Cálculo de Consumo Eléctrico y Errores de Medición

Ejercicios Prácticos de Medición y Consumo Eléctrico

Ejercicio 5: Cálculo de Energía Consumida y Error de Medición

Un contador electrónico directo posee una constante de verificación de 4000 imp/kWh. Se realizó una medición de pulso durante 60 segundos, registrando 150 impulsos. Se solicita determinar la energía consumida en este período y las conclusiones si la carga del cliente es fija con un valor de 4500W. Además, se debe determinar el error de medida.

Definiciones:

• Em: Energía medida por el contador.
• Er: Energía consumida por la carga.

Fórmula de Error Porcentual:

Error = (Em - Er) / Er * 100

Datos:

• Constante del contador: 4000 impulsos/kWh
• Tiempo de medición: 60 segundos
• Impulsos registrados: 150 impulsos
• Carga fija del cliente: 4500 W

Cálculos:

Primero, convertimos la constante del contador a impulsos por segundo por kilovatio:

4000 imp/kWh / 3600 s/h = 1.1111 imp/KWh/s

Calculamos la energía medida en kilovatios-segundo:

Energía medida (kWh) = Impulsos registrados / Constante del contador (imp/kWh)

Energía medida (kWh) = 150 imp / 4000 imp/kWh = 0.0375 kWh

Convertimos la energía medida a kilovatios-minuto para comparar con la carga:

0.0375 kWh * 60 min/h = 2.25 kWh/min

La carga fija es de 4500W, que equivale a 4.5 kW. Si la carga es fija, el consumo en 1 minuto sería:

Energía consumida por carga (kWh) = 4.5 kW * (60 s / 3600 s/h) = 0.075 kWh

Ahora calculamos el error:

Error = (0.0375 kWh - 0.075 kWh) / 0.075 kWh * 100 = -50%

Conclusiones:

El contador está midiendo un 50% menos de la energía que realmente está consumiendo la carga. Esto indica una submedición significativa por parte del contador. Si la carga es fija, este error es constante y debería ser corregido.

Ejercicio 6: Uso de Pinza Amperimétrica Flexible

Observando la figura 7.34 (no incluida), se describe el uso de una pinza flexible.

Comprobación y Objetivo:

La pinza flexible se está utilizando para medir la corriente que circula por un conductor sin necesidad de interrumpir el circuito. El objetivo es verificar si existe alguna derivación o fuga de corriente hacia tierra.

Valor Esperado en el Display:

Si todo está correcto y no hay derivaciones, el valor que debe aparecer en el display de la pinza amperimétrica es 0 A.

Interpretación de Lectura:

Si la pinza muestra un valor distinto de 0 A, indica que hay una corriente circulando por el conductor de protección o que existe una derivación de corriente a través de un camino no deseado.

Ejercicio 7: Error de Medición por Configuración de Transformadores de Intensidad

Un equipo de medida indirecta utiliza transformadores de intensidad (TI) con una relación de transformación de 100/5. Debido a un fallo de programación, el contador se configuró con TI de 200/5.

Cálculo de la Relación de Transformación (m):

• Relación correcta (m_real): 5 / 100 = 0.05
• Relación configurada (m_config): 5 / 200 = 0.025

Determinación del Error de Medición:

El error se calcula en función de las relaciones de transformación:

Error = (m_config - m_real) / m_real * 100

Error = (0.025 - 0.05) / 0.05 * 100

Error = (-0.025) / 0.05 * 100

Error = -0.5 * 100 = -50%

Solución:

Si el contador no se reprograma con la relación de transformación correcta (100/5), el error de medición será del -50%. Esto significa que el contador registrará la mitad de la energía real consumida.

Ejercicio 8: Cálculo de Facturación Eléctrica Mensual

Una vivienda con una potencia contratada de 4.6 kW consume 540 kWh en un mes.

Datos de Precios:

• Precio unitario término de potencia: 41.04 $/kW por año.
• Precio unitario término de energía: 0.1423 $/kWh.
• Alquiler del contador: 0.26 $/día.

Cálculos Mensuales:

1. Término de Potencia:

• Precio mensual del término de potencia: 41.04 $/kW/año / 12 meses/año = 3.42 $/kW/mes
• Costo del término de potencia: 4.6 kW * 3.42 $/kW/mes = 15.73 $

2. Término de Energía:

• Costo del término de energía: 540 kWh * 0.1423 $/kWh = 76.84 $

3. Alquiler del Contador:

• Costo del alquiler mensual: 0.26 $/día * 30 días/mes = 7.80 $

4. Subtotal sin impuestos:

• Subtotal: 15.73 $ + 76.84 $ + 7.80 $ = 100.37 $

5. Impuestos y Total:

• Impuesto sobre la electricidad (5.11%): 100.37 $ * 0.0511 = 5.13 $
• Total antes de IVA: 100.37 $ + 5.13 $ = 105.50 $
• IVA (21%): 105.50 $ * 0.21 = 22.16 $
• Facturación Total Mensual: 105.50 $ + 22.16 $ = 127.66 $

Resumen de Facturación:

• Término de Potencia: 15.73 $
• Término de Energía: 76.84 $
• Alquiler Contador: 7.80 $
• Subtotal: 100.37 $
• Impuesto Electricidad: 5.13 $
• Total Neto: 105.50 $
• IVA (21%): 22.16 $
• Total a Pagar: 127.66 $