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1. Curva Caracteristica del Medidor 200 0000 130 0000 160 0000 140 0000 120 0000 100 0000 20 0000 60 0000 40 0000 20 0000 0 0000 20 0000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 CARGA W 2 zZ a End un LL Q D gt 5 s tE VALOR CONSUMO MENSUAL 2008 MYALOR CONSUMO MENSUAL 2008 VALOR MENSUAL E WALOR CONSUMO MENSUAL 2008 VALOR MENSUAL SUBSIDIADO 50 000 0000 545 000 0000 5 40 000 0000 5 35 000 0000 4 30 000 0000 Partes que Componen el Sistema 5 Figura 6 Curva caracter stica del medidor 5 25 000 0000 5 20 000 0000 f e i a 15 000 0000 3 pr El medidor implementado es un medidor monof sico bifilar S 10 000 0000 4 5 5 000 0000 5 0 0000 bicuerpo con los siguientes m dulos 9 10 EMU Unidad de manejo de energ a conocido tambi n con el nombre de medidor es el encargado de medir el consumo de energ a el ctrica implementa la medici n y las funciones de control de carga Figura 4 Promedio del valor con respecto al consumo mensual CIU Unidad de interfaz con el usuario sistema de control que cuenta con un modulo de entrada y otro de salida teclado y display Conexi n de la EMU con la CIU se hace a trav s de un cable telef nico 2x20 que conduce 12 voltios M dulo de Entrada Teclado Hexadecimal Este se encuentra en la CIU consta de 10 d gitos num ricos asterisco numeral y cuatro teclas alfab ticas el cual nos facilita el in2. Servicio prepago una alternativa real para los usuarios de energ a el ctrica en Colombia en l nea Bogot s n 2004 1 3 p g Consultado 28 de julio de 2008 Disponible en http www creg gov co COMISION DE REGULACION DE ENERGIA Y GAS CREG Resoluci n 108 de 1997 en l nea Bogot s n 1997 1 28 p g Consultado 15 de septiembre de 2008 Disponible en http www creg gov co COMISION DE REGULACION DE ENERGIA Y GAS CREG Resoluci n 096 en l nea Bogot s n 2004 1 7 p g Consultado 15 de septiembre de 2008 Disponible en http www creg gov co U V Alvaro M C Luis E Decreto 3735 en l nea Bogot s n 2003 1 11 p g Consultado 13 de agosto de 2008 Disponible en http minminas gov co minminas kernel usuario externo normatividad form consultar normas energia jsp paramet ro 678site 1 10 G G Juan F Decreto 1633 en l nea Bogot s n 2007 1 13 p g Consultado 13 de agosto de 2008 Disponible en http www eepm com epm nstitucional documents Decret 01633 pdf
3. Vatio el valor que se utiliz se escogi con el prop sito de poder realizar las diferentes pruebas como es el observar la disminuci n total del cr dito con un nivel de cr dito superior en poco tiempo Para que las se ales por parte del sensor se capturaran de forma precisa se utiliz un led a chorro para que la luz de este fuera reflejada por el disco cuando se encontrara en transici n El tiempo de proceso para cada instrucci n depende del valor del cristal que est conectado al microcontrolador este tuvo que ser modificado ya que cada vez que el display estaba en el modo de informaci n y quer a mostrar algo a la vez que se consum a un Vatio y el sensor enviaba la se al que se hab a realizado este se deten a para realizar la rutina correspondiente aunque esta se mostraba era algo tard a para solucionar este problema se implement un cristal que proporcionara un tiempo de ejecuci n menor Debido a que cada instrucci n se realiza de forma r pida para que se puedan observar las diferentes opciones a las cuales se tiene acceso se crearon diferentes retardos dentro del programa que permiten que la visualizaci n de estas sea mayor 4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Durante la realizaci n del proyecto conocimos gran parte de la normatividad vigente la cual a trav s de los d as se ha ido modificando en son de mejora estas dan a conocer la forma de instalaci n de los medidores prepagos monocuerpo y bicuerpo los siti
