Submedición eléctrica en edificios comerciales

Los contadores secundarios de una instalación comercial rara vez suman exactamente lo mismo que el contador principal. Las pérdidas en cables y transformadores, los circuitos sin contador y el error permitido de cada contador y transformador de corriente (TC) explican una parte de la diferencia. Los fallos de instalación añaden otra, y solo esta última constituye un defecto. Un sistema de submedición funciona cuando se conocen suficientemente las tres primeras causas para reconocer la cuarta.

Contador principal, contadores secundarios y datos de equipos

Una instalación comercial suele tener tres fuentes de datos eléctricos.

Las tres fuentes pueden discrepar por motivos legítimos. Un inversor comunica la potencia en sus propios bornes, y algunos modelos comunican potencia de CC. El contador principal mide en la conexión a la red e incluye las pérdidas de cables y transformadores de la instalación; además, cuando hay generación solo observa el flujo neto. Dibuje los circuitos antes de interpretar una diferencia como error.

Por qué instalar contadores secundarios

El contador principal puede mostrar que ha crecido la carga nocturna. Los secundarios muestran si la causan refrigeración, ventilación o alumbrado. En el momento de la punta mensual, indican qué sistemas funcionaban, y la calculadora de factor de carga compara esa punta con la media.

En Inglaterra, el volumen 2, apartado 5.17, del Approved Document L se aplica a edificios nuevos y a edificios existentes cuando se instalan o amplían servicios fijos. Los usos finales como calefacción, alumbrado y refrigeración deben tener suficiente submedición para poder asignar a un uso al menos el 90 % del consumo anual de cada combustible. La medida también debe permitir al propietario comparar el consumo real con la previsión de diseño, monitorizar cada inquilino por separado y monitorizar por separado los sistemas renovables. Los edificios con superficie útil total superior a 1000 m² deben disponer de lectura automática de contadores y recogida de datos. Para el método, el apartado remite a CIBSE TM39. Approved Document L menciona la edición de 2009. CIBSE la sustituyó en 2026 por TM39 Building metering and monitoring, que añade orientaciones sobre clases de exactitud, contadores aprobados según MID y conciliación de contadores secundarios con el principal.

Elegir los puntos

Anote las preguntas que deben responder los datos y quién actuará ante cada respuesta. Después elija el menor conjunto de puntos que permita responderlas.

Ordene las cargas por energía anual estimada: kW de placa × fracción de carga habitual × horas de funcionamiento al año. Una planta de enfriadoras de 90 kW que funciona al 50 % durante 3000 horas consume unos 135.000 kWh al año. Un motor de ascensor de 5 kW que funciona al 20 % durante 2000 horas consume unos 2000 kWh. Instale contadores siguiendo ese orden hasta cubrir la proporción de consumo que necesite. Para Approved Document L, esa proporción es el 90 % de cada combustible.

Algunos puntos requieren contador cualquiera que sea su tamaño. Mida cada sistema con horario, consigna o entrada de control, porque ahí se puede obtener y demostrar un ahorro. Mida cada inquilino o centro de costes al que deba repercutir consumo. Mida la generación fotovoltaica, las baterías y los generadores, porque alteran el flujo por el contador principal y sin ellos no pueden explicarse los totales de la instalación.

Dibujar el árbol de contadores

Sitúe el contador principal arriba, cada cuadro de distribución debajo y cada contador secundario en su posición. Marque los circuitos sin contador secundario y cualquier contador al otro lado de un transformador. El árbol muestra qué incluye cada contador y permite conciliar las cifras:

contador principal = suma de los contadores secundarios inmediatamente inferiores + cargas sin medir + pérdidas

La mayoría de las pérdidas se producen en los cables entre el contador superior y cada cuadro y en los transformadores intermedios. La pérdida resistiva crece con el cuadrado de la corriente; como proporción de la potencia transportada, crece en proporción a la corriente. Con factor de potencia unitario, un alimentador secundario diseñado para un 2 % de caída de tensión a plena carga pierde como calor aproximadamente un 2 % de su potencia a plena carga y un 1 % a media carga estable. Estime la pérdida con datos por intervalos. La media mensual la subestima: un cuadro que pasa medio mes al 20 % y medio mes al 80 % tiene la misma carga media, pero pierde alrededor del 1,4 % de su energía.

