INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”
INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN KILOWATTHORIMETRO INTELIGENTE
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
PRESENTAN:
González Ramírez Ricardo
Rodríguez Hernández Luis Alberto
ASESORES:
Dr. Raúl Ángel Cortés Mateos M. en C. Pedro Gustavo Magaña del Río
MEXICO, D.F. 2012
Dedicatorias
A mis padres, con mucho amor y cariño, por ser mi fuerza durante todo este tiempo
quienes me han apoyado siempre, porque creyeron en mi y me sacaron adelante, dándome
ejemplos dignos de superación y entrega.
Porque han sido y son las personas más importantes en mi vida, ya que sin su inmenso apoyo jamás hubiera logrado conseguir lo que hasta ahora, porque admiro su fortaleza y por lo que han hecho de mí.
Gracias por haber fomentado en mí el deseo de superación en la vida.
Mil palabras no bastarían para agradecerles su apoyo, su comprensión y sus consejos en los momentos difíciles. Es para ellos este proyecto, porque sin ellos, no hubiese podido ser.
Luis Alberto Rodríguez Hernández
Agradecimientos: A mi madre María del Rosario, por todo el apoyo que me ha demostrado desde que era
pequeño, siempre me acompañaste en cualquier cosa que tuviera que ver con los asuntos escolares, por escuchar todos los problemas que le contaba, por darme los consejos que necesitaba en muchos momentos y por procurarme que no me hiciera falta nada para mi desarrollo como profesionista y como persona, mama te lo agradezco infinitamente de mucho corazón.
A mi padre Luis Manuel, por todo el apoyo y cuidados que me diste desde pequeño, por
fomentar en mi un gusto por el campo de las materias de ciencias exactas así como de tecnología, te agradezco porque durante el tiempo que estuve como estudiante nunca tuve alguna carencia de ayuda tuya ni de ningún recurso para desarrollarme, te agradezco mucho por todo lo que me has dado.
A mi Hermano Cristian Israel, por apoyarme en algunas actividades que por la
saturación de tiempo no podía cumplir en casa y apoyar a mi madre y hermana cuando yo no podía hacerlo, por que directa o indirectamente me ayudaste a cumplir este logro, Gracias!
A mi Hermana Dafne Johana, por apoyarme como podía, por escucharme, hablar
conmigo y estar a mi lado en momentos en los que necesitaba alguna opinión, por apoyar en casa cuando por ciertas circunstancias me ausentaba y no podía realizar mis actividades normales, por acompañarme durante este tiempo, Gracias!!! Y síguele echando muchas ganas.
A mi abuelo Isidro, por procurarme mucho desde muy pequeño, por estar al pendiente
de mi bienestar y de que nunca me faltara algo, porque siempre tuve tus consejos, tus buenos deseos y bendición, por preguntarme siempre que como estaba y como iba la escuela, te doy muchísimas gracias por todo tu apoyo.
A mis amigos que siempre han estado conmigo, que me han apoyado y creído en mí.
José Luis Pichardo, León González, Gabriela García, Bernardo González, Jacqueline Salas, Milton Guzmán, Ulises Alva que de alguna manera colaboraron o influyeron en la realización de este trabajo y en especial a mi amigo Ricardo González Ramírez que estuvo conmigo en tantos y tantos trabajos en equipo durante la carrera hasta el presente.
Luis Alberto Rodríguez Hernández
Dedicatorias
La concepción de este proyecto está dedicada a mis padres, pilares fundamentales en mi
vida quienes a lo largo de ella han velado por mi bienestar y educación siendo mi apoyo en todo momento. Sin ellos, jamás hubiese podido conseguir lo que hasta ahora. Porque gracias a sus consejos y palabras de aliento crecí como persona, Gracias por su apoyo, confianza y amor que siempre me brindaron incondicionalmente. Gracias por ayudarme a cumplir mis objetivos como persona y estudiante Con mucho cariño les dedico todo mi esfuerzo y trabajo puesto para la realización de esta tesis.
Ricardo González Ramírez
Agradecimientos A mis padres: Quienes a lo largo de toda mi vida han apoyado y motivado mi formación
académica, creyeron en mí en todo momento y no dudaron de mis habilidades.
A mi madre Lulú: Gracias por todo el cariño y apoyo que siempre me has brindado, por
todas esas veces que me escuchaste y aconsejaste en mis problemas, porque siempre te preocupaste de que no me hiciera falta nada, porque gracias a ti he llegado a crecer como una gran persona. Por todo lo que has hecho por mi te estaré infinitamente agradecido
A mis Hermanos: Gracias siempre fueron un ejemplo para mí, uno muy bueno, quiero que
sepan que los admiro y los quiero mucho, gracias por estar siempre conmigo.
A mi hermano Oscar: Ita gracias por todos esos ejemplos a seguir que me has dado,
porque gran parte de las cosas que hago son gracias a ti, porque siempre has estado en los momentos más difíciles que he pasado, “Gracias por ser más que un hermano”
A mi hermano Alejandro: Por esas veces que me has escuchado, por apoyarme en lo que
esta a tu alcance, porque indirectamente eres parte de este logro
A toda mi familia: Gracias a mis tíos y en especial a mi abuelo José que siempre me ha
apoyado en toda mi vida y se ha preocupado por mi bienestar en todo momento, porque aunque no es su obligación siempre estuvo al pendiente de todo con respecto a mi, también su aporte fue esencial para que llegara hasta el final de esta carrera, muchas gracias.
A mis amigos: que siempre me han apoyado y creído en mi, porque son un ejemplo a
seguir y sé que yo también lo soy para ustedes, por siempre estar en los momentos en los que se tiene que estar, por escucharme y aconsejarme, por ayudarme en lo que pueden gracias Jasón, Aldo, Aarón y especialmente gracias a Luis que siempre hicimos un buen equipo, gracias Pichi, Gaby y León que también forman parte de la culminación de este trabajo.
