Tesis m. campos calidad de energia 2018

FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
“ANÁLISIS DE LOS INDICADORES ELÉCTRICOS PARA MEJORAR
LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA FACTORIA
SERVICIOS INDUSTRIALES AYBAR – CAJAMARCA”
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
AUTOR:
MARIO SEGUNDO CAMPOS GONZALES
ASESOR:
ING. LUIS FERNANDO CHAPOÑÁN RIMACHI
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
ENERGÍA: GENERACIÓN, TRASMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN.
CAJAMARCA – PERÚ
2017

ii
Página del jurado
………………………………………………
ING. César Dany Sialer Díaz
PRESIDENTE
………………………………………………
ING. Luis Fernando Chapoñán Rimachi
SECRETARIO
………………………………………………
ING. Pedro Demetrio Reyes Tassara
VOCAL

iii
Dedicatoria
La dedico a Dios y a la virgen del Carmen la que
me acompaña y siempre me fortalece a mis
padres Mario y María quienes me dieron la vida
y me hicieron llegar hasta este punto y han
sabido formarme con buenos valores y hábitos
por su inquebrantable ayuda y colaboración
además de su infinito amor y bondad, a mi
compañera de vida Flor de María a mis hijos
Mario Mauricio, Mitzy Alexandra, Flavia Goretty;
y, Mario Joaquín.
A mis hermanos, Maribel, Rosa, Mariana, Liliana
y Martha a quienes quiero y respeto.
Mario Segundo Campos Gonzales

iv
Agradecimiento
A Dios y la virgen por condescenderme a ver
alcanzado este momento tan especial de mi
vida, por aquellos instantes buenos y malos
que me ilustraron a valorar la vida día a día.
A la Universidad César Vallejo por darme la
oportunidad de alcanzar los conocimientos
necesarios para poder desempeñarme
profesionalmente en la vida.

v
Declaratoria de autenticidad
Mario Segundo Campos Gonzales con DNI Nº 26732850, a efecto de cumplir con
las disposiciones vigentes consideradas en el Reglamento de Grados y Títulos de
la Universidad César Vallejo, Facultad de Ingeniería Escuela Académico
Profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica.
Así mismo, declaro también bajo juramento que todos los datos e información que
se presenta en la presente tesis son auténticos y veraces.
En tal sen*tido asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad,
ocultamiento u omisión tanto de los documentos como de información aportada por
lo cual me someto a lo dispuesto en las normas académicas de la Universidad
César Vallejo.
Cajamarca, Julio del 2017
___________________________________
DNI 26732850

vi
Presentación
Señores miembros del Jurado:
En cumplimiento del Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad César
Vallejo presento ante ustedes la Tesis “ANÁLISIS DE LOS INDICADORES
ELÉCTRICOS PARA MEJORAR LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN
LA FACTORIA SERVICIOS INDUSTRIALES AYBAR – CAJAMARCA”, la misma
que someto a vuestra consideración y espero que cumpla con los requisitos de
aprobación para obtener el título Profesional de Ingeniero Mecánico y Electricista.

vii
Índice
Página del jurado ....................................................................................ii
Dedicatoria ............................................................................................. iii
Agradecimiento ...................................................................................... iv
Declaratoria de autenticidad ....................................................................v
Presentación .......................................................................................... vi
Índice..................................................................................................... vii
Índice de figuras ..................................................................................... ix
Índice de tablas .......................................................................................x
Índice de anexos .................................................................................... xi
Resumen............................................................................................... xii
Abstract................................................................................................ xiii
I. INTRODUCCIÓN..................................................................................14
1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA .......................................................................14
1.1.1 Contexto internacional...................................................................14
1.1.2 Contexto nacional...........................................................................15
1.1.3 Contexto local.................................................................................15
1.2 TRABAJOS PREVIOS.................................................................................16
1.3 TEORÍAS RELACIONADAS AL TEMA.............................................................18
1.3.1 Definición de la calidad..................................................................18
1.3.2 Calidad de la energía eléctrica...........................................................19
1.3.3 Indicadores de la Calidad de producto .........................................21
1.3.4 Perturbaciones en el sistema eléctrico.........................................22
1.3.5 Normas técnicas de calidad...........................................................28
1.3.6 Norma ISO 50001 ............................................................................31
1.3.7 Indicadores de mediciones del analizador de redes....................35
1.4 Formulación del problema..................................................................37
1.5 Justificación del estudio.....................................................................37
1.5.1 Económica ......................................................................................38
1.5.2 Tecnológica.....................................................................................38

viii
1.5.3 Operativa.........................................................................................38
1.6 Hipótesis. .............................................................................................38
1.7 Objetivos..............................................................................................39
1.7.1 Objetivo General:............................................................................39
1.7.2 Objetivos Específicos: ...................................................................39
II. Método............................................................................................40
2.1 Diseño de investigación......................................................................40
2.2 Variables y Operacionalización de variables.....................................40
2.3 Población y muestra. ..........................................................................42
2.3.1 Población:.......................................................................................42
2.3.2 Muestra: ..........................................................................................42
2.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos. ..........................42
2.4.1 Técnicas:.........................................................................................42
2.4.2 Instrumento:....................................................................................42
2.5 Métodos de análisis de datos.............................................................42
2.6 Aspectos éticos...................................................................................43
III. Resultados ......................................................................................44
3.1. Verificación de la calidad de energía eléctrica en cuanto a tensión,
frecuencia, intensidad de corriente y forma de onda, comparando los
resultados del análisis de calidad de energía en función a las normas
técnicas vigentes............................................................................................44
3.2. Identificar las posibles fallas que pueden ocasionar interrupciones
de energía, determinando alternativas de solución para mejorar el
problema identificado.....................................................................................50
3.3. Propuesta económica. ........................................................................51
IV. Discusión ........................................................................................52
V. Conclusiones...................................................................................56
VI. Recomendaciones ..........................................................................57
VII. Referencias bibliográficas: ..............................................................58
VIII. Anexos.......................................................................................60

ix
Índice de figuras
Figura 1 Transitorio impulsivo 23
Figura 2 Transitorio oscilatorio 24
Figura 3 Señal de voltaje con Sag 25
Figura 4 Señal de voltaje con swell 26
Figura 5 Distorsión en la forma de onda 27
Figura 6 Ruido eléctrico 28
Figura 7 Comportamiento de la tensión (V) 44
Figura 8 Comportamiento de la frecuencia (Hz) 45
Figura 9 Comportamiento de la corriente (A) 46
Figura 10 Comportamiento de la distorsión armónica de tensión (THD V) 47
Figura 11 Comportamiento de la distorsión individual de tensión (%) 48
Figura 12 Comportamiento de los armónicos de tensión (%) 48

x
Índice de tablas
Tabla 1: Operacionalización de las variables...................................................41
Tabla 2: Resumen de tensión............................................................................44
Tabla 3: Resumen de corriente (A) ...................................................................46
Tabla 4: Resumen de corriente por fases ........................................................46
Tabla 5: Resumen de Flickers Pst. ...................................................................49
Tabla 6: Resumen de Flikers Plt. ......................................................................49
Tabla 7: Resumen de costos y recuperación...................................................51

