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¿Cómo eliminar recargos en la factura eléctrica de su empresa?

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Ahorra electricidad en tu empresa

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Una parte de la energía eléctrica (del coste energético) que consumen muchas empresas se puede eliminar de la factura, y de forma muy fácil. Muchos equipos y maquinarias de carácter inductivo como motores, transformadores e iluminarias, generan una tipología especial de energía, la energía o potencia reactiva, que se penaliza en forma de recargo en la factura eléctrica, pero que en realidad no se consume.

¿Cómo se puede eliminar el recargo de esta energía que no se consume?

Existen equipos y/o tecnologías que permiten eliminar el consumo de esta energía reactiva, reutilizándola en el momento que se genera. Para ello, se reinserta al sistema eléctrico interno del consumidor para consumirla.

Se debe estudiar la manera más eficaz de permitir a una empresa ahorrar en su factura de electricidad de forma individual. Una batería de condensadores, por ejemplo, puede ser una solución ideal para eliminar este recargo. Su funcionamiento permite eliminar completamente el recargo de energía reactiva y produce una mejor circulación del flujo eléctrico.

Una batería de condensadores es un equipo conectado al cuadro eléctrico, de dimensiones variables según la potencia. La elección de la batería adecuada para cada caso se hace con un estudio de las potencias máximas utilizadas y de energía reactiva generada históricamente en cada empresa.

Con una batería de condensadores, no sólo se elimina del todo el gasto de energía reactiva, sino que también se aumenta la vida útil de la instalación, porque el flujo de electricidad es estabilizado y los equipos son alimentados de forma más regular.

Además, no nos olvidemos nunca de que optimizando el consumo y gastando menos energía, nuestras actividades tienen un menor impacto medioambiental y ayudamos al mejor funcionamiento de la red eléctrica.

Comprando una batería de condensadores, la amortización económica está asegurada, y se puede calcular realizando una media del coste del recargo de energía reactiva mensual.

Una batería de condensadores es un equipo fundamental para cualquier empresa que necesite eliminar los gastos de energía reactiva en su factura. En definitiva, se trata de ahorro de energía y dinero, mejoras en el rendimiento de los equipos y disminución del impacto medioambiental.

La toma de tierra

Información técnica

Por qué es importante comprobar la toma de tierra

La toma de tierra está pensada para proteger principalmente a las personas. En caso de tocar una parte metálica de la instalación, nunca debe haber tensión en ella, aunque un cable roto entre en contacto. Para conseguirlo, se conectan TODAS las partes metálicas que sean accesibles para las personas a una pica enterrada en la tierra. Esto hace que la tensión en la superficie conductora sea igual a cero, porque la corriente se deriva hacia la pica.

En caso de que lleguemos a tocar la pieza metálica, la corriente circulará por la toma de tierra, sin atravesar nuestro cuerpo. El motivo es que la resistencia del cuerpo, sumada a nuestro calzado, revestimiento del suelo, y cualquier otro obstáculo, dificultará el paso de la corriente, y si ésta tiene una vía rápida, como es el cable de la toma de tierra, seguirá ese camino sin afectarnos.

Si la toma de tierra ha perdido parte de su conductividad, una parte de la corriente circularía a través nuestro, provocándonos daños. Incluso teniendo todo el cableado en perfecto estado, la pérdida de humedad del suelo u otros motivos pueden hacer que la toma de tierra sea ineficaz.

Salto del diferencial sin razón aparente

El interruptor diferencial desconecta un circuito cuando una parte de la corriente se “escapa”. Funciona midiendo la diferencia entre la corriente que entra por un cable y la que vuelve por el otro. En algunas ocasiones se produce una situación de riesgo, cuando la corriente eléctrica ha encontrado un camino alternativo hacia la toma de tierra. Por ejemplo, si se moja un cable, una parte de la corriente atravesará esa agua hasta encontrar un camino hacia la tierra. Esto se conoce como fuga de corriente o derivación. Al saltar el diferencial, el circuito queda sin corriente y desaparece el riesgo de contacto indirecto.