Ricardo González Ramírez
Al Instituto Politécnico Nacional, por ser la institución que no ha brindado tanto, en la
cual tuve el gusto de pertenecer desde el bachillerato llevando con orgullo nuestros colores, por hacer de nosotros con el día a día de nuestra formación mejores personas para nuestra sociedad y país, por podernos desarrollar en sus instalaciones así como en las aulas, y por todas esas experiencias que vivimos dentro y en los alrededores de las instalaciones, agradezco a esta gran institución.
A la Escuela Superior De Ingeniería Mecánica Y Eléctrica Unidad Profesional Zacatenco, Por haber sido casa de enseñanza, durante todo este recorrido de esfuerzos y
de triunfos, por habernos brindado la oportunidad de terminar un ciclo más de nuestra preparación profesional y poder servir a nuestro país.
Al profesor Pedro Magaña del Rio, por aceptarnos en la academia de comunicaciones,
aceptar el compromiso de ser nuestro asesor, llevarnos de la mano con los tramites necesarios y de orientarnos siempre, pero agradecemos sobre todo que cuando las cosas se complicaron o no salieron como lo teníamos planeado usted nos siguió apoyando sin importar las complicaciones que se nos pusieran en frente continuo con nosotros, profesor gracias de que usted sea quien nos ha apoyado tanto.
Al Dr. Raúl Cortes Mateos, por ser quien nos recibiera desde octavo semestre y nos
orientara sobre como llevar toda la parte técnica de nuestro trabajo, así como tenernos en consideración para sus clases en las cuales aprendimos mucho, por todas esas platicas en el aula y laboratorio en el cual hablábamos de muchas problemáticas, por ayudarnos en todas nuestras dudas y problemas que surgieron con el presente, por el apoyo que nos brinda a nosotros ante los demás profesores y autoridades de la escuela como profesor investigador.
Para ellos toda nuestra admiración y respeto
Ricardo González Ramírez y Luis Alberto Rodríguez Hernández
DISEÑO E
IMPLEMENTACION DE UN KILOWATTHORIMETRO
INTELIGENTE
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IX | Página
O B J E T I V O
Realizar el diseño y la implementación de un kilowatthorímetro inteligente capaz de
disminuir el robo de energía eléctrica, por contar con un seguro digital que muestre
cuando ha sido alterado o cuando haya habido intento de hacerlo y que cuente con
un display que muestre la cifra a pagar por el consumo utilizado en cualquier
momento para poder dar a conocer este dato al propietario del inmueble donde se
toma la lectura, además de hacer una estimación del cobro por la energía
consumida al final del mes.
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Índice
INTRODUCCIÓN VIII
ANTECEDENTES X
Capitulo 1 Energía Eléctrica 1
1.1 Potencia Eléctrica 3
1.2 Medidores de Potencia Electrica 3
1.2.1 Vatímetro 3
1.2.2 Kilowatthorímetro 5
1.3 RMS 6
Capitulo 2 Diseño y Desarrollo del Hardware 8
2.1 Fuente de Alimentación para el Sistema 9
de Medición
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XI | Página
2.2 Fuente de Voltaje de Desplazamiento (offset) 11
2.3 Interfaz Acopladora de Voltaje 13
2.4 Interfaz Acopladora de Corriente 16
2.5 Interfaz de Acoplamiento de Voltaje y Corriente 17
2.5.1Display de cristal liquido (LCD) 18
2.6 Sistema de Desarrollo 21
Capitulo 3 Diseño y Desarrollo del Software 23
3.1 Algoritmos De Programación del kilowatthorímetro 24
3.2 Muestreo de la Señales de Voltaje y Corriente 24
de Entrada
3.3 Voltaje RMS 27
3.4 Corriente RMS 28
3.5 Energía Eléctrica 29
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XII | Página
3.6 Seguro Digital (Tamper) 31
3.7 Cobro de la Energía Consumida 32
3.8 Predicción de Energía Consumida 33
3.8.1 Predicción en Pesos 33
3.8.2 Predicción en Kilowatts-Hora 34
Capitulo 4 Mediciones y Pruebas 35
4.1 Pruebas de la Interfaz Acopladora de Voltaje 36
y Corriente
4.2 Pruebas del CAD 40
4.3. Pruebas Del Voltaje RMS 44
4.4 Pruebas De la Corriente RMS 45
4.5 Pruebas De la Energía Eléctrica 46
4.6 Pruebas Del Cobro de la Energía Consumida 50
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XIII | Página
4.7 Pruebas de la Predicción de Energía Consumida 54
4.7.1 Predicción en Pesos 54
4.7.2 Predicción en Kilowatts-Hora 58
4.8 Pruebas Del Seguro Digital (Tamper) 61
Capitulo 5 Conclusiones y Recomendaciones 62
Capitulo 6 Anexos y Tablas 64
Capitulo 7 Glosario 97
Capitulo 8 Biblografía / Referencias 100
Introducción
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XV | Página
INTRODUCCION
Las empresas encargadas de suministrar la energía eléctrica tienen que realizar un
cobro por el servicio otorgado, y para esto es necesario hacer una medición eficaz
del consumo realizado por cada usuario.
Existen diferentes tipos de instrumentos de medición para los parámetros eléctricos
entre los más comunes se encuentran el vóltmetro (utilizado para medir el voltaje), el
ampérmetro (utilizado para medir la corriente) y el óhmetro (utilizado para medir la
resistencia eléctrica) y el kilowatthorímetro, el cual tiene la función de medir la
energía eléctrica en kilowatts consumidos por cada hora.
Existen medidores electromecánicos y electrónicos. Los medidores electromecánicos
utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un
disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos inducidos, produce un giro
que mueve las agujas de la carátula mismas que marcan las unidades
correspondientes al consumo. Los medidores electrónicos utilizan convertidores
analógico-digitales para hacer la conversión y procesamiento de las señales digitales
para mostrar en un LCD la medición correspondiente.
