Centralización de Contadores de Energía Eléctrica
La centralización de contadores de energía eléctrica de edificios residenciales, comerciales e industriales, agrupa todos los contadores en un solo lugar, facilitando la lectura y el mantenimiento.
Actualmente, están compuestas de contadores de medida electrónicos que registran el consumo de energía de cada abonado. Son de gran precisión y tienen capacidad de integración con sistemas de telemedida.
Cada contador dispone de fusibles de protección que se ubican antes de estos. Protegen contra sobrecargas y cortocircuitos tanto al contador como a la derivación individual (DI).
La ITC-BT-16 establece los requisitos técnicos mínimos que deben cumplirse en la instalación de contadores eléctricos y otros dispositivos de medición en inmuebles y edificios. Esta normativa abarca diversos aspectos, desde la ubicación de los contadores hasta las características de los armarios y módulos que los albergan.
Además, en la instalación de la centralización de contadores, se deben tener en cuenta las especificaciones técnicas de la compañía de suministro eléctrico, que incluye aspectos como la colocación, tipos normalizados y las características específicas de los equipos.
En el caso de Iberdrola, la información sobre la centralización de contadores se encuentra en el manual técnico MT 2.80.12 sobre “Especificaciones particulares para instalaciones de enlace”.
La centralización de contadores no solo simplifica el diseño del sistema eléctrico del edificio, sino que también optimiza el uso del espacio disponible.
Una adecuada configuración y previsión de los contadores y de la centralización es esencial en el cálculo de las instalaciones de enlace, asegurando una distribución eficiente y segura de la energía eléctrica.
Contenidos
Contadores de Energía Eléctrica
El contador de energía eléctrica es el dispositivo encargado de medir y registrar el consumo de energía eléctrica en una instalación.
Este aparato, esencial tanto para las compañías suministradoras de electricidad como para los consumidores, permite la facturación precisa del consumo de energía eléctrica y facilita el monitoreo y gestión de la demanda energética.
Medición del Consumo de Energía Eléctrica
La energía eléctrica consumida E en un intervalo de tiempo específico, se determina mediante el producto de la potencia P por el tiempo t. En términos matemáticos, esto se expresa como:
Para los contadores de energía activa, la potencia activa P se mide en kilovatios (kW) y el tiempo en horas (h), resultando en una unidad de medida de kilovatios-hora (kWh).
Existen también contadores que registran la energía reactiva consumida por una instalación eléctrica. En este caso, la energía se mide en kilovoltio-amperios reactivos hora (kVArh).
La medida de la energía reactiva es fundamental en instalaciones industriales donde la potencia reactiva puede ser significativa.
Actualmente, la energía reactiva en instalaciones industriales se realiza principalmente mediante contadores electrónicos multifunción.
Estos dispositivos multifunción miden tanto la energía activa (la que realmente se consume y se transforma en trabajo útil) como la energía reactiva (la que se intercambia entre la fuente de alimentación y la carga, sin realizar trabajo útil).
Evolución de los Contadores de Energía Eléctrica
Los contadores de energía han evolucionado significativamente. Los primeros contadores de energía eléctrica aparecieron a finales del siglo XIX, coincidiendo con la expansión de las redes de distribución eléctrica.
Estos contadores eran de tipo electromecánico y utilizaban componentes móviles y mecánicos para medir el consumo de energía.
El modelo más común era el contador de inducción, desarrollado por el inventor húngaro Ottó Bláthy en 1889. Este dispositivo consistía en un disco de aluminio que giraba en un campo magnético generado por 2 bobinas: una proporcional a la corriente y otra proporcional a la tensión.
El disco de aluminio rotaba a una velocidad proporcional a la potencia eléctrica consumida. Un tren de engranajes contaba las revoluciones del disco y, por ende, la energía consumida.
A lo largo del siglo XX, los contadores electromecánicos experimentaron mejoras sustanciales. La introducción de materiales más duraderos y técnicas de fabricación avanzadas permitió aumentar la precisión y la vida útil de estos dispositivos.
En las últimas décadas del siglo XX, la industria eléctrica comenzó a adoptar contadores electrónicos. Estos dispositivos ofrecían numerosas ventajas sobre sus predecesores electromecánicos.