No es raro encontrar instalaciones en las que algún interruptor diferencial salta “por simpatía”, es decir que se desconecta de forma aleatoria, sin causa aparente. En este caso, lo primero que hay que hacer es medir la corriente de fuga, para comprobar que ésta no tenga un valor similar al umbral de disparo del diferencial. Este umbral viene indicado por el fabricante, con el símbolo IΔn. Si el valor de la corriente de fuga es similar a este umbral, el interruptor puede funcionar normalmente y dispararse en cualquier momento.

Derivaciones de alta frecuencia

Otra situación que se da a menudo está provocada por las derivaciones de alta frecuencia. Éstas no son indeseadas, de hecho deben producirse de forma obligatoria según la normativa. Aparecen en las fuentes de alimentación conmutadas, inversores, o variadores de frecuencia. Estos equipos generan corrientes de alta frecuencia, y los picos de tensión se envían a la toma de tierra a través de un condensador de filtro. El resultado es que en el cable de la toma de tierra tenemos picos de tensión de alta frecuencia. Esto puede hacer saltar el diferencial. Para evitarlo, se usan los interruptores diferenciales súper inmunizados, pensados para esta situación concreta.

Cómo usar el polímetro para medir la toma de tierra

Hay dos formas sencillas de medir la toma de tierra utilizando un polímetro. La primera de ellas, es usar la pinza amperimétrica para medir la corriente de fuga. En el segundo caso, usaremos el polímetro como voltímetro, así que no necesitas una pinza amperimétrica.

Estos sistemas no sirven para medir las derivaciones de alta frecuencia.

Medir la toma de tierra usando una pinza amperimétrica

Para ello, abrazamos con la pinza los hilos de fase y neutro, dejando fuera el de tierra. En circuitos trifásicos, abrazamos las tres fases y el neutro si lo hubiere, dejando fuera la tierra. Como la corriente de cada cable circulará en sentido opuesto, sus valores se anulan entre sí, de modo que la pinza deberá marcar cero amperios. Si no entiendes este concepto, consulta las leyes de Kirchhoff. El valor medido será el de la corriente de fuga.

Normalmente los rangos de las pinzas sencillas suelen ser elevados, así que hay que seleccionar el más bajo posible. Es importante que la pinza amperimétrica tenga una precisión aceptable, porque debemos medir valores muy bajos, habitualmente alrededor de 30mA o 300mA. Con este propósito se ideó la pinza amperimétrica de corriente de fuga. Se trata de una pinza con gran precisión, que se usa específicamente para medir corrientes de fuga. Con una pinza estándar, podemos detectar las averías más evidentes, que serán la mayoría de los casos.

Medir la toma de tierra usando un polímetro

Usando el polímetro como voltímetro, en la posición VAC, con un rango superior a la tensión que queremos medir (normalmente mayor de 230VAC), conectamos las puntas de prueba entre fase y neutro. Esto nos dará el valor real de la tensión de red.

Ahora conectamos una punta de prueba en la fase, y la otra en la toma de tierra. El valor debe ser idéntico al anterior.

Repetimos la operación entre neutro y tierra. El valor debe ser igual a cero.

En circuitos trifásicos, medimos entre cada fase y el neutro (si existe), y la tensión debe ser igual a la de la red monofásica (normalmente 230V). Después medimos cada fase con la tierra, y el valor debe ser el mismo. Si existe neutro, entre éste y la tierra debe haber 0V.

Los valores pueden variar en algunos voltios, pero si se alejan demasiado, indicarán que hay defectos de aislamiento. En caso de que los valores sean similares entre fase y tierra, y entre neutro y tierra (por ejemplo 115VAC), indicará que la toma de tierra no está conectada.

Este sistema también es muy útil para distinguir la fase del neutro, cuando los cables no están marcados.

Qué hacer si la toma de tierra no es buena

Si los resultados de las mediciones son malos, hay que desconectar el circuito y buscar la avería, porque existe un peligro serio para las personas y las instalaciones.

Puedes ir separando el circuito por zonas, hasta aislar la que está provocando el problema.

