INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA LABORATORIO DE MEDICIONES ELCTRICAS PRCTICA NMERO 6 MEDICIN Y FACTURACIN DE LA ENERGA ELCTRICA CONSUMIDA EN UN SERVICIO DOMESTICO.

GRUPO: 7EM1SECCIN: B EQUIPO: 3

INTEGRANTES:GALICIA MUOZ MIGUEL ANGEL SNCHEZ MARTNEZ JOAB

No BOLETA:

2009300447 2009301215 2008300588

MARTNEZ ROJAS FERNANDO SINOE

NDICE

Prlogo.2 Explicacin del montaje y el procedimiento experimental.3 - 9 Presentacin de resultados experimentales .....9 - 10 Clculos iniciales y posteriores..10 - 15 Anlisis de resultados..16 Conclusiones.17 Bibliografa.18

Anexos Cuestionarios

Anexos Hojas de Campo

1

PRLOGOEn este reporte se explica cmo se analizan cada una de las partes por las que est compuesto el watthormetro, y como funciona cada una de ellas para lograr una medicin exacta. Se explica para este caso el mtodo de potencia tiempo, dando una explicacin de cada etapa por la cual pasa el watthormetro que son la prueba con carga nominal, carga baja y carga atrasada. Se analiza el comportamiento de este para cada uno de estos casos. Se explica a detalle cmo se hace esta prueba y conque aparatos se lleva a cabo, todo esto de acuerdo a las norma mexicanas NOM-CH-108/1-199 WATTHORMETRO PARTE 1 DEFINICIONES Y CARACTERSTICAS y NOM-CH-108/2-1991 WATTHORMETRO PARTE 2. MTODOS DE PRUEBA A PROTOTIPOS, encargadas de dar estndares de calibracin y valores permitidos en estos aparatos. El calibrador de watthormetros nos indica que tanta exactitud tiene nuestro watthormetro a partir de las constantes que presente en los datos de placa. Posteriormente se ejemplifica un anlisis de medicin de un watthormetro analizando el consumo obtenido en 3 meses as como las tarifas actuales impuestas por la compaa suministradora de Mxico CFE, se explica cmo obtener el consumo que tenemos diario, cuanta es la potencia que podemos consumir por mes y cuanto debemos pagar. Se hace un anlisis de lo obtenido y de las complicaciones que se presentaron durante el desarrollo de la prueba y el reporte.

1

EXPLICACIN DEL MONTAJE Y EL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

APARATOS Y ACCESORIOS EMPLEADOS.

Fuente de corriente alterna trifsica variable.

Watthormetro de induccin, corriente bsica 5 [A], corriente mxima 30 [A], tensin nominal 120 [V], constante del disco, Kh, 9/10. Cronmetro capaz de leer centsimas de segundo. Banco de cargas con elementos resistivos

Galicia Muoz Miguel Angel Antes de comenzar la realizacin de la prctica se tiene que ir con el material adecuado al laboratorio (hojas de campo, bata, cables conectores tipo caimn, banana y zapata), esto con el fin de no perder tiempo para la realizacin optima de la prctica, una vez cubierto este aspecto, se procede a la elaboracin de un vale, el cual contendr la lista de materiales de laboratorio que ocuparemos, en nuestro caso ya est elaborado dicho vale y se llenan solo los datos del alumno; una vez pedido el material y estando el mismo en nuestras manos, se procede a ver los datos de placa de nuestros instrumentos y anotarlos en este caso solo se hace para el watthormetro. Una vez teniendo todo el material listo procedemos a prender la computadora ya que estaremos trabajando con ella con la ayuda de un programa llamado ARTES en donde se configuran las corrientes y tensiones aplicadas a un sistema elctrico, esto se visualiza en la siguiente imagen.

1

Una vez configurados los datos de la siguiente que se detallaran ms adelante se procede a la respectiva conexin de nuestro watthormetro como se muestra en la siguiente imagen.

Los primeros dos cables son una entrada de tensin y otra de corriente se conectan al mismo punto ya que por los bornes del watthormetro nosotros puenteamos y unimos ambas entradas. Los cables conectados a este watthormetro vienen o proceden de nuestro banco de cargas el cual manda seales exactas de corriente y tensin nominales que estn marcadas en nuestro instrumento para su correcta operacin. Dicho dispositivo se visualiza en la siguiente imagen.