En este trabajo se realizo la implementación de un kilowatthorímetro monofásico
capaz de hacer la medición de la energía consumida por el usuario y estimar un
cobro por el consumo de la misma mediante una tarjeta de desarrollo DEMOEM que
cuenta con un microcontrolador de 32 bits mcf51em256.
Antecedentes
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ANTECEDENTES
El kilowatthorímetro electromecánico tiene su bobina fija colocada de forma que la
atraviese toda la intensidad del circuito, mientras que la bobina móvil se conecta en
serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje
de la fuente.
La inclinación resultante de la bobina móvil produce un par de giro sobre un disco. El
par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito y depende tanto
de la intensidad como del voltaje y se puede calibrar directamente en vatios, ya que
la potencia es el producto del voltaje y la intensidad de la corriente.
El disco está soportado por campos magnéticos y soportes de rubí para disminuir la
fricción, un sistema de engranes transmite el movimiento del disco a las agujas que
cuentan el número de vueltas del medidor. A mayor potencia más rápido gira el
disco, acumulando más giros conforme pasa el tiempo.
Las tensiones máximas que soportan los medidores eléctricos son de
aproximadamente 600 volts y las corrientes máximas pueden ser de hasta 200
Ampers.
Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos límites se requieren
transformadores de medición de tensión y de corriente, y se utilizan factores de
conversión para calcular el consumo en dichos casos.
Hoy en día existen muchas formas de manipular los medidores para que se efectúe
una lectura inferior al consumo real provocando que se tenga un cobro menor; una
de estas formas puede ser la cancelación parcial del campo magnético de las
bobinas que generan el giro del disco debido a un cambio en la posición de las
bobinas internas de dicho aparato; otra forma de hacerlo es cortocircuitando dicho
aparato usando un “puente” entre sus terminales de entrada y salida, ya que la
corriente tiene la propiedad de circular por donde encuentre menos oposición a su
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XVIII | Página
paso; estas son solo 2 de muchas formas que existen para manipular los medidores.
Esto es considerado un robo de energía.
Luz y Fuerza del Centro (LyFC) actualmente a cargo de CFE, pierde al año 15 mil
millones de pesos por evasión al pago de energía eléctrica. Cifra estimada en el año
2007.
CAPÍTULO 1 |
ENERGIA ELECTRICA
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2 | Página
CAPITULO 1 ENERGIA ELECTRICA
La energía eléctrica es la relación de transferencia de potencia por unidad de tiempo;
la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo
determinado.
La potencia puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la
energía debe ser medida durante un cierto periodo, por ejemplo un segundo, una
hora o un año.
(∑ ( ) ( )
) Ec.1
Donde:
E = Energía
V = Voltaje
I = Corriente
i = Muestra
N = Numero de Muestras
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3 | Página
1.1 Potencia Eléctrica
Potencia eléctrica es la rapidez con la que se realiza un trabajo. Siempre se realiza
trabajo cuando una fuerza provoca movimiento. Cuando el voltaje provoca
movimiento de electrones, se realiza un trabajo al desplazar a los electrones de un
punto a otro. La rapidez con que este trabajo se realiza se denomina como potencia
eléctrica.
La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Vatio, o Watt.
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer
un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica
de muchas maneras útiles, como calor, luz, movimiento, sonido etc.
1.2 Medidores de Potencia Electrica
1.2.1 Vatímetro
Es un instrumento capaz de medir la energía promedio consumida en un circuito.
Vatimetro analógico:
El vatímetro analógico es un instrumento electrodinámico usado para medir la
energía eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico
dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas bobinas de
corriente, y una bobina móvil llamada bobina de voltaje.
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Figura 1. Vatímetro Analógico
Vatímetro Digital
Los vatímetros electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la
conversión y el procesamiento de las señales digitales para mostrar en un display la
medición correspondiente.
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Figura 2. Vatímetro Digital
1.2.2 Kilowatthorímetro
El kilowatthorímetro es un instrumento que tiene la función de hacer la medición de la
acumulación de energía en unidades de kilowatts por hora.
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Figura 3. Kilowatthorímetro
1.3 RMS
El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto
de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa.
Los voltajes o corrientes cuando son alternos se expresan de forma común por su
valor efectivo o RMS (Root Mean Square – Raíz Cuadrática Media).
Cuando se dice que en las casas se tienen 120 o 220 volts, éstos son valores RMS o
eficaces.
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7 | Página
√
∫ ( )
Ec.2
Donde:
VRMS= Voltaje Eficaz o RMS
T = Periodo de la Señal.
V (t) = Señal de Voltaje
El valor RMS en forma discreta esta dado por:
√
∑ ( ) Ec.3
Donde:
N = Numero de Muestras
i = Numero de la Muestra
V = Voltaje
CAPÍTULO 2 | DISEÑO Y
DESARROLLO DEL HARDWARE
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CAPITULO 2 DISEÑO Y DESARROLLO DEL HARDWARE
2.1 Fuente de Alimentación para el Sistema de Medición
Para que el sistema de medición funcione se necesita una fuente alimentación de
3.3VCD, a partir de una fuente de 127VCA.
El circuito diseñado se muestra en la Figura 4 y consiste en un transformador de
127VCA a 12VCA, enseguida un puente de diodos (BR1) para rectificar la señal de
12Vca seguido de un capacitor electrolítico (C9) el cual tiene la función de filtrar la
señal de CA a una señal de CD, después un regulador de voltaje 7805 (U4) el cual
obtiene una señal de 5VCD a su salida, posteriormente un capacitor (C12) el cual
tiene la función de evitar que pasen señales de ruido. En seguida se tiene un
regulador variable de voltaje LM317 (U5) el cual requiere dos resistencias exteriores
como se observa en la Figura 5; Para conseguir el valor de salida deseado se
calculan los valores de R3 y R2 a partir de la ecuación 4 , los capacitores C11 y C10
tienen la función de filtrar las señales de ruido.
