La evolución de los medidores de energía eléctrica

Información validada por IUSA

El medidor de energía eléctrica (Watthorímetro), es un equipo que se emplea para medir la energía consumida por los clientes de la empresa eléctrica, en el caso de México la Comisión Federal de Electricidad o mejor conocida como CFE.

Los Watthorímetros se pueden clasificar según sus características:

Tecnológicas:  Electromecánicos y Electrónicos (de estado sólido).

Funcionales: Monofásicos, Bifásicos y Trifásicos.

Energéticas: Medidores de Energía Activa en kilo Watts-hora (kWh) y de Energía Reactiva en kilo Volt Amper-hora (kVarh) .

Operativas: Registro de sólo energía, pueden ser electromecánicos con registro de manecillas o electrónicos con registro digital programables para funcionar como autogestión en Prepago o Postpago y de lectura remota por telegestión.

DIFERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÓNICOS

El Watthorímetro electromecánico es un dispositivo que registra e integra la energía eléctrica, basando su funcionamiento en el llamado principio motor de Ferraris. El Watthorímetro electromecánico de inducción fue patentado por Elihu Thomson en 1889 y es la base de los medidores electromecánicos que se han instalado desde hace 120 años.

Sus principales partes son:

Electroimán formado por la Bobina de potencial y la Bobina de corriente, Rotor (disco), Sistema de frenado (imán), Registro, Marco, Base y Cubierta.

Al estar en operación, el par Motor produce la rotación del disco, el freno magnético controla su velocidad para hacerla proporcional al consumo, el registro acumula el número de vueltas del disco y lo presenta por medio de manecillas.

El Watthorímetro de estado sólido o medidor electrónico, es la evolución moderna del medidor de elemento motor. En estos medidores la corriente, la tensión y el ángulo de fase, actúan sobre sensores que a su vez están conectados a un circuito electrónico de estado sólido para producir por medio de un software pulsos de salida cuya frecuencia es proporcional a las Watt-horas consumidas, entre otros parámetros. No hay movimiento de elementos (disco giratorio) ni bobinas de corriente ni potencial que lo impulsen, esto hace que se reduzcan las pérdidas de las bobinas y se elimine la fricción del disco y del registro.

Dentro de los medidores digitales, se encuentran los de Autogestión, que tienen como característica principal que pueden ser recargados en Prepago mediante una tarjeta inteligente de dos vías, también pueden trabajar en modalidad de Postpago o energía, se requiere configurarlos a través del puerto óptico o de la tarjeta inteligente de acuerdo a los requerimientos de CFE y la regulación vigente.

Estos Watthorímetros tienen una memoria de almacenamiento de eventos en el medidor, por ejemplo fallas de energía, alto o bajo voltaje y desconexión e inversión del medidor (en todos los casos registra la fecha y hora en que ocurren). El circuito electrónico del medidor se encarga también de controlar el dispositivo de conexión y desconexión del flujo de energía eléctrica al usuario.

Su tarjeta electrónica incluye un microprocesador, un módulo de medición, una unidad de interrupción, circuitos sensores de tensión y de corriente, reloj, memoria de almacenamiento, dispositivos antifraude, y sistemas de comunicación por tarjeta sin contacto y por puerto óptico.

Relaciones físicas entre un medidor electromecánico

y un medidor electrónico

Electromecánico                                     Estado Sólido (digital)

Bobina de potencial                                  Sensor de voltaje

Bobina de corriente                                   Sensor de corriente

Disco e imán                                                 Transductor de Watts-hora

Función de registro                                    Microprocesador y memoria no volátil

Manecillas                                                      Pantalla de cristal líquido

Precisión de la lectura +-2%                   Precisión de la lectura +-0.5%

No incluida                                                     Programación antimanipulación por parte del usuario para evitar

                                                                             usos ilícitos.

No incluido                                                     Dispositivo de conexión y desconexión (relevador)

No incluido                                                     Tarjeta inteligente sin contacto para administración del consumo

                                                                             por el usuario y su concientización para ahorrar energía.

EL MEDIDOR ELECTRÓNICO MONOFÁSICO F12H

Los medidores monofásicos F12H de energía activa son los que actualmente se instalan en acometidas monofásicas domésticas. Estos medidores son electrónicos y tienen una forma 1S, o sea, de tipo socket. Tienen características parecidas en funcionamiento a su antecesor: el medidor electromecánico F121.