1

En dicha imagen se muestra la conexin donde simplemente utilizaremos una sola fase para alimentar a nuestro watthormetro y dichos valores de alimentacin son controlados por el software ARTES mencionado anteriormente. Comenzamos a medir dela siguiente forma: Prueba con carga nominal. Energizamos el circuito y ajustamos el valor de la carga por medio del banco de cargas a exactamente el valor predeterminado para la prueba con carga nominal. Esta carga se debe mantener constante. Arrancamos el cronmetro exactamente en el momento que la "mancha" del disco del watthormetro bajo prueba pasa por el indicador, que tiene el medidor en su placa de datos.

VCN

ABC I VANWHM BP CRONOMETRO

BC INT A B C N LINEA 220/240 VALDABA CERRADA WM WM CARG A RE SISTIVA CRONOMETRO CARGA RESISTIVA

VBN

*BP RP

*BC

FIGURA No. 11 DIAGRAMA ELCTRICO DEL CIRCUITO PARA LAS PRUEBAS CON CARGA NOMINAL Y BAJA.

VCN

ABC VAN 60 I VNC INT A B C N LINEA 220/240 VALDABA ABIERTA WHM BP

BC

VBC

WM

WM

*BP RP

*BC

FIGURA No. 1 DIAGRAMA ELCTRICO DEL CIRCUITO PARA LA PRUEBA CON CARGA ATRASADA.

1

Se para el cronmetro rpidamente en el instante en que el disco del medidor bajo prueba ha realizado el nmero de revoluciones predeterminadas. Despus se procede a realizar lo mismo pero considerando distintos parmetros es decir para la carga baja se medirn solo 3 revoluciones y con una corriente del 10% a la total, en carga atrasada se modifica solo el factor de potencia pero se toman 10 revoluciones como en la primera prueba.

Snchez Martnez Joab 1. De acuerdo a los mtodos de prueba consultados en la parte teora previa a esta prctica se le aplicaran a un watthormetro analgico para verificar que este funcione correctamente y cumpla con las normas mexicanas para este tipo de instrumentos NOM-CH-108/1-199 WATTHORIMETROS PARTE 1 DEFINICIONES Y CARACTERISTICAS y NOM-CH-108/2-1991 WATTHORIMETROS PARTE 2. METODOS DE PRUEBA A PROTOTIPOS, para este caso.

2. Se solicitaron los instrumentos necesarios para realizar la prueba que fueron: Fuente de corriente alterna trifsica variable, de 60 [Hz]. Watthormetro de induccin, corriente bsica 5 [A], corriente mxima 30 [A], tensin nominal 120 [V], constante del disco, Kh, 9/10. Cronmetro capaz de leer centsimas de segundo. Banco de cargas con elementos resistivos3. Para este reporte se analiza a travs del mtodo de potencia tiempo, el

cual consiste en conectar el watthormetro a un banco de cargas que nos ayud a determinar una corriente variable a travs de un software llamado ARTES en el cual se configuraba en pantalla la corriente deseada, el factor de potencia, la tensin nominal y el nmero de fases, que para nuestro caso solo fue 1. En la figura 2 se muestra la apariencia del software en pantalla.

1

Figura 2. Programa utilizado en el mtodo de potencia tiempo en el anlisis del correcto funcionamiento del watthormetro.

4. A travs del software mostrado en la figura 2 se controlaba la carga y

tensin del banco de cargas mostrado en la figura 3 para mandar seales exactas de corriente y tensin nominales marcadas por nuestro instrumento para su correcta operacin.

Figura 3. En esta figura se observa cmo se conectaron los cables para una fase que posteriormente fue conectada a nuestro Watthorimetro. La tensin y corriente entregadas en las terminales de este aparato KOKOS son controladas por medio de un ordenador.

5. Observando las terminales del Watthorimetro se identificaron las 4

terminales correspondientes y su forma de conexin para mandar adecuadamente las seales de tensin y corriente nominales para que este funcionara correctamente, se observ que el aparato tena dos terminales puenteadas, en donde se conectaron las fases de tensin y corriente mandadas por el banco resistivo, se identific la bobina de potencial del watthorimetro por el grueso del calibre del conductor interno y se realizaron las conexiones correspondientes a tensin y corriente, tal y como se muestra en la figura 4.