Figura 4. Fuente de Alimentación para el Sistema de Medición
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Figura 5. Diagrama de un lm317
(
) Ec.4
Donde:
Bou = Voltaje de Salida
R1 = Resistencia 1
R2 = Resistencia 2
Despejando R2 de la ecuación 4:
(
) Ec.5
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Para poder encontrar el valor de R2 se debe proponer un valor para R1:
(
) Ec.6
Sustituyendo valores en la ecuación 4 tenemos:
(
) Ec.7
2.2 Fuente de Voltaje de Desplazamiento (offset)
Debido a que al convertidor analógico digital (CAD) solo trabaja con voltajes positivos
se requiere agregar un offset para poder capturar señales de voltaje alterno, este
voltaje debe ser de la mitad del voltaje máximo del convertidor 3.3 / 2 = 1.65VCD.
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A continuación se muestra el circuito diseñado de la Fuente de Voltaje de
Desplazamiento (offset).
Figura 6. Fuente de Voltaje de Desplazamiento (offset)
En esta fuente se realizo el mismo procedimiento que en la fuente de alimentación
para el sistema de medición; para obtener el voltaje deseado se cambiaron los
valores de resistencias, como se muestra a en la ecuación 8.
(
) Ec.8
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2.3 Interfaz Acopladora de Voltaje
Para la conexión entre la toma de corriente y el microcontrolador es necesario la
implementacion de una interfaz acopladora de voltaje.
La finalidad de esta interfaz es reducir el voltaje proporcionado por la linea hasta
llegar a un rango de voltaje soportado por el microcontrolador, dicho voltaje esta en
el rango de 0 a 3.3 VCD. Esta señal se debe montar sobre un offset de 1.65 VCD,
para asi tener una conexion satisfactoria con el microcontrolador.
El circuito como se muestra en la Figura 7 consiste en un transformador de 127VCA
a 6VCA seguido de un arreglo de resistencias, esto con el fin de obtener la señal
requerida implementando un divisor de voltaje como se muestra en la Figura 8 y
aplicando la ecuación 9, el capacitor c13 tiene como funcion evitar que pasen
señales de ruido.
Figura 7. Interfaz Acopladora de Voltaje
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Figura 8. Diagrama de un divisor de voltaje
Ec.9
Donde :
Vs= Voltaje de salida
V1= Voltaje 1
V2= Voltaje 2
R1= Resistencia 1
R2= Resistencia 2
V2(t)= Voltaje 2 en el tiempo
i(t) = Corriente en el tiempo
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Despejando R1 de la ecuación 9:
Ec.10
Para poder encontrar el valor de R1 se debe proponer un valor para R2:
( √ )
Ec.11
Sustituyendo valores en la ecuación 9 tenemos:
( √ ) Ec.12
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16 | Página
2.4 Interfaz Acopladora de Corriente
Esta interfaz como se observa en la Figura 9 consta de un transformador de
corriente seguido de una resistencia de 100 Ohms para obtener un voltaje
proporcional a la corriente que fluye a través del transformador por medio de un
conductor. El capacitor C14 tiene la función de evitar que pasen señales de ruido.
Figura 9. Interfaz Acopladora de Corriente
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17 | Página
2.5 Interfaz de Acoplamiento de Voltaje y Corriente
Esta interfaz consiste en unir los diagramas anteriores, para tener los requerimientos
que necesita el microcontrolador en una sola placa.
Figura 10. Interfaz Acopladora de Voltaje y
Corriente
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18 | Página
2.5.1 Display de cristal líquido (LCD)
A la interfaz acopladora de voltaje y corriente se le coloca un LCD externo al sistema
de medición, esto porque el LCD con el que cuenta el tarjeta es especial para la
misma, y si llegara a fallar o el prototipo se fabricara en masa, solo se tendría que
adquirir el microcontrolador con el que cuenta el sistema de medición y el LCD. Esto
ahorraría un costo en la reparación o fabricación del prototipo.
Para esto se requiere de un circuito integrado HC595 el cual tiene la función de
transformar los datos enviados por el microcontrolador en forma serial a forma
paralela hacia el LCD para tener una comunicación entre ambos.
A continuación se muestra la Interfaz Acopladora de Voltaje y Corriente terminada:
Figura 11. Diseño de Interfaz Acopladora de Voltaje y Corriente
Realizado con el software de simulación y diseño electrónico “proteus”
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A continuación se muestra el diseño del circuito impreso de la interfaz completa.
Figura 12.Circuito impreso de la Interfaz Acopladora de Voltaje y
Corriente realizado con el software de simulación y diseño electrónico “Proteus”.
En la siguiente figura se muestra el circuito impreso terminado, la posición de sus
componentes electrónicos, la colocación de la tarjeta de medición. Así como su
colocación y ensamble terminado.
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20 | Página
A
B
C
Figura 13. Aspecto del kilowatthorímetro. A) Vista superior. B) Vista inferior. C) Vista de los componentes de la interfaz
acopladora de voltaje y corriente.
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2.6 Sistema de Desarrollo
Figura 14. Microcontrolador MCF51EM256
La familia MCF51EMX son microcontroladores de 32 bits basados en
microcontroladores Coldfire V1 de la marca Freescale especializados en mediciones
eléctricas.
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El DEMOEM como también se le conoce a esta familia de microcontroladores es una
tarjeta de demostración y desarrollo rentable que proporcionan soluciones de control
de 32 bits, ideales para procesos que requieren aplicaciones de medición eléctrica,
una mayor precisión en procesamiento de señales y conversión analógico a digital,
integrado de control LCD, detección de manipulación y con todas sus funciones de
reloj en tiempo real.
Esto gracias a su cualidad de tener un control significativo de la conectividad,
memoria de datos y la interfaz de usuario a través del software de diseño
CodeWarrior. [7]
Figura 15. Diagrama de los pines de conexión para el microcontrolador
CAPÍTULO 3 | DISEÑO Y
DESARROLLO DEL SOFTWARE
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24 | Página
CAPITULO 3 DISEÑO Y DESARROLLO DEL SOFTWARE
3.1 Algoritmos De Programación del kilowatthorímetro
El microcontrolador MCF51EM256 utiliza un ambiente de desarrollo integral, llamado
“CodeWarrior” de la compañía “Freescale semiconductor”, todos los algoritmos
implementados para el kilowatthorímetro están realizados en este software en
conjunción con su herramienta llamada “Processor Expert” la cual puede generar
código de inicialización para periféricos del microcontrolador además de periféricos
externos o algoritmos de software.