Están construidos con circuitos electrónicos y sistemas de visualización LCD (pantallas de cristal líquido). No solo miden el consumo de energía, sino que también permiten la comunicación bidireccional entre el contador y la compañía suministradora.
Los contadores electrónicos son altamente precisos y fiables, capaces de detectar corrientes muy pequeñas y con un consumo de energía propio muy bajo. Además, pueden medir múltiples parámetros, como la energía activa, la energía reactiva, la tensión, la corriente, el factor de potencia (FP), etc.
Ventajas de los Contadores Electrónicos de Energía Eléctrica
Los actuales contadores electrónicos de energía eléctrica aportan muchas ventajas tanto a las compañías eléctricas como a los usuarios o abonados:
● Ventajas para las compañías eléctricas:
1º) Control a distancia: permite el monitoreo y la gestión del consumo sin necesidad de enviar operarios al sitio.
2º) Diversos parámetros medidos: además de la energía activa y reactiva, miden parámetros adicionales como la potencia activa y reactiva, la tensión y la corriente.
3º) Gestión de la potencia demandada: ayudan a controlar si la potencia demandada excede la contratada.
4º) Alarmas antifraude: incluyen mecanismos para detectar intentos de manipulación, mejorando la seguridad y reduciendo pérdidas.
● Ventajas para los abonados:
1º) Lectura a distancia: evita estimaciones de facturas, proporcionando datos precisos y en tiempo real.
2º) Opciones tarifarias: facilita el acceso a diferentes tarifas, permitiendo ofertas más flexibles y personalizadas.
3º) Rapidez en modificaciones: permite realizar cambios de tarifas con mayor rapidez.
4º) Mayor información: proporciona al consumidor un análisis detallado de los parámetros de su instalación, promoviendo un uso más eficiente de la energía.
Clasificación de los Contadores de Energía Eléctrica
La clasificación de los contadores de energía eléctrica puede realizarse de diversas formas:
● Según el tipo de energía medida: de energía activa (medida en kilovatios-hora kWh) o de energía reactiva (medida en kilovoltio-amperios reactivos hora kVArh).
● Según el número de fases: monofásicos (conexión de una fase y neutro), trifásicos a 3 hilos (tres fases) o trifásicos a 4 hilos (tres fases y el conductor neutro).
● Según la discriminación horaria: contador de tarifa simple (sin diferenciar franjas horarias) o contador de tarifa múltiple (tarifa doble o tarifa triple).
● Según la demanda de potencia: contador sin maxímetro o contador con maxímetro.
Funcionamiento de los Contadores de Energía Eléctrica
Básicamente, el contador de energía eléctrica mide la tensión (en voltios) y la corriente (en amperios) que circula por el circuito. A partir de estos valores, calcula la potencia eléctrica consumida durante un período de tiempo determinado, típicamente 1 mes.
El contador muestra el consumo acumulado en una pantalla o registro, permitiendo al usuario conocer su consumo de energía eléctrica. Los contadores modernos también ofrecen información adicional, como el consumo por franjas horarias, la potencia instantánea o el historial de consumo.
Funcionamiento de los Contadores Monofásicos de Energía Eléctrica
La conexión y operación de los contadores monofásicos se basa en principios similares a los del vatímetro, utilizando una bobina voltimétrica y otra amperimétrica para medir la tensión y la corriente, respectivamente.
● Bobina voltimétrica: tiene las siguientes características:
– Conectada en paralelo con la tensión de línea que se desea medir.
– Construida con un hilo de cobre muy fino y numerosas espiras.
– Genera un campo magnético proporcional a la tensión que se le aplica.
● Bobina amperimétrica: tiene las siguientes características:
– Conectada en serie con la línea para medir la intensidad.
– Construida con hilo de cobre grueso y pocas espiras.
– Genera un campo magnético proporcional a la corriente que pasa a través de ella.
El contador electrónico utiliza estos campos magnéticos proporcionales a la tensión y la intensidad para calcular la energía E consumida.
En los contadores de energía activa Ea (kW·h), se mide la potencia activa P (producto de la tensión, la corriente y el factor de potencia) y se multiplica por el tiempo t de consumo, en horas.