Si hay fotovoltaica o batería, el contador principal solo observa el flujo neto. Mida la salida del inversor fotovoltaico y la batería en el lado de CA, con registros de importación y exportación separados, y escriba la convención de signos en el árbol. Entonces:

consumo de la instalación = importación de red − exportación a red + generación fotovoltaica + descarga de batería − carga de batería

La guía de potencia negativa y conciliación de contadores explica cómo comprobar el signo de cada contador y comparar lecturas del mismo periodo.

Fijar la tolerancia de conciliación

Determine la tolerancia de cada contador superior antes de ver los resultados. Tenga en cuenta la clase de exactitud de cada contador y cada TC a la corriente que realmente conducen, las pérdidas en cables y transformadores y la incertidumbre de cada estimación de un circuito sin contador.

El error de relación permitido a un TC aumenta cuando la corriente baja respecto a su nominal. IEC 61869-2 permite a un TC de clase 1 ±1 % al 100 % y al 120 % de su corriente nominal, ±1,5 % al 20 % y ±3 % al 5 %. Un TC de clase 0,5S mantiene ±0,5 % hasta el 20 %, después permite ±0,75 % al 5 % y ±1,5 % al 1 %. Un TC de clase 1 y 400 A en un cuadro que normalmente conduce 40 A funciona al 10 % de su corriente nominal, entre los límites de ±1,5 % y ±3 %. Dimensione el TC según la carga real o especifique una clase S si la carga permanece baja durante largos periodos. La calculadora de relación y carga del TC comprueba el punto de funcionamiento.

Por ejemplo, un contador superior registra 42.000 kWh en un mes. Sus cuatro contadores secundarios suman 38.900 kWh, unos 9700 kWh cada uno. Los cinco son de clase 1 según IEC 62053-21, que admite ±1 % en el intervalo normal de corriente, y utilizan TC de clase 1 que funcionan entre el 20 % y el 100 % de su corriente nominal. Se estima que un cuadro de alumbrado sin contador consume 1800 kWh y los paneles de protección contra incendios y seguridad, 300 kWh. Los alimentadores secundarios trabajan a media carga estable y se diseñaron para un 2 % de caída de tensión; por tanto, las pérdidas rondan el 1 %, o 420 kWh. El resto sin explicar es:

42.000 − 38.900 − 1800 − 300 − 420 = 580 kWh, o el 1,4 % del contador superior

Construya ahora el presupuesto de error. Cada contador con sus TC puede errar hasta √(1² + 1,5²) ≈ 1,8 %. Representa unos 760 kWh en el superior y unos 175 kWh en cada secundario. Asigne una incertidumbre propia a cada estimación: ±20 % para el alumbrado (360 kWh) y los paneles (60 kWh), porque se calculan con la potencia instalada y las horas; y ±50 % para las pérdidas (210 kWh). Los errores son independientes, así que se combinan mediante la raíz de la suma de cuadrados:

√(760² + 4 × 175² + 360² + 60² + 210²) ≈ 940 kWh, o el 2,2 % del contador superior

Los 580 kWh de diferencia quedan dentro de ese margen y no demuestran un fallo. El peor caso, con todos los errores en el mismo sentido, es de unos 2090 kWh. Una diferencia de 4000 kWh queda fuera de ambos. Apunta a un circuito omitido o a un fallo de instalación de la sección siguiente. Compare registros acumulados con las mismas horas de inicio y fin, y siga la diferencia cada mes. Una diferencia que crece suele indicar una carga nueva conectada sin contador.

Encontrar fallos de instalación

Cada fallo deja una señal en los datos. Búsquela durante la puesta en servicio, antes de la primera conciliación:

Cuando sustituya un contador, anote la hora, la última lectura del registro antiguo y la primera del nuevo. La energía de un periodo que cruce la sustitución es el aumento del contador antiguo hasta ese momento más el aumento del nuevo después. Si sustituye un TC por otro de relación distinta, guarde la nueva relación y la fecha desde la que rige para conservar el escalado anterior de los datos más antiguos.