3.2 Muestreo de la Señales de Voltaje y Corriente de Entrada
Para el muestreo de las señales de voltaje y corriente se debe tomar en cuenta el
teorema de Nyquist el cual define que para una señal de cierta frecuencia, la
frecuencia de muestreo, fm, debe ser mayor que dos veces su frecuencia máxima
[fmax] medida en Hertz [Hz].
Ec.13
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25 | Página
Donde:
fm = Frecuencia de Muestreo
fmax= Frecuencia Máxima
La frecuencia de muestreo está dada por la siguiente ecuación:
Ec.14
Donde:
fm = Frecuencia de Muestreo
fn = Frecuencia Nominal
Nm = Número de Muestras
Como se requieren 64 muestras tenemos que:
Ec.15
Por lo tanto la frecuencia de muestreo cumple con el teorema de Nyquist.
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26 | Página
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para el muestreo de la
señal de Voltaje de entrada.
Figura 16. Diagrama de Flujo para el Muestreo para la Señal de Voltaje
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para el muestreo de la
señal de la Corriente de entrada.
Figura 17. Diagrama de Flujo para el Muestreo para la Señal de Corriente
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27 | Página
3.3 Voltaje RMS
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener el Voltaje
RMS.
Figura 18. Diagrama de Flujo para obtener el Valor de Voltaje RMS
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28 | Página
3.4 Corriente RMS
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener la
Corriente RMS.
Figura 19. Diagrama de Flujo para obtener el Valor de Corriente RMS
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29 | Página
3.5 Energía Eléctrica
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30 | Página
Figura 20. Diagrama de Flujo para obtener el Valor de la Energía
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31 | Página
3.6 Seguro Digital (Tamper)
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener el Seguro
Digital.
Figura 21. Diagrama de Flujo para obtener Seguro Digital
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32 | Página
3.7 Cobro de la Energía Consumida
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener el Cobro
de la Energía.
Figura 22. Diagrama de Flujo para obtener el Cobro por el Consumo de Energía
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33 | Página
3.8 Predicción de Energía Consumida
3.8.1Predicción en Pesos
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener la
Predicción del Consumo mensual en pesos.
Figura 23. Diagrama de Flujo para obtener la Predicción de consumo final en pesos
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34 | Página
3.8.2 Predicción en Kilowatts-Hora
A continuación se muestra el diagrama de flujo implementado para obtener la
Predicción del Consumo mensual en kw/h.
Figura 24. Diagrama de Flujo para obtener la Predicción de consumo final en kw/h
CAPÍTULO 4 | MEDICIONES Y
PRUEBAS
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CAPITULO 4. MEDICIONES Y PRUEBAS
4.1 Pruebas de la interfaz acopladora de voltaje y corriente
Alimentación del sistema de medición
El valor esperado para la alimentación del sistema de medición es de 3.3VCD.
El resultado obtenido con un osciloscopio digital fue de 3.12VCD.
Figura 25. Medición del voltaje de alimentación para el sistema de medición
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Voltaje de desplazamiento
El valor esperado para la Fuente de Voltaje de Desplazamiento es de 1.65VCD.
El resultado obtenido con un osciloscopio digital fue de 1.65VCD
Figura 26. Medición de la fuente de voltaje de desplazamiento (offset)
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Interfaz acopladora de Voltaje
El valor esperado para la interfaz acopladora de voltaje es de 2.27Vpp montado
sobre un offset de 1.65VCD.
El resultado obtenido con un osciloscopio digital fue de 2.64Vpp montado sobre un
offset de 1.65VCD.
Figura 27. Medición de la interfaz acopladora de voltaje
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Interfaz acopladora de corriente
La señal de corriente se debe ver montada sobre un offset de 1.65VCD.
Figura 28. Medición de la interfaz acopladora de Corriente con una carga de 100W
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4.2 Pruebas del CAD
Señal de voltaje
A continuación se muestran las lecturas obtenidas de la señal de voltaje de entrada
por el CAD mediante el software CodeWarrior versión 6.3.
Figura 29. Lectura se señal de voltaje de entrada tomada por el CAD
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A continuación se muestra la grafica de las lecturas obtenidas de la señal de voltaje
de entrada por el CAD mediante el software CodeWarrior versión 6.3.
Figura 30. Grafica de la señal de voltaje de entrada tomada por el CAD
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
Series1
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Señal de corriente
A continuación se muestran las lecturas obtenidas de la señal de corriente de
entrada con una carga de 100W por el CAD mediante el software CodeWarrior
versión 6.3.
Figura 31. Lectura de la señal de corriente de entrada con una carga de 100 W. tomada por el CAD
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
43 | Página
A continuación se muestran las lecturas obtenidas de la señal de corriente de
entrada por el CAD mediante el software CodeWarrior versión 6.3.
Figura 32. Lectura de la señal de corriente de entrada con una carga de 100 W. tomada por el CAD
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
Series1
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4.3 Pruebas Del Voltaje RMS
A continuación se muestra una comparación de los valores de voltaje RMS obtenidos
con un multímetro digital y el mostrado en el LCD del kilowatthorímetro
implementado.
Figura 33. Voltajes RMS obtenidos con un multímetro digital y el kilowatthorímetro inteligente
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
45 | Página
4.4 Pruebas De la Corriente RMS
A continuación se muestra una comparación de los valores de corriente RMS
obtenidos con un multímetro digital y el mostrado en el LCD del kilowatthorímetro
implementado conectado a una carga de 100W.
Figura 34. Corrientes RMS obtenidos con un multímetro digital y el kilowatthorímetro inteligente conectados a una carga de
100W.
