Electricidad, energía e interfaces, explicadas brevemente

Energía activa

La energía que realmente se convierte en trabajo, calor o luz. Se mide en kilovatios hora (kWh) y es la magnitud en la que se basa prácticamente cualquier factura de energía.

Electricidad y energía

Energía reactiva

Energía que oscila entre la red y el consumidor sin realizar trabajo. Se origina en bobinas y condensadores, se mide en kvarh y los suministradores la cobran por encima de un umbral.

Electricidad y energía

Energía aparente

La suma geométrica de energía activa y reactiva, medida en kVAh. Determina cuánto se cargan los cables y transformadores.

Electricidad y energía

Potencia activa

Flujo de potencia instantáneo que realiza trabajo, en kilovatios (kW). Los valores de pico de la potencia activa determinan los cargos por potencia.

Electricidad y energía

Potencia reactiva

Potencia oscilante sin componente de trabajo, en kvar. Carga la red, pero no aparece en un contador de energía activa; por eso se registra por separado.

Electricidad y energía

Potencia aparente

Producto de tensión y corriente, en kVA. Según ella se dimensionan transformadores y cables de alimentación.

Electricidad y energía

Factor de potencia

Relación entre potencia activa y aparente, también cos φ. Un mal factor de potencia significa una potencia reactiva elevada y puede generar costes adicionales.

Electricidad y energía

cos φ

Denominación habitual del factor de desplazamiento entre corriente y tensión. Con carga puramente resistiva vale 1; con motores, bastante menos.

Electricidad y energía

Armónicos

Múltiplos de la frecuencia de red que se generan en cargas no lineales como variadores de frecuencia y fuentes de alimentación. Cargan los conductores y distorsionan los métodos de medición sencillos.

Electricidad y energía

Pico de carga

El valor de potencia más alto de un periodo de facturación, normalmente como media cuartohoraria. A menudo es la partida individual más cara de la factura eléctrica.

Electricidad y energía

Curva de carga

Evolución de los valores de potencia en el tiempo, normalmente cada cuarto de hora. Muestra cuándo se consumió la energía, algo que la lectura del contador no responde.

Electricidad y energía

Carga base

El consumo que está siempre presente, también de noche y en fin de semana. Una carga base alta suele ser el primer hallazgo de un análisis de la curva de carga.

Electricidad y energía

Carga punta

Demanda de potencia elevada y breve, por ejemplo al arrancar instalaciones. A menudo se puede reducir escalonando en el tiempo.

Electricidad y energía

Gestión de la demanda

Desplazamiento o limitación controlados de cargas para evitar picos. Requiere valores medidos casi en tiempo real.

Electricidad y energía

Autoconsumo

La parte de la energía de producción propia que se consume directamente in situ en lugar de verterse a la red. Indicador clave en instalaciones fotovoltaicas.

Electricidad y energía

Comunidad de autoconsumo

Agrupación de varias partes en un mismo inmueble que comparten la energía producida. Requiere medición por parte.

Electricidad y energía

Electricidad para inquilinos

Modelo en el que los inquilinos consumen directamente electricidad producida localmente. Requiere una medición apta para facturación por unidad.

Electricidad y energía

Vertido a red

Entrega de energía a la red, por ejemplo desde una instalación fotovoltaica. Se mide por separado del consumo de red y normalmente se retribuye de otra forma.

Electricidad y energía

Consumo de red

Energía tomada de la red. Los contadores para modelos de autoconsumo deben registrar por separado consumo y vertido.

Electricidad y energía

Tarifa

Precio de la energía dependiente del tiempo, por ejemplo tarifa punta y valle. Un contador con varios registros tarifarios los registra por separado.

Electricidad y energía

Constante del contador

Factor que convierte los impulsos del contador en unidades de energía, indicado a menudo como impulsos por kWh. Importante en el registro S0.

Electricidad y energía

Transformadores de corriente

Componente que transforma corrientes elevadas en una magnitud medible. La relación de transformación debe configurarse correctamente en el contador.