4. aun siguen vigentes 1 2 En los diferentes planes piloto se crea un grupo de trabajadores de la compa a de distribuci n en acompa amiento de miembros externos que se encargan de brindar informaci n sobre el dispositivo y datos que encaminen el proyecto hacia un buen enfoque para que se realice un seguimiento detallado el cual cuenta con tres miembros principales un l der interno del proyecto de compa a distribuidora un consultor y el proveedor 3 4 Como resultado las empresas distribuidoras han dado a conocer la necesidad de minimizar los riesgos de inversi n buscando as tener posibilidades de xito del piloto y poder expandir su mercado en forma masiva esto implica un cambio en la forma de comercializar la energ a el ctrica Para el desarrollo del prototipo se utiliz un microcontrolador Motorola GP32 programado bajo el lenguaje assembler un medidor an logo monof sico bifilar el cual se parametriz someti ndolo ante diversas demandas de energ a se le ensambl un seguidor de l nea CNY70 el que ser el encargado de visualizar los movimientos del disco cabe anotar que para el dise o de este se tuvo en cuenta las condiciones t cnicas establecidas por la CREG y las dem s determinaciones legales vigentes 2 DISE O DE MEDIDOR PREPAGO Para que el prototipo tuviera un buen desempe o se tuvieron en cuenta varios factores en la etapa de dise o aspectos como el consumo de Kw h y el cuadro de car
5. que sea accesible par personas de escasos recursos econ micos 5 AGRADECIMIENTOS Agradecimientos a la Facultad Tecnol gica y al Centro de Investigaciones y Desarrollo Cient fico por el apoyo financiero y log stico en el desarrollo de este proyecto REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 FEOWER LEIVA Instalaciones Residenciales Libro Bogot capitulo 6 y 7 consultado enero de 2009 2 EMPRESAS PUBLICAS DE MEDELLIN epm Normas de montajes complementarios En Instalaci n del medidor de energ a prepago en l nea Bogot s n 1 7 p g Consultado 24 enero de 2009 Disponible en http www eeppm com epm institucional documents RA6 016 pdf 3 CASHPOWER SUDAMERICANA S A Product Specification Sheet Cashpower en l nea Espa a s n 2004 1 9 p g Consultado 24 mayo de 2008 Disponible en http www cashpower com 4 LANDIS GYR Gu a del usuario Gemini CSM Cashpower en l nea Espa a s n 1 17 p g Consultado 24 mayo de 2008 Disponible en http www landisgyr com EMPRESAS DE DISTRIBUCI N EL CTRICA NORTE CENTRO Propuesta de Costos de Conexi n a la red de distribuci n el ctrica de los suministros a ser atendidos con medidores prepago en l nea Lima s n 2006 Consultado 15 de junio de 2008 Disponible en http www2 osinerg gob pe ProcReg ServicioPrepago Pre pago AudienciaPublica Hidrandina pdf COMISION DE REGULACION DE ENERGIA Y GAS CREG Comunicado de prensa En
6. CONTROL DEL CONSUMO DE ENERG A EL CTRICA RESIDENCIAL ANG LICA S NCHEZ Bogot D C Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Bogot D C Colombia CATALINA LUENGAS Bogot D C Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Bogot D C Colombia CESAR HERNANDEZ Bogot D C Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Bogot D C Colombia RESUMEN En el presente art culo se presenta el dise o y construcci n de un medidor monof sico bifilar postpago y prepago teniendo en cuenta las normas vigentes El objetivo de esta investigaci n es dise ar y construir un sistema de control de consumo de energ a el ctrica el cual posea la particularidad de funcionar como medidor postpago y prepago que controle algunos par metros del consumo de energ a como unidades consumidas cr dito remanente l mite de cr dito superior e inferior Uno de los principales resultados esperados a largo plazo es concientizar al cliente mediante la interacci n con el medidor por medio de ingreso de informaci n solicitada por el dispositivo de control obteniendo optimizaci n del consumo reducci n de este y beneficios de costos para comercializadores y usuarios finales as mismo la empresa reduce tiempos muertos de cuadrillas de corte y reconexi n Palabras Clave Energ a El ctrica Interfaz de Usuario Grafica Medidor Prepago Microcontrolador Sensor 1 INTRODUCCI N A trav s del tiempo se han presentado grande
7. a o 2008 y el valor promedio respectivo ver figura 2 tabla 4 VALOR kWh 5 285 00 5 280 00 275 00 270 00 o 265 00 260 00 Jul Agos Nov Dic Valor promedio Figura 2 Valor KWh durante al a o 2008 Tabla 4 Valor promedio KWh 267 54 279 6809 Valor promedio kWh 273 61 Para los estratos 1 2 y 3 se tiene un subsidio por parte del gobierno que hace que la cantidad del costo de energ a no sea la total a cancelar ver tabla 5 y Fig 3 Tabla 5 Subsidio mensual Jul 4 Ago 4 16 134 00 Nov 3 Dic 3 17 592 00 Valor promedio SUBSIDIO 16 863 00 La curva caracter stica del medidor fue elaborada gracias a unas VALOR MENSUAL SUBSIDIADO pruebas que se le realizaron al medidor las pruebas consistieron en conectarle diferentes cargas al medidor y observar cuanto tiempo tardaba en dar un giro y cuantas revoluciones daba en un minuto se tomaron mas de una medida para manejar un tiempo promedio y as poder elaborar una curva caracter stica del 16 863 00 medidor con el consumo de la residencia para la cual fue gt planteado el proyecto ver tabla 7 Fig 5 Fig 6 6 7 8 m 04 jul 04 Agos m 03 Nov 03Dic Valor oromedio SUBSIDIO Tabla 7 Pruebas caracter sticas del medidor Figura 3 Subsidio mensual Conociendo el valor del consumo mensual se obtuvieron los valores del consumo diario con y sin subsidio esto se hizo con el fin de saber l
