e s ctje x,-^ isÍ^v x o facultad de ingenierÍa...

E S CTJE X,-^ F OX, X TE CN X O A. ISÍ̂ VO X

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ESO7UDXOS DE OZVRGZV DE

DEL XJSO EXÜStMO DE

TESIS PREVIA A LA OSTENSIÓN DEL TITULO DEINGENIERO ELÉCTRICO - ESPECIALIZACION EN

SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

OSVÑCAXJCXD

QUITO, JULIO DE 1992

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALTESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

Certifico que el presente trabajo de

Tesis ha sido realizado en forma

total por el señor WELSON OSWALDO

SUAREZ SALVADOR

DIRECTOR DE TESIS

ESCUELA POLITÉCNICA NACIQNALTESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

AGRADECIMIENTO:

Muy especial a quienes contribuyeron

mediante el pago de sus tributos, a la

preparación de este estudiante en la

Escuela Politécnica Nacional; a INECEL,

que me posibilitó un sitio desde el cual

pudiera desarrollarme en el medio técnico;

al Ing. Milton Toapanta y a cada una dei

las personas que colaboraron de una u otra

manera para la realización de este trabajoi¡

de Tesis.


CAPITULO I : ASPECTOS GENERALES DE LA CARGA Pag.

1.1

1.2

1.2.1

1.2.2

1.2.3

1.3

1.4

1.4.1

1.4.2

1.4.2.1

1.4.2.2

1.4.2.2

1.4.2.2

1.4.2.2

1.5

Antecedentes. ¡ 1

Información básica que poseen las Empresas

Eléctricas y el Sistema Nacional Interconectado 3

Catastros

Registros de demanda horaria

Cuadros de Distribución por frecuencias

Tratamiento de la información básica

Estudios de carga de! Energía Eléctrica :

Análisis de los diferentes métodos de estudio

Definición

Métodos de Análisis

Métodos Directos

Métodos Indirectos

1 Análisis Estacional

2 Levantamiento de las¡curvas de carga

3 Medición con equipo especifico

Comentarios I

4

5

6

9

16

16

16

17

19

20

21

23

25

CAPITULO II : INVESTIGACIÓN PRELIMINAR DE USOS

DE LA ENERGÍA

Pag.

II.1 Objetivos de la Investigación

11.1.1 Definición

11.1.2 Objetivos

27

27

28


Pag.

11.2 Procedimientos de la Investigación 29

11.2.1 Equipamiento 29

11.2.2 Operación 32

11.3 Tratamiento de la información obtenida 35

11.4 Resultados del proceso en el Sector Eléctrico 36

11.4.1 Refrigeradores 37

11.4.2 Calentadores de Agua 42

11.4.3 Aire Acondicionado y Ventilación 45

11.4.4 Cocina Eléctrica 47

11.4.5 Televisor y Equipo de Sonido 48

11.4.6 Otros Equipos 50

11.4.6.1 Lavadora de Ropa 50

11.4.6.2 Horno de Microondas 51

11.4.6.3 Bomba de Agua 51

11.5 Comentarios 52

CAPITULO III ENCUESTA SOBRE CONSUMOS ELÉCTRICOS Pag.

111.1 Objetivos de la Encuesta 55

111.2 Dimensionamiento de la Encuesta 56

111.3 Diseño de la Boleta Encuestal 61

III. 4 Tratamiento de la información obtenida en la

Encuesta 69

111.4.1 Diseño de Fórmulas para simular el consumo de

los artefactos eléctricos 69

111.4.2 Aprobación de las Encuestas 79


Pag.

111.4.3 Técnicas computacionales para la construcción

de gráficos de curvas de carga 81

111.4.4 Otros resultados obtenidos de lainvestigación 97

III.5 Comentarios 102

Gráficos

CAPITULO IV : RESULTADOS DE APLICACIÓN EN EL Pag.

SECTOR ELÉCTRICO

IV.1 Resultados de la Investigación preliminar de

usos de energía 104

IV.2 Resultados de la Aplicación de la Encuesta

en Quito 110

IV.3 Resultados de la Aplicación de la Encuesta

en Guayaquil 120

IV.4 La caracterización global del consumo

eléctrico 135

IV.4.1 Diferencias Ambientales : Costa y Sierra 135

IV. 4.2 Caracterización del uso de la energía 140

IV.4.2.1 Calentamiento de agua 140

IV. 4.2. 2 Refrigeración y congelamiento 144

IV.4.2.3 Preparación de alimentos 146

IV.4.2.4 Iluminación 148

IV.4.2.5 Acondicionamiento 150

IV.4.2.6 Radio/TV 151

IV.5 Comparación con otros métodos 152


Pag.

IV.6 Comentarios 155

Gráficos

Resumen por aparatos

CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Pag.

V. 1 Conclusiones 158

V.2 Rec omendac ione s 162

BIBLIOGRAFÍA

CAPITULO I : Pag.

CUADRO N° 1-1 9

Empresa Eléctrica Ambato S.A.

Cuadro de Distribución por frecuencias

Enero 1992

CUADRO N° 1-2 15

Empresa Eléctrica Ambato S.A.

Cálculo de Ingresos - Diciembre 1992


CAPITULO II : Pag.

CUADRO N° II-l 40

Reporte de Investigación - Quito

Equipo : Refrigeradora

CUADRO N° II-2 40

Reporte de Investigación - Guayaquil

Equipo : Refrigeradora

CUADRO N° II-3 42


Equipo : Calentador

CUADRO N° II-4 43


Equipo : Ducha

CUADRO N° II-5 45


Equipo : Aire acondicionado

CUADRO N° II-6 48

Reporte de Investigación - Nacional

Equipo : Cocina eléctrica

ESCUEU POLITÉCNICA NACIONALTESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

Pag.

CUADRO N° II-7 49


Equipo : Televisor

CUADRO N° II-8 49


Equipo : Televisor

CUADRO N° II-9 50

Reporte de Investigación - Nacional

Equipo : Equipo de sonido

CUADRO N° 11-10 51


Equipo : Lavadora

CAPITULO III

CUADRO N° III-l 61

Cuadro de Distribución de Abonados

Ciudad : Quito Tarifa : Residencial

CUADRO N° III-2 66-67

Matriz de Información base

Quito - Residencial

Encuesta N° 75


CUADRO N° III-3 68

Matriz de Información base

Guayaquil - Residencial

Encuesta N° 361

CUADRO N° III-4 90-91

Suiaatorio de demandas del calentador de agua

CUADRO N° III-5 94

Matriz de resultados

Encuesta N° 75 - Quito

CUADRO N° III-6 97

Matriz de resultados

Encuesta N° 361 - Guayaquil

CAPITULO IV

CUADRO N° IV-1 104

Refrigeradora

Congeladora

CUADRO N° IV-2 105

Acondicionador de aire

CUADRO N° IV-3 106

Horno


Pag.

CUADRO N° IV-4 106

Cocina eléctrica

CUADRO N° IV-5 107

Lavadora de ropa

CUADRO N° IV-6 107

Secadora de ropa

CUADRO N° IV-7 108

Televisor blanco negro y color

CUADRO N° IV-8 108

Equipo de sonido

CUADRO N° IV-9 109

Ducha eléctrica

CUADRO N° IV-10 109

Calentador eléctrico de agua ( acumulador )


Abonados y Usuarios del Servicio Eléctrico - Quito


Uso de los medidores de tipo residencial - Quito



Equipos eléctricos con mayor presencia - Quito

CUADRO N° IV-14 119-120

Consumos Eléctricos - Quito


Abonados y Usuarios del Servicio Eléctrico - Guayaquil


Uso de medidores de tipo residencial - Guayaquil


Equipos eléctricos con mayor presencia - Guayaquil


Consumos eléctricos - Guayaquil


Consumos eléctricos - Guayaquil

RESUMEN POR APARATOS

Cuadro N2 1 Quito - Estrato 0-50 kwh.

Cuadro N^ 2 Guayaquil - Estrato 0-50 kwh.


DE

CAPITULO III

GRÁFICO N° 1 Encuesta Ne 75 Quito

Verano - Días Normales

GRÁFICO N° 2 Encuesta N^ 75 Quito

Verano - Fin de Semana

GRÁFICO N° 3 Encuesta NS 75 Quito

Invierno - Dias Normales

GRÁFICO N° 4 Encuesta N^ 75 Quito

Invierno - Fin de Semana

GRÁFICO N° 5 Encuesta N^ 631 Guayaquil

Verano - Dias Normales

GRÁFICO N° 6 Encuesta N5 631 Guayaquil


GRÁFICO N° 7 Encuesta N^ 631 Guayaquil

Invierno - Días Normales

GRÁFICO N° 8 Encuesta N2 631 Guayaquil



CAPITULO IV

CURVA DE CARGA-ABONADO PROMEDIO-QUITO

GRÁFICO N° 1 Residencial: Rango de 0-50 KWH/MES




GRÁFICO N° 3 Residencial: Rango de 201-500 KWH/ MES




GRÁFICO N° 5 Residencial: Consumo sobre 1000 KWH/MES













GRÁFICO N° 11 Residencial - Total








GRÁFICO N° 15 Comercial - Total








Verano - Días Normales

CURVA DE CARGA-ABONADO PROMEDIO-GUATAQUIL







GRÁFICO N° 22 Residencial: Rango 501-1000 KWH/MES



Invierno - Fin de semana

















Invierno - Dias normales




Verano - Dias normales




Invierno - Dias normales

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Pag. No 1TESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

X TTJX.O

ASPECTOS GE 3STE RATEES PE ILA CARGA.