Electricidad y energía

Relación de transformación

Relación entre la corriente primaria y secundaria de un transformador de corriente, por ejemplo 200/5 A. Una relación mal configurada produce un error de medición sistemático.

Electricidad y energía

Medición directa

Medición sin transformadores de corriente, en la que toda la corriente pasa por el contador. Solo posible hasta determinadas intensidades.

Electricidad y energía

Medición en cuatro cuadrantes

Registro de energía activa y reactiva en ambos sentidos. Requisito para instalaciones que consumen y vierten.

Electricidad y energía

Submedición

Medición de consumos parciales aguas abajo del contador principal, por ejemplo por inquilino, máquina o parte del edificio. Base de la facturación según consumo real.

Medición y facturación

Delimitación de cantidades de terceros

Separación de las cantidades de energía que se entregan a terceros. Relevante a nivel regulatorio en Alemania y vinculada a requisitos de medición.

Medición y facturación

MID

Directiva europea de instrumentos de medida. Un contador conforme a MID puede usarse para facturar en la UE; el módulo B+D designa el procedimiento de aprobación.

Medición y facturación

Legislación metrológica

Marco legal para los instrumentos de medida en transacciones comerciales. Los contadores usados para facturar deben cumplirla.

Medición y facturación

PTB-A 20.1

Documento de requisitos del Instituto Nacional de Metrología alemán (PTB) para contadores de electricidad. Acredita la conformidad con la legislación metrológica.

Medición y facturación

PTB-A 50.7

Requisitos para los instrumentos de medida en la delimitación de cantidades de terceros y en la gestión energética.

Medición y facturación

Clase de precisión

Indicación de la desviación de medición admisible, por ejemplo clase B para energía activa o clase 2 para energía reactiva. Cuanto menor, más precisa.

Medición y facturación

ISO 50001

Norma para sistemas de gestión energética. Exige registro, análisis e informes continuos de los datos energéticos.

Medición y facturación

Sistema de gestión energética

Proceso sistemático para registrar, evaluar y mejorar el uso de la energía. El software es solo una parte.

Medición y facturación

Concepto de medición

Definición de qué magnitudes se registran en qué puntos y con qué fin. Los errores en el concepto de medición son difíciles de corregir después.

Medición y facturación

Punto de medida

El lugar de la instalación donde se mide, independientemente del equipo concreto. La denominación debería seguir al punto de medida, no al equipo.

Medición y facturación

Lectura del contador

El valor de energía acumulado de un contador. Responde a la pregunta de la cantidad, no a la del momento.

Medición y facturación

Análisis de perfiles de carga

Análisis de los valores de potencia en el tiempo para hacer visibles picos, carga base y anomalías.

Medición y facturación

Liquidación de gastos comunes

Reparto de los costes de consumo entre unidades. Con submedición según el consumo real en lugar de por superficie.

Medición y facturación

Diagrama de Sankey

Diagrama de flujo cuyas anchuras de flecha corresponden a las cantidades. Permite entender de un vistazo los flujos de energía y sus proporciones.

Medición y facturación

M-Bus

Meter-Bus, norma europea para la lectura remota de contadores de consumo según EN 13757. Línea de dos hilos sin polaridad para electricidad, agua, gas y calor.

M-Bus

EN 13757

Serie de normas para la comunicación de contadores de consumo. La parte 2 describe la capa física; la parte 3, la capa de aplicación.

M-Bus

Carga unitaria

Consumo de corriente en reposo de un participante M-Bus, aproximadamente 1,5 mA. La suma de todas las cargas unitarias limita el número de equipos en el maestro.

M-Bus

Maestro M-Bus

El equipo que alimenta el bus y consulta los contadores. También se encarga de la conversión de niveles y de la vigilancia de cortocircuitos.

M-Bus

Convertidor de nivel

Módulo que suministra la tensión del bus y convierte los niveles de señal. Integrado en el EMU M-Center; en otros casos, un equipo independiente.

M-Bus

Dirección primaria

Dirección M-Bus corta de 1 a 250, configurada en el equipo. Rápida, pero propensa a errores si se asigna dos veces.

M-Bus

Dirección secundaria

Número de identificación de ocho dígitos de un contador, combinado con fabricante, versión y medio. Único de fábrica.