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46 | Página
4.5 Pruebas De la Energía Eléctrica
A continuación se muestran las lecturas de energía tomadas por el kilowatthorímetro
en diferentes tiempos, estas lecturas son mostradas en la herramienta
“Visualizationtools” del software CodeWarrior versión 6.3 y en el LCD del
kilowatthorímetro implementado.
Todas estas pruebas se realizaron con una carga puramente resistiva de 100W.
Todas las lecturas leídas en el software de visualizationtools carecen de punto
flotante, esto debido a que los puntos decimales retardan los cálculos realizados por
el microcontrolador.
1 minuto
Figura 35. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 minuto.
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47 | Página
Como se puede observar en la figura anterior tenemos una lectura de 69818 watts
acumulados por minuto, la cifra con punto decimal debe ser de 69.818 watts ya que
el voltaje RMS es de 102.62V y la corriente RMS es de 711mA.
Descrito lo anterior tenemos que 69.818W dividido entre 60 para tener W-h, dividido
entre 1000 para obtener Kw-h. Nos da un valor de .001163Kw-h como se muestra en
la siguiente figura.
Figura 36. Cifra de la energía consumida en 1 minuto mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado.
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48 | Página
10 minutos
Figura 37. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos.
Como se puede observar en la figura anterior tenemos una lectura de 723970 watts
acumulados por minuto, la cifra con punto decimal debe ser de 723.970 watts ya que
el voltaje RMS es de 101.92V y la corriente RMS es de 707mA.
Descrito lo anterior tenemos que 723.970W dividido entre 60 para tener W-h,
dividido entre 1000 para obtener Kw-h. Nos da un valor de 0.012066Kw-h como se
muestra en la siguiente figura.
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49 | Página
Figura 38. Cifra de la energía consumida en 10 minutos mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
1 hora
Figura 39. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 hora.
Como se puede observar en la figura anterior tenemos una lectura de 73176 watts
acumulados por hora, la cifra con punto decimal debe ser de 73.176 watts ya que el
voltaje RMS es de 104.61V y la corriente RMS es de 720mA.
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50 | Página
Descrito lo anterior tenemos que 73.176W, dividido entre 1000 para obtener Kw-h.
Nos da un valor de 0.073176Kw-h como se muestra en la siguiente figura.
Figura 40. Cifra de la energía consumida en una hora mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
4.6 Pruebas Del Cobro de la Energía Consumida
A continuación se muestran las lecturas del cobro de la energía consumida tomadas
por el kilowatthorímetro en diferentes tiempos, estas lecturas son mostradas en la
herramienta “Visualizationtools” del software CodeWarrior versión 6.3 y en el LCD del
kilowatthorímetro implementado.
Todas estas pruebas se realizaron con una carga puramente resistiva de 100W.
Todas las lecturas leídas en el software de visualizationtools carecen de punto
flotante, esto debido a que los puntos decimales retardan los cálculos realizados por
el microcontrolador.
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51 | Página
1 minuto
Figura 41. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 minuto
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.001163Kw-h, esto multiplicado
por la tarifa correspondiente que en este caso es de 0.687 pesos se tiene un
resultado de 0.0007989 pesos de cobro parcial como se muestra en la siguiente
figura.
Figura 42. Cifra del cobro por la energía consumida en un minuto mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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52 | Página
10 minutos
Figura 43. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.012066Kw-h, esto multiplicado
por la tarifa correspondiente que en este caso es de 0.687 pesos se tiene un
resultado de 0.0082893 pesos de cobro parcial como se muestra en la siguiente
figura.
Figura 44. Cifra del cobro por la energía consumida en 10 minutos mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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53 | Página
1 hora
Figura 45. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 hora
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.073176Kw-h, esto multiplicado
por la tarifa correspondiente que en este caso es de 0.687 pesos se tiene un
resultado de 0.05027 pesos de cobro parcial como se muestra en la siguiente figura.
Figura 46. Cifra del cobro por la energía consumida en una hora mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
54 | Página
4.7 Pruebas de la Predicción de Energía Consumida
A continuación se muestran las lecturas de la predicción de la energía consumida en
pesos y en Kw-h tomadas por el kilowatthorímetro en diferentes tiempos, estas
lecturas son mostradas en la herramienta “Visualizationtools” del software
CodeWarrior versión 6.3 y en el LCD del kilowatthorímetro implementado.
Todas estas pruebas se realizaron con una carga puramente resistiva de 100W.
Todas las lecturas leídas en el software de visualizationtools carecen de punto
flotante, esto debido a que los puntos decimales retardan los cálculos realizados por
el microcontrolador.
4.7.1 Predicción en Pesos
1 minuto
Figura 47. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 minuto
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Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.0007989 pesos de cobro
parcial en un minuto, esto multiplicado por 60 que son los minutos que contiene una
hora, multiplicado por 24 que es el número de horas que tiene un día, multiplicado
por 31 que es el número de días que tiene el mes de enero nos da una predicción de
36.342 pesos como se muestra en la siguiente figura.
Figura 48. Cifra de la predicción en pesos mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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56 | Página
10 minutos
Figura 49. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.0082893 pesos de cobro
parcial en 10 minutos, esto multiplicado por 6 para acumular los minutos de una hora,
multiplicado por 24 que es el número de horas que tiene un día, multiplicado por 31
que es el número de días que tiene el mes de enero nos da una predicción de 36.96
pesos como se muestra en la siguiente figura.
Figura 50. Cifra de la predicción en pesos mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementa
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57 | Página
1 hora
Figura 51. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 1 hora.
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.05027 pesos de cobro parcial
en una hora, esto multiplicado por 24 que es el número de horas que tiene un día,
multiplicado por 31 que es el número de días que tiene el mes de enero nos da una
predicción de 37.372 pesos como se muestra en la siguiente figura.