Si la toma de tierra general no es buena, puedes consultarnos, por si es necesario instalar una nueva pica. Nunca utilices las tuberías del agua ni otros elementos metálicos como toma de tierra. Puedes estar agravando el problema, porque estás electrificando todos estos elementos, aumentando el riesgo de electrocución.

 

Armónicos en las redes eléctricas

Información técnica

Conceptos
Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son:

• su amplitud: hace referencia al valor de la tensión o intensidad del armónico,
• su orden: hace referencia al valor de su frecuencia referido a la fundamental (50 Hz). Así, un armónico de orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a la fundamental, es decir 3 * 50 Hz = 150 Hz.

En el gráfico se presenta la suma de un armónico de 3er orden, del 5º orden y del 7º orden.

El orden del armónico, también referido como el rango del armónico, es la razón entre la frecuencia de un armónico fn y la frecuencia del fundamental (50 Hz).  n = fn / f1

Por principio, la fundamental f1 tiene rango 1.

Cualquier fenómeno periódico puede ser representado por una serie de Fourier:

Donde:

Yo = Es la componente de corriente directa, la cual es generalmente cero en sistemas eléctricos de distribución.
Yn =  Valor rms de la componente (nth) armónica
 gn = Angulo de fase de la componente (nth) armónica cuando t =0.
Los armónicos por encima del orden 23 son despreciables.
 
Espectro armónico
El espectro armónico permite descomponer una señal en sus armónicos y representarlo mediante un gráfico, donde cada sector representa un armónico en   % o en intensidad eficaz (rms).
Donde  h1 es el 100% ya que corresponden a la componente fundamental.
La cantidad de armónicos es generalmente expresada en términos de su valor rms dado que el efecto calorífico depende de este valor de la onda distorsionada.
Para una onda sinusoidal el valor eficaz es el máximo valor dividido por raíz de 2. Para una onda distorsionada, bajo condiciones de estado estable, la energía disipada por el efecto Joule es la suma de las energías disipadas por cada una de las componentes armónicas:
Donde:

o también:

(suponiendo que la resistencia se tome como una constante)
Este cálculo permite intuir uno de los principales efectos de los armónicos que es el aumento de la intensidad eficaz que atraviesa una instalación debido a las componentes armónicas que lleva asociada una onda distorsionada.
El porcentaje de armónico y la distorsión total armónica cuantifican la disturbancia armónica que puede existir en una red de suministro eléctrico.
La tasa de armónicos o porciento de armónicos, expresa la magnitud de cada armónico con respecto a la fundamental.
La distorsión total armónica (THD), cuantifica el efecto térmico de todos los armónicos. La CIGRE propone la siguiente expresión para el cálculo de esta magnitud: THD =
Donde:
Y1 = Magnitud de la onda de frecuencia fundamental.
Yn =  Magnitud del armónico n.
 
Origen de los armónicos
En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal absorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo j respecto a la tensión. Para simplificar se considera que las cargas no lineales se comportan como fuentes de intensidad que inyectan armónicos en la red.
Las cargas armónicas no lineales más comunes son las que se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como: variadores de velocidad, rectificadores, convertidores, etc. Otro tipo de cargas tales como: reactancias saturables, equipos de soldadura, hornos de arco, etc., también inyectan armónicos. El resto de las cargas tienen un comportamiento lineal y no generan armónicos inductancias, resistencias y condensadores.
Existen dos categorías generadoras de armónicos. La primera es simplemente las cargas no lineales en las que la corriente que fluye por ellas no es proporcional a la tensión. Como resultado de esto, cuando se aplica una onda sinusoidal de una sola frecuencia, la corriente resultante no es de una sola frecuencia. Transformadores, reguladores y otros equipos conectados al sistema pueden presentar un comportamiento de carga no lineal y ciertos tipos de bancos de transformadores multifase conectados en estrella-estrella con cargas desbalanceadas o con problemas en su puesta a tierra. Diodos, elementos semiconductores y transformadores que se saturan son ejemplos de equipos generadores de armónicos, estos elementos se encuentran en muchos aparatos eléctricos modernos. Invariablemente esta categoría de elementos generadores de armónicos, lo harán siempre que estén energizados con una tensión alterna. Estas son las fuentes originales de armónicos que se generan sobre el sistema de potencia.
El segundo tipo de elementos que pueden generar armónicos son aquellos que tienen una impedancia dependiente de la frecuencia. Para entender esto más fácilmente mencionaremos algunos conceptos previos.
 
