Limitación de la demanda punta con reglas IF-THEN en concentradores

Muchos contratos eléctricos de locales comerciales e industriales incluyen un cargo basado en la demanda más alta del periodo de facturación, o una potencia contratada que no debe superarse. El pico suele deberse a un breve solapamiento de cargas que podrían haber esperado unos minutos, como calentadores de agua, ventilación o cargadores de vehículos eléctricos. Limitar la demanda punta significa detectar ese solapamiento en el tiempo y desconectar durante un rato algunas de esas cargas. Este artículo explica cómo se mide la demanda y cómo crear una desconexión escalonada de cargas con la lógica IF-THEN-ELSE en un concentrador de medidores de energía de ICP DAS, con un ejemplo práctico.

Demanda, demanda punta y periodo de integración

La potencia instantánea cambia de un segundo a otro. La demanda es la potencia media durante un periodo de integración fijo, a menudo de 15 minutos; el periodo exacto y la forma en que se factura los fija el contrato de suministro o el operador de la red. La demanda punta es el valor más alto de estas medias en el periodo de facturación. Para el control importan dos consecuencias:

• Un pico breve cuenta solo en proporción a su duración. Un aumento de 100 kW durante 3 minutos eleva una media de 15 minutos en 20 kW, no en 100 kW.
• Hay tiempo para reaccionar. Si el consumo se dirige por encima del límite al principio del periodo, desconectar algunas cargas durante el resto puede mantener la media por debajo.

La desconexión de cargas desplaza principalmente el consumo en el tiempo. Elija cargas que puedan interrumpirse unos minutos sin perjudicar el proceso, la calidad del producto ni el confort.

Lo que aporta el concentrador

Los concentradores de medidores de energía de las series PMC y PMD de ICP DAS disponen de un motor lógico IF-THEN-ELSE integrado para la gestión de la demanda de potencia. Las reglas se editan en páginas web sin programación, y las especificaciones indican un número ilimitado de reglas, temporizadores y programaciones, además de registros internos (70 en el PMC-5231). El concentrador lee los medidores y ajusta el funcionamiento de los dispositivos según el estado de potencia mediante módulos de I/O Modbus, que es como se lleva a cabo la desconexión de cargas. Las alarmas pueden enviarse por correo electrónico y, en los modelos IIoT, también por LINE o Telegram.

Qué valores pueden usarse como condiciones de las reglas, y cómo se calcula la demanda, depende del modelo y del firmware; consulte el manual de usuario antes de fijar el diseño.

Salidas para conmutar cargas

• Módulos de I/O RS-485 M-7000, por ejemplo el M-7061 con 12 relés de potencia Form A de 5 A a 250 VCA. Los valores seguros configurables y un doble watchdog definen el comportamiento de cada salida cuando se pierde la comunicación.
• Placas de expansión XV en el PMC-5231, PMC-2241M y PMC-2841M, o placas XW en el PMC-5151.
• Módulos esclavos estándar Modbus TCP o Modbus RTU, que los concentradores también pueden usar.

Estos relés conmutan bobinas de contactores o entradas de habilitación, no la carga en sí. Cablearlos en un cuadro de distribución es un trabajo para un electricista cualificado.

Lógica de desconexión de cargas para limitar la demanda punta

1. Mida el total con un medidor trifásico en la acometida principal, por ejemplo un PM-3133-RCT con bobinas Rogowski para cables de gran sección.
2. Enumere las cargas desconectables por prioridad, con la potencia de cada una, cuánto tiempo puede permanecer apagada y con qué frecuencia puede conmutarse.
3. Defina umbrales escalonados: un nivel de aviso y después un umbral por etapa. Desconecte primero la carga de menor prioridad.
4. Añada retardos e histéresis. Desconecte solo cuando un umbral se haya superado durante cierto tiempo, y restablezca solo cuando la potencia haya caído claramente por debajo, de lo contrario las cargas oscilan alrededor del límite.
5. Limite el tiempo de desconexión y restablezca en orden inverso. Vuelva a conectar cada carga tras su tiempo máximo de desconexión, y restablezca primero la última carga desconectada.
6. Use programaciones para activar la desconexión solo cuando sea necesaria, y prevea un control manual de anulación.
7. Defina el estado de seguridad ante fallos. Decida si cada carga debe funcionar o permanecer apagada si fallan el concentrador o el bus, y ajuste los valores seguros del módulo de salida en consecuencia.

Ejemplo práctico

Un edificio tiene una demanda máxima objetivo de 250 kW. Todas las cifras son valores de ejemplo; utilice sus propios datos de contrato y de cargas. Un medidor PM-3133-RCT500P en la acometida principal es leído por un PMC-5231 mediante RS-485. Un módulo de relés M-7061 en la misma línea RS-485 gobierna contactores o entradas de habilitación de tres cargas desconectables.

Las reglas en forma simple (la configuración web tiene otro aspecto):

• IF total kW > 225 durante 60 s THEN enviar correo "aviso de demanda"
• IF total kW > 235 durante 60 s THEN relé 1 OFF
• IF total kW > 245 durante 60 s THEN relé 2 OFF
• IF total kW > 250 durante 30 s THEN relé 3 OFF
• IF total kW < 190 durante 5 min THEN restablecer el último relé desconectado
• IF relé n OFF durante más de su tiempo máx. de desconexión THEN relé n ON

Los retardos y los límites de tiempo de desconexión pueden implementarse con la función de temporizador. El retardo evita que los arranques de motores y otros picos breves, que apenas afectan a una media de 15 minutos, activen una desconexión. Pruebe las reglas fuera del horario laboral con umbrales reducidos, y compruebe en los datos registrados que cada etapa desconecta y restablece según lo previsto.

Qué productos de ICP DAS son adecuados

• Concentradores: PMC-5231, PMC-5231M, PMC-2241M, PMC-2841M, PMC-5151-EN, PMD-2201-EN y PMD-4201-EN disponen todos del motor lógico IF-THEN-ELSE para la gestión de la demanda de potencia. Los modelos PMD añaden un panel táctil local.
• Medidores: la serie PM-3133, el PM-3133-RCT para conductores de gran sección y el PM-4324 cuando muchos circuitos comparten un mismo cuadro.
• Salidas: módulos de relés M-7000 como el M-7061, o ampliación con placas XV.
• Medidor individual: cuando solo hace falta vigilar una acometida, el PM-5133 muestra una tendencia de demanda de 1 hora en su pantalla táctil de 3,5", emite un aviso de potencia contratada y dispone de dos salidas de relé activadas por alarmas definidas. Para más salidas o reglas escalonadas, use un concentrador.

Envíe a ventas técnicas su límite de demanda, un perfil de carga y una lista de cargas que puedan interrumpirse, y le ayudaremos a planificar los medidores, el concentrador y las salidas.