Figura 52. Cifra de la predicción en pesos mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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4.7.2 Predicción en Kilowatts-Hora
1 minuto
Figura 53. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.001163Kw-h en un minuto,
esto multiplicado por 60 para acumular los minutos de una hora, multiplicado por 24
que es el número de horas que tiene un día, multiplicado por 31 que es el número de
días que tiene el mes de enero nos da una predicción de 52.953Kw-h como se
muestra en la siguiente figura.
Figura 54. Cifra de la predicción en Kw-h mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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10 minutos
Figura 55. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.012066Kw-h en 10 minutos,
esto multiplicado por 6 para acumular los minutos de una hora, multiplicado por 24
que es el número de horas que tiene un día, multiplicado por 31 que es el número de
días que tiene el mes de enero nos da una predicción de 53.873Kw-h como se
muestra en la siguiente figura.
Figura 56. Cifra de la predicción en Kw-h mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementado
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1 hora
Figura 55. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se explico anteriormente se tiene un valor de 0.073176 Kw-h en una hora, esto
multiplicado por 24 que es el número de horas que tiene un día, multiplicado por 31
que es el número de días que tiene el mes de enero nos da una predicción de
54.442Kw-h como se muestra en la siguiente figura.
Figura 56. Cifra de la predicción en Kw-h mostrada en el LCD del kilowatthorímetro implementad
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4.7 Pruebas Del Seguro Digital (Tamper)
A continuación se muestra el registro realizado por el tamper al haber alterado el
prototipo o querer hacerlo.
Figura 57. Valores obtenidos con la herramienta visualizationtools del software CodeWarrior en 10 minutos
Como se puede observar en la figura anterior la fecha y hora del tamper queda
registrada al haber intentado alterar el kilowatthorímetro.
Figura 58. Registro del tamper mostrado en el LCD del kilowatthorímetro implementad
CAPÍTULO 5 | CONCLUSIONES
Y RECOMENDACIONES
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CAPITULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El kilowatthorímetro inteligente implementado representa una solución para disminuir
la evasión del pago correspondiente a la energía consumida ya que el prototipo
ofrece una mayor complejidad cuando se intenta alterarlo porque se requiere un alto
conocimiento de la electrónica, y además cuenta con un seguro digital que es capaz
de mostrar cuando ha sido alterado o hubo intento de hacerlo.
Este prototipo puede crear conciencia de ahorro de energía en los usuarios ya que
con los algoritmos realizados se predice en cualquier momento el monto a pagar al
final del mes, esto conlleva al usuario a ahorrar energía al querer reducir la cantidad
total a pagar por el consumo.
En este trabajo las variables del costo parcial y de la predicción en pesos, se
realizaron mediante las tarifas del año 2010 obtenidos de la página de la CFE para
un consumo de hasta 75 Kw-h mensuales.
Para trabajos futuros se recomienda recibir las tarifas por medio de internet de
acuerdo a los criterios de la CFE para en base a estas realizar los cálculos
necesarios y regresar el cobro correspondiente a la energía consumida.
CAPÍTULO 6 | ANEXOS Y
TABLAS
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CAPITULO 6. ANEXOS Y TABLAS
A continuacion se muestra el codigo implementado para la programacion del
kilowattorimetro inteligente usando el software CodeWarrior V6.3 de Freescale.
Main
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Eventos
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Header
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Tarifas de cobro por el consumo
A continuación se muestran las tablas de las tarifas de cobro por consumo de
energía eléctrica CFE 2010.
Tarifa 1
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Tabla 1.Para consumo hasta 75 KWh mensuales
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-125
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 1.1.Para consumo superior a 140 KWh mensuales
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 250 KWh / mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Domestica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
localidad.
Tarifa 1A
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
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del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas
que rijan en cada área. Los 6 meses restantes se aplican los precios de la
temporada Fuera de Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-100 0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 0.706 0.708 0.710 0.712 0.714 0.716 0.718 0.720 0.722 0.724 0.726 0.728 0.730
Tabla 2. Para consumo hasta 150 KWh mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-100 0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 101-150
0.908 0.911 0.914 0.917 0.920 0.923 0.926 0.929 0.932 0.935 0.938 0.941 0.944
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 2.1. Para consumo superior a 150 KWh mensuales en Temporada de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 300 KWh/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
localidad.
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Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Tabla 2.2. Para consumo hasta 150 KWh mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-125
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 2.3. Para consumo superior a 150 KWh mensuales en Temporada Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12
meses sea superior a 300 KWh/mes, se reclasificará el servicio en la
Tarifa Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de
acuerdo a tu localidad.
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Tarifa 1B
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas
que rijan en cada área. Los 6 meses restantes se aplican los precios de la
temporada Fuera de Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-125
0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 0.706 0.708 0.710 0.712 0.714 0.716 0.718 0.720 0.722 0.724 0.726 0.728 0.730
Tabla 3. Para consumo hasta 225 Kw mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-125 0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 126-200
0.908 0.911 0.914 0.917 0.920 0.923 0.926 0.929 0.932 0.935 0.938 0.941 0.944
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 3.1. Para consumo superior a 225 Kw mensuales en Temporada de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 400 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa Doméstica
de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu localidad.
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Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Tabla 4. Para consumo hasta 175 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Intermedio 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-150
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 4.1. Para consumo superior a 175 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 400 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa Doméstica
de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu localidad.
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Tarifa 1C
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas que
rijan en cada área. Los 6 meses restantes se aplican los precios de la
temporada Fuera de Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-150 0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 0.706 0.708 0.710 0.712 0.714 0.716 0.718 0.720 0.722 0.724 0.726 0.728 0.730
Tabla 5. Para consumo hasta 300 Kw mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-150
0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 151-450
0.908 0.911 0.914 0.917 0.920 0.923 0.926 0.929 0.932 0.935 0.938 0.941 0.944
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 5.1. Para consumo superior a 300 Kw mensuales en Temporada de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 850 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa Doméstica
de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu localidad.
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
90 | Página
Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Tabla 6. Para consumo hasta 175 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-150
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 6.1. Para consumo superior a 175 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 850 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa Doméstica
de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu localidad.