1.1.- ANTECEDENTES.-

El sistema eléctrico ecuatoriano ha logrado, en los últimos

30 años a partir de la promulgación de la Ley Básica de

Electrificación, cubrir los requerimientos técnicos del

servicio, mediante la aplicación de las experiencias de otros

países y/o en la experiencia que puedan haber transmitido los

asesores extranjeros que, en su momento, vinieron a estudiar el

sistema eléctrico ecuatoriano.

Entre los múltiples requerimientos técnicos que tiene el

sector eléctrico para su mantenimiento y desarrollo, están los

métodos para la planificación del sistema, la operación y

mantenimiento de cada unidad de propiedad, el sistema de

comercialización, el sistema de tarifas, etc., todos los cuales

se han basado en criterios diferentes de los nacionales.Esta

falta de criterios en la investigación en cada campo ha

permitido la aplicación de los cánones de otros países, algunos

de los cuales tienen bases cuantitativas relativas.


Una manifestación de lo mencionado es la cuantificación de

la carga que representa para el sistema un equipo eléctrico , un

abonado, un tipo de abonados o todo el sistema, cuantificación

que hasta el momento no ha sido tratada en forma técnica, con

formas y métodos que lleven a los resultados necesarios para

cumplir con los objetivos propios del estudio.

En el presente trabajo, se dan algunas formas y métodos

para obtener de una manera indirecta la conformación de la curva

de carga eléctrica o alguna de sus características principales.

El método establecido aquí como principal, es el que se basa en

el análisis de los usos finales de la energía, trabajo que

implica una labor de investigación estadística minuciosa, la

misma que sirve para la determinación de parámetros previos y la

realización de una encuesta en la cual se solicitará la

intervención de los abonados con sus relatos de como se usan los

equipos que necesitan del suministro eléctrico. Este método

requiere la intervención del técnico a fin de que los relatos

surgidos en la encuesta puedan ser trasladados a formas

manejables y mediante la aplicación de fórmulas que implican un

conocimiento previo de las características de los equipos con

requerimiento eléctrico y del análisis final de los resultados

del método. Este trabajo se basa en las experiencias obtenidas

por el autor a través de varias labores que se encuentran en

proceso en el Instituto Ecuatoriano de Electrificación -INECEL-


y que, en su momento, darán por resultado el conocimiento real

de las características de la carga para diferentes parámetros de

consumo en los cuales es necesaria su determinación, para que se

tomen las decisiones técnicas y políticas que sean convenientes

para el país.

Como se conoce el país tiene características geográficas,

climáticas y socioeconómicas diferentes para cada uno de los

sistemas, por lo que estas características deben ser tomadas en

cuenta al aplicarse los métodos a enunciarse, puesto que no será

lo mismo tomar los parámetros establecidos para el sistema

comandado por EMELEC y aplicarlos al resto de la Costa, asi como

también para un sistema como el de la Empresa Eléctrica Quito.

Las características de la carga no serán las mismas entre las

Empresas Eléctricas Santo Domingo y Esmeraldas o Milagro. Sin

embargo los métodos pueden ser aplicados para cada realidad y

mediante su aplicación pueden descubrirse sus parámetros propios

como fruto de la investigación realizada. v

1.2.- INFORMACIÓN BÁSICA QUE POSEEN LAS EMPRESAS ELÉCTRICAS

Y EL SISTEMA NACIONAL INTERCONECTADO.

Para atender las necesidades de información, las Empresas

eléctricas del país mantienen estadísticas, que sirven hasta el


momento, para cubrir las necesidades básicas de operación. Esta

información está dada por tres tipos de documentos:

-Catastros;

-Registros de demanda horaria; yr

-Cuadros de distribución por frecuencias.

1.2.1.- CATASTROS.-

Son los listados de los abonados de un sistema en los que

se encuentra información básica de identificación, lecturas,

consumos y demandas, factores de multiplicación, importe de

planillas, impuestos, tasas, y otro tipo de información

necesaria para cada empresa. Estos catastros tienen resúmenes

totales y parciales por ventanilla de pago, localidad, ciclo,

etc .

La información obtenida de los catastros y sus resúmenes es

muy importante, sin embargo su análisis, reporta una serie de

inconsistencias que en especial se deben a defectos de

comercialización como son:

Falta de toma de lecturas, por lo cual se aplica

facturaciones con consumo de O kwh o del promedio de los

últimos tres meses.


Errores en la toma de lecturas, que dan por consecuencia

consumos muy elevados en un mes, y consumos con O kwh en

los meses subsiguientes.

Consumos de O kwh, debidos a falta de lectura por puerta

cerrada o por imposibilidad de realizar la lectura del

medidor correspondiente.

Consumos estimados, generalmente con un consumo fijo sin

base técnica para su determinación aproximada, por lo que

estos consumos son ficticios.

Medidores intervenidos o dañados, cuyo registro de consumo

no existe o es deficiente.

Demandas facturables irreales, no dadas por un registrador

de demandas.

Las inconsistencias anotadas implican errores que hacen al

catastro de limitada utilización como fuente de información

básica de análisis.

1.2.2.- REGISTROS DE DEMANDA HORARIA. -

Las empresas eléctricas mantienen, desde hace varios años,

registros obtenidos de los equipos de medición de demanda,

energía, voltaje, corriente y horas de uso de cada una de las

centrales y plantas de generación propias, además de los

registros obtenidos de las subestaciones del Sistema Nacional

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL,TESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

Pag. No 6

Interconectado en los puntos de entrega de energía. Estos

registros son toldados en forma manual por el personal encargadoii

de su operación.

Los registraos asi obtenidos reportan inexactitudes debidas

a errores de ledturas, falta de simultaneidad en el momento de

las lecturas, equipos de medida defectuosos, falta o pérdida dei

registros, etc. |

La información obtenida de estos registros, permite el

conocimiento de| la demanda a nivel de generación de cadai

sistema. Hasta e¡l momento no se ha procesado esta información

para obtener información adicional que está involucrada.

Los registlros de demanda, por tener el carácter de

instantáneos requieren que sean tomados en forma simultánea,|

para que representen la situación real de la demanda en ese

momento, efecto que se lograría con el registro automáticoi

sincronizado. Ali ser el registro de tipo manualf el sumatorio de

las demandas cqrrespondientes a un sistema tiene un error que

puede ser apreciiable, sobre todo en momentos que la carga es tan

cambiante, entre las 17 y las 21 horas, cuando se reporta la

demanda máxima de los sistemas eléctricos ecuatorianos.

1.2.3.- CUADROS DE DISTRIBUCIÓN POR FRECUENCIAS.-


Pag. No 7

Provienen de los catastros de las empresas eléctricas, son

tomados en cuenta como inf orinación aparte de ellos, por la

importancia que revisten para ciertos análisis específicos.

Estos cuadros contienen un resumen de los catastros de las

empresas eléctricas separados por tipo de consumidor y por

rangos de consumo. Al ser una consecuencia de aquellos,i

arrastran los errores y defectos de los mismos.

Es una información de tipo estadística, con la cual sei

puede establecer una serie de puntos conformantes de una curva

con característica gausiana. Para su obtensión es necesarioi

definir una variable independiente (rango de consumo ), sobre lai

cual se funcionalizarán el resto de variables, y una o más

variables dependientes ( número de abonados, consumo, ingresosI

por venta de energía, etc. ), íntimamente relacionadas con la

primera y que en este caso provienen de los catastros de ventaj

de energía de cada sistema.

Para la elaboración de un cuadro de distribución por

frecuencias es necesaria la información básica del sistema (

catastros ) , ía cual debe ser tratada por un programa

computacional que discrimine los consumos de cierto rango,i

acumulando los parámetros ligados a él tales como: consumo,

ingresos facturados, etc. y además vaya acumulando los abonados


que pertenecen al rango. Los cuadros de distribución por

frecuencias pueden ser realizados sin la ayuda de un computador,

demandando un tiempo de procesamiento mayor y baja conflabilidad

debido a que la aplicación de una rutina por periodos

prolongados, puede inducir a un error humano.

Los cuadros de distribución por frecuencias en sistemas

eléctricos como los que cuenta el país, en los que no es deter-

minante la estacionalidad, corresponden a una curva normal,

susceptible de ser utilizada como base para estudios del mismo

sistema, en tiempo diferente al original, sobre todo en las

características propias de las tarifas residencial, comercial,

industrial artesanal y entidades oficiales, en las cuales a

partir de la curva básica porcentual de un mes definido, pueden

definirse las curvas de otros periodos similares de tiempo.