Para la energía reactiva Er (kVAr·h), se mide la potencia reactiva Q (producto de la tensión, la corriente y el seno del ángulo de desfase) y se multiplica por el tiempo t, en horas.
El esquema de conexión tanto del contador monofásico de energía activa como del de energía reactiva es el siguiente:
Se observa que la fase L entra a la bobina amperimétrica (conexión serie) en el borne 1 y sale de dicha bobina por el borne 3.
Asimismo, la fase L se conecta a la bobina voltimétrica (conexión paralelo) por el borne 1 (internamente por el borne 2) y el neutro N se conecta a dicha bobina por el borne 4 (internamente por el borne 5).
Funcionamiento de los Contadores Trifásicos de Energía Eléctrica
El contador trifásico básico se construye mediante la integración de 3 contadores monofásicos.
Dispone de 3 bobinas amperimétricas que se conectan en serie con cada una de las fases para medir la intensidad de corriente que circula por cada fase.
Asimismo, disponen de 3 bobinas voltimétricas que se conectan en paralelo (entre las fases, de 2 en 2) para medir la tensión entre cada par de fases.
El contador utiliza las medidas de tensión e intensidad de cada fase para calcular la energía consumida en cada una. La energía total consumida por la instalación trifásica se calcula sumando la energía consumida en cada fase.
El esquema de conexión tanto del contador trifásico de energía activa como del de energía reactiva es el siguiente:
Funcionamiento de los Contadores con Discriminación Horaria
La constitución de un contador con discriminación horaria o de tarifa múltiple, doble o triple, es similar a la de un contador normal, pero dispone de una memoria interna que almacena la información sobre las diferentes franjas horarias y los precios de la energía para cada una de ellas.
Actualmente, hay contadores que discriminan el consumo de cada hora del día, es decir, 24 períodos. Esta modalidad de discriminación horaria ofrece un precio diferente para cada hora del día. Estos contadores se actualizan cada 24 horas con la información del precio regulado de mercado para la energía eléctrica.
La comercializadora envía al contador de tarifa múltiple la información sobre las diferentes franjas horarias y precios de la energía para cada una de ellas, a través de una línea con conexión a internet. Con esta información calcula el consumo de energía en cada franja horaria y el importe a pagar.
Este tipo de contadores permite:
– Control preciso del consumo: diferenciando el consumo en distintas franjas horarias.
– Facturación flexible: permitiendo ofertas tarifarias personalizadas según el consumo en distintas horas del día.
– Monitoreo en tiempo real: facilitando ajustes rápidos en las tarifas y el consumo.
Instalación de Contadores de Energía Eléctrica
La normativa que regula la ubicación y los sistemas de instalación de los contadores eléctricos se encuentra en la ITC-BT-16 del REBT.
Cables de los Contadores de Energía Eléctrica
Para la conexión de los contadores, se deben utilizar cables con las siguientes especificaciones mínimas:
– Sección mínima: 6 mm² (deberá soportar la intensidad prevista para la DI correspondiente).
– Tensión asignada: 450/750 V.
– Material del conductor: Cobre, clase 2, lo que implica que los conductores están formados por varios alambres cableados para formar un conductor rígido.
– Propiedades contra el fuego: no propagadores de incendio y con emisión de humos y opacidad reducida. Deben ser cables de alta seguridad (AS), de acuerdo a la clasificación de cables frente al fuego.
Existen 2 tipos de cables posibles:
● Cable tipo H07Z-R (AS): cable unipolar aislado, tensión asignada 450/750 V, conductor de cobre clase 2 rígido de varios alambres (-R), aislamiento de compuesto termoestable (Z).
● Cable tipo ES07Z1-R (AS): cable unipolar aislado, tensión asignada 450/750 V, conductor de cobre clase 2 rígido de varios alambres (-R), aislamiento de compuesto termoplástico a base de poliolefina (Z1).
La designación de estos cables se puede consultar en tabla de designación de cables hasta 450/750V.
Colocación de los Contadores de Forma Individual
La instalación de un suministro eléctrico individual se utiliza cuando se trata de un usuario único o de dos usuarios alimentados desde el mismo punto.
Para cumplir con las normativas establecidas, se deben seguir los siguientes requerimientos:
– Uso de la caja de protección y medida (CPM): se debe emplear una CPM que cumpla con las características especificadas en el apartado 2 de la ITC-BT-13. Esta caja debe contener los fusibles generales de protección, el contador y el dispositivo de discriminación horaria en una única unidad.
