ninguna inversin en informtica, ya sea en software

    o hardware, para utilizar los datos.Por ejemplo, para reducir la factura de electricidad y limitar el consumo durante

    la noche y los fines de semana, debemos estudiar las curvas de tendencias

    proporcionadas por las unidades de medicin (Figura K12).

    Fig. K12: A Prueba para apagar toda la iluminacin B Prueba para apagar el aire acondicionado.Aqu, el consumo durante las horas de inactividad parece excesivo; en consecuencia, se tomaron dos decisiones:bReducir la iluminacin durante la noche.bApagar el aire acondicionado durante los fi nes de semana.La nueva curva obtenida muestra una reduccin signifi cativa del consumo.

    4 De la medicin elctrica a lainformacin elctrica

    Antes de la accin correctiva

    Fecha/Hora

    Despus de la accin correctiva

    Fecha/Hora

    Corte de prueba detoda la iluminacin

    Corte de prueba delaire acondicionado

    Fig. K11:Ejemplo de red elctrica protegida y supervisada atravs del sitio de Intranet.

    Enlace serieModbus

    K15

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

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    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

    La mayora de las organizaciones ya dispondrn de algn tipo de sistema deinformacin sobre energa, incluso si ste no se identifi ca o se gestiona como tal.Deber tenerse en cuenta que en un mundo empresarial en constante evolucin,

    cualquier sistema de informacin necesitar desarrollarse para alcanzar su objetivoprincipal: respaldar la toma de decisiones sobre gestin; un punto clave consiste enfacilitar la informacin sobre energa a todos los niveles de la organizacin a travsde la infraestructura de comunicacin.

    Los datos sobre energa son datos importantes, constituyen uno de los activos dela empresa. La empresa cuenta con responsables de TI ya encargados de gestionarsus otros sistemas informticos. Intervienen de forma activa en el sistema desupervisin de la alimentacin y, sobre todo, en el sistema de intercambio de datosdentro de la organizacin empresarial.

    5.1 Red de comunicacin a nivel de los productos,los equipos y las instalaciones

    El funcionamiento diario del sistema de informacin sobre energa puede mostrarse

    en un diagrama de bucle cerrado (Figura K13).

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

    Se utilizan diversos recursos para enviar datos desde los dispositivos de mediciny proteccin instalados en los armarios elctricos del usuario, p. ej. a travs deSchneider ElectricTransparent Ready.

    El protocolo de comunicacin ModbusModbus es un protocolo de mensajera industrial entre equipos que se interconectaa travs de un enlace de transmisin fsico, p. ej. RS485 o Ethernet (medianteTCP/IP) o un mdem (GSM, radio, etc.). Este protocolo se implanta con frecuencia

    en productos de medicin y proteccin para redes elctricas.Creado inicialmente por Schneider Electric, Modbus constituye ahora un recursopblico gestionado por una organizacin independiente Modbus-IDA, que permiteuna apertura total de sus especifi caciones. Modbus, estndar industrial desde 1979,permite la comunicacin entre millones de productos.La IETF, autoridad internacional que gestiona Internet, ha aprobado la creacin deun puerto (502) para los productos conectados a Internet/Intranet que utilicen elprotocolo de comunicacin Ethernet Modbus TCP/IP.

    Modbus representa un proceso de consulta/respuesta entre dos equipos basado enservicios de lectura y escritura de datos (cdigos de funcin).La consulta es emitida por un nico maestro y la respuesta es enviada nicamentepor el equipo esclavo identifi cado en la consulta (Figura K14).El usuario establece para cada producto esclavo conectado a la red Modbus unnmero identifi cativo del 1 al 247 denominado direccin Modbus.El maestro, por ejemplo, un servidor Web integrado en un armario elctrico,consulta simultneamente todos los productos con un mensaje en el que se incluyela direccin de destino, el cdigo de funcin, la ubicacin de la memoria en elproducto y la cantidad de informacin (253 bytes mximo).Slo un producto con la direccin correspondiente responde a la solicitud de datos.El intercambio slo se lleva a cabo con la iniciativa del maestro (en este caso, elservidor Web): se trata del procedimiento operativo Modbus maestro-esclavo.