En el cuadro 1.1. se encontrará como ejemplo un cuadro de

distribución por frecuencias correspondiente a los abonados

residenciales de la Empresa Eléctrica Arríbate S.A..

Un perfeccionamiento de esta curva puede ser obtenido a partir

de la media móvil de 13 meses, curva que es de mucha importancia

pues minimiza el error inducido por falta de lecturas y periodos

diferentes de lecturas.


Pag. No 9

EMPRESA ELÉCTRICA AMBATO S.A.

CUADRO DE DISTRIBUCIÓN POR FRECUENCIAS

ENERO 1992

RANGO ABONADOS CONSUMOSFRECUENC. FREC.ACUM FRECUENC . FREC.ACUM

0000000000

- 20- 50- 80- 100- 120- 150- 200- 300- 500-1000

202113544431

1000 y +

,156,118,411,853,235,479,431,535,60345792

2041546064697377787979

rf

íi

f

f

f

r

f

r

r

156274685538773252683218821278370

128749861529466604770853597300134

,845,890,916,204,434,503,460,963,451,972,107

1,2,2,3,4,4,5,5,5,

128878740269736340111965562863997

,845,735,651,855,289,792,252,215,666,638,745

1.3.-

CUADRO NS 1-1

TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN BÁSICA. -

Es necesario establecer que a pesar de los errores

enunciados que mantiene la información básica, éstos pueden ser

minimizados con un tratamiento estadístico, de tal manera que su

efecto no sea de importancia en los resultados buscados.

Todas las empresas eléctricas que tienen generación propia

de energía mantienen los registros de carga de sus equipos.

Estos son enviados a la DOSNI, en donde escrupulosamente son

registrados en unas formas generales. La DOSNI para cada sistema


obtiene los registros totales de generación y compra de energía,

a partir de los cuales procesa la información de despacho de

carga, asignando específicamente cual debe ser la magnitud de la

demanda de compra de energía y generación, para lo cual

discrimina las demandas de conformidad con cada día de la

semana, diferenciándolos en caso de ser festivos. El tratamiento

de estos datos se realiza mediante la utilización de programas

computacionales. Esta forma de utilizar la información básica es

la que más se ha desarrollado, con éxito.

Las demandas enviadas y utilizadas por la DOSNI, son a su

vez enviadas a la Dirección de Planificación de INECEL, donde a

partir de las mismas se determina la demanda futura de cada

sistema y a nivel nacional estableciendo la forma como deberá

ser cubierta, para las diferentes condiciones de hidrología,

causa determinante para la utilización de centrales térmicas de

generación o en su defecto de la planificación de la

racionalización del servicio.

Como se ha visto, la información tratada por la Dirección

de Planificación no ha dado el éxito necesario, puesto que la

planificación del desarrollo del sistema ecuatoriano ha

resultado en un gran porcentaje de capacidad instalada en

reserva, la misma que a su vez no es suficiente cuando suceden

problemas hidrológicos en la cuenca del rio Paute, que abastece


el 60% de la demanda eléctrica nacional y que, con la puesta en

marcha de las unidades de la fase " C ", será aún de mayor

incidencia.

Los catastros de las empresas eléctricas obedecen en su

totalidad a procesos computacionales, utilizados para la

facturación del servicio a los usuarios de energía eléctrica. Al

igual que en el caso de los registros horarios de demandas,

pueden ser optimizados mediante procesos estadísticos.

Se poseen series bastante extensas de resultados de

facturación, de cada ventanilla de pago, de cada población

importante, total, etc., que no han merecido ningún tratamiento

hasta el momento. Las series estadísticas de poblaciones

integradas al servicio, debieron servir para la determinación de

las espectativas de demanda y energía de las poblaciones por

integrarse. En las Unidades de INECEL encargadas de la

electrificación rural, no se ha tomado en cuenta la existencia

de esta información , que al momento se ha perdido o es

inutilizable.

Los resúmenes mensuales estadísticos de esta información se

encuentran en el Departamento de Estadísticas de la Dirección de

Distribución y Comercialización de INECEL, y existen desde el

año 1965. A partir de 1980, el Departamento de Estadísticas


valiéndose de algún proceso estadístico procedió a reemplazar en

sus boletines, aquella información real no llegada desde las

empresas eléctricas, con sus propias proyecciones, hecho que

representa una utilización de la información disponible, pero

que al no confirmarse la veracidad de la información consignada,

y/o reemplazarse con la real, ha dado por resultado la

disminución de la calidad de dichos boletines. Sin embargo, la

información existente es sumamente valiosa y deberia ser

rescatada mediante el empleo de las modernas técnicas

computacionales.

Las empresas eléctricas mantienen embodegados los

catastros correspondientes a varios años atrás, según el caso,

y, en sus centros de cómputo la información variable es guardada

en algunos casos hasta por un año, sobre todo para la atención

de los reclamos de sus usuarios.

A pesar de tener en las empresas eléctricas este cúmulo de

información, no la han procesado ni en la más mínima parte, tal

es el caso que recurren a la fijación de porcentajes estimativos

de crecimiento del consumo, en lugar de realizar una proyección

de ventas de energía para el año siguiente, con motivos

presupuestarios.


Los cuadros de distribución por frecuencias merecen una

atención especial, debido a que la información que ellos

presentan es muy importante para una serie de trabajos que se

realizan, algunos en forma ocasional y otros que deben ser

ejecutados mes a mes en las diferentes áreas involucradas del

sector eléctrico.

Los cuadros de distribución por frecuencias han sido una

exigencia continua de las unidades encargadas del análisis

tarifario en INECEL. Las empresas eléctricas han sido renuentes

a su obtensión y envió, a pesar de haberse comprobado su

importancia, sobre todo cuando se ha querido realizar cambios en

la estructura o en los pliegos tarifarios.

Mediante la información consignada en -los cuadros de

distribución por frecuencias, la Dirección de Tarifas de INECEL

ha preparado información concerniente a precios medios por tipo

de consumidor y total del sistema, diseña tasas de alumbrado

público, calcula en forma inmediata los efectos, tanto en el

nivel tarifario cuanto en los ingresos de las empresas, de las

posibles decisiones de carácter político que se ha querido

implementar, tanto desde el Congreso Nacional, cuanto desde la

administración de turno del Instituto; este trabajo se realiza

en base de la interrelacion existente entre el número de

abonados y la energía facturada, que posibilita mediante un

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL PSg. No 14TESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

simple algoritmo calcular la energía involucrada en un rango

definido.

A continuación se realiza el cálculo de la energía

involucrada en cada uno de los rangos del cuadro de distribución

por frecuencias de la Empresa Eléctrica Ambato S.A., y a modo de

ejemplo se obtienen los ingresos facturables y precios medios

para el mes de Diciembre de 1992, con el congelamiento tarifario

en vigencia hasta 200 kwh y sin él. Para la utilización del

mencionado algoritmo se necesitan los datos de abonados y de

consumo acumulados del cuadro de distribución por frecuencias.

El algoritmo de cálculo comprende los siguientes pasos:

1.- Primer rango.-

La energía involucrada en el primer rango corresponde a la

energía efectivamente consumida por los abonados que consumen

hasta el límite superior del primer rango, a la que hay que

adicionar la energía consumida por el resto de abonados, es

decir aquellos que tienen consumos mayores que el límite

superior del primer rango, es decir, el producto de ese número

de abonados por su valor de clase.

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALTESIS DE GRADO; NELSON SUAREZ SALVADOR

Pag. No 15

EMPRESA ELÉCTRICA AMBATO S.A.

CALCULO DE INGRESOS - DICIEMBRE 1992

ENERGÍAINVOLUCRADA

79,3701,470,410931,916437,604334,874370,563390,160362,163226,351

- 118,47242,107

5,997,745

CON CONGELAMIENTOPRECIOMEDIO

69.003.808.64

22.7529.9432.5733.5364.9568.0972.3376.59

19.17

INGRESOS(s/0

5,476,5305,587,5588,051,7549,955,49110,026,12812,069,23713,082,06523,521,85415,412,3458,568,6323,224,961

114,976,554

SIN CONGELAMIENTOPRECIOMEDIO

95.515.2611.9631.4941.4445.0846.4164.9568.0972.3376.59

23.29

INGRESOS(s/0

7,580,7987,734,48711,145,51113,780,72813,878,50516,706,64718,108,63723,521,85415,412,3458,568,6323,224,961

139,663,105

Cuadro N^ 1-2

2.- Desde el segundo al penúltimo rango.-

Se toma la energía del cuadro de distribución por

frecuencia y se la. adiciona a la energía resultante de

establecer el número de abonados que tienen consumos mayores al

limite superior del rango, multiplicado por este límite. La

energía involucrada en el rango en estudio será la diferencia

entre la energía calculada de la forma descrita y cada una de

las energías calculadas de los rangos inferiores.


3..- El último rango. -

Para el Rango superior se toma el total de la energía

facturada disminuida en la energía involucrada en cada uno de

los rangos inferiores antes calculados.