Las partes más importantes del medidor electrónico son:

–         Base con tarjeta electrónica.

–         Cubierta principal del medidor.

–         Elementos indicadores (lámparas tipo LED y display LCD).

–         Memoria para almacenar eventos.

–         Relevador de desconexión y reconexión.

–         Placa de identificación de datos y esquema de conexión.

Este tipo de medidor es capaz de almacenar al menos 30 eventos al mes, indicando fecha y hora de ocurrencia. Los eventos pueden ser interrupciones por: falta de saldo, a voluntad del cliente, falta de suministro eléctrico, superar la demanda contratada, fecha de corte programado y falta de pago, por alta y baja tensión con umbrales programables, entre los incidentes que registra también está el reporte por falla del medidor, eventos de recarga de saldo, monto de recargas en kWh e inversiones.

Cuenta con sistema que realiza una auto-prueba de las funciones primarias del mismo y tiene una alarma que indica, en caso necesario, la falla del módulo dañado.

Programación

El medidor electrónico monofásico F12H de autogestión se programa por medio de una tarjeta inteligente sin contacto. En el software se crean plantillas de configuración personalizadas indicando las características que se requieran para cada usuario en particular, pudiendo actualizar los datos por medio de la misma tarjeta en la próxima recarga.

Debe permitir su operación tanto en modalidad de prepago, postpago, telegestión o sólo lectura. En Prepago lleva la contabilidad de un saldo en kWh y actúa sin necesidad de órdenes externas en base a la cantidad disponible de dicho saldo y en caso de no haber saldo efectúa la desconexión del servicio, mismo que se puede reconectar al poner saldo en la tarjeta.

PARTE MEDULAR

Con estos dispositivos, los usuarios se convierten en un agente de administración importante, ya que con ellos pueden mejorar sus hábitos de consumo y evitar el desperdicio de energía operando en cualquiera de sus dos modalidades:

1. Prepago, integra una tarjeta que se puede recargar desde 30 pesos en los puntos de venta establecidos por la CFE. El medidor emite una luz verde (LED) que parpadea cuando está funcionando correctamente; cuando esta luz verde es fija y la pantalla parpadea, avisa al usuario que el saldo está por agotarse y recargando evita que se quede sin luz. Se puede comprar energía cuantas veces se quiera, y para cargarlo al dispositivo sólo se tiene que colocar la tarjeta sobre el medidor durante unos segundos hasta que aparezca la pantalla “Buscar saldo”.
2. Postpago o pago programado, en esta modalidad el usuario elige el día que quiere realizar el pago mensual (puede ser los días 5, 10, 15, 20 o 25 del mes). Una vez que llega esa fecha, se tienen 10 días para emitir el pago, o de lo contrario el medidor suspenderá el servicio.

En ambos casos, la reconexión es sin costo, en Postpago sólo tiene que liquidar su saldo, en Prepago recargar saldo en la tarjeta y colocarla nuevamente sobre el medidor unos segundos para restablecer el servicio.

En los últimos años, se han instalado un gran número de medidores digitales de autogestión y por otra parte en junio de 2014, la Comisión Federal de Electricidad anunció una licitación para adquirir medidores electrónicos digitales con tecnología AMI (Advanced Metering Infrastructure), cuya principal ventaja para CFE es la telemedición así como la conexión y desconexión del servicio en forma remota de usuarios DAC (Domésticos de Alto Consumo) y de usuarios con altas pérdidas por usos ilícitos.

El medidor digital ha ido desplazando al electromecánico debido principalmente a  que la tecnología aplicada brinda mayor certeza en la medición del consumo energético y a las funciones adicionales que permiten a CFE y a los usuarios una mejor administración y ahorro de energía eléctrica.

Agradecimiento especial al ingeniero Fernando Angoa Hernández por permitirnos tomar parte de su trabajo práctico técnico “Generalidades y calibración de Whatthorímetros digitales F12H”, que presentó para obtener su título de Ingeniero Mecánico Electricista emitido por la UV.

Otras fuentes: Casellas, F. [et al.]. El concepto de Smart Metering en el nuevo escenario de distribución eléctrica. “XVII Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación”.