8. ealice un giro o revoluci n el disco pasara una franja delgada de color negro que permitir identificar al sensor que lo ha realizado Sensor el sensor que se empleo es un seguidor de l nea tiene en interior un emisor y un receptor el emisor se encarga de identificar si hay un cambio de color o luminosidad en el objeto en nuestro caso el disco y lo transmite al receptor si se presentan cambios el receptor va a generar pulsos diferentes en su salida y se quedara as hasta que nuevamente cambie su estado La salida del sensor esta conectada a un puerto del microcontrolador el cual es el componente fundamental del modulo de control el puerto al que esta conectado el sensor tiene la particularidad de que cada vez que se presenta un pulso o flanco lo env a a una parte del programa que tiene el microcontrolador para que realice con este un conteo Para el sensor se manej la siguiente configuraci n cada vez que ve detecta el color negro env a un cero l gico el circuito que se empleo y la configuraci n del sensor se muestran en la Fig 8 el valor de RI y R2 son de 2200 y 10KO respectivamente 3 T Ps E K KZ Figura 8 Configuraci n del Sensor CNY70 M dulo de Control como se menciono anteriormente el microcontrolador es el componente fundamental del modulo aparte de ser un circuito integrado el microcontrolador se compone de un procesador y una memoria Para determinar lo que puede hacer el procesador esta un co
9. epago Pospago Clave de Acceso Clave invalida Clave valida Base de datos Modo de Informaci n Unidades Contador de consumidas unidades Limite de cr dito Contador clave igual a tres Bloqueo del medidor inferior Limite de cr dito W Display LCD superior C digo nueva Nueva recarga recarga L nea de informacion Cr dito Multiplicaci n remanente por valor Kwh cr dito actual Cr dito actual actual Nivel de cr dito superior Prender led verde Nivel de cr dito medio Prender led amarillo Nivel de cr dito inferior Prender led rojo Figura 9 Diagrama de flujo del programa Teclado es un dispositivo de entrada para el modulo de control est formado por 16 teclas cada vez que una es oprimida env a una se al al microcontrolador para que este la capture y la muestre seg n sea el caso Para programar el microcontradolador en el lenguaje assembler se tuvo en cuenta la configuraci n del teclado hexadecimal y el c digo correspondiente a cada tecla Al teclado tambi n se le realiz una prueba que nos permiti conocer que contactos seg n la fila y la columna se pon an en uno es decir para cada tecla hay una combinaci n diferente en binario y en hexadecimal cada vez que es oprimida una el micro la procesa y la env a a la rutina que pertenece con la ventaja de que
10. gas del predio ver tabla 1 para el cual se quer a el prototipo entre otros logrando as que se obtuviera un dise o que cumpliera con las expectativas Estudio de Consumo y Costo Actual Al realizar el dise o se tuvo en cuenta diversos factores entre los cuales est la ubicaci n del promedio ver tabla 2 del consumo mensual en KWh ver tabla 3 y Fig 1 obs rvese la tendencia de consumo y el valor promedio mensual de consumo 157 27 KWh X Mes en la realizaci n del cuadro de cargas se tuvo en cuenta el costo del consumo de los ltimos seis meses del a o 2008 para sacar el costo del kilovatio hora guiados por las facturas de consumo 5 Tabla 1 Cuadro de cargas del predio propuesto 1 iof tooo 833 15 5 5 1000833 15 4 3 f2 1 1 f 1o00 833 15 5 1 100 833 15 6 j3 f9 750 15 7 110018331 is TOT Tabla 2 Datos b sicos del predio Direcci n Cll 68 bis No 80N 83 Zona Piso 2 y 3 con un mismo medidor Barrio Bosa Piamonte Il sector N mero de Cuenta 2539048 0 Tabla 3 Consumo mensual a o 2008 CONSUMO MENSUAL A O 2008 _ m0 ao agos sep e na CONSUMO kwh 164 150 154 170 162 170 163 153 143 160 141 157 2727273 gt 2 2 E r Q OQ v as L un Octubre MN Diciemb MS Promed A Figura 1 Consumo KWh mensual del a o 2008 Observese el valor que tuvo el KWh en los ultimos seis meses del
