UNIVERSIDAD TCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ELT – 3951 TARIFACIÓN Y REGULACIÓN SECTORIAL ELÉCTRICO T E M A: “LA FACTURACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA” Realizado por: Copa Roque Jhonny Freddy

INTRODUCCIÓN La facturación de Energía Eléctrica, toma en cuenta los elementos de: Potencia y Energía consumida (Para consumidores industriales); y solo consumo de energía (Para consumidores domiciliarios). Dependiendo de la magnitud y el tiempo de uso de la carga, el costo promedio de la energía puede variar entre los diferentes consumidores. La programación y el control efectivo de estos elementos (Potencia y Energía), tienden a reducir los costos por consumo de Energía Eléctrica para las industrias.

CONCEPTOS Y DEFINICIONES TÉCNICAS PRINCIPALES ENERGÍA ELÉCTRICA, o simplemente Energía, se denomina así, al uso o empleo de una cierta potencia o demanda expresada en (Kw. ); de un aparato eléctrico, durante un cierto periodo de tiempo expresado en (HR. ). La unidad de Energía Eléctrica es el Kilovatio – Hora, expresado en forma de ecuación se tiene:

MEDIDOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA (MEDIDOR DE CONSUMO) El medidor de consumo de energía eléctrica, registra la energía efectiva utilizada en Kilovatios – Hora (Kwh. ), es decir la potencia del equipo eléctrico empleado, multiplicado por el tiempo, en el cual dicho equipo fue utilizado. DEMANDA, también llamada Potencia; en realidad es lo que se debe denominar como demanda de Potencia (Kw. ), es por lo tanto la capacidad de carga requerida para el funcionamiento de un equipo eléctrico.

DEMANDA MÁXIMA, se denomina de esta forma a la demanda de potencia incurrida en algún periodo de integración, durante el registro del medidor de consumo; en forma práctica se denomina Demanda Máxima, o simplemente “Demanda”. MEDIDOR DE DEMANDA, como es de conocimiento general, la carga en las industrias, está formada por diversos equipos y maquinarias eléctricas; sobre todo motores. Todas estas cargas, en algún momento sobre todo en el arranque, presentan algunos picos, los cuales tienen una duración muy corta, de solamente algunos segundos, o en su peor defecto algunos minutos.

Ahora bien, si para efectos de facturación, se considerarían estos picos, los cuales son instantáneos, se tendría un importe relativamente alto que pagar por concepto de energía eléctrica. Entonces con el objetivo de obtener valores medios de dichos picos instantáneos, es que los medidores de demanda, están compuestos por un instrumento integrador, el cual efectúa un registro cada 15 minutos o ¼ de hora. Luego para efectos de cuantificar la factura, ese valor es llamado en la práctica “Demanda Máxima”. Es necesario hacer notar que en un mes de 30 días, se tienen 720 horas, y al mismo tiempo existirán 2880 intervalos de 15 minutos, pudiendo registrarse la demanda máxima en cualquiera de ellos.

CURVA DE CARGA Se denomina curva de carga; a aquella que resulta de la unión de los puntos medios máximos de las demandas medias (Demanda Máxima) registradas por el medidor; durante cada periodo de tiempo (15 minutos). En realidad se emplea el término “Puntos Medios Máximos” de las demandas medias; por que cada periodo de tiempo ∆T (15 minutos) forma la base de los rectángulos que representan la variación de la carga. Como se puede apreciar en la figura.

La energía consumida; está representada por el área debajo de la curva. La gráfica de la curva de carga: permite conocer en que momento se produjo la demanda máxima. Puesto que esta gráfica se la puede realizar en forma diaria, semanal, mensual, etc. FACTOR DE CARGA Se define al factor de carga como el cociente de la energía eléctrica efectivamente consumida en un determinado periodo; entre la demanda máxima registrada en dicho periodo multiplicada por el tiempo de duración del periodo expresado en forma de una ecuación es:

El factor de carga; no es mas que un índice, que muestra la efectiva o deficiente utilización de una instalación, eléctrica, dentro un intervalo de tiempo (Generalmente un mes). Este indicador tiene su mayor incidencia; en las empresas suministradoras del servicio eléctrico; puesto que relaciona el costo de inversión en los equipos (Generadores, transformadores, líneas de transmisión, líneas de distribución, etc. ) y justifica la instalación de los mismos, como ser: el costo de la energía primaria (Gas, carbón, diesel,

También se debe tener en cuenta el costo del equipo, debido a la inversión realizada (Generadores, líneas de transmisión, distribución, transformadores, etc. ), que son necesarios para entregar la energía producida. Por lo tanto el costo del servicio, se lo puede relacionar con: el COSTO DEL COMBUSTIBLE y por otra parte el TAMAÑO DE LOS EQUIPOS.

COMO SE PUEDE MEJORAR EL FACTOR DE CARGA Una de las prioridades de los consumidores, debe ser sin lugar a dudas, mejorar el factor de carga de su instalación, lo cual se puede lograr de la siguiente manera: a) Conservar el consumo de energía eléctrica y reducir la demanda de potencia. b) Conservar la demanda de potencia y aumentar el consumo de energía.

Las medidas que se pueden adoptar para reducir la demanda son: - Control de la demanda. Lo cual puede realizarse en forma automática. - Reprogramación de cargas. - Evitar arranques simultáneos, de motores o grupos de motores. - Realizar un mantenimiento adecuado, a los equipos y a toda la instalación eléctrica, instalando equipos de protección, para tratar de eliminar las fallas comunes como ser: corto circuitos y fugas de corriente.

CONTROL DE LA DEMANDA La factura de energía eléctrica o el importe acusado en ella, debe servir de parámetro, para que el empresario o personal afín, pueda evaluar el desarrollo de su industria, pues a partir de esta factura se puede determinar: - El factor de carga. - El factor de potencia. - El precio medio del Kwh. consumido. - Y como la demanda está siendo facturada.

Sin embargo este tipo de asuntos, no llega a conocimientos del empresario por diferentes motivos. De todas maneras existen formas y métodos de controlar la demanda, algunas formas de controlar la demanda y poder de esta forma optimizar la curva de carga son:

CONTROL AUTOMÁTICO DE DEMANDA Es posible controlar en forma automática la demanda en una instalación industrial, pero ello significa un costo adicional, para adquirir el equipo del control automático. Por tanto antes de invertir en este equipo adicional, es necesario verificar si en la instalación existen cargas que puedan ser desconectadas temporalmente, sin perjudicar el proceso normal de producción. Normalmente estas cargas existen y entre las que se pueden citar son: Sistemas de aire acondicionado, calentadores, estufas, ventiladores, cámaras frigoríficas, hornos de temperaturas altas y otros que tengan mucha inercia térmica.

Generalmente estos equipos de control, comparan el valor de la demanda registrada por el medidor de energía en un periodo de integración (15 minutos), con un valor predeterminado, que puede ser igual o menor a la demanda contratada. Cuando la demanda sobrepasa este valor prefijado, el control desconecta las cargas de acuerdo al rango de menor incidencia en la producción normal, emitiendo a su vez algún tipo de señal (Sonora, visual, etc. ), para indicar que este ha actuado. Las cargas desconectadas de la red, son llamadas “CARGAS CONTROLABLES”.

CONTROL DE DEMANDA POR PROGRAMACIÓN DE CARGAS Para posibilitar un control de la demanda por programación de cargas, se debe tener relación de los diferentes equipos, que serán conectados; de acuerdo a un horario de funcionamiento.

BENEFICIOS OBTENIDOS CON EL MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE CARGA Con el mejoramiento del factor de carga, se puede lograr: - Aumento de la vida útil y un mejor aprovechamiento de las instalaciones eléctricas, además de todo el equipo eléctrico. - Aumento en la producción y en consecuencia, optimizar las inversiones, en la instalación y en el equipo eléctrico. - Reducción del importe de la factura.