xi
Índice de anexos
Anexo 1: Ficha de recolección de datos .........................................................61
Anexo 2: Plano de ubicación ...........................................................................63
Anexo 3: Recibo de consumo ..........................................................................65
Anexo 4: Plantilla de levantamiento de equipos.............................................66
Anexo 5: Descripción de la planta. ..................................................................67
Anexo 6: Información general (Resumen de la medición). ............................74
Anexo 7: Comportamiento de la tensión(V) vs corriente(A) ..........................77
Anexo 8: Gráficas del comportamiento de la corriente por días. ..................78
Anexo 9: Comportamiento de la Corriente (A) Vs. Distorsión armónica de
tensión (THD V)..................................................................................................80
Anexo 10: Comportamiento de flickers PST - PLT .........................................81
Anexo 11: Gráfica de la medición del flicker considerando las magnitudes
de Pst y Plt por fase. ..........................................................................................82
Anexo 12: Tabla de Cálculo de los kVAr a compensar. .................................84
Anexo 13: Dimensionamiento de banco de compensación reactiva con
reactancias anti resonantes. .............................................................................85
Anexo 14: PROPUESTAS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA EN LA PLANTA
.............................................................................................................................95
Anexo 15: Registro de intervalos de tensión, corriente, frecuencia,
armónicos y flickers. .......................................................................................105
Anexo 16: Ficha de validación de instrumento de recolección de datos. ..133
Anexo 17: Hoja de vida del especialista........................................................137

xii
Resumen
El presente estudio de investigación se realizó con el objetivo de realizar un análisis
de los indicadores eléctricos para posibilitar la mejora de la calidad de la energía
eléctrica en la Factoría Servicios Industriales Aybar en Cajamarca, mediante una
investigación cuantitativa, de diseño no experimental transversal, tomando como
población los 22 equipos eléctricos de la mencionada Factoría. Dentro de las
principales conclusiones se obtuvo que al verificar la calidad de la energía eléctrica
en la factoría, se determinó que existe mala calidad de producto, en cuanto a
tensión (V) debido a la sobretensión y sub-tensiones representada con un 48% de
los registros en el periodo de medición, la frecuencia determina un 0.5% de
parámetros fuera del límite, así mismo presenta un 5.7% en distorsión armónica de
tensión, donde se tiene que los parámetros de tensión superan el límite permisible
acatado por la Norma Técnica de Servicio Eléctrico, sin embargo, a pesar de tener
una mala calidad de energía de acuerdo a la NTCSE, la planta no se ve afectada
por la mala calidad de tensión, puesto que cuando esta se produce la planta no está
operando; para mejorar la calidad de la energía eléctrica se tiene que instalar un
banco automático de compensación reactiva con reactancias antiresonantes con
tres pasos iguales a 20 kVAr debido al comportamiento del sistema y al alto índice
de potencia reactiva, elaborar los planos eléctricos, realizar inventarios de equipos
y máquinas para determinar la potencia instalada, hacer un dossier de calidad,
elaborar un plan de mantenimiento eléctrico con acciones predictivas, correctivas
que se ajusten al tipo de máquinas que cuenta la factoría para reducir gastos de
dinero mensuales por el consumo de energía reactiva; según la evaluación
económica y a la necesidad del cambio tarifario de BT5 a BT4 por el nivel de
consumo superando al plan actual y para formalizar el funcionamiento de la factoría
el monto a invertir asciende a S/ 12,024.00 Soles por lo tanto es factible su
implementación y su recuperación es de 20 meses.
Palabras claves: Calidad de energía eléctrica. Indicadores eléctricos.

xiii
Abstract
The present research was carried out with the objective of performing an analysis
of the electrical indicators to enable the improvement of the quality of the electric
power at the Factoría Servicios Industriales Aybar in Cajamarca, through a
quantitative research, of non-experimental cross-sectional design, taking as
population the 22 electrical equipment of the aforementioned Factoría. Among the
main conclusions, it was obtained that when verifying the quality of the electrical
energy in the factory, it was determined that there is poor product quality, as for
voltage (V) due to the overvoltage and sub-voltages represented by 48% of The
registers in the measurement period, the frequency determines 0.5% of parameters
outside the limit, it also presents a 5.7% harmonic distortion of voltage, where the
voltage parameters have to exceed the permissible limit complied with by the
Technical Standard of Electric Service, however, despite having a poor quality of
energy according to the NTCSE, the plant is not affected by poor voltage quality,
since when it is produced the plant is not operating; In order to improve the quality
of electrical energy, a reactive compensation bank with anti-resonant reactance’s
with three steps equal to 20 kVAr has to be installed due to the behavior of the
system and the high reactive power index, to draw up electrical drawings, And
machines to determine the installed power, make a quality dossier, prepare an
electric maintenance plan with predictive, corrective actions that are adjusted to the
type of machines that the factory counts to reduce monthly expenses for the
consumption of reactive energy; According to the economic evaluation and the
necessity of the tariff change from BT5 to BT4 by the level of consumption
surpassing the current plan and to formalize the operation of the factory the amount
to invest amounts to S / 12,024.00 Soles therefore it is feasible its implementation
and its Recovery is 20 months.
Key words: Electric energy quality. Electrical indicators.

14
I. INTRODUCCIÓN.
1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA
1.1.1 Contexto internacional.
La energía eléctrica constituye el primordial elemento que permite el
funcionamiento de las industrias a nivel mundial; sin ella, nuestras
empresas no podrían funcionar. En nuestra vida diaria dependemos de la
energía eléctrica cada vez más, ya que todas nuestras actividades
industriales y comerciales están definitivamente unidas al uso de la
energía eléctrica, sin embargo, paradójicamente, no se ha logrado obtener
una percepción unificada de calidad de energía a nivel internacional.
Básicamente la calidad de un producto se refiere a las garantías y
confianza que presenta el productor a fin de demostrar al usuario que se
está cumpliendo los niveles o estándares exigidos o previstos. En base a
esta definición deducimos que la calidad de energía eléctrica comprende
los estándares que deben tener los suministros de corriente alterna en las
instalaciones eléctricas, estos estándares están dados en términos de
Tensión eléctrica o voltaje, forma de onda y frecuencia constante. En vista
que la energía eléctrica constituye un bien de consumo, esta debe
mantener un determinado nivel de calidad.
La Calidad Eléctrica está reglamentada mediante normas para determinar
parámetros básicos de calidad de suministro eléctrico. Las perturbaciones
eléctricas pueden estar dadas en las instalaciones del usuario final, las
cargas pueden afectar a la tensión, a la corriente o a la frecuencia del
usuario o la empresa eléctrica.
Actualmente la Unión Europea, importa el 53% de su energía,
básicamente las fuentes de energía europea están constituidas por
petróleo (33%), gas (23%), fósiles sólidos (carbón, lignito, turba) (17%),
nuclear (14%) y renovables (12%); el precio de la electricidad en la UE es
un 40% superior al de los Estados Unidos de América. (Ambiente, 2006,
p. 20).

15
Las normativas que regulan la calidad en el servicio eléctrico varía de
acuerdo a la región o al país, tal es así que en Europa se aplica la norma
la EN50160, normativa que regula la calidad de suministro eléctrico, sin
embargo, no incluye a los países anglosajones en los que se aplican las
normativas IEEE 1159 y en materia de armónicos las G5/4. (Ambiente,
2006, p. 22).
1.1.2 Contexto nacional.
Según el Diario Gestión en el Perú un 22 % de los usuarios a nivel
nacional recibieron una mala calidad de energía eléctrica en el primer
semestre del 2012, así mismo la mala calidad del suministro eléctrico
redujo en promedio un 5% de su facturación anual en ventas para un
usuario industrial, por compensación debido a las pérdidas en reparar o
reponer maquinarias o equipos dañados por los cambios de voltaje. El
director general de Electricidad del Ministerio de Energía y Minas (MEM),
Javier Muro, mencionó durante XIV Congreso de la Energía 2016 que “En
calidad de servicio eléctrico todas las zonas, incluso de empresas públicas
y privadas fuera de Lima, están por debajo de los niveles de calidad de
servicio y esa es la realidad”. Pero según advierte Muro este problema se
debe abordar no solo desde el punto de vista regulatorio sino desde la
gestión de las propias empresas y del aparato público, agregó que “Las
medidas regulatorias hay que acompañarlas de una gestión que
dependerá de la propia visión del Estado, a través del Estado empresario
y a través de como mejoramos la gestión mientras que resolvemos los
problemas de capital de las propias empresas” (Diario Gestión, 2016, p.
5).
1.1.3 Contexto local.
En la Factoría Servicios Industriales AYBAR – Cajamarca se tiene
conocimiento de que los gastos energéticos son una parte importante del
costo operativo total, sin embargo, la situación energética que viene
atravesando son de significativas pérdidas económicas, es por ello que se
ha tomado la decisión de migran a un plan tarifario que se acomode a las
necesidades, teniendo conciencia del crecimiento de la factoría en

