Parámetros Básicos

• Esquema de generación y distribución

• Corriente• Tensión• Potencia• Energía• Demanda• Curva de Carga• Factor de Carga• Factor de Potencia

Tarifas Eléctricas

• Pliego Tarifario• Códigos de Facturación

3

¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD?

La electricidad es la acción que producen los electrones al trasladarse de un punto a otro, ya sea por su falta o exceso de los mismos en un material.

4

ESTRUCTURA BÁSICA DE LA MATERIA

La materia puede definirse como cualquier cuerpo que ocupa un lugar en el espacio y tiene peso. Por ejemplo la madera, el aire, el agua, etc. Toda materia está compuesta de moléculas formadas por combinaciones de átomos, los cuales son partículas muy pequeñas. Los principales elementos que forman al átomo son el electrón, el protón, el neutrón y el núcleo.

5

ESTRUCTURA BÁSICA DE LA MATERIA

6

¿CÚAL ES EL ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD?

Los electrones giran alrededor del núcleo debido al equilibrio de dos fuerzas: la fuerza propia del electrón que lo mantiene siempre en movimiento y la fuerza de atracción que ejerce el núcleo sobre el electrón. Los electrones que se encuentran en la órbita más lejana del núcleo pueden salirse de sus órbitas, aplicándoles alguna fuerza externa como un campo magnético o una reacción química. A este tipo de electrones se les conoce como electrones libres. El movimiento de electrones libres de un átomo a otro origina lo que se conoce como corriente de electrones, o lo que también se denomina corriente eléctrica. Ésta es la base de la electricidad.

7

FLUJO DE ELECTRONES LIBRES

8

LEY DE FARADAY

Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico), en el seno de un campo magnético (imán o electroimán) aparece una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si se mueve el imán y se deja fijo el conductor.

9

PRINCIPIO DE GENERADOR ELÉCTRICO

10

PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

11

MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES

• Tensión o Voltaje (diferencia de potencial)

• Corriente

• Resistencia

12

TENSIÓN O VOLTAJE (V)

Fuerza electromotriz:Es la fuerza que obliga a los electrones a moverse (dentro del generador), y que tiene por efecto producir una tensión eléctrica.

• Es suministrada por una fuente externa

(CNFL, ICE, batería, pila, panel fotovoltaico, etc).

• Valores de 120 V, 240V, 208 V, 277 V, 480 V.

• A mayores valores, menores pérdidas de energía.

• Es análogo a la presión de agua.

debemos¿Qué

saber?

Unidad: Voltio (V)

TENSIÓN

14

CORRIENTE (I)

La corriente se puede definir como un flujo ordenado de electrones, es decir, los electrones enmovimiento constituyen una corriente eléctrica, los cuales, al aplicarles un voltaje como por ejemplode una batería, es posible forzar a los electrones fuera de su trayectoria circular y ocasionar quepasen de un átomo a otro.

15

• Se define como el movimiento de electrones en

un conductor.

• Esta definida por la carga, su potencia y la

tensión de alimentación.

• Es análogo a un flujo de agua.

CORRIENTE

debemos¿Qué

saber?

Unidad: Amperio (A)

16

RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)

Todo material ofrece cierta oposición al flujo de corriente, oposición que puede ser grande o pequeña. Esta oposición se le denomina resistencia.

17

• Mayor o menor oposición que ofrecen los

conductores al paso de la corriente.

• Mayor diámetro de los conductores, menor

resistencia

• Es análogo al dímetro en la tubería de agua.

RESISTENCIA

debemos¿Qué

saber?

Unidad: Ohm (Ω)

18

LEY DE OHM

La ley de Ohm establece que, en un circuito eléctrico, el valor de la corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.

𝐈=𝐕𝐑

V = Voltaje (V)R = Resistencia (Ω).I = Corriente (A).

• Es la rapidez con la que se realiza un trabajo o con la que se gasta la energía.

• Se puede obtener de:

– Placa de datos de los equipos.

– Catálogos del fabricante.

– Con corriente y tensión.

– Mediciones con equipo especial

POTENCIA (W)

debemos¿Qué

saber?

Unidad: kW

20

La potencia eléctrica es el producto de la tensión por la intensidad de corriente.

POTENCIA (W)

P= Potencia (W)V= Tensión (V).I = Corriente (A).

