El notable avance de la electrónica ha permitido que los medidores eléctricos se hayan desarrollado de manera única. Integran una alta cantidad de parámetros eléctricos, funciones de comunicación, de control, alarmas, registros de datos, análisis de calidad de energía, entre otros, transformando hoy a estos dispositivos en equipos muy completos que debido a todas estas potencialidades hoy los llamamos “Power Meter”.
La energía eléctrica es vital para todo proceso de producción, y de esta manera no se acostumbra a analizar el detalle de la facturación, sencillamente esta pasa directamente a finanzas para su cancelación. Pero como hoy estamos pasando por una importante crisis energética, esto ha provocado un aumento en los costos por energía, y por consiguiente un aumento del costo del producto final, así, seguir siendo competitivo en el mercado se hace cada vez más difícil. Si sumamos a esto los problemas de calidad de energía producto de las cargas armónicas y otros fenómenos, se hace vital contar con equipos que te permitan gestionar la energía, detectar los problemas eléctricos, controlar ciertas situaciones e informar ante una situación anormal.
Mencionaremos entonces las principales potencialidades que poseen los Power Meter para dar solución a estas necesidades que el mercado presenta.
1. Comparación con medidores analógicos.
Con las señales de voltajes y corrientes tomadas de la red de un sistema monofásico o trifásico, el Power Meter puede calcular cientos de variables eléctricas, esto es imposible de lograr para los medidores analógicos los cuales sólo pueden mostrar una variable a la vez. Antiguamente era necesario contar con “tableros para medidores” en las salas eléctricas, los cuales aumentaban el tamaño de estas salas y por consiguiente el costo, la información de esos medidores no representan hoy ni el 10% de la información que podemos recoger de un solo Power Meter. Fig.1.
2. Instalación.
Para mantener una uniformidad en los tableros, los Power Meter deben se compatibles tanto en sistemas de baja, media y alta tensión, esto además permite contar con stock de repuestos de una sola referencia.
3. Clase de precisión.
Es el porcentaje de error que posee el medidor para la variable energía. Siempre se especifica en los proyectos. Se define según la carga a monitorear.
4. Valores instantáneos TRUE RMS. Es el valor eficaz calculado por el Power Meter considerando cierta cantidad de armónicos, esto se logra tomando muestras por ciclo (m.p.c.) de una señal eléctrica, un valor mínimo es de 32 m.p.c. (True RMS hasta el 15 armónico), uno de 128 será True RMS hasta el 63 armónico. Un medidor que no sea True RMS posee un alto grado de error en sus lecturas y no se considera un Power Meter.
5. Valores de energía. La energía se puede medir en 2 ó 4 cuadrantes. Un medidor a 2 cuadrantes sólo ve la energía consumida en un sentido del flujo de potencia (Q1 y Q4), mientras que uno a 4 cuadrantes, es capaz de cuantificar por separado la energía consumida (Q1 y Q4) y la energía generada (Q2 y Q3). fig.2.
6. Fuente de alimentación.
Los Power Meter deben contar con fuente de alimentación externa del tipo AC/DC, esto permite separar la red a monitorear y sus perturbaciones de dicha fuente, así, ante cortes de suministros es posible respaldar las fuentes de alimentación por UPS o por bancos de baterías, haciendo que el medidor siga trabajando.
7. Comunicación.
Vital en la gestión de energía eléctrica, las comunicaciones deben ser abiertas para que permitan un fácil integración con diversos sistemas de gestión o control, el estándar es el protocolo Modbus del tipo serial RS485 de 2 hilos.
La velocidad de transmisión de datos hoy también es un desarrollo, logrando velocidades de 38Kbaudios bajo esta estructura. Para aplicaciones más avanzadas podemos contar con sistemas vía Ethernet TCP/IP o Fibra óptica, y protocolos como el DNP3.0 y el IRIG-B para la sincronización del tiempo vía GPS. Fig.3.
8. Mediciones de calidad de energía.
Los Power Meter básicos registrarán los valores de THD, el desbalance de las tensiones y corrientes, además de la corriente por el neutro, los más avanzados ya son capaces de mostrar la magnitud y ángulo de los armónicos, capturar formas de onda, ver un análisis RMS, detectar micro cortes y puntas de tensión y corrientes (Sag/Swell), diferenciar entre el factor de potencia real y el fundamental, entre otras potencialidades. Fig.4.
Ej.: Un taladro transfer de tres cabezales, necesita al menos de 4 diagramas para los cabezales y uno para la mesa de transferencia.
RUTINAS DE EMERGENCIA: Dentro del diagrama de estados podemos necesitar acciones instantáneas independientes de la secuencia programada. Esos casos son resueltos mediante las TRANSICIONES INDEPENDIENTES DE ESTADO
9. Registro de datos.
Cuando se quiere tener una tendencia de los valores, sin contar con un sistema de comunicación o como respaldo de este, es necesario contar con memoria configurable en los Power Meter, así, podemos encontrar valores como 80Kb, 800Kb, 2Mb, 5Mb, 8Mb, 10Mb y 32Mb, para almacenar toda la información que el sistema requiera y esta se puede organizar hasta en 800 canales. Fig.5.
10. Entradas/Salidas (I/O).
Las entradas digitales sirven para sincronizar las demandas de varios medidores, para saber el estado de sensores en terreno (interruptores de poder por ej.), y también para almacenar el consumo de alguna variable (agua, vapor, electricidad, petróleo). Las salidas digitales sirven para enviar el pulso de sincronismo, para activarse cuando se activa una alarma, así podemos controlar contactores, interruptores e informar a un PLC.
Equivalentemente con las entradas analógicas podemos monitorear sensores como temperatura, presión, vibración, etc. Finalmente las salidas analógicas las ocupamos para reportar una o varias variables eléctricas registradas por el Power Meter, por ejemplo, reportar a grupos generadores con sincronismo la variable potencia activa total de la red, de esta manera el grupo hace un uso eficiente de la potencia entregada a la carga, considerando el nivel de potencia de la red según su programación.
11. Retrofit.
Las dimensiones de los Power Meter permiten un fácil reemplazo de medidores analógicos, por ejemplo, donde sólo teníamos un amperímetro, hoy podemos tener en el mismo espacio físico un equipo con cientos de parámetros, con acceso a comunicaciones y con opción de recibir o enviar datos digitales o analógicos.
12. Integración.
Si tomamos algunos de los elementos mencionados podemos desarrollar aplicaciones que integran la medición, el monitoreo, la gestión y el control de cargas y de grupos de generación.
Agradecimientos a Félix Fernández, Ingeniero de Aplicaciones Schneider Electric Chile S.A. felix.fernandez@cl.schneider-electric.com