16
relación al aumento de cargas así mismo se ha podido observar un
inadecuado uso eléctrico, las conexiones internas en los tableros de
control en su mayoría están desordenados, sin identificar, rotular, sucios,
dificultando una detección temprana de fallas; y, la identificación de
dispositivos defectuosos. No se tiene conocimiento del balance de cargas
por lo que se toma como un desequilibrio de tensión los cuales afectan
gravemente a los sistemas de distribución de baja tensión siendo el
resultado problemas al momento de los arranques de motores,
perturbaciones ocasionadas por equipos instalados, o diferentes factores
que conllevan a una mala calidad de energía eléctrica por pérdidas de
tensión, es por ello que se debe hacer un análisis para tener una línea
base en la que opera su sistema eléctrico en la actualidad para así
evaluar si su gasto es normal o excesivo en comparación con la de sus
operaciones, se hace referencia probable debido a la expansión de cargas
eléctricas, porque se desconoce el origen de estas perturbaciones
eléctricas. La empresa Hidrandina S.A. que realiza la distribución y
comercialización de energía eléctrica dentro del área de Cajamarca
imputa a las dificultades o rarezas en las instalaciones eléctricas del
usuario, mientras que este último las sindica a insuficiencias en las redes
de suministro, por lo que se hace necesario realizar un estudio para
determinar la calidad de la energía eléctrica en las instalaciones de la
mencionada empresa a fin de determinar perturbaciones de voltaje y
determinar conclusiones que nos permitan un correcto empleo de la
energía eléctrica asegurando el correcto funcionamiento de los equipos
eléctricos.
1.2 TRABAJOS PREVIOS
A continuación, las investigaciones antecedentes que ayudaron con la
presente investigación:
Holguín, M y Gómez D. (2010) en la tesis para obtener el título de ingeniero
eléctrico “Análisis de calidad de energía eléctrica en el nuevo campus de la
Universidad Politécnica Salesiana” realizó un estudio con el objetivo de
descubrir soluciones seguras para edificar sediciones y diferenciaciones de

17
voltaje y plantear soluciones para reprender fallas o dificultades presentadas
en el sistema eléctrico, para lo cual analizó la calidad de la energía eléctrica
en la mencionada universidad enfocando su estudio en base a la regulación
de CONELEC 004/01 así como varias normas internacionales, obteniendo las
siguientes conclusiones: Los niveles de tensión cumplen con la norma
NTC1340 ya que sus variación de tensión son admisibles; según los niveles
de tensión hallados, su voltaje de tensión es tolerable; y sus parámetros dentro
de niveles tolerables las cuales se notan por el buen estado en sus
instalaciones eléctricas.
Zapata, Y. (2010) en la tesis para obtener el título de grado de ingeniero
electrónico “Análisis Electrónico de Las Soluciones que Existen En Calidad De
Energía Eléctrica Y Eficiencia Energética” de la Universidad Austral de Chile
desarrolló un estudio y análisis de los procedimientos existentes en el
mercado que permiten mejorar los disturbios que se dan en la red de energía
eléctrica y que afectan en su calidad, lo cual comprende un análisis del
estándar Chileno con respecto al tema de Eficiencia Energética, debido a las
restricciones de gas y a la contaminación existente este tomo gran importancia
en los últimos años. En su estudio llego a la siguiente conclusión: Los
supresores de picos son la mejor alternativa de solución para diferentes tipos
de perturbación existiendo tres categorías, siendo los de tipo B y C como los
que entregan considerable protección.
Grande, N. (2012). En la tesis para obtener el título de Ingeniero Electricista
“Calidad de energía y eficiencia energética en edificios públicos”, realizó un
estudio con el objetivo de examinar la Calidad y Eficiencia energética en
edificaciones públicas, mediante cálculos eléctricos y fingimientos con cargas
energéticas y así ofrecer alternativas eficientes, económicas, viables y de gran
confiabilidad, para verlas reflejadas en la baja de las retribuciones a empresas
suministradoras, sea por uso superfluo, de equipos inteligentes, servicios en
mal estado o multas generadas por la empresa. En su estudio llegó a las
conclusiones que la importancia de un análisis de calidad de energía es
indispensable por que se conocen los orígenes de desperfectos por mal
trabajo de los componentes; una buena calidad de energía provoca bajos

18
costos en el dispendio, manutención o en cancelación de multas generadas
en la compañía de suministro; utilizando dispositivos eficaces y aplicando
normas de eficiencia energética dando como resultado la reducción de costos
en la factura eléctrica.
Camacho, J. (2015). En la tesis para obtener el título de Ingeniero en
Electrónica, Control y Redes Industriales “Estudio de factibilidad para el
mejoramiento de la calidad de energía eléctrica en la planta industrial
Inducuerdas”, realizó un estudio con el objetivo de estudiar la calidad de
energía eléctrica en la planta industrial INDUCUERDAS para detectar posibles
perturbaciones en la red, los efectos asociados a este problema y sus posibles
soluciones, concluyendo que el nivel de variación de voltaje cumple con la
regulación, ya que el 100% de los datos no excede el 10% de voltaje nominal,
pero existen fluctuaciones en tensión y corriente debido a sobrecarga de tipo
monofásico hacia dos de las fases, el valor de los flickers es de 0.433 por lo
tanto se encuentra bajo el límite de 1, los armónicos de voltaje tienen un THD
de 3,39% por ende el 100% de los datos están bajo el límite de 8, el factor de
potencia promedio es de 0,65 y no cumple con la regulación porque está bajo
el límite mínimo de 92; el factor de potencia medido es de 0.65, se propone
implementar su corrección un banco automático de capacitores 13.5 kVAr,
cada condensador es de 4,5 kVAr, es decir se tendrá en condiciones de carga
mínima 4,5VAr y después de conectar cada paso se completará los 13,5 kVAr,
evitando que exista una sobrecompensación.
1.3 TEORÍAS RELACIONADAS AL TEMA
1.3.1Definición de la calidad
La calidad nace con los primeros productos manufacturados por el hombre,
e inicialmente se define como “aptitud para el uso”, con el tiempo además
de buscar que los productos manufacturados sean aptos para el uso,
debían ser estéticos, lo que implicaba que tengan ciertas características
que podían ser valoradas por el cliente. En la edad media brotan mercados
con base en la reputación de la calidad de los productos, se acreditó la
costumbre de ponerles marca y con esta práctica se desarrolló el interés

19
de mantener una buena popularidad, dado lo artesanal del proceso, la
observación del producto terminado era adeudo del productor que era el
mismo artesano. Con el inicio de la era industrial esta situación cambió, el taller
cedió su lugar a la fábrica de producción masiva, como consecuencia de la alta
demanda aparejada con el espíritu de mejorar la calidad de los procesos,
la función de inspección llega a formar parte vital del proceso productivo y
es realizada por el mismo operario (el objeto de la inspección simplemente
señalaba los productos que no se ajustaban a los estándares deseados).
Hoy en día, la calidad de un producto o servicio es el conocimiento que el
cliente tiene de un producto, es un afianzamiento mental del consumidor
que toma consentimiento con dicho producto o servicio y la capacidad del
mismo para compensar sus necesidades. (Carro, 2004, p. 83).
Conforme a la norma técnica peruana NTP ISO 8402, edición 1995, se
entiende por calidad a la “totalidad de las características de una entidad
que le confieren la aptitud para satisfacer las necesidades explícitas e
implícitas”. (MEN, 1995, p. 2).
En Japón conciben por calidad al bienestar del cliente y se admite que el
único que puede evaluar la calidad del producto es el mismo cliente.
1.3.2 Calidad de la energía eléctrica
El término Calidad de Energía Eléctrica (CEE) es utilizado para describir
una combinación de características a través de las cuales el producto y el
servicio del suministro eléctrico corresponden a las expectativas del
cliente, y puede definirse como una ausencia de paralizaciones sobre
tensiones e imperfecciones emanadas por armónicas en la red y
variaciones de voltaje RMS provisto al usuario, esto es referido a la fijeza
del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. Una buena
calidad de energía nos brinda mayor seguridad y un educado trabajo de
todos los equipos eléctricos y electrónicos acoplados al sistema ya que