De esta manera realizados los cálculos necesarios y tomando

como base el cuadro de distribución por frecuencias se puede

determinar los valores que constan en el cuadro 1.2. en el cual

se encuentran los resultados obtenidos de la aplicación

realizada.

1.4.- ESTUDIOS DE CARGA DE ENERGÍA ELÉCTRICA : ANÁLISIS DE

LOS DIFERENTES MÉTODOS DE ESTUDIO.

1.4.1.- DEFINICIÓN.-

El estudio de carga de un sistema es la aplicación de

métodos que permitan establecer las características esenciales

de la carga eléctrica, relacionándolas con el tiempo, tanto para

los equipos accionados con energía eléctrica, cuanto para un

abonado, un grupo de abonados, una población, un tipo de

abonados, un sistema, etc.

1.4.2.- MÉTODOS DE ANÁLISIS.-


Los métodos de análisis que pueden impl ementar se para la

realización de los estudios de carga, por 'su naturaleza pueden

ser directos o indirectos.

1.4.2.1.- MÉTODOS DIRECTOS.-

Los métodos directos son aquellos que conducen a la

determinación directa de las características de la carga. Para

el efecto es necesario la instalación de un equipo

suficientemente sofisticado para que descubra las

características que se quieren identificar. Los equipos

involucrados pueden ser desde un osciloscopio, hasta sistemas de

detección sofisticadas como son las correspondientes a las

modernas centrales de generación.

Los métodos directos permiten la obtensión de las

características de la carga de una unidad, es decir de un

equipo, de una casa, de un transformador o subestación, de un

equipo de generación, etc.. Las características asi encontradas

son de tipo general, es decir no se puede establecer

internamente cuales son las causas que la determinan. La

medición es exacta, aunque es más general mientras el punto de

medida sea más cercano a la generación.


La información obtenida por los métodos directos no puede

ser aplicada a otras unidades similares, puesto que las

características encontradas son propias de la realidad

individual, no siendo representante de un grupo similar, por

tanto, mediante estos métodos es imperativo que las mediciones

abarquen a todo el universo, unidad por unidad , hecho que para

el caso de las características de la carga residencial, es

imposible, pues requeriría gran cantidad de equipos de medida y

registro, similar al número de unidades que componen el

universo.

Los métodos directos son usados para establecer la carga de

los equipos y centrales de generación , son parte de la dotación

de las modernas subestaciones y en varios países se ha llegado a

implementar para los consumos grandes y medianos, especialmente

industriales , con el objeto de estimular o desestimular el uso

de potencia y energía eléctricas en ciertas horas del día,

optimizando de esta manera el uso de los equipos de generación

existentes. Esta estimulación o desestimulación, forma parte de

la política energética y su aplicación es netamente de carácter

tarifario.


1.4.2.2.- MÉTODOS INDIRECTOS.-

Los métodos indirectos permiten la aplicación de técnicas

estadísticas mediante las cuales los resultados a que se llegan

pueden ser generalizados a todos aquellos cuyas características

están representando, o son similares.

Para los métodos indirectos de estudios de carga, no se

requiere por lo general equipos de alta sofisticación y, en caso

de necesitarse, su número es limitado. El tratamiento

estadístico de la información debe ser guiado al objetivo a

lograrse, es decir que para un conocimiento estadístico de las

características de la carga , es necesario una serie de

procesamientos que son complementarios y en algunos casos sirven

para confirmar los resultados obtenidos anteriormente.

En los capítulos siguientes del presente trabajo se tratará

específicamente el método denominado "por análisis del uso final

de la energía", pero se desea enunciar y dejar establecidos

algunos otros métodos que pueden ser utilizados para descubrir

ciertas características específicas de la carga.


1.4.2.2.1.- ANÁLISIS ESTACIONAL.-

Mediante este análisis es posible conocer cual es el uso

que se da a la energía eléctrica a lo largo de un año. Para este

método es necesario el tratamiento estadístico de la información

constante en los resúmenes de facturación obtenidos de los

catastros, tomando una serie histórica del consumo mensual de

varios años, es posible determinar las series temporales o

estacionales, al implementar en esas series la desviación

standard, con relación a su promedio anual (media aritmética);

mediante este tratamiento se encuentran características

similares de consumo entre tipos de consumidores que se repiten

de acuerdo a ciertas características estacionales de un sistema

definido.

Para evitar las inexactitudes ya conocidas de los resúmenes \e facturación, se debe hacer previamente en toda la serie una

media móvil de trece meses, con la cual se podrá evitar que

sesgos tan importantes como periodos de lecturas superiores a 33

días o lecturas erradas, puedan interferir con la determinación

buscada.

El conocimiento de esta característica de carga de varios

tipos de abonados, puede brindar una guia para el planificador

de la operación de los sistemas de generación, la concepción de


una señal tarifaria para evitar fluctuaciones que pueden dar al

traste con la continuidad o características técnicas del

servicior es necesaria para establecer parámetros que puedan

tratar de ablandar las condiciones extremas y poder hacer que la

carga pueda tener alguna coordinación con la oferta energética

que depende del tipo de generación predominante en el sistema.

1.4.2.2.2.- LEVANTAMIENTO DE LAS CURVAS DE CARGA. -

Este método aprovecha la información almacenada por las

empresas eléctricas y el S.N.I., relacionada a las demandas

horarias de centrales de generación y subestaciones.

Para el efecto r se toma como base la información de

mediciones realizadas en sectores estadísticos representativos

de cada tipo de abonado (residencial, comercial, industrial) con

un mínimo de ocho días en caso de ser una región sin

estacionalidad marcada, en caso contrario, se debe tener una

muestra de cada estación, la cual debe contener un dato de

demanda cada período de tiempo (5, 10 ó 15 minutos) ; esta

información debe ser analizada previamente para evitar que otro

tipo de consumo de energía esté involucrado (alumbrado público

por ejemplo); a continuación se obtiene la curva de carga

porcentual de las mediciones realizadas, tomando como 100% la

demanda máxima de cada día.


Las curvas totales que mantiene la Empresa Eléctrica se les

transforma también en una forma porcentual similar. Esta forma

porcentual va a constituirse en un distributivo de la energía

consumida en un dia definidor en base a la distribución que se

tenga de la energía mensual consumida. Para obtener la energía

diaria correspondiente a cada dia de la semana, se analiza el

periodo que corresponde, cuantos días fueron lunes, martes,

etc., tomando especial cuidado de si en el periodo haya un dia

festivo especial.

Obtenida cual es la energía diaria, tanto por tarifas

cuanto total, es preciso aplicar a esta energía diaria los

factores de distribución porcentual de las muestras medidas, con

lo que se obtienen curvas de carga de cada dia de la semana,

similares a la curva obtenida mediante medición. Estas curvas

deben ser comprobadas mediante un chequeo de la energía que

representa su conjunto, y la demanda de cada punto que sumada

expresamente con los otros tipos de abonados, que deberá

reproducir la curva que reporta la histórica, de la que se

mantienen los datos originales y en porcentajes, esta última

forma de mayor conveniencia para evitar en buena parte la

conceptualización de pérdidas, que de otra forma tendría que ser

tratada como una forma más de consumo de energía con su propia

forma de curva de carga.


Mediante este método se puede determinar con aproximación

las curvas de carga componentes, de una curva de carga total del

sistema. Estas curvas asi encontradas pueden ser una visión

panorámica de las primeras características de la carga

eléctrica, y podrían servir muy eficientemente para algunos

trabajos en los cuales es importante la conceptualización de la

forma y no sus valores con cierto rango de presición, y sin

poder obtener las características de uso, de gran importancia en

tin estudio de carga.

1.4.2.2.3.- MEDICIÓN CON EQUIPO ESPECIFICO.-

Este método requiere de equipo sofisticado para la medición

y registro de consumos de energía eléctrica. No es considerado

directo, porque el número de equipos necesarios es limitado, y

las mediciones se realizan a una muestra estratificada, diseñada

para el objeto.

El equipo mínimo debe constar de un medidor de energía

activa con un registrador de demanda que integre la misma en no

más de cinco minutos. El sistema de registro debe ser de tipo

digital, de tal manera que se puedan guardar en la memoria estas

demandas que serán vaciadas a un computador una vez terminado el

periodo diseñado de medición. Requiere además de un software


mínimo, para conformar la correspondiente base de datos, además

de un hardware adecuado para el efecto.

La muestra puede ser diseñada tomando grupos de abonados

conectados a un transformador o a un alimentador, seleccionados

como representantes de una condición socioeconómica, siendo

importante obtener de la Empresa Eléctrica un catastro de trece

meses de los abonados medidos con el propósito de obtener

parámetros de consumo válidos y los cuadros de distribución por

frecuencia, base importante para establecer la característica de

cada grupo estratificado.

La labor que va a realizar el medidor con su registrador es

levantar la curva de carga, sin las características de uso de la

energía, por lo que será conveniente realizar una encuesta entre

los abonados medidos, obteniendo de esta forma los usos de la

energía.