𝐏=𝐕×𝐈

Si la tensión varía

Escenario 2.

Si la tensión no varía

Escenario 1.

1 kW equivale a…

10 bombillos de 100 W

Opción B.

500 relojes de 2 W

Opción C.

20 bombillos de 50 W

Opción A.20 = 1.000 W / 50 W

10 = 1.000 W / 100 W

500 = 1.000 W / 2 W

¿En ambos casos se consume la misma energía?

¿En cual caso hay menos pérdidas?

¿Una lámpara de 60 W produce siempre el mismo trabajo?

A 12 V consume 5 A, se utiliza 5 horas al mes

Escenario 1.

A 120 V consume 0,5 A, se utiliza 5 horas al mes

Escenario 2.

I = 60 W / 12 V I = 60 W / 120 V

• Es la capacidad para realizar un trabajo y se relaciona con

producción.

(calentar agua, producir un movimiento, generar luz, etc)

• Todos los medidores eléctricos registran energía.

• Los equipos de mayor consumo de energía no son

precisamente los de mayor potencia.

ENERGÍA

debemos¿Qué

saber?

Unidad: kWh

25

ENERGÍA

En unidades prácticas de electricidad, la energía es igual al producto de la potencia por el tiempo en horas.

𝑬=𝑷× 𝒕E= Energía (Wh)P= Potencia (W)t = horas

Para efectos de facturación la energía se expresa en kWh

𝐄=𝐏

𝟏𝟎𝟎𝟎×𝐭

Con 1 kWh usted podría…

Utilizar una lámpara de 50 W por 20 horas

Opción A.

Utiliza un reloj eléctrico de 2W por 500 horas

Opción B.

Utilizar un motor eléctrico de 746 W por 78 minutos

Opción C.

Utilizar una termoducha de 3,5 kW por 17 minutos

Opción D.

0,050 kW x 20 h

0,746 kW x 1,34 h

0,002 kW x 50 h

3,500 kW x 0,286 h

Necesito:

• Determinar la potencia en kW de cada equipo.

• Conocer las horas de uso de cada uno al mes.

la obtengo?¿Cómo

ENERGÍA

DEPENDE!

USO: 10 minutos

¿Quién consume más energía?

USO:12 horas al día

Termoducha

Opción B.

POTENCIA:4,5 kW (4.500W)

Bombillo Incandescente

Opción A.

POTENCIA:0.075 kW (75W)

E bombillo = 0,075 kW x 12 h = 0.9 kWh

E termoducha = 4,5 kW x 0,16 h = 0.72 kWh

E bombillo = 324 kWh / año

E termoducha = 259 kWh / año

1. ¿Cuál es el consumo de energía, en kWh, en 30 días de una termoducha de 3,500 W, que

se utiliza 2 veces al día, durante intervalos diarios de 20 y 30 minutos, respectivamente?

2. En la cocina de una residencia hay 3 bombillos incandescentes de 75 W cada uno que se

utilizan en promedio 4 horas al día, 30 días al mes. En el comedor hay 3 lámparas

fluorescentes compactas de 20W que se utilizan 30 horas al mes.

– Determine el consumo de energía mensual de los 3 bombillos y los 3 LFC.

– Que acción implementaría usted para reducir el consumo de energía de esta casa sin realizar ningún tipo de

inversión. Cual es el ahorro logrado mensual en kWh?

DEMANDA

Cálculos

• Se determina a partir del consumo de energía de un

equipo o máquina en un intervalo de tiempo definido

previamente.

• Para el caso de Costa Rica este intervalo es de 15 minutos.

DEMANDA

debemos¿Qué

saber?

Unidad: kWh/h ó en forma simplificada kW.

• Potencia instantánea máxima: 50 kW

• Demanda en 15 minutos: 15.53 kW

Minuto Potencia (kW) Energía (kWh)1 5 0.0832 2 0.0333 4 0.0674 8 0.1335 15 0.2506 2 0.0337 1 0.0178 9 0.1509 50 0.833

10 7 0.11711 32 0.53312 26 0.43313 14 0.23314 45 0.75015 13 0.217

Total 3.9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

10

20

30

40

50

60

Potencia (kW)

Demanda (kWh/h)

Tiempo (minutos)

Pote

ncia

y d

eman

da

DEMANDA

Curva de Potencia Instantánea y Demanda. Carga A

• La demanda máxima de un equipo eléctrico corresponde a su potencia promedio máxima en un intervalo de 15 minutos.