20
estos maniobran entre sus límites de tolerancia aceptable, lo que le
permite aumentar su eficiencia y su vida útil. (MEM, 2011, p. 10).
Existen 4 parámetros para tener buena Calidad de Energía Eléctrica:
 No deben de existir interrupciones en el suministro eléctrico
(debe haber continuidad).
 El voltaje tiene que estar en rangos permisibles (amplitud del
voltaje).
 La frecuencia debe estar dentro de tolerancias admitidas.
 La energía eléctrica debe tener forma de onda senoidal.
La continuidad, representa el tiempo en que las señales de tensión y
corriente son utilizables por el usuario, y los otros, representan la Calidad
de la Energía Eléctrica, dada como el producto de la tensión por la
corriente.
Las perturbaciones o disturbios, representan desviación del valor nominal
de la tensión, corriente y/o frecuencia. Están dadas básicamente por
sobre tensión y sub tensión de voltaje, ruidos, cortes de suministro
eléctrico, entre otras. Es por esto que nace la necesidad de contar con
productos, equipos y servicios que brinde soluciones de eficientes,
certificando la secuencia de las operaciones diarias del usuario.
En la actualidad, la calidad de la energía eléctrica ha obtenido gran
importancia floreciendo quizás la razón más importante la indagación del
aumento de productividad y competitividad de las empresas. Asimismo,
porque existe una interrelación entre calidad de la energía eléctrica, la
eficiencia y la productividad.
La calidad del servicio de suministro de energía eléctrica tolera y afianza
la fuerza comercial, industrial y social de los países, ya que la sociedad
actual es dependiente del comportamiento de sus equipos, informáticos
motorizados y de telecomunicaciones. Cuando ocurren rarezas en el

21
suministro de la energía eléctrica, las conductas de estos sistemas se ven
afectados, los beneficios económicos y de bienestar que suministra la
tecnología se excluyen y se desasen numerosos problemas, tanto para la
empresa suministradora como para sus usuarios. El suministrador,
constantemente atribuye los problemas a anomalías en la instalación del
usuario, mientras que el usuario atribuye los problemas a las deficiencias
en las redes de suministro de la energía eléctrica. En gran parte de los
casos, ambos dejan de lado las limitaciones que tienen los equipos
electrónicos sensibles para operar cercanos a las redes eléctricas
tradicionales de ambos.
Podemos decir, que la calidad de la energía es importante por encontrar
caminos seguros para corregir los disturbios y variaciones de voltaje en el
lado del usuario y plantear soluciones para corregir las fallas que
muestran en el lado del sistema de la empresa suministradora de energía
eléctrica, para alcanzar con ello un suministro de la energía eléctrica con
calidad.
Según la norma NTCSE se toman en cuenta estos parámetros para
calidad de producto.
1.3.3 Indicadores de la Calidad de producto
1.3.3.1 Tensión
La tensión eléctrica, diferencia de potencial o voltaje, se define como
la presión que ejerce una fuente de energía eléctrica electromotriz
sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico
cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. A
mayor diferencia de potencial sobre las cargas eléctricas o electrones
contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente
en el circuito al que corresponda ese conductor. En otras palabras, la
tensión, voltaje o diferencia de potencial es el impulso que necesita
una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito
eléctrico cerrado. La unidad de medida a emplear será el Voltio (V)
(Heumann, 1978, p. 78).

22
1.3.3.2 Frecuencia
En Electricidad, la Frecuencia (f) constituye el fenómeno físico que se
repite cíclicamente un número determinado de veces durante un
segundo de tiempo y puede abarcar desde uno hasta millones de
ciclos por segundo o Hertz (Hz). Se representa con la letra (f) y su
unidad de medida es el ciclo por segundo o Hertz (Hz). Sus múltiplos
más generalmente empleados son el kilohertz (kHz) = 103
Hertz o mil
Hertz, el Megahertz (MHz) = 106
Hertz o un millón de Hertz y el
Gigahertz (GHz) = 109
Hertz o mil millones de Hertz (Fink, 1997, p.15)
1.3.4 Perturbaciones en el sistema eléctrico
Este tema se inicia siendo necesario percibir cuales son las
perturbaciones que afectan la calidad de la energía, causando problemas
en el sistema eléctrico. A estas perturbaciones se les ha proporcionado
conceptos.
Un conjunto de trabajo de la IEEE desplegó una categorización de varios
fenómenos, que son las que diariamente se usan para la conexión de las
mediciones. (Caicedo, 1996, p. 36).
1.3.4.1 Transientes o transitorios (transients)
Son violentos acrecentamientos de la tensión con permanencia de
milésimas de segundos. Los transitorios logran echar abajo los
aparatos electrónicos de los equipos, colgar computadores crear faltas
en la transmisión de información digital o perjudicar la protección de los
motores. Los transitorios se causan en la conexión y desconexión de
grandes equipos o inclusive por los rayos.
Las alternativas de solución para delimitar estas dificultades es la
implementación UPS’s, protectores electrónicos de transientes,
convertidores de aislamiento y acondicionadores de la calidad de la
energía eléctrica (Power Quality Conditioners).
Los transitorios, que son potencialmente el tipo de perturbación
energética más perjudicial, se dividen en dos subcategorías: (Caicedo,
1996, p. 41).

23
A. Impulsivos
Los transitorios impulsivos son sucesos imprevistos de cresta alta
que elevan la tensión y/o los niveles de corriente en dirección
positiva o negativa. Estos tipos de sucesos se pueden catalogar
más detenidamente por la velocidad en la que acontecen (rápida,
media y lenta). Los transitorios impulsivos pueden ser sucesos muy
vertiginosos (5 nanosegundos [ns] de tiempo de ascenso desde
estado estable hasta la cresta del impulso) de una duración breve
(menos de 50 ns). (Caicedo, 1996, p. 42).
Figura 1
B. Oscilatorios
Un transitorio oscilatorio es un cambio imprevisto de estado estable
de la tensión o la corriente de una señal, o de ambas, tanto en los
límites positivo como negativo de la señal, que fluctúa a la
frecuencia natural del sistema. En términos simples, el transitorio
hace que la señal de suministro produzca un aumento de tensión y
luego una bajada de tensión en forma alternada y muy rápida.
(Caicedo, 1996, p. 45).
Recuperadode:
https://ingenieriainternacional.wordpress.com/in
genieria-internacional-e-informatica-
2/%C2%BFsabias-que/calidad-de-energia/f2-
ticpgdea/
Transitorio Impulsivo