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
91 | Página
Tarifa 1D
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas que
rijan en cada área.
Los 6 meses restantes se aplican los precios de la temporada Fuera de
Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-175
0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 0.706 0.708 0.710 0.712 0.714 0.716 0.718 0.720 0.722 0.724 0.726 0.728 0.730
Tabla 7. Para consumo hasta 400 Kw mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-175
0.605 0.607 0.609 0.611 0.613 0.615 0.617 0.619 0.621 0.623 0.625 0.627 0.629
Intermedio 176-600
0.908 0.911 0.914 0.917 0.920 0.923 0.926 0.929 0.932 0.935 0.938 0.941 0.944
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 7.1. Para consumo superior a 400 Kw mensuales en Temporada de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 1,000 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
92 | Página
localidad.
Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Tabla 8. Para consumo hasta 200 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75 0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-175
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 8.1. Para consumo superior a 200 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 1,000 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
localidad.
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
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Tarifa 1E
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas que
rijan en cada área. Los 6 meses restantes se aplican los precios de la
temporada Fuera de Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-300 0.487 0.489 0.491 0.493 0.495 0.497 0.499 0.501 0.503 0.505 0.507 0.509 0.511
Intermedio 0.636 0.638 0.640 0.642 0.644 0.646 0.648 0.650 0.652 0.654 0.656 0.658 0.660
Tabla 9. Para consumo hasta 750 Kw mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-300 0.487 0.489 0.491 0.493 0.495 0.497 0.499 0.501 0.503 0.505 0.507 0.509 0.511
Intermedio 301-900
0.807 0.810 0.813 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 9.1. Para consumo superior a 750 Kw mensuales en Temporada de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 2,000 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
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localidad.
Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-200
0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 10. Para consumo hasta 250 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-200
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 10.1. Para consumo superior a 250 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 2,000 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
localidad.
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
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Tarifa 1F
Temporada de Verano
El período de aplicación de esta tarifa comprende los 6 meses más cálidos
del año, de acuerdo a las observaciones de las estaciones termométricas que
rijan en cada área. Los 6 meses restantes se aplican los precios de la
temporada Fuera de Verano.
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-300 0.487 0.489 0.491 0.493 0.495 0.497 0.499 0.501 0.503 0.505 0.507 0.509 0.511
Excedente 0.636 0.638 0.640 0.642 0.644 0.646 0.648 0.650 0.652 0.654 0.656 0.658 0.660
Tabla 11. Para consumo hasta 1,200 Kw mensuales en Temporada de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-300 0.487 0.489 0.491 0.493 0.495 0.497 0.499 0.501 0.503 0.505 0.507 0.509 0.511
Intermedio Bajo 301-1,200
0.807 0.810 0.813 0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843
Intermedio Alto 1,201-2,500
1.515 1.520 1.525 1.530 1.535 1.540 1.545 1.550 1.555 1.560 1.565 1.570 1.575
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 11.1. Para consumo superior a 1,200 Kw mensuales en Temporada de Verano
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
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Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-200
0.816 0.819 0.822 0.825 0.828 0.831 0.834 0.837 0.840 0.843 0.846 0.849 0.852
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla 12. Para consumo hasta 250 Kw mensuales en Temporada Fuera de Verano
Rango de consumo
Dic./2009 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.
Básico 1-75
0.685 0.687 0.689 0.691 0.693 0.695 0.697 0.699 0.701 0.703 0.705 0.707 0.709
Intermedio 76-200
1.133 1.137 1.141 1.145 1.149 1.153 1.157 1.161 1.165 1.169 1.173 1.177 1.181
Excedente 2.401 2.409 2.417 2.425 2.433 2.441 2.449 2.457 2.465 2.473 2.481 2.489 2.497
Tabla12.1. Para consumo superior a 250 Kw mensuales en Temporadas Fuera de Verano
Cuando el consumo mensual promedio registrado en los últimos 12 meses
sea superior a 2,500 Kw/mes, se reclasificará el servicio en la Tarifa
Doméstica de Alto Consumo (DAC) que le corresponda, de acuerdo a tu
localidad.
CAPÍTULO 7 | GLOSARIO
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CAPITULO 7. GLOSARIO
A Ampers
Adj Ajuste
CAD convertidor analógico digital
BR puente de diodos
C capacitor
CFE comision federal de electricidad
DAC Domestica de Alto Consumo
E Energia
I corriente
i Muestra
Kw-h kilowatts hora
Kw-h/mes kilowatts-hora por mes
LCD pantalla de cristal liquido
LyFC luz y fuerza del centro
N Numero de muestras
R resistencia
RMS raiz cuadrática media
T Periodo de la señal.
t tiempo
t(0) tiepo inicial
U transistor regulador
V Volts
VCD voltaje de corriete directa
VCA voltaje de corriente alterna
Vef Voltaje eficaz o RMS
Vin Voltaje de entrada
Vout Voltaje de salida
Vpp voltaje pico a pico
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Vs Voltaje de la fuente
V2 Voltaje de salida en un divisor de voltaje
V(t) Señal de voltaje
W watts
Ω Ohm
LCD Display de cristal liquido
Tamper Seguro anti-alteraciones
Vatios Unidad de potencia eléctrica
CAPÍTULO 8 | BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Instituto Politécnico Nacional E S I M E
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CAPITULO 8. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
[1]Edminister Joseph, Nahvi Mahmood. “Circuitos eléctricos”, Mcgraw Hill, 1999
[2]Smith, Steven. “Digital Signal Processing”, California Technical Publishing,1999.
[3]J. J. Grainger, W. D. Stevenson Jr. “Análisis de sistemas de potencia” Mc
Graw Hill 1996. pags 391 – 396.
[4]http://es.wikipedia.org
[5]http://www.ruelsa.com/cime/boletin/2004/bt06.pdf /// kw digital con un mc de atmel
[6]http://bibliodigital.itcr.ac.cr:8080/dspace/bitstream/2238/220/1/valverde_madriz_alf
onso.pdf ´
[7] http://www.freescale.com