UNA LÍNEA ELÉCTRICA Y EQUIPO PARA LLEVAR A CABO EL PROCEDIMIENTO

5

D E S C R I P C I Ó N OBJETO DE LA INVENCIÓN

10

La presente invención se engloba en el campo de los procedimientos y dispositivos compensadores de energía reactiva en líneas eléctricas.

Dicha invención se refiere a un procedimiento y equipo para la medida y 15 corrección del consumo de energía reactiva de tipo inductivo en una línea eléctrica, dicho equipo situado en la cabecera de la línea, comprendiendo sensores, disponiéndose al menos un condensador, midiendo independiente sobre cada fase de la línea, evaluando y procesando los valores obtenidos, y compensando la energía reactiva de manera independientemente en cada fase 20 mediante el condensador dispuesto en cada una, en tiempo real, de manera que cada condensador de cada fase actúa de manera aislada o en combinación con los condensadores de otras fases.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

25

La energía eléctrica consumida por los equipos de una instalación y que produce trabajo útil es la denominada energía activa, medida en kWh (kilovatio hora) y facturada por la compañía eléctrica.

Por la propia naturaleza de ciertos componentes eléctricos incluidos en los 30 diferentes aparatos presentes en una instalación, consumen energía reactiva.

Esta energía no produce trabajo útil, es decir, no es aprovechable por los equipos. Se mide en kVArh (kilovoltamperio reactivo hora), y no facturada por la compañía eléctrica si no supera una cierta cantidad.

De tal manera que el consumo total de energía de un equipo corresponde a la suma de la energía activa y reactiva consumidas por éste.

Es conocido que los sistemas con cargas eléctricas reactivas presentan las desventajas del mayor coste económico por el consumo de energía reactiva, mayor consumo en energía activa al aumentar la intensidad en la carga que provocan mal funcionamiento y/o deterioro prematuro de los equipos e instalaciones.

Para regular las variaciones de la tensión provocadas por las cargas reactiva, es conocido el uso de transformadores de potencia con cambiadores de toma que varían la relación de transformación en función de la intensidad en la carga.

En otras ocasiones y puesto que los aparatos son comúnmente inductivos, es conocido el uso de baterías de condensadores conectadas en paralelo con la carga.

Una de las desventajas de esta solución es que, generalmente, dichas batería de condensadores se colocan en la cabecera de la instalación y su efecto afecta a toda la instalación aguas abajo. En una instalación con condensadores fijos provoca, que en ocasiones, la instalación se vuelva capacitiva y por tanto, aumente el consumo de energía aparente. Cuando la instalación es, por ejemplo, trifásica la corrección de la batería de condensadores afecta a las tres fases por igual, cuando puede que no sea necesario. Asimismo, la medida de valores de la energía reactiva para aplicar medidas correctoras como la instalación de la citada batería de condensadores, se lleva Ín-situ eventualmente por un operador sobre las líneas en la cabecera de la instalación.

Eso hace que la medición se haga en un momento concreto y no se tiene en cuenta si posteriormente unas líneas consumen más energía reactiva que otras, ni si hay posteriores modificaciones en alguna de ellas. Para evitar y solucionar las desventajas anteriormente citadas se expone la siguiente invención de un procedimiento para la medida y corrección del consumo de energía reactiva y el equipo para llevar a cabo dicho procedimiento. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un procedimiento para la medida y corrección del consumo de energía reactiva de tipo inductivo en una línea eléctrica, en el que dicho procedimiento se lleva a cabo mediante un equipo situado en la cabecera de la línea que comprende sensores de intensidad, de voltaje, de factor de potencia, de energía activa y de energía reactiva.

En cada fase se dispone al menos de un condensador y el procedimiento comprende las siguientes etapas:

a) Medición independiente sobre cada fase de la línea mediante los sensores anteriormente expuestos y durante el funcionamiento de la misma. b) Evaluación y procesamiento de los valores obtenidos por los sensores en la etapa a) mediante un dispositivo electrónico.

c) Compensación de energía reactiva de manera independientemente en cada fase mediante el condensador dispuesto en cada fase, según la evaluación de la etapa b), en tiempo real, de manera que cada condensador de cada fase actúa de manera aislada o en combinación con los condensadores de otras fases.

En tiempo real significa que conocemos el estado a tiempo real de las fases: el consumo de energía (kWh y kVArh), tensión (V) e intensidad (A) de las tres fases. Esto es muy importante para corregir desequilibrios, analizar la estabilidad de la instalación y ahorrar en el consumo. Con ello, podremos realizar correcciones de energía reactiva de tipo inductivo en cada una las fases.