    Fig. K13:Jerarqua de sistemas.

    Datos

    Informacin

    Comprensin

    * Red de comunicacin

    Modbu

    s*

    Intran

    et*

    Sistemas de informacin de energa

    Comun

    icaci

    n

    dispositivo

    deme

    dicin

    *

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    5 Sistema de informacin ycomunicacin

    Este procedimiento de consulta seguido de una respuesta implica que el maestro

    tendr disponibles todos los datos en un producto cuando stos sean solicitados.El maestro gestiona todas las consultas de transaccin sucesivamente si stas van

    destinadas al mismo producto. Esta disposicin conduce al clculo de un nmeromximo de productos conectados al maestro para optimizar un tiempo de respuestaaceptable para el iniciador de consultas, especialmente, cuando se trata de un

    enlace RS485 de baja velocidad.

    Fig. K14:Los cdigos de funcin permiten la escritura o lectura de los datos.Un mecanismo de deteccin de errores de transmisin denominado CRC16 permite que unmensaje con un error se repita y slo responda el producto en cuestin.

    Su red de Intranet

    El intercambio de datos industriales emplea bsicamente las tecnologasWeb implantadas permanentemente en la red de comunicacin corporativa y,especialmente, en su Intranet.

    La infraestructura informtica gestiona la convivencia de las aplicaciones desoftware: la empresa la emplea para utilizar aplicaciones de oficina, impresin, copiade seguridad, para el sistema informtico corporativo, contabilidad, compras, ERP,control de las instalaciones de produccin, API, MES, etc. La convivencia de losdatos en la misma red de comunicacin no supone ningn problema tecnolgicoespecial.

    Cuando hay varios PCs, impresoras y servidores conectados a otros edificios dela empresa, probablemente a travs de la red local Ethernet y servicios Web: estaempresa pasa a estar inmediatamente capacitada para que sus armarios elctricosproporcionen datos sobre el ahorro energtico. Sin ningn desarrollo de software,lo nico que se requiere es un navegador de Internet de tipo Microsoft InternetExplorer.

    Los datos de estas aplicaciones pasan por la red Ethernet de banda ancha local a

    una velocidad de hasta 1 Gb/s. Los medios de comunicacin normalmente utilizadosen este mbito son el cobre o la fibra ptica, que permiten una conexin encualquier lugar, tanto en edificios comerciales o industriales como en instalacioneselctricas.

    Si la empresa tambin dispone de una red de comunicacin de Intranet interna paraenviar correo electrnico y compartir datos de servidores Web, utiliza un protocolode comunicacin estandarizado sumamente conocido: TCP/IP.

    Aplicaciones SNMP NTP RTPS DHCP TFTP FTP HTTP SMTP Modbus

    Transporte UDP TCP

    Conexin IP

    Fsico Ethernet 802.3 y Ethernet II

    Modbus maestro Modbus esclavo

    Inicio de solicitud

    Realizar la accin

    Iniciar la respuesta

    Recibir la respuestaCdigo de funcin

    Respuesta de datos

    Cdigo de funcinSolicitud de fecha

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    El protocolo de comunicacin TCP/IP est destinado para servicios Webampliamente utilizados tales como HTTP para el acceso a pginas Web o SMTPpara la mensajera electrnica entre otros servicios.

    Los datos elctricos registrados en los servidores Web industriales instalados enarmarios elctricos se envan a travs del mismo protocolo TCP/IP estandarizadocon el fin de limitar los costes de mantenimiento de TI recurrentes intrnsecos a unared informtica. ste es el principio operativo de Schneider Electric TransparentReady para la comunicacin de datos sobre eficiencia energtica. El armarioelctrico es autnomo, por lo que no se requiere ningn sistema informticoadicional en un PC; todos los datos relacionados con la eficiencia energticase registran y pueden transferirse del modo habitual a travs de la Intranet, lacomunicacin GSM, una conexin telefnica fija, etc.