• Los medidores eléctricos toman lecturas cada 15 minutos, por lo tanto

1 hora = 4 valores24 horas = 96 valores30 días = 2,880 valores

• Para efectos de facturación, el medidor guarda en su memoria interna el valor máximo de demanda registrada entre todos estos 2,880 valores.

DEMANDA MÁXIMA

debemos¿Qué

saber?

En un intervalo de una hora se registran los siguientes valores:

1. 10 kW2. 26 kW3. 85 kW4. 225kW

Esto lo repite durante todo el mes. Si este valor de 225 kW

corresponde al valor máximo del mes, de los 2,880 datos, será el

que se facture en el recibo eléctrico.

4. 225kW A los clientes residenciales no se les

factura demanda máxima.

Valor registrado por el medidor como

demandan máxima

La demanda máxima aplica a partir de los consumo superiores

a los 3,000 kWh

• Corresponde a la cantidad que finalmente se cobra en la factura eléctrica.

• En la mayoría de los casos coincide con la demanda máxima pero hay excepciones.

• Se construye al graficar los datos de demanda registrados por el medidor cada 15 minutos respecto al tiempo, para un período determinado que pueden ser 60 minutos, un día ó un mes completo.

• Se puede establecer un patrón de comportamiento que debe

coincidir con el horario de operación del cliente.

DEMANDA FACTURABLE

debemos¿Qué

saber?

DEMANDA FACTURABLE

ExcepcionesEl período punta solamente contempla para efectos de facturación la demanda máxima registrada de lunes a viernes y excluye los sábados y domingos.

Caso de la T6 donde se debe desplazar en el período punta el 80% de la demanda máxima registrada fuera del período punta.

0:15

0:45

1:15

1:45

2:15

2:45

3:15

3:45

4:15

4:45

5:15

5:45

6:15

6:45

7:15

7:45

8:15

8:45

9:15

9:45

10:1

510

:45

11:1

511

:45

12:1

512

:45

13:1

513

:45

14:1

514

:45

15:1

515

:45

16:1

516

:45

17:1

517

:45

18:1

518

:45

19:1

519

:45

20:1

520

:45

21:1

521

:45

22:1

522

:45

23:1

523

:45

0

20

40

60

80

100

120

CURVA DE CARGA

Curva de Carga.

TIEMPO

Dem

anda

(kW

)

• Es la relación entre la energía real total consumida y la energía estimada con la demanda máxima registrada, para un período de tiempo determinado.

• Es un indicador del potencial de desplazamiento que tiene un cliente y de su capacidad productiva.

• Entre menor sea el FC, mayor será el costo unitario del kWh.

• Empresas que operan 24 horas tienen factores de carga superiores al 70% y se consideran buenos.

FACTOR DE CARGA

debemos¿Qué

saber?

39

FACTOR DE CARGA Vrs. COSTO

Julio

201

3

Ago

sto

Setie

mbr

e

Oct

ubre

Nov

iem

bre

Dic

iem

bre

Ener

o 20

14

Febr

ero

Mar

zo 2

014+

Abr

il

May

o

Juni

o

$0.125

$0.130

$0.135

$0.140

$0.145

$0.150

$0.155

$0.160

$0.165

$0.170

$0.175

$0.180

54.00%

55.50%

57.00%

58.50%

60.00%

61.50%

63.00%

64.50%

66.00%

67.50%

69.00%

70.50%

72.00%

$/kWh Vs. Factor de Carga

COSTO kWh EN DOLARES FACTOR DE CARGA

MES

CO

ST

O

FA

CT

OR

DE

CA

RG

A

FACTOR DE CARGA

0:001:15

2:303:45

5:006:15

7:308:45

10:0011:15

12:3013:45

15:0016:15

17:3018:45

20:0021:15

22:3023:45

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450 Curva de Carga #1

Tiempo (h)

Dem

anda

(kW

)