Tasa de distorsión armónica Thd
El thd (total harmonic distorsión), o tasa de distorsión armónica, es una forma de cuantificar numéricamente los armónicos existentes en un determinado punto de medida. En Europa se utiliza el Thd referenciado respecto a h1, la onda fundamental (f) (50Hz) de intensidad (teórica calculada según potencia).
Cuando en una instalación hay armónicos, el Thd es mayor que el 100%.
En el caso de no existir armónicos, el thd  es igual a 0.
El thdI es el thd referido a la corriente y el thdu es el referido a la tensión. El ThdI es generado por la no linealidad de la carga, mientras que el ThdU es generado por la fuente (transformador) como resultado de una corriente muy distorsionada.
Dadas las corrientes rms de los diferentes armónicos además de la fundamental.
a) se calcula el thdI general
b) se calcula el thdI para cada uno de los armónicos en relación a la fundamental.
 
¿Cómo identificar la forma de un 3º, 5º o 7º armónico?
A continuación  se muestra la forma típica de una variador de frecuencia con su 5º y 7º armónicos predominantes.
Y la suma da como resultado:
Por otro lado se muestra la forma típica  de un SAI con el 3er armónico como predominante.
Y la suma da como resultado:
 

Armónicos que predominan en distintos procesos

Industrial sector metalúrgico, estampación, bombeo, corte, laser, fresado, torneado, pulido
Cementeras, canteras, minería, actividades de: triturado, moleteado, transporte, elevación, ventilación.
Siderurgia en hornos de inducción, laminados, trefilados
Agroalimentario, farmacia, refinería en filtración, concentración, bombeo
Maderero en transporte, serrado
Plásticos en extrusión, termoformado
Terciario, supermercados, hoteles y restaurantes y clubs deportivos en la actividad informática, iluminación, climatización, ascensores y equipos electrónicos.
En los anteriormente expuestos predominan el 5º y 7º.
Sector terciario:  Hospitales, residencias y oficinas predominio del 3º, 5º y 7º
Factor de desclasificación K
Los centros de transformación son muy sensibles a la corriente armónica, provocando fuertes sobrecalentamientos y posibles averías.
La potencia nominal y el calor que disipa un transformador en régimen de plena carga se calculan en base a que en la instalación sólo existen cargas lineales y por tanto que no generan armónicos.
Si el transformador tiene que aportar corriente que contiene armónicos, se sobrecalentará incrementando el riesgo de averías.
El factor k es un factor de desclasificación de los transformadores que indica cuánto se debe de reducir la potencia máxima de salida cuando existen armónicos.
Obtener los valores promedio en el secundario del transformador y aplicar la formula.
Ejemplo: un transformador de 1000kVA, con un valor de desclasificación del 1,3; la máxima potencia que se podría solicitar al transformador para no sobrecalentarse y que no empezase a distorsionar la tensión, sería de 769 kVa.
 
Consecuencias provocan los armónicos         
Los centros de transformación son muy sensibles a la corriente armónica, provocando fuertes sobrecalentamientos y posibles averías.
En los condensadores la posibilidad de que entren en resonancia con la instalación provoca su ampliación y reducen su vida útil.
En los conductores el efecto “skin” hace que la corriente circules por la zona de la periferia de la sección provocando su calentamiento. El aumento de la Irms provoca el disparo intempestivo de los diferenciales y/o magnetotermicos. La saturación de las líneas la necesidad de ampliar la sección por fase.
En el conductor de neutro no se cancelan las componentes homopolares entre ellas teniendo que ampliar la sección del neutro a 1,5 veces la de la fase.
En los trasformadores el aumento de las perdidas por un aumento de corriente provoca pérdida de potencia disponible (factor K de desclasificación). La posibilidad de saturación del trafo hace posible la generación de fuente de armónicos en concreto del 3º.
En los motores aparece un campo magnético rotatorio que provoca aceleración o frenado en las revoluciones.
En los equipos electrónicos la no suficiente inmunidad de estos frente a los armónicos provoca la destrucción de las fuentes de alimentación.
 