FACTOR DE POTENCIA Todas las empresas distribuidoras, tienen los diferentes contratos suscritos con los usuarios, en los cuales se indica que el factor de potencia inductivo, debe ser como mínimo actualmente de 0. 9 o 90 %. Si este fuera inferior, el importe de factura, se verá incrementada. Para poder explicar de mejor forma se tiene que: La energía eléctrica que hace funcionar los motores y toda la maquinaria eléctrica, está formada por dos partes, las cuales son:

La Energía Activa (Kwh. ): esta componente es la que en realidad ejecuta la tarea, de hacer que los motores eléctricos giren, y que los diferentes equipos eléctricos funcionen, para realizar el trabajo. La Energía Reactiva (Kvarh): esta energía solo es utilizada para energizar y arrancar los circuitos magnéticos, los cuales son necesarios para el funcionamiento de los motores, transformadores, etc. Posteriormente esta energía no produce trabajo útil, y representa una carga adicional de corrientes para los diferentes circuitos (Cables, transformadores, líneas de transmisión, distribución, etc. ).

Con la ayuda del triángulo de potencias se puede explicar la incidencia del factor de potencia y como poder calcular el mismo: Se define al factor de potencia, como el “Coseno” del ángulo φ (Cos φ), se tendrá un factor de potencia alto, cuando este se aproxime a la unidad (Cos φ = 1), en esta condición, la Potencia Aparente (KVA), será igual a la Potencia Activa (KW), y la Potencia Reactiva (KVAR) prácticamente será igual a cero.

No es posible llegar a tener un factor de potencia igual a 1, por lo que siempre existe la componente de Potencia Reactiva, la cual es mayor a cero. Entonces cuanto mayor sea la Potencia Reactiva, Menor será el factor de potencia, y cuando mas bajo sea el factor de potencia, mayor será el importe de la Factura por concepto de energía eléctrica, ya que la misma sufrirá un incremento debido a un ajuste por bajo factor de potencia. La expresión que se aplica en esta condición será:

Donde: IA = Es el nuevo importe total a pagar afectado por un bajo factor de potencia (Bs. ). IT = Es el importe total sin el recargo por bajo factor de potencia (Bs. ). f. P = Es el factor de potencia menor al establecido por las distribuidoras.

CAUSAS DEL BAJO FACTOR DE POTENCIA Entre las principales causas con las que se cuentan para tener un bajo factor de potencia en una instalación eléctrica son: - Motores trabajando en vacío, durante gran parte del tiempo de operación. - Motores sobredimensionados para las máquinas a ellas acopladas. - Transformadores sobredimensionados. - Transformadores conectados en vacío por largos periodos. - Gran cantidad de motores de pequeña potencia. - Lámparas de descarga (Vapor de mercurio, fluorescentes) sin corrección individual del factor de potencia. - Nivel de tensión en la instalación por encima de la nominal.

DESVENTAJAS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA - Variaciones de tensión, pudiendo ocasionar la quema de motores. - Pérdidas de energía. - Reducción de aprovechamiento de la capacidad de transformadores y conductores, (Sobrecargas en los mismos). - Conductores calientes, (Pérdidas por efecto Joule). - Recargos adicionales en la facturación por servicio de energía eléctrica.

COMO MANTENER UN ALTO FACTOR DE POTENCIA - Dimensionar correctamente los motores y otros equipos eléctricos. - Utilizar y operar correctamente los equipos eléctricos. - Instalar motores sincrónicos. - Instalar capacitores. - Aumentar el consumo de energía activa.

BENEFICIOS QUE SE OBTIENEN CON LA CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA Mejorando el factor de potencia se pueden lograr, muchos beneficios, algunos de los cuales se mencionan a continuación: - Reducción de pérdidas de energía. - Disminución de las variaciones de tensión. - Liberar la capacidad de carga de los transformadores, pudiendo conectar nuevas cargas a ellos. - Aumentar la vida útil de los equipos de protección. - Aumentar la capacidad de conducción de corriente de los conductores. - No pagar importes por ajuste de bajo factor de potencia. - Reducción del costo promedio por consumo de energía.