1

Figura 4. De esta manera se conect el watthormetro, las bananas empalmadas de color rojo son las fases y ese es el punto de unin.6. Una vez conectado todo se procede a mandar una seal de tensin de

120 [V] que es la tensin nominal a la que trabaja nuestro Watthormetro, una corriente de 5[A] que es la corriente nominal, una frecuencia de 50 Hz y un factor de potencia de 0, para el primer caso, estos valores son aplicables para medir en carga nominal y en carga baja. La conexin debe realizarse como se muestra en la figura 5.

VCN

ABC I VANWHM BP CRONOMETRO

BCALDABA CERRADA WM WM CARGA RESISTI VA

VBN

INT A B C N LINEA 220/240 V

*BP RP

*BC

Figura 5. Diagrama elctrico del circuito para las pruebas con carga nominal y baja.

Y para el caso de la carga inductiva con factor de potencia atrasado se realiz una conexin como la mostrada en la figura 6.

VCN

ABC VAN 60 I VNC INT A B C N LINEA 220/240 VALDABA ABIERTA WHM BP CRONOMETRO

BC

VBC

WM CARGA RESISTIVA

WM

*BP RP

*BC

1

Figura 6 .Diagrama elctrico del circuito para la prueba con carga atrasada. 7. Con ayuda del cronometro observamos la marca que tiene el disco del watthormetro y medimos en que tiempo da 10 revoluciones para la prueba de carga nominal y carga atrasada, y 3 vueltas para la prueba de carga baja ya que como se toma la corriente nominal al 10% el giro se torna extremadamente lento. Los valores obtenidos en estas observaciones fueron reportados en tablas. Martnez Rojas Fernando Sinoe

Se contest el cuestionario dado en clase, esto para poder tener una nocin de cmo realizar la prctica. Para realizar la prctica se pidi el material que se utilizara para esta prctica el cual fue: 1 whattmetro 1 fuente de voltaje y corriente Primero se conect el whattmetro con la fuente (figura 1) y se realizaron diferentes pruebas las cuales fueron: Prueba con carga nominal Prueba con carga baja Prueba con carga atrasada

VCN

ABC I VANWHM BP CRONOMETRO

BCALDABA CERRADA WM WM CARG A RESISTIVA

VBN

INT A B C N LINEA 220/240 V

*BP RP

*BC

Figura N 1 Circuitos para las pruebas con carga nominal y baja NOTA: en la carga atrasada solo se invierten la entrada de corriente.

1

Terminando de hacer todas esas pruebas se proceder a realizar las mismas en el otro aparato llamado calibrador de whatthorimetro. Todas las pruebas excepto la prueba de carga baja se hacen a 10 vueltas, la de carga baja ser a 3 vueltas.

PRESENTACIN DE RESULTADOS

Galicia Muoz Miguel Angel CLCULOS INICIALESPARA CARGA NORMAL

PARA CARGA BAJA

PARA CARGA ATRASADA

TABLA No. 5. Vn =120[V] CARGA Kh =9/10 CORRIENTE BSICA= 5[A] TIEMPO Tc [S]

POTENCIA REVOLUCIONES ACTIVA [W] [N]

1

NOMINAL BAJA ATRASADA

600 60 300

10 3 10

54 162 108

TABLA No. 6. LECTURAS. CARGA NOMINAL BAJA ATRASAD A REVOLUCIONE S 10 3 10 TIEMPO MEDIDO 51.1 155.2 106.7

CLCULOS POSTERIORES

Galicia Muoz Miguel AngelCARGA NORMAL %=

CARGA BAJA %=

CARGA ATRASADA %=

TABLA No. 7. ERRORES, REGISTROS Y CONSTANTE DEL REGISTRADOR. CARGA POTENCIA P ERROR REGISTRO R

1

NOMINAL BAJA ATRASADA

[W] 600 60 300

[%] 5.67 4.38 1.21

[%] 105.67 104.38 101.21

Determine el importe por pagar de un servicio domstico de Tarifa No. 1, localizado en el Distrito Federal, cuyas lecturas del watthormetro son, lectura anterior igual a 5200 ms las dos primeras cifras del nmero de su boleta y la lectura actual igual a 5600 ms las dos ltimas cifras del nmero de su boleta; el perodo de lecturas ser de la fecha en que se realice la prctica a 60 das despus, si el ltimo da cae en sbado o domingo se deben adicionar al perodo de lecturas 1 o 2 das para que la ltima fecha corresponda a un lunes. Con los datos dados al principio de la gua se debe llenar la tabla No. 8.