Medición de armónicos
Utilizar instrumentación que mida verdadero valor eficaz (rms). Los instrumentos que miden valor medio podrán aportar un error considerable.
El equipo ideal es un analizador de redes trifásico, dotado con medidores de intensidad tipo rogowski (flexible).
Deberá realizarse en un momento de máxima carga de la instalación.
Valores a medir: U, I, cos (φ), FP, P, Q, ThdI, ThdU y para cada fase el ThdI2, ThdI3, ThdI4, ThdI5, ThdI7, ThdI11, ThdI13, ThdI17.
Aconsejamos realizar dos mediciones en la cabecera de la instalación:
Sin batería de condensadores conectada.
Con batería de condensadores conectada.
 
Soluciones, filtrado de armónicos.
En la actualidad aparte de los transformadores de aislamiento con pantalla electrostática y reactancias de atenuación, existen filtros de armónicos automáticos y baterías de condensadores que corrigen el cos (φ) e incorporan filtros de armonicos.
Ejemplo motor con variador de 75 Kw sin filtro FP
Ejemplo motor con variador de 75 Kw con filtro FP
Documentación técnica Cisar y Schneider

La tercera via

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tercera viaUna tercera vía energética es necesaria para que España pueda salir del impase  energético en que se encuentra.  Nada que ver con las denominadas terceras vías políticas que se han venido desarrollando políticamente en el pasado. Se trataría de construir una estrategia energética que, asumida o no por los poderes fáticos actuales, permitiese un nuevo equilibrio: técnico-económico que fuera en concordancia con un servicio de interés general y, sobre todo, permitiese un desarrollo energético que fuera, entre otras cosas, un tractor económico para éste país y no un lastre como lo es actualmente.

Yo personalmente y espero que otros muchos, nos encontramos incomodos con esta dualidad ficticia, desde el plano de la energía, que venimos pareciendo, en efecto, parece que nos encontramos solo con dos alternativas: la que podemos denominar: “la defensora del estatus existente”, alineada con un no desarrollo de las renovables a costa de cuando sea posible potenciar la nuclear. La otra sería la siguiente: “¨La defensora del estatus existente” alineada con un desarrollo de las energías renovables y política medio ambiental y de abandono total de la energía nuclear.
Estamos abocados, una vez que transcurra el actual ciclo, a replantearnos, seguramente, desde una estrategia no explicitada a un  nuevo ciclo de carácter continuista en lo que representa las estructuras actuales pero con apoyos a las tecnologías suspendidas en la etapa anterior.
El solo enunciado de lo anterior nos conduce a una situación de más deterioro y, posiblemente, de no interés para el estatus actual, debido a su propia incapacidad de seguir perpetuando el modelo que establecieron en conjunción con los diferentes reguladores, o bien, por la existencia de un nuevo marco regulador que supera el entorno anterior y en el que no es posible mantener los privilegios que han venido gozando.
Sin ninguna duda esa tercera vía es posible y, como siempre, requerirá de una participación activa de la sociedad civil que fuera capaz de sacar del callejón en que se encuentran, actualmente, los dos partidos con alternancia de poder existente hasta ahora. Los poderes actuales pueden ya estar seriamente amenazados ante un horizonte político inseguro y eso hará posible el nuevo rumbo imprescindible para un país en bancarrota energética. Construir esa “tercera vía” es muy factible con solo cambiar el objetivo actual al de un objetivo de: servicio de interés general y en el que el consumidor y, por lo tanto, el ciudadano es el protagonista del sector, tan fácil y tan difícil de que unos pocos lo permitan.

¿Cómo ahorrar energía y agua en verano?

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diapositiva1Con el verano y las altas temperaturas que soportamos diariamente se produce también un aumento del gasto energético que realizamos debido, en gran parte, al uso de aires acondicionados y ventiladores.