    SeguridadEmpleados bien informados, ms eficientes y que trabajan con una total seguridadelctrica: ya no necesitan acceder a salas elctricas ni realizar comprobacionesestndar en dispositivos elctricos, tan slo tienen que consultar datos. En estascondiciones, los sistemas de comunicacin ofrecen a los empleados de la empresaunas ventajas inmediatas y significativas, y les evitan la preocupacin de cometerposibles errores.

    De esta forma, los electricistas, los tcnicos de mantenimiento o produccin y losresponsables de las instalaciones pueden trabajar juntos con total seguridad.

    Segn la confidencialidad de los datos, el responsable de TI simplemente otorgar alos usuarios los derechos de acceso oportunos.

    Impacto marginal en el mantenimiento de las redes localesEl responsable de TI de la empresa cuenta con recursos tcnicos para supervisar yaadir equipos a la red de la empresa local.Basndose en servicios Web estndar, incluido el protocolo Modbus en TCP/IP, ydebido a la poca necesidad de ancho de banda caracterstica de los sistemas desupervisin de redes elctricas, as como el uso de tecnologas que no resultanafectadas por virus y estndares de TI mundiales, el responsable de TI no necesitarealizar ninguna inversin especfica para preservar el nivel de rendimiento de lared local o protegerla frente a cualquier problema de seguridad adicional (virus,

    manipulacin, etc.).

    Capacitacin de colaboradores externosDe acuerdo con la poltica de seguridad de la empresa, pueden utilizarse losservicios de asistencia de los colaboradores habituales en el sector elctrico:contratistas, responsables de instalaciones, fabricantes de paneles e integradores

    de sistemas, o bien los Servicios de Schneider Electric pueden proporcionar

    asistencia remota y anlisis de datos elctricos a la compaa consumidora deelectricidad.

    El servicio Web de mensajera puede enviar datos regularmente por correoelectrnico o se pueden consultar las pginas Web de forma remota mediante el usode las tcnicas adecuadas.

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

  • 8/7/2019 Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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    K19

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Eq. gateway

    1

    2

    3

    Niveles defuncionamiento

    Supervisin deinstalacin deuso general

    Supervisinespecializadade redes

    Supervisinbsica

    Navegadorweb estndar

    Equipo dealimentacin

    Supervisinespecializadacomo PowerLogic SMS

    Complejidaddel sistema

    Sistema desupervisinde uso general

    Equipo dealimentacin

    Otrasinstalaciones Proceso

    Equipoelctricointeligente

    Eq. servidor

    Eq. servidor

    Red estndar Redes elctricas sensibles Instalaciones de gran demanda

    Otrasinstalaciones

    5.2 Del sistema de supervisin y control de la red alequipo elctrico inteligente

    Tradicionalmente y durante aos, los sistemas de supervisin y control se hancentralizado y basado en los sistemas de automatizacin SCADA (supervisin,control y adquisicin de datos).La decisin de invertir en tales sistemas, indicado (3) en la Figura K15, se reservpara las instalaciones con una fuerte demanda, debido a que o bien se trataban de

    importantes consumidores de potencia o sus procesos eran muy sensibles a la falta

    de calidad en la alimentacin.Estos sistemas, basados en tecnologas de automatizacin, estaban diseadosy personalizados por un integrador de sistemas y, posteriormente, se instalaban

    in situ. Sin contar con el coste inicial, los conocimientos necesarios para utilizar

    correctamente tales sistemas unido al coste de las actualizaciones necesarias para

    seguir la evolucin de la red pueden haber evitado la inversin por parte de usuariospotenciales.

    De esta manera, el enfoque indicado (2), basado en una solucin dedicadadestinada al electricista, resulta mucho ms apropiado para las necesidadesespecficas de la red elctrica y supone una verdadera recuperacin de la inversinrealizada. Sin embargo, debido a su arquitectura centralizada, es posible que el

    coste de estas soluciones resulte an elevado.