Esta forma de obtener la curva de carga es muy importante

para el sector de alto consumo en especial el industrial, puesto

que como son en número pequeño, es posible diseñar una muestra

que sea representativa del sector y con la ayuda de un

levantamiento en base a una encuesta de usos de la energía, se

puede llegar a tener un resultado completamente válido para

cualquier tratamiento de la información así obtenida.


Mediante este tipo de estudio de carga se puede comprobar

que los resultados obtenidos con el método de Análisis del Uso

de la Energía, es justo o en caso contrario se puede determinar

cuales son las conceptualizaciones que no han sido bien

aplicadas.

Es necesario establecer que estos métodos no pueden ser los

únicos que sea posible concebir y realizar, mas lo importante de

los mismos es que engloban, en el tratamiento de la información,

elementos que muy bien pueden ser ejecutados por el elemento

técnico nacional.

1.5.- COMENTARIOS . -

Los sistemas eléctricos demandan para su manejo de

herramientas que hagan posible el conocimiento de las

características propias de cada sistema. Las Empresas Eléctricas

no han desarrollado sistemas para lograr estos objetivos,

limitándose a guardar la información que se obtiene de la

gestión técnica, sin que esa información sea adecuadamente

tratada.

El sistema eléctrico ecuatoriano debe tratar de aprovechar

la información obtenida, creando sistemas que permitan su

desarrollo y manejo técnico adecuado. Las alternativas que


demanda un sistema en crisis como el ecuatoriano, impelen a que

los técnicos nacionales se preocupen de crear los sistemas de

tratamiento de la información adecuados, que harán posible el

mejor y menos honeroso aprovechamiento de los recursos

disponibles en beneficio del pais y por supuesto de sus

habitantes.


3CX

PE usos PE

EMKRGDCA.

2.1.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. -

2.1.1.- DEFINICIÓN . -

Se define como Usos Finales de la Energía agüella

utilización de energía eléctrica que realizan los equipos al

crear el efecto de comodidad o de herramienta mediante la

transformación final de la energía eléctrica en cualquier otro

tipo, que sea de mayor aprovechamiento.

Es conocido que la energía eléctrica es un tipo de energía

muy fácil de transportar a través de grandes distancias , pero

que su utilización directa para un efecto final es reducida; por

esto, la mayoría de los diferentes equipos que utilizan este

tipo de energía, la transforman, ya sea en energía calórica,

lumínica, mecánica, etc.. El consumo eléctrico que estos equipos

hacen es el que se denominará para el presente método "Uso Final

de la Energía" .


2.1.2 . - OBJETIVOS.-

La investigación preliminar de Usos Finales de Energía

pretende la determinación de ciertas características generales

de los equipos que utilizan energía eléctrica, las cuales son

imprescindibles para iniciar con el conocimiento de las

características de la carga a un nivel general.

Las características a determinarse mediante esta

investigación son el consumo real de cada equipo y su potencia

funcionalizados en virtud de sus dimensiones, datos generales de

construcción, etc., además de establecer ciertas características

de uso que son normales en determinadas regiones.

La investigación pretende determinar el consumo típico de

cada equipo con requerimiento de energía eléctrica usado

normalmente en los hogares ecuatorianos, a la vez que establecer

en primera instancia su repercusión en el consumo mensual

registrado por un abonado. Durante esta investigación, es

posible obtener el conocimiento básico necesario de la forma en

la que operan los equipos con accionamiento eléctrico, creando

la base de experiencia necesaria para emprender en la parte

medular del Análisis de Usos Finales de la Energía, que se

realizará mediante la técnica de levantamiento de encuestas y el

aprovechamiento de ese tipo de información.


2.2.- PROCEDIMIENTOS DE LA INVESTIGACIÓN.-

Para proceder a la investigación programada es necesario

que previamente sean cubiertos algunos pasos previos que son de

vital interésf tales como el equipamiento, el diseño de las

formas para recopilar la información, el escogitamiento de los

posibles abonados encuestados, además del conocimiento previo de

las posibles características de los equipos a ser investigados.

Estos pasos previos, por considerarse de importancia, van a ser

analizados a continuación.

2.2.1.- EQUIPAMIENTO.-

Para realizar la investigación es necesario establecer que

tipo de equipos de medida deberán ser utilizados, para cada uno

de los distintos equipos a ser parte de la investigación. Para

el caso, es necesario establecer que para los equipos pequeños

de escasa potencia, se debe definir un equipo de medida

(medidor) que pueda registrar su consumo, dicho de otra manera,

es necesario que el medidor tenga una característica de arranque

inferior a la corriente que pase por su bobina de corriente.

Desde este punto de vista se debe definir que equipos tales

como: las refrigeradoras, equipos de sonido, televisores, bombas

de agua, y los equipos electrodomésticos exceptuando las

cocinas, incineradores de basura o secadoras de ropa, tienen


corrientes inferiores a 5 amperios y necesitan 110 voltios para

su funcionamiento, por lo que se debe definir equipos de medida

monofásicos de esa característica. Para los equipos de la

excepción, además de las duchas, calentadores de agua,

acondicionadores de aire, etc., será necesario establecer

medidores con mayor capacidad, de 15/60 amp. monofásicos,

bifásicos o trifásicos, según el requerimiento.

Los medidores requeridos no necesariamente deben ser de

alta precisión, hecho que encarecerla la investigación, sino que

pueden ser medidores convencionales, no necesariamente nuevos,

debidamente calibrados y probados.

Los equipos de medida van a ser ubicados dentro de las

/TAhabitaciones de losEibpnados que acepten ser parte de la

investigación, lo que hace necesario que tengan cierto grado de

seguridad a fin de evitar accidentes que pueden ocurrir

especialmente con los niños, por lo que se recomienda la

construcción de una caja de madera completamente cerrada, con

una puerta de acceso, una tiradera para facilitar su transporte

y un mecanismo para posibilitar el uso de un candado.

Desde el punto de vista eléctrico, es necesario que cada

medidor posea las facilidades para conectar las cargas,

definiéndose el conductor según el tipo de carga, los plugs y

tomacorrientes necesarios y del diseño más general posible, que


vendrán a facilitar la labor de conexión y desconexión. Para los

equipos de baja potencia, se debe utilizar un calibre de

conductor que pueda soportar la corriente que transportará. Los

conductores deben tener el tamaño más corto posible, para que la

resistencia del conductor y por tanto las pérdidas sean mínimas.

Igual consideración debe hacerse para los equipos de gran

potencia, para evitar en especial que los alambres se fundan por

transportar corrientes que son muy superiores al limite térmico

de su aislamiento.

Las cajas para ser conectadas deben tener el menor grado de

dificultad, por lo que es necesario que su conexionado interno

sea realizado previamente, quedando únicamente por realizar la

desconexión de la red del equipo a ser investigado, el acople de

la señal de entrada al medidor y la conexión del plug del equipo

al tomacorriente situado en el interior de la caja.

Como equipo complementario la persona que vaya a realizar

una conexión debe portar los desarmadores necesarios, un playo,

un comprobador de corriente, cinta adhesiva aislante, juegos de

cables de diferentes tamaños. Un elemento muy necesario es un

multlmetro, con amperímetro de núcleo partido.

Para poder capturar la información a obtenerse es necesario

se diseñe un formulario que contenga:

- Datos generales de la persona investigada.


Datos tomados del medidor general de la residencia.

Datos tomados de los equipos de medida instalados.

Información calculada en base al reporte de lecturas.

- Otros datos tomados del medidor o de algún equipo auxiliar

(multimetro).

Resultados por periodo de lectura y mensual.

En el anexo No.1 se encontrará un formulario diseñado para

esta investigación, al igual que una forma de invitación .

2.2.2.- OPERACIÓN.-

A fin de llevar adelante la investigación en su aspecto

operativo en primer lugar es necesario definir cuales abonados

van a ser investigados.

Las Empresas Eléctricas pueden hacerlo como una forma de /

dar atención a los abonados que han presentado reclamos por

consumos que ellos consideran fuera de lo normal; de esta

manera, el abonado sentirá que la empresa acoge en buena forma

su reclamo y la empresa se verá beneficiada, además de llevar

adelante la investigación, al poder suministrarle al abonado las

razones por las cuales su consumo es de la magnitud facturada, o

en su defecto podrá darle la razón al abonado y actuar de la

manera que se estime es la conveniente para ambos intereses.


Una persona que vaya a realizar por su cuenta este tipo de

investigación puede hacer una lista de sus amigos, familiares y

vecinos a los cuales puede transmitir su deseo mediante una

invitación a ser parte de la investigación, exponiéndole sus

motivos y las satisfacciones que puede lograr al conocer cual es

la realidad de su consumo en forma técnica. La aceptación a ser

parte de la investigación es casi general.

Una vez prefijada la lista de las personas que han aceptado

la invitación, se deberá conocer cuales son los equipos que

tienen esas personas y que van a ser objeto de medición, a fin

de hacer una planificación de cómo y en qué orden se irán

conectando el escaso número de equipos que se tienen a

disposición.