24
Figura 2
1.3.4.2 Sag y Swell
A. Depresiones de voltaje (Sags)
Una caída es una reducción violenta de la tensión por debajo del 90%
de su valor nominal y obtiene durar de 10 ms a 1minuto.
Las caídas son perturbaciones eléctricas más frecuentes, causan
oscilaciones en la iluminación, reinician computadoras producen
paradas intempestivas de variadores de velocidad su comienzo suele
estar en la conexión o desconexión de una carga grande como un
compresor de aire acondicionado o un motor gigante.
Estas pueden ser causadas por operaciones de maniobra asociadas
con la desconexión temporal de suministro, por el flujo de corrientes de
falla y descargas atmosféricas, así como con la gran demanda de
corriente asociada al enlace de magnas cargas, como logra ser el
arranque de un motor gigante, ya que éstos tienen corrientes de
arranque de seis a diez veces su corriente nominal, con lo que llegan a
afectar la señal de voltaje. A pesar de todo, estas bajas de voltaje
comúnmente tienen una permanencia superior a 30 ciclos y la baja del
voltaje es de menor magnitud. Las fallas que causan los agotamientos
Recuperadode:
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ingenieria-internacional-e-informatica-
ctocplm/
Transitorio oscilatorio

25
de voltaje pueden mostrar tanto en el interior de la instalación industrial
como en el sistema de suministro. El agotamiento del voltaje dura hasta
que la falla se elimina mediante el trabajo de los equipos de protección.
No obstante, los consumidores de los otros tres alimentadores
experimentarán un agotamiento de voltaje con una permanencia igual
al tiempo que dilata en liberarse la falla. Con procedimientos de re cierre
en la subestación para descartar la falla del alimentador, los usuarios
de los alimentadores paralelos alcanzarán estar inseguros inclusive
cuatro agotamientos continuos de la capacidad del voltaje, con una
permanencia cerca de seis ciclos hasta el orden de dos segundos.
(Mora, 2003, p. 65).
Figura 3
B. Dilatación de voltaje (Swell)
Sobre voltaje es la ampliación súbita de la tensión por arriba del 10 %
de su valor nominal, inducen el disparo de las protecciones automáticas
perjudican a los motores y reducen el tiempo de duración de las
lámparas.
Las sobretensiones obtienen originarse por la caída de cargas
elementos arriba.
Es un incremento en el valor eficaz de la tensión a la frecuencia
fundamental, con magnitudes que se encuentran por lo menos un 10%
Recuperadode:
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sag-voltaje/
Señal de voltaje con sag.

26
arriba del valor nominal y tiene una duración de medio ciclo hasta un
minuto. Generalmente los swell custodian los desplomes de tensión
temporales (sags).
Son ocasionados por la desconexión de cargas grandes y no llega a
ser un sobre voltaje. Surgen en las fases no fallidas de un circuito
trifásico que ha mostrado un corto circuito monofásico o cuando los
medios impugnan carga. Los aumentos en la tensión pueden causar
perturbaciones en los dispositivos de control y controladores de estado
sólido de motores, especialmente en variadores de velocidad, quienes
interrumpen su operación al tratar de proteger sus circuitos
electrónicos. Igualmente pueden someterse a esfuerzos dieléctricos a
los mecanismos de computadoras y reducir su vida útil. Para minimizar
los efectos hostiles producidos por este tipo de fenómenos se puede
recurrir a supresores de transitorios y UPS’s (Mora, 2003, p. 68).
Figura 4
1.3.4.3 Desviación de la forma de onda (waveform distortion)
A. Distorsión armónica
La distorsión armónica significa simplemente que la forma de onda de la
tensión (o corriente) no es una senoidal. Esto resulta de la adición de una
Recuperadode:
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eria-internacional-e-informatica-2/%C2%BFsabias-
que/calidad-de-energia/swell-voltaje/
Señal de voltaje con swell.

27
o más ondas armónicas que se sobreponen a la onda fundamental o de
60 Hz y de acuerdo con el orden de la armónica es el grado de distorsión
de la onda fundamental. Si se tiene una señal periódica no senoidal,
entonces ésta puede descomponerse en una sumatoria de funciones
senoidales y cosenoidales armónicamente relacionadas por la frecuencia.
La distorsión armónica está compuesta por tensiones o corrientes que
tienen frecuencias que son múltiplos de la frecuencia fundamental (60 Hz)
del sistema de suministro. (Seymour y Horsley, 2004, p. 17).
Figura 5
B. Fluctuaciones de tensión (Flicker o Parpadeo)
Flicker es el parpadeo apreciable en la iluminación incandescente por
efecto de la fluctuación periódica de la tensión a frecuencia hasta 30
hercios. El flicker se origina generalmente en la cargas que funcionan en
un régimen ciclo de arranque y parada, aunque el flicker no afecta a los
equipos es molesto para las personas por ejemplo una fluctuación de la
tensión del 0,5% a 9 hercios es perceptible y puede provocar dolor de
cabeza. (Seymour y Horsley, 2004, p. 18).
Recuperadode:
https://ingenieriainternacional.wordpress.com
/ingenieria-internacional-e-informatica-
ejem-armonica/
Distorsión en la forma de onda.

28
C. Ruido eléctrico
Son indicaciones eléctricas en un dilatado de banda menor a 200 kHz
sobrepuestas a la indicación primordial de corriente o voltaje del sistema,
en la figura se muestra un gráfico típico de ruido eléctrico. Se debe
principalmente a switcheo, procedimientos de entrega de indicaciones de
radio, balastros de fluorescentes, variadores de frecuencia, dimmers
(atenuadores de iluminación) y equipo industrial de arco eléctrico. El ruido
provoca efectos indeseables tales como, la operación errónea de PLC’s,
problemas en la operación de sistemas de cómputo, problemas de audio
y video, entre otros y regularmente es amplificado por aterramientos
incorrectos. (Seymour y Horsley, 2004, p. 20).
Figura 6
1.3.5 Normas técnicas de calidad
1.3.5.1 Norma técnica de calidad de los servicios eléctricos. Decreto
Supremo Nº 020-97-EM
El objetivo de la presente Norma es establecer los niveles mínimos de
calidad de los servicios eléctricos, incluido el alumbrado público, y las
obligaciones de las empresas de electricidad y los Clientes que
Ruido Eléctrico
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m/ingenieria-internacional-e-informatica-
2/%C2%BFsabias-que/calidad-de-
energia/ruido_electrico/

29
operan bajo el régimen de la Ley de Concesiones Eléctricas, Decreto
Ley N° 25844. La presente Norma es de aplicación imperativa en todo
Sistema Eléctrico Rural (SER) desarrollado, operado y/o
administrado, en el marco de la Ley General de Electrificación Rural,
y su Reglamento. (MEN, 2011, Párr. 4).
De acuerdo a la presente norma, el control de la calidad de los
servicios eléctricos se realiza en los siguientes aspectos: Calidad de
Producto, en cuanto a Tensión, Frecuencia y Perturbaciones (Flicker
y Tensiones Armónicas); Calidad de Suministro en cuanto a
interrupciones; Calidad de Servicio Comercial, en cuanto a Trato al
Cliente, Medios de Atención y Precisión de Medida y Calidad de
Alumbrado Público en lo que se refiere a Deficiencias del Alumbrado.
Calidad del producto
La Calidad de Producto suministrado es evaluada por quebrantar
las tolerancias en niveles de tensión, frecuencia y disturbios en
los puntos de entrega. El registro de la Calidad de Producto se
hace por espacios mensuales, nombrados "Períodos de Control".
Conforme a lo desarrollado y con dispositivos de uso variado o
individual se hacen comprobaciones autónomas de cada
parámetro de Calidad de Producto. El tiempo mínimo de
comprobación es de siete (7) días calendarios, excepto la
frecuencia cuya medición es permanente durante el período de
control. A estas etapas se les designa como "Períodos de
Medición" (MEN, 2011, Párr. 11-15).
Los valores momentáneos de cada período de medición son:
- De quince (15) minutos para la tensión y frecuencia.
- De diez (10) minutos para las perturbaciones.
Los cuales son medidos, promediados y nombrados "Intervalos
de Medición".
Para las variaciones instantáneas de frecuencia:
- Su intervalo de medición es de un (1) minuto.