Aprovechar los contadores existentes

Los cuadros principales, enfriadoras y grupos electrógenos suelen tener contadores multifunción con un puerto RS-485 que nunca se cableó. Enumere modelo, interfaz, relación de TC y si otro sistema ya lee cada contador:

Modbus RTU admite un solo maestro en cada bus RS-485. Si un BMS ya consulta el contador, acuerde quién lo leerá y de qué manera antes de conectarlo.

Facturar a inquilinos con contadores secundarios

En Gran Bretaña, un contador de gas o electricidad utilizado para facturar, sea por un suministrador o un propietario, debe ser de diseño aprobado. En el caso de la electricidad, la aprobación se rige por las Measuring Instruments Regulations 2016 o las Meters Regulations 1998 (Office for Product Safety and Standards). En la UE, la Directiva sobre Instrumentos de Medida cubre los contadores de energía activa en el anexo V (MI-003) y define las clases A, B y C. Si un Estado miembro exige medición para uso comercial o industrial ligero, debe admitir cualquier contador de clase B y puede exigir la clase C para ciertos fines. El anexo solo cubre el contador; los TC externos quedan fuera.

Una clasificación de clase 0,5S según IEC 62053-22 describe el funcionamiento, pero no constituye una aprobación. Solicite el certificado de aprobación del modelo exacto del contador antes de facturar a partir de él. La guía de medición de alta exactitud explica la diferencia.

La disposición de Ofgem sobre precio máximo de reventa se aplica cuando la electricidad se revende para uso doméstico o cualquier tipo de alojamiento, incluidos los alquileres vacacionales. En ese caso, el revendedor no puede cobrar por unidad más de lo que pagó. El cargo fijo se reparte en proporción a las unidades que compra cada usuario, y el revendedor que ocupa parte del inmueble o mantiene servicios comunes asume su parte.

La disposición no cubre la reventa a inquilinos comerciales; la tarifa la determina el contrato de arrendamiento. Describa el método en el contrato: precio por unidad, reparto de cargos fijos y por capacidad, y recuperación del consumo de zonas comunes. Instale un contador propio en esas zonas cuando sea posible. Un consumo común calculado como diferencia arrastra también todos los errores de contadores y todas las cargas de inquilinos sin medir.

Cableado o inalámbrico

Gran parte del coste de un contador secundario cableado está en su cable de datos: recorrido, canalizaciones, sellado cortafuegos al atravesar cada sector y tiempo de instalación en un edificio ocupado. El contador representa una parte pequeña. La guía de monitorización cableada e inalámbrica compara ambas, incluidos los límites de bus RS-485 y la capacidad de radio.

Un contador inalámbrico elimina el cable de datos. El trabajo eléctrico permanece: para medir kW, el contador necesita una conexión de tensión protegida por fusible en cada fase, y debe instalarlo un electricista cualificado.

Estudie la cobertura de radio antes del pedido. Los dispositivos Zigbee de EpiSensor funcionan a 2,4 GHz y alcanzan hasta 50 m en interiores entre dispositivos; cada dispositivo alimentado por red retransmite para sus vecinos, de modo que cada contador instalado amplía la malla. Un cuadro de acero cerrado o una sala de máquinas tras una puerta de acero pueden bloquear completamente el enlace. Pruebe en la posición real de montaje, con las puertas del cuadro y de la sala cerradas. Si la sala falla, coloque un dispositivo alimentado por red donde pueda enlazar tanto con ella como con el dispositivo operativo más cercano y vuelva a probar.

Elegir el intervalo de datos

Adapte el intervalo al uso:

Guarde el registro acumulado de kWh además de los valores por intervalos. Permite recalcular cualquier intervalo después y recuperar el total tras una interrupción de comunicaciones. Marque una lectura ausente como ausente; nunca como cero.