Ya no es una cuestión sólo de ahorro económico, sino también una cuestión de mejor aprovechamiento de los recursos de los que disponemos, que convertidos en electricidad, calor o combustible, hacen más fácil y confortable nuestra vida cotidiana.

Según explica el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) en su guía práctica de la energía en España, ésta es de incalculable valor porque, además de sus coste en dinero, tiene un coste social,  tratándose de un bien escaso en la naturaleza, agotable y que debemos compartir. Por eso, su uso indiscriminado produce impactos negativos sobre la salud medioambiental de un planeta que estamos obligados a conservar.

Por todo esto hoy os damos unas recomendaciones para poder ahorrar energía en el hogar:

En cuanto a los electrodomésticos, es recomendable elegir los que tienen una etiqueta energética de AAA o como mínimo A+ ya que tienen mayor eficiencia y consumen un 55% menos que cualquier electrodoméstico medio de las mismas características.

  • El frigorífico, por ejemplo, consume más de un 30% de la energía total de los hogares, por eso es importante intentar ahorrar en pequeñas cosas como evitar la formación de escarcha, evitar abrir la puerta repetidamente, limpiar la parte trasera una vez al año o no meter alimentos excesivamente calientes ya que esto aumenta el “esfuerzo” que tiene que hacer el frigorífico para enfriar y esto conlleva un mayor consumo.
  • La televisión es el segundo electrodoméstico que más consume seguido muy de cerca por la lavadora, llegando ambos a unos porcentajes de consumo de energía de entorno al 12%. Un consumo excesivo en estos casos se puede evitar si no dejamos la tele apagada con el botón de “stand by “ (en cuyo caso consumiría tanta energía apagada como un ordenador a pleno rendimiento) o aprovechar el máximo de carga y programas de lavado en frío en caso de la lavadora.

Si hablamos de climatización, las recomendaciones más importantes serían las siguientes:

  • Si utilizamos aire acondicionado, debemos mantener una temperatura de refrigeración de 26 ºC que podemos mantener gracias a termostatos de regulación de temperatura. Además cuando encendemos el aparato no debemos poner una temperatura más baja de lo normal ya que la casa no se enfriará más rápido y el enfriamiento podría resultar excesivo y por tanto, un gasto innecesario.
  • Si queremos que el ahorro sea máximo, podemos sustituir el aire acondicionado por ventiladores, preferentemente de techo, ya que puede suponer un descenso de temperatura suficiente para mantener un adecuado confort y si además añadimos burletes adhesivos en puertas y ventanas se mejora el aislamiento y  se puede reducir entre un 5 y un 10% la energía consumida.

La iluminación también es un factor a tener en cuenta a la hora de ahorrar, y el primer paso para lograrlo es sustituir las bombillas incandescentes por bombillas de bajo consumo ya que, para un mismo nivel de iluminación, ahorran hasta un 80% de energía y duran 8 veces más. Otras acciones como aprovechar la iluminación natural y utilizar colores claros en paredes y techos ayudarán también a un mayor aprovechamiento de los recursos.

Además de todo esto no podemos olvidar un recurso tan esencial como el agua, que también debemos aprender a gestionar. Para lograr un gasto menor de agua podemos seguir algunas de las siguientes pautas:

  • Cerrar el grifo mientras te lavas los dientes y utilizar un vaso para aclarártelos, llenar el lavabo o el fregadero a la hora de afeitarte, lavarte la cara o fregar también contribuirán a un mayor ahorro de agua.
  • Sustituir el baño diario por una ducha, con lo que consigues reducir mucho el consumo de agua.
  • Si cierras un poco más la llave de paso del agua puede conseguir reducir el consumo unos litros sin apenas notar la diferencia de presión.
  • Por último, una cosa tan sencilla como no usar el retrete a modo de papelera evitando tirar de la cadena en estas ocasiones innecesarias, conseguiría un gran ahorro de agua cada vez.

A todas estas recomendaciones les podemos añadir el desarrollo de nuevas tecnologías, que también pueden ayudar a un ahorro de energía y agua.