    En algunas instalaciones, los tipos (2) y (3) pueden convivir, proporcionando la

    informacin ms precisa al electricista cuando sea necesario.Hoy en da, ha llegado un nuevo concepto de equipo elctrico inteligente, indicado(1), considerado como un paso introductorio para pasar a los niveles 2 y 3, debido a

    la capacidad que tienen estas soluciones para coexistir en una instalacin.

    Fig. K15:Colocacin de los sistemas de supervisin.

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

  • 8/7/2019 Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    K20

    Schneider ElectricGua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Arquitectura basada en equipos inteligentes (ver la Figura K16)Esta nueva arquitectura ha aparecido recientemente gracias a las posibilidades de

    la tecnologa Web y puede situarse realmente como un punto de partida para los

    sistemas de supervisin.Basada en tecnologas Web, aprovecha al mximo los servicios y protocolos decomunicacin estndar, as como el software sin licencia.El acceso a la informacin sobre electricidad se puede realizar desde cualquierlugar de las instalaciones y el personal de mantenimiento elctrico puede aumentarconsiderablemente su eficacia.Tambin se ofrece una apertura a Internet para servicios prestados fuera de lasinstalaciones.

    Arquitectura centralizada especializada en electricistas(ver la Figura K17)

    Dedicada al electricista, el hecho de que esta arquitectura est basada en unasupervisin especfica centralizada significa que satisface completamente lasnecesidades en cuanto a la supervisin de una red elctrica.As pues, ofrece de forma natural un nivel de especializacin inferior para configurary mantener; todos los dispositivos de distribucin elctrica ya estn presentes enuna librera dedicada. Finalmente, los costes de adquisicin se reducen al mnimo,debido al bajo nivel de esfuerzo integrador del sistema.

    Fig. K17:Sistema de supervisin especializado en Distribucin Elctrica.

    1 2 3

    Modbus

    Intranet (Ethernet/IP)

    Internet

    Navegador webestndar remoto

    Pasarela delservidor de equipos

    Equipo elctrico inteligente

    Interruptores automticos

    Medidor 1 Medidor 2 Medidor 3

    Navegador webestndar remoto

    Fig. K16:Arquitectura de equipos inteligentes.

    Modbus

    1 2 3

    Supervisor dedicadopara electricista

    Modbus (SL o Ethernet/IP)

    Interruptores automticos

    Equipo elctrico de comunicacinPasarela

    Medidor 1 Medidor 2 Medidor 3

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

  • 8/7/2019 Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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    K21

    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    Schneider Electric Gua de diseo de instalaciones elctricas 08

    Modbus

    1 2 3

    Interruptores automticos

    Supervisor convencional

    Modbus (SL o Ethernet/IP)

    Equipo elctrico de comunicacinPasarela

    Medidor 1 Medidor 2 Medidor 3

    Arquitectura centralizada de uso general (ver la Figura K18)Aqu se muestra una arquitectura tpica basada en piezas de automatizacinestndar tales como los sistemas SCADA y pasarelas.

    A pesar de su eficacia real, esta arquitectura tiene algunas desventajas como:b El nivel de conocimientos necesario para su uso.

    b Su dificultad de actualizacin.b Y, finalmente, el riesgo en cuanto a la rentabilidad de estas soluciones.Sin embargo, no cuentan con ningn equivalente para lugares con una fuertedemanda y son muy adecuados para centros de operaciones centrales.

    Fig. K18:Sistema de control y supervisin convencional en tiempo real.

    5.3 La asistencia electrnica se vuelve accesible

    La implantacin de un sistema de informacin que respalde rpidamente un enfoquede eficiencia energtica global conduce a un beneficio econmico, normalmente conuna rentabilidad de la inversin inferior a 2 aos para la electricidad.