Asigne a cada valor una marca temporal UTC de un reloj sincronizado e indique si el intervalo se etiqueta por su inicio o su fin. Alinee los intervalos con los periodos de liquidación del suministrador, que en Gran Bretaña duran 30 minutos. Un desfase de unos minutos impide hacer coincidir la punta con la factura. La guía de tiempo de telemetría explica la hora de origen y la sincronización del reloj.

Ejemplo: una carga nocturna

Un edificio consume 18 kW por la noche. Al estar vacío, el responsable espera 10 kW. La diferencia son 8 kW durante 10 horas, es decir, 80 kWh por noche. A 0,25 £/kWh son 20 £ por noche:

Los contadores secundarios de los cuadros principales sitúan la mayor parte de la diferencia en el cuadro de ventilación. Las unidades de tratamiento de aire funcionan toda la noche porque se anuló un horario y nunca se restableció.

Tras la corrección, mida el ahorro con el contador del cuadro de ventilación. El principal mezclaría todos los demás cambios del edificio. Compare la mediana de energía nocturna durante dos semanas equivalentes antes y después, con los mismos tipos de día y temperaturas exteriores similares. Si la mediana baja de 95 kWh a 23 kWh, el ahorro es de 72 kWh por noche, o unos 26.300 kWh y 6570 £ al año. Informe de esa cifra. Multiplicar por 365 la primera noche tras la corrección no es una medición. La guía de carga base nocturna ofrece más detalles.

Empezar con un piloto

Elija una zona piloto que incluya los casos difíciles: un TC dimensionado muy por encima de la carga, un cuadro alimentado por un cable largo o un transformador, un TC de núcleo partido colocado en un cable existente y la peor posición de radio de la instalación, a menudo una sala técnica en el sótano. Ponga en servicio cada punto desde el conductor hasta el informe. Interrumpa las comunicaciones de un contador durante una hora y restablézcalas. El historial debe mostrar un hueco y el registro acumulado debe continuar sin saltos. La lista de comprobación de puesta en servicio indica qué conservar.

Amplíe el sistema cuando los cuadros piloto concilien con su contador superior dentro de la tolerancia fijada durante al menos cuatro semanas, con todos los huecos marcados. La guía para elegir un sistema de monitorización energética enumera las preguntas para cada proveedor antes del piloto.

Submedición con EpiSensor

Un analizador eléctrico ZEM se suministra con sus sensores de corriente conectados y calibrados junto con él. EpiSensor atribuye al conjunto de contador y sensores la clase 0,5S según IEC 62053-22, por lo que el término correspondiente al TC en el presupuesto de error anterior ya está incluido en la clase del contador y no hay que configurar una relación de TC en la instalación. Cada sensor debe ir en el conductor de su fase. El ZEM envía lecturas por la malla Zigbee. Su clase de exactitud no es una aprobación para facturación; aplique las reglas anteriores antes de repercutir costes a inquilinos.

Una interfaz Modbus ZMB, una interfaz M-Bus ZHM o un contador de impulsos ZPC leen un contador ya instalado. Todos comunican con un Gateway que ejecuta Edge, donde se conserva el historial local.

En Edge, un dispositivo calculado puede registrar la conciliación. Si el primer dato es el contador superior, la expresión $1-($2+$3+$4) publica la diferencia como sensor propio bajo ese contador; puede representarse y exportarse. Configure su acción ante datos obsoletos antes de usarla. Con la opción predeterminada, Usar el último valor (Use the last value), un contador secundario que deja de comunicar sigue usando su última lectura, de modo que la diferencia parece normal. Con Tratar como cero (Treat as zero), la diferencia salta por la carga de ese contador y parece una nueva carga sin medir. Configure Cuando una entrada quede obsoleta (When an input is stale) como Emitir nulo en lugar de calcular (Emit null instead of computing). Así no se publica ninguna diferencia hasta que todos los datos vuelvan a comunicarse y el historial muestra un hueco. El umbral predeterminado de entrada obsoleta es de cinco minutos. La aplicación de submedición de inquilinos muestra un sistema completo y la serie sobre contadores y TC amplía la selección de TC y exactitud de contadores.