11. greso de los c digos y desplazamiento en el men de la CIU las cuales son funciones de control M dulo de Salida Sistema de Visualizaci n se tiene un indicador de alarma led amarillo led verde y led rojo el cual brinda una indicaci n visible del nivel en que se encuentra el cr dito es decir para un nivel de cr dito alto estar encendido el led verde para un nivel de cr dito intermedio el led amarillo y para el nivel bajo el led rojo Otro medio de visualizaci n es el display el cual brinda la posibilidad de visualizar los datos seg n par metros establecidos en la programaci n del microcontrolador Dise o de la soluci n Entre los diferentes componentes del prototipo existen ciertas relaciones las cuales se muestran en el diagrama de bloques de la figura 7 Como se puede observar todo conduce al modulo de control ya que este es el que procesa toda la informaci n que est en los puertos de entrada y dirigirlos a los puertos de salida Cada bloque del sistema se describir m s ampliamente a continuaci n Sensor Energia Modulo de control Teclado Base de datos Display LCD sad Codensa ESP SA Figura 7 Diagrama de Bloques del sistema Medidor de Energ a el medidor de energ a es un medidor com n estar alimentado por la acometida de la residencia como un medidor postpago cuando se le conecte una carga un disco que tiene en su interior empezara a dar giros inmediatamente cada vez que r
12. njunto de instrucciones las cuales puntualizan las diferentes operaciones que puede realizar el procesador la amplitud de las instrucciones es grande ya que se puede trabajar con datos u operando los que se encuentran en un registro interno Para el prototipo del medidor se cre un programa el cual hace que se pueda acceder a diferentes opciones para seleccionar la opci n a la que se quiere tener acceso se digital una tecla del teclado que est conectado a uno de los puertos de entrada y que se explicara mas adelante Para la visualizaci n de la opci n o de la informaci n que queremos ver se tiene un display el cual recibe la orden del microcontrolador para mostrar los datos Para alguna de las opciones no se puede tener un control absoluto por esto es que algunos datos deben ser enviados a una base de datos de la empresa suministradora de servicio de energ a el ctrica para que esta los eval e y envi de nuevo al sistema Por ejemplo cuando se quiere realizar una recarga al medidor se debe introducir un c digo para determinar a qu valor corresponde dicho c digo o para evitar fraude este c digo despu s de ser digitado en el teclado es enviado a la base de datos cuando esta haya definido cual es su valor y que no sea fraudulenta enviara la informaci n al microcontrolador y este la almacenara Para entender un poco m s el programa se realiz un diagrama de flujo Ver figura 9 Modalidad Modalidad Corte de suministro Pr
13. no va ser enviada a otra rutina a menos que se halla oprimido otra tecla diferente a la deseada Display LCD es una salida controlada por el microcontrolador para visualizar todo aquella informaci n pertinente al prototipo Base de datos la base de datos ser una entrada y una salida para el modulo de control microcontrolador solo podr tener acceso a esta la empresa prestadora del servicio por esto su funcionamiento no se podr describir con exactitud lo nico que podemos decir de esta es que se encargara de los c digos para una nueva recarga la que enviara una se al cuando no se deba suministrar m s energ a el ctrica cr dito remanente igual a cero y para el cambio de modalidad de pago ya que para hacer esto ltimo la empresa debe definir si se puede realizar este cambio y bajo que par metros 3 RESULTADOS Para observar el funcionamiento del prototipo cada vez que se realiz una parte del programa con sus respectivas instrucciones se comprob etapa por etapa verificando as que se cumpliera cada una de ellas Debido a que no se ten a una base de datos con la cual trabajar se dise una instrucci n que simulara que recargaba el medidor con el objetivo de ver si se realizaba la recarga y que cada vez que se consumiera se disminuyera el cr dito Cada vez que se consume un Vatio se disminuye el cr dito doscientos pesos es decir que la disminuci n no se observa cada vez que se consume un kilovatio si no cada