M-Bus

Búsqueda de contadores

Consulta automática de todas las direcciones posibles para encontrar los equipos conectados. Ahorra días en instalaciones grandes.

M-Bus

Telegrama

Secuencia de petición y respuesta en M-Bus. El contador responde con su registro de datos completo.

M-Bus

Velocidad en baudios

Velocidad de transmisión en bits por segundo. En M-Bus son habituales 300, 2400 y 9600 Bd; en la práctica, casi siempre 2400.

M-Bus

Resistencia de bucle

La resistencia total de la línea de bus en ida y vuelta. En M-Bus limitada a 90 Ω.

M-Bus

Wireless M-Bus

La variante inalámbrica de M-Bus según EN 13757-4, extendida en contadores de agua y calor sin conexión por cable.

M-Bus

RS-485

Norma de interfaz eléctrica para transmisión diferencial a dos hilos en semidúplex. Robusta frente a interferencias, pero sensible a la polaridad.

RS-485 y Modbus

Transmisión diferencial

Transmisión de la señal como diferencia de tensión entre dos conductores. Las interferencias afectan igual a ambos y se anulan.

RS-485 y Modbus

Semidúplex

Envío y recepción por el mismo par de hilos, pero nunca simultáneamente.

RS-485 y Modbus

Resistencia de terminación

Resistencia de 120 Ω en ambos extremos físicos del bus que evita reflexiones. Solo en los extremos, no en cada equipo.

RS-485 y Modbus

Resistencia de polarización

Resistencias de polarización que definen el nivel de reposo del bus, para que ningún participante interprete el ruido como datos.

RS-485 y Modbus

Carga unitaria

Medida de la carga de un participante RS-485. Clásicamente, un segmento admite 32 cargas unitarias; los transceptores modernos consumen una fracción.

RS-485 y Modbus

Derivación

Ramal de la línea principal a un equipo. En RS-485, lo más corto posible, porque las derivaciones generan reflexiones.

RS-485 y Modbus

Topología lineal

Cableado continuo de un extremo del bus al otro. La única topología recomendada para RS-485.

RS-485 y Modbus

Modbus

Protocolo abierto para la comunicación entre equipos de automatización. Trabaja con registros de 16 bits y según el principio maestro–esclavo.

RS-485 y Modbus

Modbus RTU

La variante binaria de Modbus sobre líneas serie, normalmente RS-485. Usa CRC16 y una pausa para reconocer las tramas.

RS-485 y Modbus

Modbus TCP

Modbus sobre Ethernet, puerto estándar 502. En lugar de CRC, cada telegrama lleva una cabecera MBAP; varios clientes pueden leer a la vez.

RS-485 y Modbus

Código de función

Número que indica la operación deseada. Para contadores son relevantes sobre todo 3 (holding register) y 4 (input register).

RS-485 y Modbus

Holding register

Registro de 16 bits de lectura y escritura en el modelo de datos Modbus.

RS-485 y Modbus

Input register

Registro de 16 bits de solo lectura, típico para valores medidos.

RS-485 y Modbus

CRC16

Suma de comprobación que protege los telegramas Modbus RTU. Los telegramas erróneos se descartan.

RS-485 y Modbus

Pausa de silencio

Pausa de al menos 3,5 tiempos de carácter que marca el inicio y el final de un telegrama en Modbus RTU.

RS-485 y Modbus

TCP/IP

La familia de protocolos en la que se basan las redes Ethernet e Internet. Base de Modbus TCP, MQTT, BACnet IP y OPC UA.

TCP/IP y redes

dirección IP

Dirección única de un equipo en la red. Los equipos de medición necesitan una dirección estable, estática o mediante reserva DHCP.

TCP/IP y redes

Reserva DHCP

Asignación de una dirección IP fija a una dirección MAC. Combina la comodidad del DHCP con la estabilidad de las direcciones fijas.

TCP/IP y redes

Dirección MAC

La dirección de hardware de una interfaz de red. Sirve para la identificación inequívoca en la red local.