Además, este hecho de conocer el consumo instantáneo de cada una de las fases de la instalación eléctrica en tiempo real permite aplicar las compensaciones de energía reactivas casi al instante; optimizando el rendimiento de los equipos en cada una de las fases y protegiendo la instalación de perturbaciones eléctricas, alargando su vida útil y la de los equipos.

Así, se consigue un ahorro en la factura eléctrica ya que se elimina la energía reactiva, disminuyendo la energía aparente consumida por los equipos de la instalación y reduciendo los costes de mantenimiento.

Asimismo, la invención se refiere a un equipo para la medida y corrección del consumo de energía reactiva de tipo inductivo en una línea eléctrica, situado en la cabecera de la línea, según el procedimiento citado, que comprende sensores de intensidad, de voltaje, de factor de potencia, de energía activa y de energía reactiva, un dispositivo electrónico, y al menos un condensador. Opcional mente, el equipo incluye medios para comunicación inalámbrica ( 1 .6, 2.6, 3.3). También, de manera opcional otro equipo puede colocarse en un punto de la línea distinto de la cabecera.

Así, un equipo puede interactuar con cualquier punto de la instalación en donde haya otro equipo, a un bajo coste, ya que reduce el uso de mano de obra gracias al sistema de comunicaciones inalámbrico, proporcionando un máximo control y por lo tanto, seguridad y ahorro.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 ilustra una instalación eléctrica trifásica con aparatos de carga reactiva de tipo inductivo y un equipo en cabecera y otro en la línea, ambos similares pilotando sendas baterías de condensadores. La figura 2 ilustra una instalación eléctrica trifásica con aparatos de carga reactiva de tipo inductivo y un equipo en cabecera y otro en la línea, el primero pilotando una batería de condensadores y el segundo pilotando directamente un aparato. EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un procedimiento para la medida y corrección del consumo de energía reactiva de tipo inductivo en una línea eléctrica, en el que dicho procedimiento se lleva a cabo mediante un equipo (1 ) situado en la cabecera de la línea que comprende sensores (1.1 ) de intensidad, de voltaje, de factor de potencia, de energía activa y de energía reactiva, en el que en cada fase se dispone al menos un condensador (1.2) y comprende las siguientes etapas:

a) Medición independiente sobre cada fase de la línea mediante los sensores (1 .1 ) anteriormente expuestos y durante el funcionamiento de la misma. b) Evaluación y procesamiento de los valores obtenidos por los sensores ( 1.1 ) en la etapa a) mediante un dispositivo electrónico (1 .3).

c) Compensación de energía reactiva de manera independientemente en cada fase mediante el condensador (1 .2) dispuesto en cada fase, según la evaluación de la etapa b), en tiempo real, de manera que cada condensador ( 1.2) de cada fase actúa de manera aislada o en combinación con los condensadores de otras fases.

De manera opcional, la conexión de uno o varios condensadores, como por ejemplo los dispuestos en una batería de condensadores (1 .5) formando un triangulo tal y como se representa en las figuras o una estrella, no representado en las figuras, se lleva a cabo por pilotaje de un contador (1 .4), el cual está comandado por el dispositivo electrónico (1.3, 2.3, 3.3). De manera opcional y para ampliar el rango de actuación mediante el procedimiento, además se mide la temperatura mediante una sonda (1.7) Además, los datos de medida obtenidos en la etapa a) y las órdenes de corrección enviadas en la etapa c) se pueden transmitir mediante medios para comunicación inalámbrica (1 .6), para transmisión, por ejemplo, vía radio, wifi, 3G o ZigBee (marca registrada) a un usuario.

La corrección se hace en la energía reactiva considerando bien en una fase o bien en varias fases, como en el conjunto de todas las fases en la instalación trifásica representada en las figuras. La disposición del equipo (1 ) en la cabecera de la línea nos proporciona el consumo de toda la instalación. Existe la posibilidad de distribuir otros equipos (2,3) por otras partes de la instalación distintos de la cabecera y así obtener consumos eléctricos más específicos, como en líneas de producción. Estos equipos (2) son iguales al situado en cabecera (1 ): con sensores (2.1 ), condensadores (2.2) agrupados en batería (2.5), dispositivo electrónico (2.3), contador (2.4), medios para comunicación inalámbrica (2.6) y sonda de temperatura (2.7), y funcionan según el mismo procedimiento o pueden, ser diferentes (3) en el sentido de disponer sensores (3.1 ), dispositivo electrónico (3.2), medios para comunicación inalámbrica (3.4) y sonda de temperatura (3.5) pero en lugar de pilotar una batería de condensadores (2.5) pilotan directamente un aparato (7).

Esto permite poder actuar más específicamente optimizando los costes energéticos y de mantenimiento de la instalación y los aparatos (4,5,6,7) situados en ella.