14. os valores de los l mites de cr dito inferior y superior que deber a manejar el prototipo Ver tabla 6 Fig 4 L mpara incandescente W9 53 1 ni 224 6 1043 18 109 oo Tabla 6 Valor consumo mensual Datos evaluados sobre la ecuaci n de la curva caracteristica VALOR CONSUMO MENSUAL 2008 VALOR VALOR EUA DIARIO PROMEDIO SINSUBSIDIO SUBSIDIO SUBSIDIADO SUBSIDIADO Juni a 44 324 8929 1 477 4964 16 863 0000 27 461 8929 915 3964 Curva Caracteristicas del Medidor basada en datos medidos 30 0000 25 0000 y 0 026x 0 454 Agosto Septiembre Octubre Noviembre 20 0000 15 0000 10 0000 5 0000 0 0000 5 0000 0 600 Hli 1000 1200 CARGA W Diciembre 38 579 0735 1 2444862 16 863 0000 21 716 0735 723 8691 Promedio Mensual 42 683 2302 1 396 8423 16 863 0000 25 820 2302 860 6743 REVOLUCIONES POR MINUTO o Figura 5 Curva caracter stica del medidor Los valores de los limites a los que se llegaron fueron de 2000 como l mite inferior y 50000 como l mite superior esto quiere decir que cuando el medidor tenga como cr dito un valor cercano o igual a 50000 no se correr el riesgo de desconexi n de energ a durante aproximadamente treinta d as por el contrario si se tiene un cr dito de 2000 solo se tendr suministro para un d a cabe anotar que este consumo debe ser el habitual ya que si se excede en este la carga puede durar un tiempo menor
15. os y requisitos donde se puede prestar este servicio entre otros Los primeros proyectos realizados sobre distribuidoras de energ a el ctrica en Latinoam rica y los que abrieron camino fueron los realizado en Argentina y para la empresa Edenor S A fueron ejecutados y siguen vigentes en Escobar 100 clientes 2001 y Merlo 5000 clientes 2003 uno de los mayores problemas para que no se extendieran fueron los precios fuertemente subsidiados de las tarifas el ctricas y la falta de una regulaci n que permitiera utilizar los medidores prepagos Se realiz la visita a la compa a Codensa ESP SA donde se nos dio a conocer los sistemas tecnol gicos implementados como pruebas pilotos entre los cuales est la instalaci n de medidores prepago los sistemas de telemedida y nuevos proyectos desarrollados por medio de la domotica Se observ que las compa as comercializadoras realizan las pruebas pilotos para ver las posibles falencias de los nuevos sistemas y as corregirlos antes de implementar a nivel general en el sistema el ctrico ya que deben generar y asegurar sus propias capacidades para resolver los inconvenientes que se presenten dar solidez al sistema el ctrico con la durabilidad de dichos proyectos en el mercado Contrastado con otros sistemas para el control de consumo de energ a el ctrica la implementaci n del prototipo aparte de contribuir con el uso racional de energ a el ctrica es econ mico lo cual hace
16. s avances tecnol gicos en la generaci n transmisi n y distribuci n en el campo de la electricidad estos han sido mejorados por medio de dispositivos electr nicos o m todos que regulan y controlan la energ a que llega a nuestros hogares En el actual mercado de la energ a se ha venido notando la preocupaci n del mercado el ctrico y los diversos usuarios sobre el ahorro de la energ a el ctrica por lo que es muy com n escuchar el t rmino de uso racional de la energ a el ctrica Por tal motivo se han venido desarrollando nuevos sistemas y o m todos que permitan realizar ahorro de energ a el ctrica en los hogares los cuales se han realizado a partir del control de los dispositivos de medici n de energ a el ctrica El campo de la electr nica ha contribuido en gran parte al desarrollo de nuevos sistemas de control los cuales se han venido reflejando al correr de los d as es por eso que tambi n sale a flote la necesidad de seguir desarrollando sistemas tecnol gicos innovadores que nos permitan volver m s ahorrativos los sistemas existentes con relaci n a la distribuci n de la energ a el ctrica En este documento se dan a conocer los criterios de dise o del sistema del control de energ a el ctrica residencial el cual contribuye con el uso racional de la energ a estos sistemas se han implementado en planes piloto en el mercado Argentino Peruano y el Colombiano principalmente en Medell n algunos de estos proyectos
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