TABLA No. 8. DATOS PARA LA FACTURACIN.TARIFA No.: ENTIDAD FEDERATIVA: FECHA DE INICIO DEL PERIODO DE FACTURACIN: FECHA DE TERMINACIN DEL PERIODO DE FACTURACIN: LECTURA ANTERIOR = kWh LECTURA ACTUAL = kWh 1

Distrito Federal07 DE NOV. 06 DE ENE.

5220 5647

Con los datos dados en la tabla No. 8, se deben determinar los meses involucrados en el perodo de facturacin, los das calendario, los das reales, los das del perodo, los factores de proporcionalidad, el consumo total, el consumo promedio diario y los consumos mensuales. Los datos anteriores se deben asentar en la tabla No. 9. Tenemos que son 3 meses involucrados: Noviembre, Diciembre y Enero. Los das Calendario (DC) de cada mes son: 30, 31, 31 respectivamente. Los das del consumo real (DR) son: 23, 31 y 6 respectivamente. El nmero de das periodo es: DP = DRNov. + DRDic. + DREnero = 23 + 31 + 6 = 60 Los factores de proporcionalidad de cada mes son:

1

Considerando nuestras lecturas de nuestro watthormetro tenemos: C = Lec. Act Lec. Ant. = 5647 5220 = 427 kWh

El consumo promedio diario es:

Los consumos de cada mes son:

DP : 60 DASMESES INVOLUCRADOS

TABLA No. 9. C = 4270 kWhDAS REALES DR

CPD = 7.11 kWh/DACONSUMO MENSUAL CM

DAS CALENDARIO DC

FACTOR DE PROPORCIONALIDAD FPP

NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO

30 31 31

23 31 6

0.7667 1.00000 0.193548

213.5 220.616 220.616

Con los resultados anteriores se debe aplicar la Tarifa No. 1, anotando los clculos en la tabla No. 10. Para el mes de Noviembre

1

BLOQUE DE CONSUMO Por los primeros Por los siguientes Por los Importe parcial:

$/kWh CARGO $ 75 kWh X 0.731 54.825 50 kWh X 1.225 61.250 70 kWh X 2.585 180.95 Total 297.0250 297.0250 X 0.7667 227.7290

Para el mes de Diciembre

BLOQUE DE CONSUMO Por los primeros Por los siguientes Por los Importe parcial:

$/kWh 75 kWh X 0.733 50 kWh X 1.229 75.5 kWh X 2.593 Total 312.1965 X 1,00000

CARGO $ 54.975 61.450 195.7715 312.1965 312.1965

Para el mes de Enero

BLOQUE DE CONSUMO Por los primeros Por los siguientes Por los Importe parcial:

$/kWh 75 kWh X 0.733 50 kWh X 1.229 75.5 kWh X 2.593 Total 312.1965 X 0.193548

CARGO $ 54.97500 61.45000 195.77150 312.19650 60.425008

Nota: Como se desconocen los valores del mes de enero se tomaron como referencia los del mes de Diciembre La Facturacin Bsica, Normal y Neta es:

TABLA No. 10. APLICACIN DE LA ESTRUCTURA DE LA TARIFA No. 1.

MES0-75 $

CARGOS POR BLOQUE DE ENERGA76-125

$

-----

-----

-----

ADIC $

TOTAL $

NOVIEMBR

0.73

1.22

----

----

----

2.58

297.0250

IMPORTE PARCIAL CM 227.7290

1

1 5 0.73 1.22 ---- ---- ---3 9 ENERO 0.73 1.22 ---- ---- ---3 9 FACTURACIN NETA, FN = $ 600.350508

E DICIEMBRE

5 2.59 3 2.59 3

312.1965 312.1965 0

312.1965 60.425008

Nota: Como no encontr los valores actuales por cargos mensuales por mantenimiento y alumbrado pblico no realice dichos clculos as que nuestra ltima tabla quedara como se muestra a continuacin.