TCP/IP y redes

VLAN

Segmento de red lógicamente separado sobre una infraestructura compartida. La tecnología de medición suele tener su propia VLAN.

TCP/IP y redes

MBAP

Cabecera Modbus Application Protocol en Modbus TCP con número de transacción, identificador de protocolo, longitud y unit identifier.

TCP/IP y redes

Unit identifier

Campo de la cabecera MBAP que, en las pasarelas, direcciona el equipo serie situado detrás.

TCP/IP y redes

Puerto 502

El puerto estándar de Modbus TCP.

TCP/IP y redes

NTP

Protocolo de sincronización horaria. Sin relojes sincronizados, las curvas de carga de varios equipos no pueden compararse de forma útil.

TCP/IP y redes

BACnet IP

Protocolo de automatización de edificios sobre IP. Funciona por objetos: cada valor medido es un objeto propio.

TCP/IP y redes

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. Reenvía los broadcasts BACnet más allá de los límites de subred.

TCP/IP y redes

OPC UA

Estándar industrial independiente de la plataforma para el intercambio de datos, con modelo de información y concepto de seguridad integrados.

TCP/IP y redes

MQTT

Protocolo ligero de publicación-suscripción para datos de telemetría. Los equipos publican valores y los interesados se suscriben.

MQTT

Bróker MQTT

Intermediario entre emisores y receptores. Todos los mensajes pasan por él; emisor y receptor no se conocen.

MQTT

Publish

Publicación de un mensaje bajo un topic en el bróker.

MQTT

Subscribe

Suscripción a un topic para recibir los mensajes publicados en él.

MQTT

Topic

Ruta jerárquica bajo la que se publican los mensajes. La estructura y la nomenclatura determinan la utilidad posterior de los datos.

MQTT

Comodín

Marcador en la suscripción: + para exactamente un nivel, # para todos los niveles inferiores.

MQTT

QoS

Quality of Service, garantía de entrega. 0 envía sin confirmación, 1 garantiza al menos una entrega, 2 exactamente una.

MQTT

Retain

Indicador con el que el bróker guarda el último valor de cada topic. Los nuevos suscriptores ven los datos al instante.

MQTT

Last will

Mensaje que el bróker publica cuando la conexión de un equipo se interrumpe de forma inesperada. Hace visibles las caídas.

MQTT

TLS

Cifrado de la conexión de transporte. Obligatorio en cuanto los datos de medición salen de la red propia.

MQTT

LoRa

Método de modulación de radio con técnica de espectro ensanchado. Cambia velocidad de datos por alcance y robustez frente a interferencias.

LoRa y LoRaWAN

LoRaWAN

El protocolo de red sobre LoRa, con pasarelas, servidor de red, cifrado y proceso de unión.

LoRa y LoRaWAN

Spreading factor

Parámetro de SF7 a SF12 que equilibra alcance frente a tiempo de emisión. Mayor significa más lejos, pero más lento.

LoRa y LoRaWAN

EU868

Banda de frecuencia sin licencia en torno a 868 MHz, utilizada en Europa para LoRaWAN.

LoRa y LoRaWAN

Duty cycle

Limitación legal del tiempo de emisión por equipo y hora en la banda sin licencia. Determina el intervalo de envío posible.

LoRa y LoRaWAN

clase A

Modo de funcionamiento en el que un equipo abre dos breves ventanas de recepción tras enviar. El más ahorrador de los modos LoRaWAN.

LoRa y LoRaWAN

OTAA

Over-the-air activation: unión con DevEUI, JoinEUI y AppKey en la que se negocian las claves de sesión. El procedimiento recomendado.

LoRa y LoRaWAN

ABP

Activation by personalisation: claves de sesión programadas de forma fija. Más sencillo, pero menos seguro.

LoRa y LoRaWAN

Pasarela

Estación receptora que capta los paquetes LoRa y los reenvía al servidor de red. Los equipos no están asignados de forma fija a una pasarela.

LoRa y LoRaWAN

Decodificador de payload

Código que descompone el payload compactado en valores medidos con nombre. Sin él, los datos siguen siendo ilegibles.

LoRa y LoRaWAN