– Suministros industriales, comerciales o de servicios: para estos tipos de suministros que requieren medición indirecta, debido a su complejidad y diversidad, se debe adoptar la solución que especifiquen los requisitos particulares de la empresa suministradora.
– Responsabilidad del usuario: el usuario es responsable de cualquier rotura de los precintos colocados por los organismos oficiales o por las empresas suministradoras. Además, el usuario es responsable de cualquier daño a los elementos bajo su custodia, es decir, aquellos dentro de su local o vivienda. Si el contador se instala en el exterior, el propietario del edificio es el responsable de su mantenimiento y seguridad.
Colocación de los Contadores de Forma Concentrada
La instalación de contadores de energía eléctrica en forma concentrada es una práctica común en edificios residenciales, comerciales y de uso industrial.
A continuación, se detallan las características que deben cumplir estas instalaciones:
1º) Ubicación y agrupación de contadores: los contadores y otros dispositivos de medición de energía eléctrica de cada usuario, así como los de los servicios generales del edificio, deben estar agrupados en uno o más lugares específicos. Cada ubicación debe contar con un armario o local adecuado para este propósito. Los contadores se instalan en cuadros modulares, con o sin envolvente, conforme a la normativa NI 42.71.01 de Iberdrola.
2º) Requisitos de localización: si el número de contadores supera los 16, es obligatorio que estos se ubiquen en un local específico destinado a tal fin.
3º) Concentración de contadores por plantas: se tiene que efectuar de la manera siguiente:
– En edificios de hasta 12 plantas, los contadores deben ubicarse en la planta baja, el entresuelo o el primer sótano.
– En edificios de más de 12 plantas, los contadores pueden agruparse por plantas, con cada grupo comprendiendo los contadores de 6 plantas o más.
– Se permite la concentración de contadores por plantas siempre que cada concentración supere los 16 contadores.
Centralización de Contadores: Colocación en un Local
En instalaciones donde el número de contadores supera los 16, es obligatorio disponer de un local específico para albergar las centralizaciones de contadores y el CGMP (Cuadro General de Mando y Protección) de los servicios comunes del edificio.
Este local debe cumplir con las siguientes condiciones:
1º) Ubicación del local:
– Debe situarse en la planta baja, el entresuelo o el primer sótano, salvo en casos de concentraciones por plantas.
– El local debe estar lo más cerca posible de la entrada del edificio y de la canalización de las derivaciones individuales, facilitando así el acceso y evitando conflictos con otros servicios del edificio.
2º) Exclusividad y accesibilidad:
– El local no puede servir como zona de paso ni acceso a otros locales, garantizando su exclusividad y seguridad.
– Debe ser de fácil acceso, preferiblemente desde un portal o recinto de portería, asegurando que el acceso sea libre y directo.
3º) Ventilación e iluminación: el local debe disponer de una adecuada ventilación para evitar la acumulación de calor y humedad, y contar con iluminación suficiente para permitir la correcta revisión y mantenimiento de los componentes de la concentración.
4º) Protección contra inundaciones: si el nivel del suelo del local es igual o inferior al de los pasillos o locales colindantes, deben instalarse sumideros de desagüe para prevenir inundaciones.
5º) Dimensiones mínimas:
– La altura mínima del local debe ser de 2,30 metros.
– La pared ocupada por los contadores debe tener una anchura mínima de 1,50 metros.
– La distancia mínima desde la pared con los contadores hasta cualquier obstáculo frontal debe ser de 1,10 metros, y de al menos 20 cm desde la concentración a las paredes colindantes.
6º) Puerta de acceso:
– La puerta debe abrir hacia el exterior y tener unas dimensiones mínimas de 0,70 x 2 metros.
– Debe estar equipada con una cerradura normalizada por la empresa suministradora, siguiendo la normativa NI-16.20.01.
7º) Alumbrado de emergencia: el local debe contar con un equipo autónomo de alumbrado de emergencia, con una autonomía mínima de 1 hora y un nivel de iluminación no inferior a 5 lux.