Es positivo que al conectar los equipos en un domicilio, la

conexión se realice, si es posible, en todos los equipos con

requerimiento de energía eléctrica y cuyo consumo sea de

importancia relativa; esto posibilita tener un dato adicional al

poder conceptuar el consumo del alumbrado general.

Al realizar la conexión de un equipo, se debe rescatar la

información básica del mismo, es decir, su tamaño y sus

características principales, al igual que la lectura inicial del

medidor correspondiente además, se debe cronometrar el tiempo

que el medidor se tarda en dar un número de vueltas definido


según el tamaño del aparato medido y de medir y registrar la

corriente suministrada al equipo y el voltaje correspondientef

en caso de portar un multimetro.

El equipo asi instalado pasará conectado un mínimo de siete

días, a fin de que registre las diferentes formas de

utilización, que tienen algunos equipos, en los días entre

semana y los fines de semana.

Es preciso definir el periodo que se considera como ocasión

propicia para realizar esta investigación, puesto que el consumo

de los equipos por lo general está en relación directa de las

condiciones normales o anormales de un hogar, por tanto, es

necesario establecer que la investigación no debe ser llevada a

efecto cuando sea temporada vacacional, o cuando una parte de la

familia se encuentre ausente, pues la información obtenida no

tendrá las características de uso normales, debido a que los

equipos en esas condiciones no tienen un funcionamiento normal

reflejándose este caso en su consumo de energía.

Al retirar los equipos de medida es necesario el registro

de las lecturas que suministren los equipos instalados al igual

que la del medidor principal de la residencia, con esto se puede

definir el índice de ocupación de cada uno de ellos y la parte

que corresponde en especial a la iluminación.


2.3.- TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA, -

Para el tratamiento de la información asi obtenida se puede

diseñar una base de datos que pueda realizar los cálculos

correspondientes al consumo de cada equipo durante el periodo de

conección y durante el periodo de 30 dias . Esta información

deberá contrastarse con la suministrada por el abonado mediante

su carta de pago, para saber de las condiciones de

funcionamiento del medidor principal y de la bondad de los datos-

tomados .

Mediante el programa computacional, una vez finalizada la

investigación se hará un resumen del total de datos tomados para

cada tipo de equipo medido y según sus características

generales, debiendo a continuación establecer sus consumos

promedios, su demanda promedio real, su demanda media y se

deberá calcular su factor de potencia, en caso de que se haya

contado con los datos suministrados por el multimetro .

La información requerida como base para el Análisis de los

V Usos Finales de la Energía, deberá someterse a un tratamiento

especial, puesto que para cada tamaño de equipo debe filtrarse,

\s decir evitar los datos que estén fuera de la normalidad, y

que podrían significar la ocurrencia de un daño en el equipo

medido. A continuación, se debe determinar el consumo promedio


de cada tamaño de equipo, la desviación típica, y la sindéresis

necesaria con relación a los equipos de tamaño similar.

2.4.- RESULTADOS DEL PROCESO EN EL SECTOR ELÉCTRICO.-

La investigación detallada en los puntos precedentes se

realizó en cuatro localidades del pais: Quito, Guayaquilr

Milagro y Cuenca con resultados satisfactorios. Se ejecutaron un

total de 96 y hogares medidos, los cuales permiten obtener una

imagen relativamente clara de la distribución del consumo de

energía en las residencias.

El análisis de los datos obtenidos durante la investigación

puede realizarse en dos partes:

Analizando la distribución del consumo en las residencias

por región geográfica; y,

Analizando las diferencias entre regiones de los consumos

de los equipos medidos.

Es importante recordar que las mediciones efectuadas no

representan una muestra sistemática del universo, por tanto los

datos deben ser considerados como representativos de los

consumos de los equipos y de la distribución del consumo por

trama de consumo mensual del hogar.


La investigación llevada a efecto muestra claramente la

graduación dominante de los aparatos en orden de consumo: el

refrigerador es el equipo de mayor peso común a las dos regiones

geográficas, seguido en la región de la Sierra, del calentador

de agua y de la ducha eléctrica; en la Costa de los equipos de

aire acondicionado que prácticamente no son utilizados en la

Sierra y presentan una elevada penetración en la Costa.

Los otros equipos , con excepción del alumbrado, a pesar de

presentar un consumo significativo, representan en general una

escasa incidencia sobre el total del consumo de la residencia,

en general inferior al 10%.

A continuación se encontrará un análisis más detallado de

los consumos por equipos y por regiones geográficas.

2.4.1.- Refrigeradores.

El consumo de energía en un refrigerador es típicamente un

consumo de base: el compresor frigorífico, de potencia

predeterminada es controlado por un termostato, que lo activa

cuando la temperatura del refrigerador aumenta arriba del valor

fijado en el termostato. Teóricamente el usuario tiene poca

influencia sobre el consumo de un refrigerador, siendo más

importante el modelo y las condiciones de funcionamiento del

aparato.

ESCUEU POLITÉCNICA NACIONAL Pag. No 38TESIS DE GRADO: NELSON SUAREZ SALVADOR

Tres fenómenos caracterizan el consumo de los

refrigeradores, los cuales se analizarán a continuación:

a) Consumo creciente con el aumento de tamaño.

Es el fenómeno más evidente, puesto que el aumento de

tamaño, reporta un aumento de la actividad del compresor y, de

aumento de la potencia del compresor frigorífico, determinando

un aumento de consumo. Un hecho importante a ser señalado es que

el aumento de tamaño significa una alteración de las funciones

del refrigerador.

Los refrigeradores de una puerta, no presentan espacio de

congelamiento, y su temperatura de evaporación es del orden de 8

a 12 grados centígrados negativos. En el momento que el

rendimiento de un compresor frigorifico es inversamente

proporcional a la diferencia de temperatura, los aparatos con

mejor temperatura de evaporación, tienden a consumir más. Esto

justifica la sensible variación del consumo entre los

refrigeradores de una puerta (8a 12 pies) y de dos puertas (12

a 20 pies). Un segundo elemento a ser señalado es el aumento de

consumo de los refrigeradores tipo Frost Free, que presentan un

consumo de 15 a 20% superior que los demás equivalentes sin este

aditamento. El hecho es explicado por la existencia de

resistencias de descongelamiento en el evaporador de estos

equipos, que representan una carga eléctrica adicional por la


cual al liberar calor en la cámara frigorífica, se presenta una

carga térmica adicional a ser removida por el compresor.

b) Variación del consumo entre la Sierra y la Costa.

La variación del consumo entre la Sierra y la Costaf puede

ser atribuida a dos factores distintos:

1. Menor eficiencia de los aparatos en la Costa, debido a la

temperatura media superior en esa región (15°C para la

Sierra y 25°C para la Costa). Por esta razón el compresor

es obligado a trabajar más, a fin de mantener el mismo

nivel de temperatura interna en ambas regiones. Por otro

lado, la mayor temperatura media externa determina una

mayor pérdida térmica dentro del equipo, que exige un

aumento de actividad del compresor.

2. En la Costa existe mayor necesidad de refrigeración, por el

mayor consumo de agua helada, refrescos, etc. que al ser

colocados el los refrigeradores tienen una temperatura

media superior que en la Sierra.


Pag. No 40

REPORTE DE INVESTIGACIÓN

EQUIPO: REFRIGERADORA

CIUDAD: QUITO

PIES NUMERO CANTIDADUBICOS PUERTAS

391011121214171820

1111122222

2171738222

C O N S U M O SMÁXIMO MÍNIMO PROMEDIO

12017585059130126184137117

.28

.25

.69

.27

.58

.49

.29

.61

.46

.86

501725502978507713081

.75

.25

.40

.27

.20

.68

.95

.33

.14

.68

85174650421118513013399

.52

.25

.95

.27

.15

.41

.02

.97

.80

.77

Cuadróos H-l


EQUIPO: REFRIGERADORA

CIUDAD: GUAYAQUIL

PIES NUMERO CANTIDADCÚBICOS PUERTAS

6891012121415161617181920

11111222122222

2224714102111312

C O N S U M O SMÁXIMO MÍNIMO PROMEDIO

34101125109132152220160110275182273107297

.91

.66

.42

.82

.53

.08

.52

.79

.35

.78

.81

.45

.66

.75

14762253295770146110275182221107212

.19

.04

.12

.23

.74

.79

.60

.33

.35

.78

.81

.74

.66

.92

248873818899143153110275182248107255

.55

.85

.77

.09

.79

.97

.07

.56

.35

.78

.81

.85

.66

.34

Cuadro N^ H-2


c) Varianza por tamaño y por región geográfica.

Existe una alta varianza del consumo eléctrico dentro de la

misma clase de tamaño en una misma región geográfica, este

fenómeno es claramente destacado en los cuadros Nos. II-l y II-

2, en los cuales se muestra el consumo por tipo de equipo,

modelo y tamaño, tanto en Quito como en Guayaquil.

Esta varianza es debido a que el refrigerador es uno de los

equipos más proclives a presentar defectos, los cuales tienden a

aumentar el consumo eléctrico.