SISTEMA DE FACTURACIÓN Los ingresos con los que cuenta una empresa de suministro de energía eléctrica son: De acuerdo a los niveles de tensión de suministro, que pueden ser: 1. Baja Tensión. 2. Media Tensión. 3. Alta Tensión. 4. Sub. Transmisión.

Se tienen establecidos los ingresos por concepto de consumo de energía eléctrica, los cuales principalmente son: - Cargo Fijo. - Cargo por Energía. - Cargo por Potencia de Punta. - Cargo por Potencia Fuera de Punta. Si se diera el caso también se tendrán ingresos por: - Cargo por Bajo Factor de Potencia. - Otros ingresos (Reconexión, multas, etc. ).

CLASIFICACIÓN DE LOS CONSUMIDORES Anterior al 1 de mayo del 2000, los usuarios se clasificaban de la siguiente forma. Residencial. General 1 - Comercial 1 (Para potencias < a 3 Kw. ). General 2 – Comercial 2 (Para potencias > a 3 Kw. ). Industrial 1 (Para potencias ≤ 50 Kw. ). Industrial 2 (Para potencias > a 50 Kw. ). Reventa. Alumbrado público.

Actual régimen tarifario, divide a los clientes en tres (3) Categorías, que son: Pequeñas Demandas (Para potencias ≤ 10 Kw. ), (BT – MT). Medianas Demandas (Para potencias > 10 y ≤ 50 Kw. ), (BT – MT). Grandes Demandas (Para Potencias > 50 Kw. ), (BT – MT – AT).

ESTRUCTURA TARIFARIA Trae como consecuencia cambios en los importes que se deben pagar en la factura, de acuerdo a la clasificación se tiene: PEQUEÑAS DEMANDAS En esta categoría se reúnen a todos los consumidores, con potencias inferiores o iguales a 10 Kw. (Residencial, General 1, General 2, e Industriales 1 de la anterior estructura tarifária).

RESIDENCIALES PD – R (Pequeñas Demandas – Residenciales) Comprende a todos los usuarios, con potencias inferiores a 10 Kw. Los cargos a pagar son: Cargo Fijo. (Se paga exista o no consumo de energía eléctrica). Cargo Variable R 1 (Para consumos inferiores a 300 Kwh. ). Cargo Variable R 2 (Para consumos superiores a 300 Kwh. ). Los cargos arriba mencionados varían de acuerdo al nivel de tensión de suministro.

GENERALES PD – G (Pequeñas Demandas – Generales) Pasan a esta categoría todos los clientes, no residenciales con potencias inferiores a 10 Kw. Los cargos a pagar son: Cargo Fijo. (Se paga exista o no consumo de energía eléctrica). Cargo Variable G 1 (Cuando el consumo es inferior a 700 Kwh. ). Cargo Variable G 2 (Cuando el consumo es superior a 700 Kwh. ). Estos cargos varían de acuerdo al nivel de tensión de suministro.

EJEMPLO DATOS PARA EL CALCULO DE LA FACTURA Categoría PD – RI - BT Cargo fijo Bs. 6. 4 Cargo Variable R 1 (Hasta 140 Bs. /Kwh. 0. 37 Kwh. ) Cargo Variable R 2 (141 Kwh. Bs. /Kwh. 0. 295 adelante) Consumo mensual Kwh. 295

DETALLE DEL CÁLCULO DE UNA FACTURA CONCEPTOS CÁLCULO PARCIAL (Bs. ) Cargo fijo 6. 4 Cargo Variable R 1 Cargo Variable R 2 Cargo Neto por consumo de energía Alumbrado Público 12 % Neto Imponible Impuesto IVA (14. 94253) Total Tasa de Basura 140 * 0. 37 155 * 0. 295 51. 8 + 45. 73 51. 8 45. 73 97. 53 * 0. 12 97. 53 + 11. 70 109. 23 * 0. 1494253 109. 23 + 16. 32 11. 7 109. 23 16. 32 125. 55 25. 00 150. 55 IMPORTE TOTAL