8º) Equipo de extinción de incendios: en el exterior del local, cercano a la puerta de entrada, debe haber un extintor móvil con una eficacia mínima de 21B (recomendado 21A/113B conforme a diversas reglamentaciones de protección contra incendios).
Centralización de Contadores: Colocación en un Armario
Cuando el número de contadores es igual o inferior a 16, estos pueden instalarse en un armario dedicado exclusivamente para esta función. En tal caso, no se permite el uso de cuadros modulares sin envolvente (paneles), conforme a lo indicado en la normativa NI 42.71.01.
El armario debe cumplir con las siguientes características:
1º) Ubicación del armario: la ubicación dentro del edificio debe seguir los mismos criterios que en el caso de una instalación en un local, preferentemente en la planta baja, el entresuelo o el primer sótano, y lo más cerca posible de la entrada del edificio y de la canalización de las derivaciones individuales.
2º) Diseño del armario: el armario no debe tener bastidores intermedios que dificulten la instalación o la lectura de los contadores y otros dispositivos, garantizando así un acceso fácil y claro a todos los elementos.
3º) Espacio frontal: se debe mantener un pasillo de al menos 1,5 metros desde la parte más saliente del armario hasta la pared opuesta, asegurando un espacio suficiente para la manipulación y mantenimiento de los contadores.
4º) Puertas y cerraduras: las puertas del armario deben estar equipadas con una cerradura normalizada por la empresa suministradora, garantizando así la seguridad y control de acceso.
5º) Ventilación e iluminación: el armario debe disponer de una adecuada ventilación y suficiente iluminación para facilitar la inspección y mantenimiento de los contadores y otros dispositivos.
6º) Extintor de incendios: debe instalarse un extintor móvil en las inmediaciones del armario, con una eficacia mínima de 21B (se recomienda una eficacia de 21A/113B según diversas reglamentaciones de protección contra incendios).
7º) Toma de corriente: el armario debe contar con una base de corriente de 16 A para servicios de mantenimiento, permitiendo así el uso de herramientas y equipos necesarios para la instalación y mantenimiento.
Concentración o Centralización de Contadores de Energía Eléctrica
Las concentraciones de contadores (CC) están diseñadas para alojar los dispositivos de medida, mando, control y protección de cada derivación individual (DI) alimentada desde dicha concentración.
Los contadores de las concentraciones deben estar claramente marcados para permitir una identificación fácil y correcta del suministro correspondiente.
Tanto la propiedad del edificio como los usuarios son responsables de cualquier manipulación o rotura de los precintos colocados, así como de cualquier alteración de los elementos instalados.
Disposición en el Local de la Centralización de Contadores
En el local destinado a la centralización de contadores, se instalarán los cuadros modulares necesarios para alojar los equipos de medida de todos los usuarios.
La cantidad de cuadros debe anticipar el número de usuarios previsto en la subdivisión de plantas comerciales o industriales.
Si esta subdivisión no está claramente definida, se deberá prever la instalación de módulos suficientes para un equipo de medida por cada 50 m² de superficie destinada a locales comerciales o industriales.
Altura de Instalación de la Centralización de Contadores
La instalación de la CC debe cumplir con las siguientes condiciones de altura:
– Desde la parte inferior de la concentración de contadores hasta el suelo debe haber al menos 0,25 metros.
– El cuadrante de lectura del equipo de medida situado más alto no debe exceder los 1,80 metros.
Unidades Funcionales de la Centralización de Contadores
Las concentraciones de contadores están compuestas por las siguientes unidades funcionales (U.F.):
Unidad Funcional de Interruptor General de Maniobra
El interruptor general de maniobra (IGM) sirve para desconectar toda la concentración de contadores en caso de necesidad. Es obligatoria su instalación cuando la concentración sirve a más de 2 usuarios.
Se trata de un interruptor-seccionador omnipolar, capaz de abrirse bajo carga, y debe poder enclavarse en la posición abierta. Además, debe garantizar que el neutro no se desconecte antes que los otros polos.
El IGM se instala entre la Línea General de Alimentación (LGA) y el embarrado general de la concentración de contadores. Si hay más de una LGA, se debe instalar un interruptor para cada una.
Las especificaciones de corriente mínima para el IGM son:
– 160 A: para cargas hasta 90 kW.