Así, con la posibilidad de instalar un equipo ( 1 ,2,3) en cualquier parte de la instalación podremos, además de obtener el consumo energético, saber la temperatura mediante las sondas (1 .7, 2.7, 3.4) y determinar más fácilmente que un determinado aparato (4,5,6,7) no está funcionando correctamente para tomar las decisiones oportunas.

Tal y como se ha citado, mediante el procedimiento descrito, el equipo (1,2,3) permite conocer en tiempo real los consumos eléctricos de la instalación y de los elementos instalados en ella, siendo posible mediante su dispositivo electrónico (1 .3, 2.3, 3.2), bien interno al equipo (1 ,2,3), o externo al mismo como cualquier tablet, PC o teléfono móvil 3G. Esto es muy importante, ya que de esta forma podremos apreciar claramente distintas alarmas de exceso de consumo como los siguientes: - consumo acumulado mes y consumo instantáneo: consumo acumulado del mes en curso y su consumo instantáneo a tiempo real, conociendo el consumo en cada momento. Con el consumo instantáneo se puede ver que aparato (4,5,6,7) hace aumentar excesivamente el consumo de energía eléctrica en un momento determinado identificándolo y permitiendo tomar las decisiones oportunas. A modo de ejemplo y suponiendo que el aparato (4,5,6,7) funciona correctamente, podríamos tomar la decisión, como medida de ahorro, de encender menos tiempo este aparato (4,5,6,7) o en periodos de tarificación más económicos;

- comparativa día actual/día semana anterior, consumo acumulado en kWh a la misma hora de hoy con el mismo día de la semana anterior,

- comparativa consumo mes actual/anterior, muestra el consumo acumulado en KWh del mes y la comparativa con el mes anterior. En el caso de que el consumo del mes actual sea superior al del mes anterior, saltaría una alarma poniéndose el mes en rojo en, por ejemplo, una pantalla del dispositivo electrónico ( 1 .3, 2.3, 3.2) y parpadeando.

Gracias a la comparativa de consumo por meses, podremos comparar el consumo acumulado del mes con lo que es cobrado en la factura y así poder controlar el consumo.

La invención aquí descrita permite la compensación de energía reactiva de tipo inductivo a través la entrada escalonada de los condensadores (1.2, 2.2) de manera monofásica y trifásica al mismo tiempo, consiguiendo una corrección más eficiente y precisa.

La invención también se refiere a un equipo para la medida y corrección del consumo de energía reactiva de tipo inductivo en una línea eléctrica, situado en la cabecera de la línea, según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende sensores ( 1.1 ) de intensidad, de voltaje, de factor de potencia, de energía activa y de energía reactiva, un dispositivo electrónico (1.3), y al menos un condensador (1.2).

Además de este equipo, puede haber otro similar (2) colocado en otro punto de la instalación, ver figura 1 , o bien que éste que está en otro punto de la instalación (3) sólo difiera en que no incluye un condensador ( 1.2, 2.2), pero incluye medios de pilotaje (3.5) para la conexión de un aparato (7), ver figura 2. Opcionalmente, el equipo (1 ,2,3) incluye medios para comunicación inalámbrica ( 1.6, 2.6, 3.3) para la transmisión, por ejemplo, vía radio, wifi, 3G o ZigBee (marca registrada) a un usuario.

También, de manera opcional, el equipo 1 ,2,3) incluye una sonda ( 1 ,7, 2.7, 3.4) para medición de temperatura.

Así, los equipos (2,3) situados aguas abajo de la cabecera permiten monitorizar la instalación eléctrica en distintos puntos. Gracias a esto, reducimos las sobrecargas en algunas líneas secundarias a la principal, reduciendo el calor generado por el efecto Joule, maximizando el ahorro y rendimiento de nuestra instalación, sin importar el tamaño o capacidad de la misma y detectando problemas o mal funcionamiento.

Entre todas las incidencias detectadas podríamos destacar:

- Un desequilibrio entre las fases.

- Anomalías por energías residuales fuera del horario laboral.

- Correcciones de posibles errores humanos.

- Identificar los excesos de consumo o potencia eléctrica. Opcionalmente, cada equipo (1 ,2,3) dispone de tres entradas digitales, una entrada analógica de temperatura y tres salidas activadas por relé.

De esta manera, al encontrarnos con una instalación con exceso de cargas reactivas de tipo inductivo, se concluiría que es conveniente la instalación de baterías de condensadores (1.4, 2.4) repartidos por la instalación para que además de corregir al factor de potencia, también consigamos bajar la intensidad de las líneas y minimizar el efecto Joule bajando la temperatura (a mayor temperatura aumenta la resistencia del conductor y por tanto, mayor energía perdida, mas KW). Como consecuencia se consigue bajar el consumo eléctrico en algunos casos hasta un 5% o más, tal y como se ha comprobado en los ensayos llevados a cabo.