30
Si se evidencia que el indicador de un determinado parámetro no
cumple con las condiciones tolerables, en un momento de
medición, entonces la energía o potencia cedida es de mala
calidad en ese momento (MEN, 2011, Párr. 11-15).
Tensión
Indicador De Calidad
Dado por:
- Para un periodo de medición (k) de (15) minutos es:
V𝑘(%) =
(𝑉 𝑘−𝑉𝑛)
𝑉𝑛
𝑥100% ; (Expresada en: %).
Donde:
Vk: Media de los valores eficaces (RMS) instantáneos
obtenidos en el punto de entrega (V).
VN: valor de la tensión nominal (V)
Tolerancias
Admitidas para tensión nominal:
- ±5,0% para el sector urbano.
- ±7,5% para los sectores Urbano-Rurales y/o Rurales
En todos los niveles de tensión
Si la tensión supera el 5% del período de medición se considera
que la energía eléctrica es de mala calidad (MEN, 2011, Párr. 11-
15).
La compensación será por parte de los suministradores si se
prueba que la calidad del producto no compensa los estándares
fijados en la Norma (MEN, 2011, Párr. 11-15).
Frecuencia
Indicadores De Calidad.- El indicador principal para evaluar la
frecuencia de entrega, en un intervalo de medición (k) de quince
(15) minutos de duración, es la Diferencia (fk) entre la Media (fk)

31
de los Valores Instantáneos de la Frecuencia, medidos en un
punto cualquiera de la red de corriente alterna no aislado
del punto de entrega en cuestión, y el Valor de la Frecuencia
Nominal (fn) del sistema. Este indicador, denominado Variaciones
Sostenidas de Frecuencia, está expresado como un porcentaje de
la Frecuencia Nominal del sistema. (MEN, 2011, Párr. 11-15).
f 𝑘(%) =
(𝑓 𝑘−𝑓𝑛)
𝑓𝑛
𝑥100% (Expresada en: %).
Adicionalmente se controlan Variaciones Súbitas de Frecuencia
(VSF) por intervalos de un minuto; y la Integral de Variaciones
Diarias de Frecuencia (IVDF) (MEN, 2011, Párr. 11-15).
Tolerancias. - Las tolerancias admitidas para variaciones sobre
la frecuencia nominal, en todo nivel de tensión, son: (MEN, 2011,
Párr. 11-15).
- Variaciones Sostenidas (f'k) (%) : ± 0.6%.
- Variaciones Súbitas (VSF'): ± 1.0Hz.
- Variaciones Diarias (IVDF'): ± 600.0 Ciclos.
1.3.6 Norma ISO 50001
El propósito de esta norma es permitir a las organizaciones a establecer
los sistemas y procesos necesarios para mejorar el rendimiento
energético, incluyendo la eficiencia energética, uso y consumo. La
aplicación de esta norma tiene la finalidad de conducir a reducciones en
las emisiones de gases de efecto invernadero, el costo de la energía, y
otros impactos ambientales relacionados, a través de la gestión
sistemática de la energía. La presente Norma Internacional se aplica a
todas las organizaciones sin tener en cuenta el tipo y tamaños de las las
mismas, así como las condiciones geográficas, culturales o sociales. El
éxito de la implementación está en función al compromiso de todos
integrantes de los diferentes niveles, así como de sus funciones dentro de

32
la organización, particularmente de la alta dirección. (ISO 50001, 2011,
párr. 1-15).
La mencionada Norma Internacional define específicamente los
requerimientos de un sistema de gestión de la energía (SGEn) de una
organización lo cual permite desarrollar e implementar la mejor política
energética, estableciendo objetivos, metas, y planes de acción teniendo
en cuenta los requisitos legales y la información que se relaciona con
significativo consumo de energía. La implementación de un SGEn
posibilita a una empresa o institución alcanzar sus objetivos, definiendo
las acciones necesarias a fin de mejorar su eficiencia energética y
demostrando la conformidad con los requisitos internacionales. La
aplicación de la presente Norma Internacional puede ser adaptada a las
necesidades de cada institución, incluyendo la complejidad del sistema,
grado de documentación así como recursos, así mismo, puede ser
aplicada a las actividades bajo el control de la organización. (ISO 50001,
2011, párr. 1-15).
La aplicación de esta norma a nivel mundial permite el más eficiente uso
de las fuentes de energía, mejorando la competitividad y reduciendo las
emisiones de gases de efecto invernadero así como otros impactos
ambientales, siendo aplicable a todo tipo de energía utilizada. (ISO 50001,
2011, párr. 1-15).
Por otro lado, la presente Norma Internacional puede ser utilizada para
realizar la la certificación, el registro y la auto-declaración de los SGEn de
una empresa o institución. No constituye requisitos absolutos para lograr
el rendimiento energético además de los compromisos referentes a la
política energética de la organización y la del cumplimiento de los
requisitos legales u otros requisitos. En tal sentido, si dos organizaciones
llevan a cabo operaciones similares, pero con diferente eficiencia
energética, ambas pueden cumplir con sus requisitos. (ISO 50001, 2011,
párr. 1-15).

33
El mencionado documento está basado en los elementos comunes
plasmados en todas las normas ISO de sistemas de gestión, lo cual
garantiza un alto nivel de compatibilidad con la ISO 9001 (gestión de la
calidad) e ISO 14001 (gestión ambiental). Las organizaciones pueden
optar por integrar ISO 50001 con otros sistemas de gestión tales como de
la calidad, ambiental, salud y seguridad ocupacional, y otros. (ISO 50001,
2011, párr. 1-15).
Definiciones de importancia.
Ahorro de energía: Consiste en la reducción de la intensidad energética
realizando cambio de las actividades que requieren insumos de energía,
el cual, puede realizarse adoptando medidas técnicas, organizativas,
institucionales y estructurales, o modificando el comportamiento
(OPTIMAGRID, 2011, p. 9).
Desarrollo sostenible: Consiste en la satisfacción de las necesidades de
las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las
generaciones del futuro que puedan atender sus propias necesidades
(OPTIMAGRID, 2011, p. 10).
Eficiencia energética: Constituye el uso eficiente de la energía, es decir
incrementar la producción con menos energía. Así mismo es la relación
que existe entre la producción de energía útil que se obtiene por medio de
un proceso de conversión o una actividad de transmisión o
almacenamiento y la cantidad de energía consumida, la cual es medida
en kWh/kWh, toneladas/kWh o cualquier otra medida física del producto
útil.) (OPTIMAGRID, 2011, p. 10).
Energía: Capacidad de la materia para realizar trabajo ya sea en forma
de calor, luz u otros; se clasifica en diferentes tipos se trasformar de un
tipo de energía a otro (OPTIMAGRID, 2011, p. 10).
Gestión energética: Constituye el conjunto de medidas que se planifican
y se llevan a cabo con el objetivo de conseguir la utilización de la mínima
cantidad posible de energía manteniendo los niveles de confort y