A/ Los defectos que aumentan el consumo son: rotura del

termostato, disminución del aislamiento, rotura del empaque de

las puertas, condensador impedido (aparato instalado en lugar

caliente o sin circulación de aire). En algunas de las

mediciones realizadas se encontraron algunos de estos defectos.

En el exterior, por la mayor preocupación por la

conservación de la energía, fueron iniciadas las lineas de

producción de electrodomésticos " Energy Saver ", cuyos modelos

más eficientes consumen en promedio desde el 30 al 50% del

consumo de los modelos tradicionales. Uno de los refrigeradores

medidos en Quito, con sistema frost free, de 20 pies, consumió

77 kwh por mes, contra un consumo medio de los equipos/

nacionales tipióos de 12 pies cúbicos de 91 kwh/mes.


Pag. No 42

2.4.2.- Calentadores de acrua.-

Los equipos calentadores de agua de mayor uso en el país

son en su orden de importancia el Tanque y la Ducha.

En el cuadro Ne II-3 se encontrará un resumen de las mediciones

efectuadas durante la investigación. En todos los tanques

medidos se comprobó que estos estaban conectados a la red

únicamente por algunas horas al dia, con un promedio de 3.5, es

decir aproximadamente entre las 6HOO a las 9HOO.


EQUIPO: CALENTADOR

CIUDAD: QUITO

2030

11 253.15395.92

66.26147.33

162.07287.57

Cuadro N2 II-3

El consumo medio de los calentadores es de 204 kwh/mes que,

con una potencia media de 2.000 vatios equivale a un total de

102 horas-mes y un periodo efectivo de 3 horas y 30 minutos por

día. La varianza del consumo es relativamente grande, desde un

máximo de 396 kwh/mes, equivalente a 4 horas 30 minutos

efectivos de un tanque grande, con potencia instalada de 3.000

vatios, hasta un mínimo de 66 kwh/mes, equivalentes a 2 horas


Pag. No 43

efectivas por día de un tanque medio con 1.500 vatios de

potencia instalada .

Estos datos muestran como el consumo del tanque es un

consumo controlado por los usuarios , y la indagación del modo de

uso es un elemento esencial para determinar el consumo. Es

importante notar como, con la activación de pocas horas por dia

del tanque, de hecho registra una gran pérdida de energía debida

al agua caliente que permanece dentro del tanque y no es

utilizada y al calor que es irradiado desde el agua hacia las

tuberías y paredes aledañas .


EQUIPO: DUCHA

CIUDAD: QUITO

MARCA CANTIDAD

LORENZETTILORENZETTICORONAFÉNIX

TOTAL

1231

6

C 0MÁXIMO

55253519

35

.12

.85

.76

.47

.76

N S U M 0 SMÍNIMO PROMEDIO

554

2819

4

.12

.55

.41

.47

.55

55.15.31.19 '.

28.

12 I/200247

29

_!/Cuadro NS H-4

Conectada para lavabo de cocina.

El consumo de la ducha es un consumo estrictamente

controlado por el uso del agua caliente, por tanto, no existe

consumo de energía si no se ha usado agua caliente, y en


contraposición, es calentada únicamente el agua efectivamente

utilizada. Este hecho permite una reducción del consumo en un

factor de(8 ( consumo del tanque 202 kwh/ mes, consumo medio de

la ducha 25 kwh/mes, equivalente a un uso de 20 minutos dia con

una ducha de 2.500 vatios ).

En el cuadro NS II-4, se encontrará el resultado de las

mediciones efectuadas, en donde se puede observar que, el desvio

del consumo de la ducha es muy alto, pasando de un máximo de 55

kwh/mes, equivalente a un uso de 40 minutos/dia por hogar a un

mínimo de 1 kwh/mes por usuario, equivalente a un uso de menos

de un minuto por dia; por tanto, el uso es determinado de forma

bastante acentuada por el hábito del uso del baño. Es necesario

notar que mientras el tanque calienta el agua de toda la

residencia y en consecuencia esta agua caliente puede ser

utilizada para otros usos tales como lavado de platos, ropa,

higiene personal, etc. En el caso de la ducha, el uso del agua

caliente es limitado al baño personal, existiendo en el mercado

otros aparatos similares para calentar el agua del fregadero de

platos.

Técnicamente es importante notar como la ducha proporciona

un menor confort que el tanque. Con una ración de 3 litros por

minuto (la norma es de 5 a 7 litros por minuto), una ducha de

2500 vatios consigue aumentar la temperatura del agua inferior a

10° centígrados, en la Sierra, a una máxima de 25° C.. Para


Pag. No 45

garantizar condiciones de confort, la ducha deberla poseer una

potencia de 7.800 vatios. El bajo consumo de las duchas depende

por tanto en parte de la insuficiencia de confort proporcionado.

Si las duchas evolucionarían en dirección de los padrones

internacionales, la potencia necesaria aumentarla en un factor

de 2 o tres, colocando una seria sobrecarga sobre la red de

distribución.

Es importante notar como los datos de la Costa indican

claramente como el calentamiento del agua no presenta un uso

efectivo en la Costa, y los consumos son por tanto situaciones

particulares, no significativas desde el punto de vista

estadístico.

2.4.3.- Aire acondicionado y ventilación.-


EQUIPO: AIRE ACONDICIONADO

CIUDAD: GUAYAQUIL

CAPACIDAD CANTIDAD C 0BTU MÁXIMO

8000100001200013000140001600024000

1473113

48186393416635655606

.67

.01

.68

.21

.63

.10

.43

N S U M 0 SMÍNIMO PROMEDIO

48488

6663565575

.67

.67

.39

.71

.63

.10

.06

48110118186635655303

.67

.61

.75

.43

.63

.10

.56

Cuadro N£ II-5


Como muestra el cuadro N2 II-5, el aire acondicionado es un

fenómeno presente únicamente en la Costa con un alto consumo

especifico: una media de 203 kwh/mes, por residencia.

En el consumo ocasionado por el aire acondicionado, dos

fenómenos merecen ser destacados:

Es un consumo típicamente estacional y Pâ a su

confirmación, las mediciones fueron realizadas en un periodo de

cambio de estación: diciembre - enero, cuando el uso del aire

acondicionado se inicia, por el cambio de estación. En algunas

mediciones por tanto el uso puede estar subevaluado.

El consumo no es dependiente del tamaño del equipo, mas si

del factor de uso. Este es un hecho bastante común en el aire

acondicionado puesto que los equipos son mal dimensionados,

teniéndose que, un equipo de ventana de 6,000 BTU, colocado en

un ambiente amplio y no aislado, puede consumir más que un

equipo grande, por ejemplo de 24.000 BTU, colocado en lugar bien,

aislado.

Utilizando valores medios, que no son muy significativos,

los equipos de aire acondicionado, presentan un factor de

utilización medio de 5 horas, asumiendo una potencia media de

1.500 vatios. Los datos efectivos muestran una situación

diferente, con una variación del factor de utilización de un

minimo de 2 a un máximo de 8 horas/dia.


Los ventiladores fueron medidos en cantidad insuficiente

para garantizar una muestra representativa. Los cinco equipos

medidos, tienen un consumo promedio de 5 kwh/mes.

2.4.4.- Cocina eléctrica.-

La cocina eléctrica, a pesar de tener una penetración baja,

es un elemento muy importante, porgue su consumo especifico es

elevado: los hogares con cocina eléctrica presentan un consumo

adicional variable entre un mínimo de 74 y un máximo de 340

kwh/mes, como se puede observar en el Cuadro NS II-6.

Los datos de las mediciones son insuficientes para un

tratamiento estadístico efectivo, de hecho con 4 mediciones en

la Sierra y 4 en la Costa. , los datos pueden servir únicamente

como descripción tipológica. Realizando la suma de los datos, se^ . ~~

encuentra una media aritmética de 182 kwh/mes, valor bastante

próximo al encontrado mundialmente (EE.UU. 170 kwh/mes); y

equivalente a 143 Kg. de GLP/mes, consumido por las clases

media-altas descontando la diferente eficiencia de la cocina

eléctrica en relación a las cocinas de gas.

La dispersión de los resultados (cuadro II-6)se justifica

asumiendo la diferente configuración de las familias. De hecho

el consumo de una cocina es estrictamente ligado al número de

personas de la familia, y a los hábitos alimenticios. Los dos


Pag. No 48

valores mínimos de consumo, 74 y 81 kwh/mes r corresponden a dos

familias nucleares, (marido y mujer trabajadores, utilizando la

cocina únicamente para la cena y para los fines de semana). Los

consumos mayores corresponden a familias estructuradas, con

cinco miembros de familia y los alimentos tomados siempre, en

casa.

REPORTE DE INVESTIGACIÓNEQUIPO: COCINA ELÉCTRICA

CIUDAD

QUITOGUAYAQUIL

CANTIDAD

44

C 0MÁXIMO

238340

.94

.45

N S U MMÍNIMO

156.7274.09

0 SPROMEDIO

202163

.38

.19

Cuadro NS II-6

Asumiendo el uso medio de dos placas simultáneas y una

potencia media de 2.000 vatios (considerando la regulación de la

potencia), el consumo medio es equivalente a un total de 101

horas de utilización mes ó 3.5 horas/dia.