TABLA No. 13. FACTURACIN. CONCEPTO CARGO POR CONSUMO CARGO POR MANTENIMIENTO IVA CARGO POR ALUMBRADO PUBLICO IMPORTE POR PAGAR CANTIDAD $ 600.3505 0 96.05 0 696.4005

Tarifa 1 CFE Para consumo hasta 140 kWh mensuales Rango de Nov. consumo Dic.

Bsico 10.731 0.733 75 Intermedi 0.885 0.888 o

Para consumo superior a 140 kWh mensuales Rango de Nov. Dic.

1

consumo Bsico 10.731 0.733 75 Intermedio 1.225 1.229 76-125 Excedente 2.585 2.593

ANLISIS DE RESULTADOSGalicia Muoz Miguel Angel Gracias a los clculos realizados ahora sabemos que los watthormetros empleados en el laboratorio de Mediciones Elctricas estn en perfecto estado y con ellos nos llevaron a valores precisos pero no exactos de medidas realizadas. Snchez Martnez Joab En base a lo calculado y verificado por el calibrador nos dimos cuenta que los errores estn entre el 0 y el 15%, habra que analizar cuento es lo mximo que permite la norma para este tipo de instrumentos, pero se considera que es una cantidad razonable. Es importante realizar estas pruebas con los equipos necesarios diseados para ello, ya que nos proporcionan una seal de corriente tensin y factor de potencia ms exacto, es una ventaja contar con software que an nos facilita ms realizar estas pruebas. Con respecto al clculo de tarifas hay que estar pendiente de las tarifas mensuales que propone la compaa suministradora ya que estas estn en constante cambio.

Martnez Rojas Fernando Sinoe Realizando los clculos nos dimos cuenta que el whattmetro se encuentra funcionando bien segn lo marcado en su instructivo y en su placa de datos. No nos dio ningn problema todo funcion bien.

1

CONCLUSIONESGalicia Muoz Miguel Angel Esta prctica es de gran utilidad ya que ahora podemos saber y hasta calcular lo que consumimos en nuestro hogar, en esta prctica utilizamos diversos clculos para saber si un watthormetro est en buen estado o no es decir si nos da lecturas reales y en nuestro caso nuestro watthormetro resulto estar en perfectas condiciones de uso, aparte de aprender a utilizar equipo que nunca antes haba visto y saber o conocer las partes que componen al watthormetro.

Snchez Martnez Joab Los watthormetros son instrumentos de gran utilidad, si se encuentran en perfecto estado de funcionamiento, por lo que hay que estar atentos a que siempre estn en un estado mecnico considerable, conectados correctamente, y calibrados a la perfeccin para que las mediciones que obtengamos de ellos sean ms adecuadas y precisas. Por medio de las pruebas realizadas en el mtodo de potencia tiempo, pudimos darnos cuenta que el aparato analizado presentaba errores, quiz por desgaste en los engranes o simplemente por una mala calibracin, entregndonos errores de hasta un 15%. Es importante hacerle estos anlisis a los instrumentos ya que de ello depende su durabilidad y nuestra economa familiar. En la actualidad se estn sustituyendo estos equipos por equipos digitales de alta tecnologa, que de igual manera seria importante que nos informaran en base a que normas estn construidos y que tipos de pruebas se les pueden realizar para determinar su exactitud y eficiencia.

1

Martnez Rojas Fernando Sinoe Se logr comprobar y aprender el funcionamiento del whattmetro, todas las piezas que lo componen y las pruebas a realizar en l, ya que esto es importante para que el consumo sea bueno y la tarifa justa.

BIBLIOGRAFA.

1. Norma Oficial Mexicana. NOM-CH-108/1-1991, instrumentos de medicin

-watthormetros parte 1 definiciones y caractersticas. 2. Norma Oficial Mexicana. NOM-CH-108/2-1991, instrumentos de medicin watthormetros parte 2 - mtodos de prueba a prototipos.

1

CUESTIONARIOS

Galicia Muoz Miguel Angel 1. ? R= 2. ? R=

3. ?

R=

4. ?

5. ? R= 6. ? R= 7. ?

1

8. ? R= 9. ? R= 10. ?

11.Cules son los objetivos de la prctica?

1

Snchez Martnez Joab

1