34
producción; por lo tanto, es un procedimiento organizado de previsión y
control de consumo de energía, el que tiene como finalidad obtener el
mayor rendimiento energético posible sin disminuir el nivel de beneficios
obtenidas (OPTIMAGRID, 2011, p. 11).
Factores de la eficiencia energética
Reducción de la demanda energética: Reduciendo la demanda
energética nos permite progresar, de la forma más económica posible,
hacia los objetivos de reducción de los costos de abastecimiento de
energía, minimizando el impacto ambiental, e incrementando la seguridad
energética. (OPTIMAGRID, 2011, p. 14).
Diversidad energética: Al obtener la energía de diferentes fuentes nos
permite contar con un sistema eléctrico sólido y confiable; los avances
tecnológicos, hoy en día nos permiten contar con tecnologías capaces de
originar electricidad a partir energías renovables, además de los sistemas
tradicionales tales como las plataformas de generación térmica o
hidráulica (OPTIMAGRID, 2011, p. 14).
Aprovechamiento del uso de energías renovables: Las energías
renovables se obtienen de aquellas fuentes naturales virtualmente
inagotables, las que son recursos limpios y casi inagotables; además,
contribuyen a disminuir la dependencia de los suministros externos,
aminoran el riesgo de un abastecimiento poco diversificado y favorecen el
desarrollo tecnológico (OPTIMAGRID, 2011, p. 14).
Innovación tecnológica: Constituye la introducción de nuevos productos
y servicios o nuevos procesos de manera continua en la organización
industrial; está íntimamente ligada a la eficiencia energética y la búsqueda
de mejoras en los procesos industriales que requieran menos energía
para generar bienes y servicios (OPTIMAGRID, 2011, p. 15).
Autoconsumo a través de micro redes: Al hablar de autoconsumo de
energía, nos referimos al autoconsumo total, es decir a la energía
producida que se consume íntegramente en la red interior a la que se

35
conecta la instalación y el autoconsumo parcial o parte de la energía
generada que no se consume en la red interior y se vuelca a la red de
distribución. Las micro redes permiten gestionar y distribuir la energía, lo
cual mejora la escalabilidad de la demanda, la confiabilidad de la red, las
nuevas aplicaciones y la capacidad para que el consumidor pueda
gestionar mejor los costos, (OPTIMAGRID, 2011, p. 15).
Modificación de los hábitos de consumo: El comportamiento
energético puede ser consecuencia de la adquisición de un equipo
también por el hábito de conducta. En el primer caso mayormente está
relacionado a la nueva tecnología, mientras que los hábitos de consumo
son consecuencia de una conducta humana rutinaria (OPTIMAGRID,
2011, p. 15).
Sistema de gestión de energía
Se define como el conjunto de elementos interrelacionados o que
interactúan entre sí para establecer la política energética, los objetivos
energéticos y los procesos y procedimientos para alcanzar dichos
objetivos. Con la finalidad de dar soporte a la política medioambiental de
la Unión Europea, y frente al reto de su estrategia 20-20-20, se aprobó en
primera instancia una norma certificable, la EN16001, que garantizaba en
una organización su compromiso respecto a la eficiencia energética, que
en junio de 2011 dio lugar a la publicación de la Norma ISO 50001:2011
sobre Sistemas de Gestión de la Energía (OPTIMAGRID, 2011, p. 40).
El documento se basa en los elementos comunes que se encuentran en
todas las normas ISO sobre gestión de sistemas, asegurando un alto nivel
de compatibilidad con la norma ISO 9001 (gestión de calidad) e ISO 14001
(gestión ambiental) (OPTIMAGRID, 2011, p. 40).
1.3.7 Indicadores de mediciones del analizador de redes
Descripción de la operación de parámetros eléctricos registrados:

36
1.3.7.1 Parámetro de tensión media (V).
La denominación de media tensión es usada por las compañías
eléctricas para referirse a sus tensiones de distribución. En el caso del
Perú se usa para referirse a instalaciones con tensiones entre 1 y 30
kilovoltios (kV). Las tensiones de distribución dependen de la zona
geográfica, así como de la empresa suministradora. Las tensiones de
distribución más comunes son 13,2 kV, 15 kV, 20 kV y 30 kV.
(OSINERGMIN, 2016, p.15).
1.3.7.2 Tensión por fases diario
La fase indica la situación instantánea en el ciclo, de una magnitud que
varía cíclicamente. La tensión se o voltaje está dado por la diferencia
de potencial en una determinada fase. (OSINERGMIN, 2016, p. 16).
1.3.7.3 Parámetro de intensidad de corriente (I)
La intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de
tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los
electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de
Unidades se expresa en Amperios (culombios sobre segundo).
(OSINERGMIN, 2016, p.16).
1.3.7.4 Intensidad de corriente por fase
La cantidad de electricidad que pasa por un conductor en un segundo se
llama intensidad. En las mediciones, es necesario tomar la intensidad en
Amperios (A) para determinar la intensidad por fases.
1.3.7.5 Parámetro de potencia activa (W)
La potencia activa (Pa) es la potencia capaz de transformar la energía
eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes
convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como:
mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto,

37
la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se
habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para
determinar dicha demanda.
1.3.7.6 Parámetro de potencia reactiva (Q)
La potencia reactiva no se consume ni se genera en el sentido estricto y
en circuitos lineales solo aparece cuando existen bobinas o
condensadores. Por ende, es toda aquella potencia desarrollada en
circuitos inductivos. Conceptualmente, la potencia reactiva es una
potencia "de ida y vuelta"; es decir, cuando hay elementos que almacenan
energía (condensadores y bobinas), estos están permanentemente
almacenando y devolviendo la energía.
1.3.7.7 Parámetro de factor de potencia (COSϕ)
El Factor de Potencia (FP) es la relación entre las Potencias Activa (P) y
Aparente (S), si la onda de corriente alterna es perfectamente senoidal,
FP y Cosφ coinciden; el Cosφ (Coseno de φ) no es más que el coseno del
ángulo φ que forman la potencia activa (P) y la aparente (S) en el triángulo
de potencias tradicional.
1.4 Formulación del problema
Por lo mencionado se plantea el siguiente problema:
¿Cuáles son los indicadores eléctricos que determinan el nivel de calidad
de energía eléctrica de la Factoría Servicios Industriales Aybar –
Cajamarca?
1.5 Justificación del estudio
La presente investigación se justifica en el hecho que permitirá determinar
los indicadores eléctricos que determinan el nivel de calidad de energía
eléctrica en la Factoría Servicios Industriales Aybar, lo cual tiene una
importancia económica, tecnológica y operativa.

38
1.5.1 Económica
Uno de los principales problemas en el consumo de energía eléctrica
es el hecho que al alterarse los parámetros normales deterioran los
equipos eléctricos, ocasionando mayor gasto a la empresa, por otro
lado, una energía de baja calidad es más costosa en vista que se está
pagando un producto que no se está empleando.
La aplicación del presente estudio al determinar las causas de la baja
calidad de energía eléctrica, redundará en la obtención de mayores
utilidades por parte de la empresa.
1.5.2 Tecnológica.
En el transcurso de los años la tecnología ha ido evolucionando, los
Sistemas de Control han demostrado que facilitan la operación de una
planta industrial, pero lo más importante de estos sistemas es que se
puede optimizar los diferentes procesos, sin embargo, siempre están
presentes posibles fallas, por lo que la presente investigación busca
Identificar dichas fallas que pueden ocasionar interrupciones de
energía lo cual ocasionaría una baja calidad en el fluido eléctrico.
1.5.3 Operativa.
Al evaluar el estado de los diferentes equipos con las que cuenta la
empresa, e identificar fallas que puedan provocar la mala calidad de los
servicios eléctricos, se incrementará la operatividad en la Factoría
Servicios Industriales Aybar.
1.6 Hipótesis.
Si se realiza un análisis de los indicadores eléctricos se posibilitará la
mejora de la calidad de energía eléctrica en la Factoría Servicios
Industriales Aybar – Cajamarca.

39
1.7 Objetivos.
1.7.1 Objetivo General:
Realizar un análisis de los indicadores eléctricos para posibilitar la
mejora de la calidad de la energía eléctrica en la Factoría Servicios
Industriales Aybar Cajamarca.
1.7.2 Objetivos Específicos:
A. Verificar la calidad de energía eléctrica en cuanto a tensión,
técnicas vigentes (NTCSE).
B. Identificar las posibles fallas que pueden ocasionar interrupciones de
energía, determinando alternativas de solución para mejorar el
problema identificado.
C. Realizar una evaluación económica.