2.4.5.- Televisor y equipo de sonido.-

Como se puede apreciar en los cuadros Nos. II-7 y II-8, el

consumo de estos equipos a pesar de ser menor con relación a los

otros equipos ya comentadosr es elevado, indicando un hábito de

asistencia a la televisión promedio de 150 horas/mes o de 5

horas/dia. El consumo depende en parte del tamaño del equipo,

presentando un aumento de consumo en los equipos de mayor

tamaño, por lo que el uso efectivo por parte del consumidor es

un elemento determinante del consumo. De hecho los datos


Pag. No 49

muestran claramente una variación elevada de factor de

utilización dentro de los diferentes grupos.

REPORTE DE INVESTIGACIÓNEQUIPO: TELEVISORCIUDAD: QUITO

TIPO NUMERO CANTIDADPULGADAS

B/NCOLORCOLORCOLORB/N

COLORCOLORCOLOR

1212141619192027

12821451

C O NMÁXIMO

24

172016222244

.63

.59

.12

.85

.94

.87

.91

.44

S U M O SMÍNIMO PROMEDIO

2321316181044

.63

.26

.78

.21

.94

.51

.90

.44

238

1716191844

.63

.93

.88

.03

.94

.32

.25

.44

Cuadro Ne II-7

REPORTE DE INVESTIGACIÓNEQUIPO: TELEVISORCIUDAD: GUAYAQUIL

TIPO NUMERO CANTIDADPULGADAS

B/NCOLORB/N

COLORCOLORCOLORCOLORCOLORCOLORCOLOR

10111212141619202440

112.191

121»11

C O NMÁXIMO

244168

261157733

.77

.19

.74

.04

.23

.64

.36

.70

.85

.59

S U M O SMÍNIMO PROMEDIO

244480110733

.77

.19

.35

.04

.13

.64

.12

.70

.85

.59

244108

101119733

.77

.19

.54

.04

.56

.64

.05

.70

.85

.59

Cuadro NS II-8

Una situación similar es verificada con los equipos de

sonido, cuyo consumo, a causa de la pequeña potencia absorvida,


Pag. No 50

es apenas entre 3 a 5 kwh/mes, un promedio equivalente a cerca

de 300 horas/mes o sea de 10 horas/día. Es preciso anotar que la

mayor parte de este periodo de uso, el equipo está siendo

utilizado como receptor de radio únicamente y a un bajo volumen,

por lo que la potencia extraída de la red es sumamente pequeña.


EQUIPO: EQUIPO DE SONIDO

CIUDAD

QUITOGUAYAQUIL

CANTIDAD

127

C 0MÁXIMO

3036

•0343

N S U MMÍNIMO

00.03.13

0 SPROMEDIO

36.75.94

Cuadro H-9

2.4.6.- Otros equipos . -

Los otros equipos alimentados con energía eléctrica

presentan un número de mediciones insuficiente para un

tratamiento estadístico, todavía así, es posible anticipar

algunas características esenciales en los patrones de uso.

2.4.6.1.- Lavadora de ropa :

Tiene un consumo medio de 6 kwh/mes, con una dispersión de

1 a 14 kwh/mes. Este uso es equivalente a 15 procesos de lavados

completos por mes. En el Ecuador el lavado de ropa es realizado

con agua fría y las máquinas importadas, con calentamiento


Pag. No 51

interno, son utilizadas en la modalidad de agua fría, no

utilizando las resistencias de calentamiento.

REPORTE DE INVESTIGACIÓNEQUIPO: LAVADORACIUDAD: QUITO

LIBRAS

10121418

CANTIDAD

1136

C 0MÁXIMO

13.520.755.7712.14

N S U MMÍNIMO

13.520.752.762.03

0 SPROMEDIO

13.520.754.665.73

Cuadro N^ H-10

2.4.6.2.- Horno de micro-ondas.-

Su consumo medio es de 6 kwh/mes, equivalente a 8 minutos

de uso/día.

2.4.6.3.- Bomba de agua.-

Reporta un consumo medio en Quito de 13 kwh/mes por hogar,

equivalente al bombeo de 15 metros cúbicos por mes, con una

familia de 5 personas y tomando el consumo medio de 100

litros de agua por persona/día, asumiendo una potencia de

1.2 HP. y una altura de recalque de 15 metros. En Guayaquil

se presenta por otro lado una situación original: en las

regiones con insuficiente presión de agua, es frecuente


Pag. No 68

MATRIZ DE INFORMACIÓN BASEGUAYAQUIL - RESIDENCIAL

ESTRATO 2001 KWH Y SUPERIORENCUESTA N2 361

EVENT EQUIP

13456789

10111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940

11232323233435353548606165

12012112414020202131

1254950707172

161161160161160160160160160160160160

ÁREA USOS PINSTA NEQUI

1818000180001200012000

22223001

1014200000000000000000000000

200000000300000000000000000226611111111

2702725272520002000

0100015001000350800350

10003070

1003500

808080

10020

150010

350350350

8080

300300100100100100100100100100

111221111111111111211111111

717211113112

5121222326

PUTIL TENS HINICIO

1802725272520002000

0100010001000350800350700307050

3500808080

10020

150010

3503503508080

300300100100100100100100100100

122222222111111111111111111111111111111

0.0014.0019.0015.0020.000.007.00

10.0019.000.008.009.308.00

11.3020.000.006.30

12.0014.0010.007.00

17.007.007.006.309.006.30

19.0019.0019.0019.0018.0020.000.00

20.3018.0018.0018.0018.00

HFIKAL DURACIÓN HPROBABLE ESTAC FREC.

24.0016.0021.0017.006.000.008.00

14.0021.0024.009.30

10.309.00

20.3024.000.007.00

18.0018.0014.007.30

24.0010.008.30

20.0021.0013.306.006.00

24.0021.0020.3024-000.00

22.3024.0024.0024.0023.00

24,002.002.002.00

10.000.001.004.002.001.001.301.001.009.004.000.000.206.004-004.000.304.000.100.050-050.050.10

11.0011.005.002.002.304.000.002.000.300.300.301.00

0.0014.0019.0015.0020.300.007.00

10.0019.300.008.009.308.00

11.3020.000.006.30

12.0014.0010.007.00

18.007.307.30

10.0011.007.00

19.0019.000.00

19.0018.0020.000.00

20.3018.300.000.00

18.00

500010000000000000000000000000000000000

30303030300

303030303044

22260

3026303030

109201030

104133030

1043030300

3030303030

CINDN

146.360101.920101.92074.800

189.2000.000

22.00088.00044.0005.770

26.4001.4002.8005.9406.1600.000

25.67010.5607.0407.0401.1000.0005.0000.0100.6400.0000.760

19.36019.3600.000

13.2005.5008.8000.0004,4001.1001.1001.1002.200

CINDF

53.22037.06037.06027.20068.8000.0008.000

32.00016.0002.1009.6000.0000.0000.0001.1200.0009.3301.9202.5602.5600.4000.7200.0000.0000.2300.1200.0007.0407.0406.0004.8002.0003.2000.0001.6000.4000.4000.4000.800

CVEDN

133.06071.34071.34052.3600.0000.000

22.00088.00044.000

5.77026.400

1.4002.8005.9406.1600.000

25.67010.5607.0407.0401.1000.0005.0000.0100.6400.0000.760

19.36019.3600.000

13.2005.5008.8000.0004.4001.1001.1001.1002.200

CVEDF

48.38025.94025.94019.0400.0000.0008.000

32.00016.0002.1009.6000.0000.0000.0001.1200.0009.3301.9202.5602.5600.4000.7200.0000.0000.2300.1200.0007.0407.0406.0004.8002.0003.2000.0001.6000.4000.4000.4000.800

Cuadro No 111-3


3.4.- TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA EN LA ENCUESTA.

La información obtenida de la fase de operación del proceso

encuestal, debe tener un tratamiento especial, a fin de poder

lograr cumplir con los objetivos de esta labor. Este tratamiento

debe ser muy cuidadoso para no introducir información gue no

corresponda a la realidad expresada por el abonado o, gue por

algún accidente de manejo, pueda perderse en forma total o

parcial.

El tratamiento de la información tiene como base cuatro

procedimientos principales, los cuales se van a detallar a

continuación.

3.4.1. DISEÑO DE FORMULAS PARA SIMULAR EL CONSUMO DE LOS

ARTEFACTOS ELÉCTRICOS.

El primer paso gue debe llevarse a efecto a fin de

trasladar a consumos toda la información suministrada en las

encuestas, es la definición de fórmulas gue permitan el cálculo

del consumo gue reporten los diferentes eguipos con

accionamiento eléctrico, algunos de los cuales necesitan

consideraciones particulares por mantener condiciones especiales

de funcionamiento.

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL PSg. No 7

e s ctje x,-^ isÍ^v x o facultad de ingenierÍa...

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