ENERGIA: 645 kWh DEMANDA: 415 kWCOSTO: ¢4,772,275FC: 6,48%COSTO X kWh: ¢7,399/kWh

FACTOR DE CARGA

0:001:15

2:303:45

5:006:15

7:308:45

10:0011:15

12:3013:45

15:0016:15

17:3018:45

20:0021:15

22:3023:45

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200 Curva de Carga #2

Tiempo (h)

Dem

anda

(kW

)

ENERGIA: 645 kWh DEMANDA: 160 kWCOSTO: ¢1,868,845FC: 16.80%COSTO X kWh: ¢2,897/kWh

FACTOR DE CARGA

0:001:15

2:303:45

5:006:15

7:308:45

10:0011:15

12:3013:45

15:0016:15

17:3018:45

20:0021:15

22:3023:45

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200Curva de Carga #3

Tiempo (h)

Dem

anda

(kW

)

ENERGIA: 2,525 kWh DEMANDA: 160 kWCOSTO: ¢2,006,085FC: 65.76%COSTO X kWh: ¢740/kWh

• Consumo mensual:3,791,942kWh

• Demanda máxima: 7,071.39kW• Días facturados: 30

𝑭𝑪=𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 (𝒌𝑾𝒉)𝑫𝒎á 𝒙𝒊𝒎𝒂(𝒌𝑾 ) ∙𝒕(𝒉)

×𝟏𝟎𝟎%

Datos.

𝑭𝑪=𝟑 ,𝟕𝟗𝟏 ,𝟗𝟒𝟐𝒌𝑾𝒉

𝟕 ,𝟎𝟕𝟏 .𝟑𝟗𝒌𝑾 ∙𝟑𝟎𝒅𝒊𝒂𝒔𝒎𝒆𝒔

∙𝟐𝟒𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔

𝒅 í 𝒂

×𝟏𝟎𝟎%=𝟕𝟒 .𝟒𝟖%

• Es ocasionado por el funcionamiento de motores eléctricos del cliente.

• Corresponde a la relación entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S).

• Las empresas distribuidoras realizan recargos a los clientes que no cumplan con los valores mínimos.

debemos¿Qué

saber?

𝐹𝑃=𝑐𝑜𝑠∅

FACTOR DE POTENCIA

FACTOR DE POTENCIACurva característica de un motor de inducción tipo NEMA B

Fuente: IEEE 739

• Cargo por demanda máxima : ¢1,000,000.

• Factor de potencia: 0.70 (coincidente con la demanda máxima)

• Factor de potencia requerido por CNFL: 0.90

Situación de un cliente cuya demanda máxima es inferior a 1,000 kW.

𝑹𝒆𝒄𝒂𝒓𝒈𝒐=(( 𝑭𝑷𝑹𝒆𝒒𝒖𝒆𝒓𝒊𝒅𝒐

𝑭𝑷𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐)−𝟏)×𝑪𝒂𝒓𝒈𝒐𝑫𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂𝑴 á 𝒙𝒊𝒎𝒂

CONDICIONES DE FACTURACIÓN

Establecidas por la ARESEP:

– Demanda máxima inferior o igual a 1,000kW ≥ 90%.

– Demanda máxima superior a 1,000kW ≥ 95%.

• La solución más común es instalar bancos de capacitores que aportan parte de la potencia reactiva que necesita la carga para funcionar.

60%

FACTOR DE POTENCIA

¿Cómo corregirlo?

El factor de potencia se mejora antes del

banco de capacitores solamente.

95%

TARIFAS

TRE Tarifa Residencial

TRH Tarifa Residencial Horaria

TGE Tarifa General

TCS Tarifa Preferencial

T6 Tarifa Promocional

TMT Tarifa Media Tensión

Puedes consultarlas en www.cnfl.go.cr

PLIEGO TARIFARIO

Rige del 01 de julio al 30 de setiembre del

2014

Publicado en La Gaceta no. 124 - Lunes 30 de

junio 2014.