MEDIANAS DEMANDAS (10 < POTENCIAS ≤ 50 Kw. ) A esta categoría pasan todos los usuarios comprendidos en las anteriores categorías General 2, Industrial 1, e Industrial 2. Los cargos que el cliente deberá pagar son: Cargo Fijo: que se paga exista o no consumo. Cargo por Potencia: se paga, de acuerdo al nivel de tensión de suministro (Baja Tensión o Media Tensión), exista o no consumo de energía. Cargo por Energía: en función al nivel de tensión de suministro. Cargo por Bajo Factor de Potencia: si se diera el caso, se paga de acuerdo a la N. B. 777, (Para Contratos de Potencia mayores a 30 Kw. ).

EJEMPLO DATOS PARA EL CALCULO DE LA FACTURA Categoría MD – R - BT Cargo fijo Bs. 19. 67 Cargo por Potencia Bs. /Kw. 62. 35 Cargo Variable Bs. /Kwh. 0. 135 Demanda de Potencia Kw. 15 Consumo mensual Kwh. 3800

DETALLE DEL CÁLCULO DE UNA FACTURA CONCEPTOS CÁLCULO PARCIAL (Bs. ) Cargo fijo 19. 67 Cargo por Potencia Cargo por Energía Cargo Neto por consumo de energía Alumbrado Público 12 % Neto Imponible Impuesto IVA (14. 94253) Total Tasa de Basura 62. 350 * 15 0. 135 * 3800 935. 25 513. 00 1467. 92 * 0. 12 161. 96 1629. 88 243. 55 1873. 43 25. 00 1898. 43 1629. 88 * 0. 1494253 IMPORTE TOTAL

GRANDES DEMANDAS (POTENCIAS > 50 Kw. ) Los clientes que figuran en esta categoría, deberán pagar por los siguientes conceptos: Cargo Fijo: se paga exista o no consumo de energía. Cargo por Potencia de Punta: exista o no consumo de energía. Cargo por Exceso de Potencia Fuera de Punta: este cargo solo se aplicará, si la Potencia Fuera de Punta es superior a la Potencia de Punta (Exista o no consumo). Cargo por Energía Consumida en cada Bloque Horario (Alto, Medio y Bajo). Cargo por Bajo Factor de Potencia: si este existiera. Todos los cargos anteriormente mencionados, estará de acuerdo al nivel de tensión se suministro. Al momento de realizarse el contrato el cliente deberá especificar por escrito: La Capacidad Máxima de Suministro y la Potencia de Punta, que regirá hasta el final del periodo.

DATOS PARA EL CALCULO DE LA FACTURA Categoría Cargo fijo Cargo por Potencia de Punta IND 2 – GD - MT Bs. 52. 86 Bs. /Kw. 69. 59 Cargo por Potencias Fuera de Punta Cargo por Energía Bloque Alto Cargo por Energía Bloque Medio Cargo por Energía Bloque Bajo Potencia Punta Potencia Fuera de Punta (Exceso) Consumo de Energía Bloque Alto Consumo de Energía Bloque Medio Consumo de Energía Bloque Bajo Consumo mensual Bs. /Kwh. Kwh. 29. 76 0. 232 0. 190 0. 178 88 18 2420 28643 4275 35338

DETALLE DEL CÁLCULO DE UNA FACTURA CONCEPTOS CÁLCULO PARCIAL (Bs. ) Cargo fijo 52. 86 Cargo por Potencia 69. 59 * 88 6123. 92 Cargo por Potencia Fuera 29. 76 * 18 535. 68 de Punta Cargo Consumo de 0. 232 * 2420 561. 44 Energía Bloque Alto Cargo Consumo de 0. 190 * 28643 5442. 17 Energía Bloque Medio Cargo Consumo de 0. 178 * 4275 760. 95 Energía Bloque Bajo

Cargo Neto por consumo de energía Alumbrado Público 12 % Neto Imponible 13477. 02 1617. 24 15094. 26 Impuesto IVA (14. 94253) 2255. 46 Total 17349. 72 Tasa de Basura 400 IMPORTE TOTAL 17749. 72