    Otro beneficio adicional, todava subestimado hoy en da, es el uso de lastecnologas de la informacin en el sector elctrico. La red elctrica puede seranalizada de vez en cuando por una tercera parte, especialmente, mediante el uso

    de competencias externas a travs de Internet para asuntos muy especficos:b Contratos de suministro elctrico. El cambio de proveedor en un momentodeterminado, p. ej. con un anlisis econmico permanente de los costesrelacionados con el consumo, se hace posible sin necesidad de esperar una revisinanual.

    b Gestin total de los datos elctricos, a travs de Internet, para transformarlos eninformacin relevante que se transfiera a travs de un portal Web personalizado.La informacin de uso del consumidor constituye actualmente un servicio de valor

    aadido, disponible para una gran variedad de usuarios. Resulta sencillo exponer losdatos de uso de los clientes en Internet, pero lograr que dicha informacin resultetil para los usuarios ya es otra cuestin.b Diagnstico de fallos elctricos complejos para llamar a un experto electrotcnico,un recurso poco frecuente al que puede accederse fcilmente a travs de la Web.b Supervisin del consumo y generacin de alertas en caso de producirse picos deconsumo anormales.

    b Un servicio de mantenimiento gracias al cual, ya no es necesario enfrentarse

    a la presin de los gastos generales a travs de unos servicios de gestin en lasinstalaciones.

    El ahorro energtico deja de ser un problema al que ha de enfrentarse la empresapor s sola, muchos colaboradores electrnicos pueden respaldar este enfoquesegn se requiera, especialmente, cuando se llega a la fase de asistencia para lamedicin y la toma de decisiones, con la condicin de que la red se mida y seacomunicativa a travs de Internet.La implantacin puede ser gradual, haciendo comunicativos en un principio a unoscuantos componentes de los equipos y ampliando gradualmente el sistema para que

    sea ms preciso u ofrezca una mayor cobertura de la instalacin.

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

  • 8/7/2019 Capitulo k Eficiencia Energetic A Distribucion Electrica

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    K - Efi ciencia energtica en la distribucin elctrica

    K22

    ReportsODBC

    XML

    Ethernet/VPN Ethernet/VPN

    New York Chicago Los Angeles Seatt le

    Almacenamiento dedatos, incluido:- Niveles de ocupacin- Pies cuadrados- Otros parmetros

    Normalizacin de datoscon:- Temperatura- Niveles de ocupacin- Salas- Otros parmetros

    Calidad de alimentacinelctrica,

    agua y gas

    Anlisis delcoste energtico

    WEB

    Informacinde tiempo

    Informacin de tiempo

    Tarifas y tasas deutilidades

    Precios en tiempo realWEB

    La empresa puede elegir su poltica: puede pedir a uno o varios colaboradores queanalicen los datos, hacerlo ella misma o combinar ambas opciones.

    La empresa puede optar por gestionar su energa elctrica por s sola o pedir a un

    colaborador que supervise la calidad para garantizar una supervisin activa de losresultados en cuanto a la antigedad.

    Ejemplo:Schneider Electric propone unos servicios electrnicos que ofrecen una aplicacin devisualizacin y anlisis de datos de carga en modo ASP. Simplifi ca los procesos para losarrendatarios con ubicaciones situadas en diferentes lugares al proporcionarles una informacinintegrada adecuada sobre el uso y la facturacin correspondientes a todas las ubicacionescombinadas.El sistema convierte los datos de uso del cliente en informacin til, fcilmente accesible paratodos los usuarios internos. Ayuda a controlar los costes al mostrar a los clientes el modo enque su organizacin utiliza la energa.

    Una gran variedad de funciones satisface las necesidades del personal desde la mismaplataforma: acceso y anlisis de datos, historial y estimacin de facturas, comparacin detarifas, anlisis hipotticos (evaluacin del impacto de los cambios operativos, tales como elcambio de energa entre periodos de tiempo o la reduccin del uso en cantidades o porcentajesfi jos), alarmas automticas, informes memorizados, comparativas (comparativas con los datos

    de uso de varias instalaciones mediante la aplicacin de factores de normalizacin como metroscuadrados, horas de funcionamiento y unidades de produccin). Mltiples servicios (acceso alos datos de uso de gas, agua, electricidad, etc.).

    5 Sistema de informacin ycomunicacin

    Fig. K19:Ejemplo de solucin tpica.