– 250 A: para cargas superiores a 90 kW y hasta 150 kW.
Unidad Funcional de Medida
Esta unidad alberga los contadores y los dispositivos necesarios para medir la energía eléctrica consumida por cada abonado.
Puede incluir interruptores horarios y otros dispositivos de mando que permitan gestionar la medida de energía eléctrica (no necesarios con el contador electrónico).
Unidad Funcional de Embarrado General y Fusibles de Seguridad
Contiene el embarrado general de la concentración donde termina la línea general de alimentación LGA y los fusibles de seguridad correspondientes a las derivaciones individuales DI de cada suministro. Este embarrado debe tener una protección aislante para evitar contactos accidentales.
Además, si la situación de la instalación lo requiere, se puede instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias (DPS) en un módulo independiente, ubicado lo más cerca posible de la unidad con el interruptor de corte omnipolar.
La guía de la ITC-BT-23 indica en qué instalaciones o situaciones existe un uso obligatorio de dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias.
Entre otras, el uso del DPS es obligatorio en instalaciones en edificios con sistemas de protección externa contra descargas atmosféricas o rayos, conforme a los detalles establecidos en el manual técnico de Iberdrola MT 2.80.12, que se puede consultar en dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias según la compañía de suministro.
En la siguiente figura se muestra un descargador o dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias (DPS) de “Industrias eléctricas Pinazo”. Se observan las bases portafusibles para fusibles de cuchilla NH de protección del DPS.
Unidad Funcional de Embarrado de Protección y Bornes de Salida
Esta unidad incluye el embarrado de protección, donde se conectan los cables de protección de cada derivación individual (DI), y los bornes de salida de las DI hacia los conductos de distribución.
Este embarrado debe estar claramente señalizado con el símbolo normalizado de puesta a tierra y estar conectado a tierra.
Unidades Funcionales Opcionales de la Centralización de Contadores
De manera opcional la centralización de contadores también puede incluir 2 unidades más:
● U.F. de mando: contiene los dispositivos de mando para el cambio de tarifa. Actualmente, estos dispositivos están integrados en el contador electrónico.
● U.F. de telecomunicaciones: proporciona espacio para el equipo de comunicaciones y adquisición de datos. Esto es especialmente importante para la integración con sistemas de telemedida y gestión remota de la energía. Puede instalarse en el cuadro modular o fuera, según las necesidades de la compañía suministradora.
Cuadros Modulares de la Centralización de Contadores
Los cuadros modulares de la centralización de contadores son estructuras diseñadas para albergar y proteger los equipos de medida eléctrica en instalaciones de baja tensión. Estos cuadros son ampliamente utilizados en edificios residenciales, comerciales e industriales.
Su principal característica es la posibilidad de configurar el cuadro a medida, añadiendo o eliminando módulos según las necesidades de cada instalación.
Estos cuadros pueden ser con envolvente o sin envolvente, y cada tipo tiene sus características y usos específicos.
● Cuadro modular con envolvente: ofrecen protección contra el contacto accidental con los componentes internos, polvo, humedad y otros factores ambientales. La envolvente actúa como una barrera física que protege tanto a las personas como a los dispositivos.
Suelen estar hechos de materiales resistentes como plástico de alta resistencia y muchos de estos cuadros vienen con cerraduras para evitar accesos no autorizados.
Son ideales para instalaciones en lugares donde hay riesgo de humedad, polvo o manipulación no autorizada, como en exteriores o en zonas industriales.
● Cuadro modular sin envolvente: permiten un acceso más fácil a los componentes internos, lo que facilita la instalación, el mantenimiento y la inspección visual de los dispositivos eléctricos.
Son adecuados para entornos donde no hay riesgo de exposición a elementos adversos, como en salas técnicas o áreas de acceso restringido.
A continuación, se muestran algunos ejemplos de cuadros modulares con o sin envolvente de acuerdo a la NI 42.71.01 de Iberdrola.
Los cuadros modulares de tipo A (monofásicos) disponen de bases Neozed DO2 de 63 A. En esta figura se muestran algunos modelos tipo A:
Los cuadros modulares de tipo B (trifásicos) disponen de bases Neozed DO3 de 100 A. En esta figura se muestran algunos modelos tipo B:
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