¢75 ¢114 ¢118

Punta ¢158 Punta ¢180 Punta ¢214

Valle ¢66 Valle ¢73 Valle ¢86

Nocturno ¢27 Nocturno ¢31 Nocturno ¢40

Cada kWh ¢126

Cada kW ¢11,879Cada kWh ¢76

Punta cada kW ¢11,276 Punta cada kWh ¢64Valle cada kW ¢8,023 Valle cada kWh ¢32Nocturno cada kW ¢5,093 Nocturno cada kWh ¢23

Cada kWh ¢85 Cada kW ¢7,914Cada kWh ¢49

Por cada kWh ¢3.24Hasta 50,000 kWh/mes

Rubros más importantes y fijos en la facturación

CÓDIGOS DE FACTURACIÓNRubro Descripción

EnergíaCódigo 1

Todas las tarifasConsumo mínimo de 30 kWh

DemandaCódigo 2

Consumo superior a 3,000 kWhTarifas TGE,TMT

Alumbrado PúblicoCódigo 24

Hasta 50,000 kWh.Mínimo facturado es de 30 kWh.¢3.24 x cada kWh

Tributo a bomberos Rango: 100-1,750 kWh1.75% del monto facturado por energía

Impuesto de Ventas Tarifa residencial, más de 240 kWh, se aplica el 5%.Otras tarifas, 13%.

Recargo por bajo factor de potencia

Código 7

• Demanda ≤ 1,000kW: 90%• Demanda > 1,000kW: 95%

Conexión en secundario

Código 3

• Se cobra el 2% sobre el monto total por energía y demanda hasta 270 kW.

• Compensar pérdidas.

Cargo por moraCódigo 22

Otros rubros que pueden aparecer

en la factura

1. Suponga una oficina con las siguientes características:

• Consumo promedio mensual de 3,260 kWh y demanda de 18 kW.

• Tarifa TGE

• Se realizan acciones de sensibilización y sustitución de equipos con lo cual se logra reducir

la energía mensual a 2,934 kWh y 16 kW.

Determine

• El costo actual por energía y demanda.

• El nuevo costo por energía y demanda luego de las mejoras ejecutadas.

DEMANDA

Pregunta

1. ¿En una residencia con un consumo de 310 kWh/mes, se realiza un balance de

energía y se determina lo siguiente:

– Iluminación: 93 kWh, 30%

– Cocción: 62 kWh, 20%

– Agua caliente: 124 kWh, 40%

– Otros: 31 kWh

DEMANDA

Cálculos

Se determina que es posible lograr un ahorro mensual en las siguientes áreas:

• Iluminación: 30 kWh

• Agua caliente: 62 kWh

Determine lo siguiente:

a. Estime el costo por energía que tiene esta residencia y calcule el costo por cada kWh.

b. Determine el ahorro económico mensual por energía, luego de implementar las

oportunidades de ahorro mencionadas.

DEMANDA

Cálculos

2. En un edificio de oficinas se realiza una auditoria eléctrica y se determina lo siguiente:

– La demanda máxima tiene un valor de 150 kW.

– Este valor se presenta a las 2PM.

– El sistema de iluminación opera de 6PM a 5AM todos los días y tiene una demanda de 20 kW.

– Existe la posibilidad de reducir la demanda del sistema de iluminación a 15 kW.

– Indique si existe un ahorro mensual en la demanda máxima facturada al cliente luego de

implementar el cambio en el sistema de iluminación y determine el monto económico

ahorrado.

DEMANDA

Cálculos

2. El estudio permite obtener el siguiente balance de energía y demanda:

– Energía Mensual

• Iluminación: 6.600 kWh

• Aire Acondicionado: 17.600 kWh

• Equipo de cómputo: 13.200 kWh

• Otros: 4.500 kWh

• Total: 41.900 kWh

DEMANDA

Cálculos

2. El estudio permite obtener el siguiente balance de energía y demanda:

– Demanda Máxima

• Iluminación: 20 kW a las 7 PM y 0 kW a las 2 PM

• Aire Acondicionado: 100 kW a las 12 PM y 94 kW a las 2 PM

• Equipo de cómputo: 35 kW a las 11 AM y 31 kW a las 2 PM

• Otros: 16 kW a las 8 AM y 25 a las 2PM

DEMANDA

Cálculos

Indique:

• ¿Cuál es el costo total mensual de la energía consumida por cada sistema analizado?

• ¿Cuál es el aporte económico de cada sistema analizado a la demanda máxima?

DEMANDA

Cálculos

Plantel Anonos. Apartado Postal 10026-1000Teléfono: 2295-1157. Fax: 2295-1109Correo electrónico: depefien@cnfl.go.cr

¡MUCHAS GRACIAS!