40
II. Método.
2.1 Diseño de investigación
El enfoque de investigación empleado es el cuantitativo, ya que se utilizará la
recolección de datos en base a mediciones numéricas, buscando especificar
las propiedades, características y rasgos importantes del fenómeno analizado.
El tipo de investigación es aplicada debido que se emplea conocimiento de
las ciencias relacionadas al estudio para resolver una problemática de la baja
calidad de la energía eléctrica.
El diseño de investigación empleado es no experimental transversal, no
generándose ninguna situación, sino que se observan situaciones ya
existentes, no provocadas intencionalmente en la investigación por quien la
realiza. En la investigación no experimental las variables independientes
ocurren y no es posible manipularlas, no se tiene control directo sobre dichas
variables ni se puede influir sobre ellas, porque ya sucedieron, al igual que
sus efectos (Hernández, Fernández y Baptista, 2010, p. 149).
2.2 Variables y Operacionalización de variables.
Variable dependiente: Calidad de energía eléctrica.
Variable independiente: Indicadores eléctricos.

41
2.2.1 Operacionalización de variables.
Tabla 1: Operacionalización de las variables
Variable Definición Conceptual Definición Operacional
Dimension
es
Indicadores
Escala de
Medición
Instrumento
VARIABLE
INDEPENDIENTE:
Indicadores
eléctricos
Elementos que influyen
en el nivel de calidad de
energía eléctrica
Se obtendrá levantando
información mediante
estudios de campo.
Calidad
de
producto
Tensión suministrada
(V)
Intervalo
Fichaderecoleccióndedatos
Frecuencia (Hz) Intervalo
Intensidad (A) Intervalo
VARIABLE
DEPENDIENTE:
Calidad de
energía eléctrica
Combinación de
características a través de
las cuales el producto y el
servicio del suministro
eléctrico corresponden a las
expectativas del cliente, y
puede definirse como una
ausencia de paralizaciones
sobre tensiones e
imperfecciones emanadas
por armónicas en la red y
variaciones de voltaje RMS
provisto al usuario, esto es
referido a la fijeza del
voltaje, la frecuencia y la
continuidad del servicio
eléctrico (MEM, 2010, p.10)
Se obtendrá mediante el
análisis en función a los
parámetros de calidad de
producto definidos por la
Norma Técnica de Calidad
de los servicios eléctricos.
Tensión.
Variación porcentual de
la tensión en intervalos
de 10 min.
.
Razón
Frecuenci
a.
Variaciones sobre la
frecuencia nominal. Razón
Fuente: Elaboración propia

42
2.3 Población y muestra.
2.3.1 Población:
La población a analizar será los 22 equipos eléctricos de la Factoría
Servicios Industriales Aybar Cajamarca, contando con Tornos,
rectificadores, maquinas de soldar, fresadora y taladros. El inventario
esta en el anexo 4.
2.3.2 Muestra:
Es en esencia, un subconjunto de elementos que pertenecen a ese
conjunto definido en sus características al que llamamos población
(Hernández, Fernández y Baptista, 2006, p. 236).
Debido a la naturaleza de la investigación se considera la muestra
igual a la población.
2.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
2.4.1 Técnicas:
“Una técnica es el conjunto de mecanismos, medios y
procedimientos que nos conduzcan a reunir datos con un propósito
específico” (Hernández, Fernández y Baptista, 2006, p. 225).
En la presente investigación se utilizará la técnica de observación.
2.4.2 Instrumento:
Como instrumento de recolección de datos se empleará una ficha
de recolección de datos. (Anexo 1).
2.5 Métodos de análisis de datos
En el presente estudio se emplean métodos de análisis estadísticos para
el análisis de datos. Se describen los datos mediante tablas de
frecuencias, gráficos estadísticos (barras, histogramas, circulares), así
también se emplean las medidas de tendencia central tales como la
moda, media y mediana, teniendo en cuenta los objetivos planteados y
los resultados obtenidos. Los datos que se obtengan durante la
investigación serán procesados y tabulados mediante hojas de cálculo
Excel.

43
2.6 Aspectos éticos
En el presente estudio se tomará en cuenta las consideraciones éticas
pertinentes, tal como confidencialidad de la información, por lo tanto, la
información obtenida no será revelada ni divulgada para cualquier otro
fin.

44
190
200
210
220
230
240
250
06:44:00p.m..645
09:44:00p.m..645
12:44:00a.m..645
03:44:00a.m..645
06:44:00a.m..645
09:44:00a.m..645
12:44:00p.m..645
03:44:00p.m..645
06:44:00p.m..645
09:44:00p.m..645
12:44:00a.m..645
03:44:00a.m..645
06:44:00a.m..645
09:44:00a.m..645
12:44:00p.m..645
03:44:00p.m..645
06:44:00p.m..645
09:44:00p.m..645
12:44:00a.m..645
03:44:00a.m..645
06:44:00a.m..645
09:44:00a.m..645
12:44:00p.m..645
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TENSION (V)
Vrms ph-n L1N Med Vrms ph-n L2N Med Vrms ph-n L3N Med
Series4 Vn Vn-sup
Comportamiento de la tensión
Elaboración propia
III. Resultados
3.1. Verificación de la calidad de energía eléctrica en cuanto a tensión,
técnicas vigentes.
Análisis de la calidad de energía. Descripción de la planta (Anexo 5).
Tensión: Las siguientes graficas nos muestran la tensión del sistema desde
el 22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 horas (Anexo 16). Así
como también la relación de las variaciones de tensión respecto al proceso
productivo de la planta.
Figura 7
Observaciones: La grafica de tensión muestra que hay un incumplimiento
de los límites de tensión especificados por la NTCSE. (±5%). Esta
sobretensión está presente en el 41% de la data valida una vez aplicado el
percentil 95 (5% de tolerancia respecto al total de intervalos medidos). Se
ha considerado tensión nominal 220V, por consiguiente, el límite máximo
permitido es 231V.La máxima tensión registrada en el periodo de medición
238.7V. Tabla 2: Resumen de tensión
Fase R Fase S Fase T
Máximo (V) 238.7 237.6 235.4
Promedio (V) 232.6 232.4 228.2
Mínimo (V) 225.9 209.7 218.7
Elaboraciónpropia

45
Elaboraciónpropia
Comportamiento de la Frecuencia (Hz)
Se evidencia un comportamiento cíclico de la sobretensión producida que
supera los 231V. Por esta razón se considera la revisión de los periodos
respecto al proceso productivo (magnitud de corriente de la planta en el
mismo intervalo de tiempo en que se produce la sobretensión) (Anexo 8).
Verificándose que es en los intervalos de muy baja carga o ausencia de ella
donde se producen las sobretensiones que superan los 231V. A pesar de
tener una mala calidad de energía de acuerdo a la NTCSE, la planta no se
ve afectada por la mala calidad de tensión, puesto que cuando esta se
produce la planta no está operando. Se recomienda revisar con la
compañía concesionaria las condiciones de operación del transformador de
distribución de 160kVA (10kV/0.38-0.22kV) que alimenta la planta. Esta
sobretensión en el punto de acoplamiento común afecta a otros usuarios
también.
Frecuencia: Las graficas siguientes nos musetra la frecuencia del sistema
desde el 22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 horas (Anexo 16).
Observaciones: Los valores de frecuencia total del sistema no superan los
límites establecidos por la NTCSE (±0.6%). Se tiene que la frecuencia con
la que el sistema se encuentra funcionado es de buena calidad, siendo solo
1 el intervalo que están por debajo de la tolerancia permitida, representando
el 0.5% de la medición de acuerdo a la NTCSE.
Figura 8

46
0
10
20
30
40
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Corriente (A)
Corriente L1 Med Corriente L2 Med Corriente L3 Med
Comportamiento de la Corriente (A)
Elaboraciónpropia
Elaboración propia
Elaboración propia
Corriente: Las siguientes graficas nos muestran la corriente del sistema
desde el 22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 horas.
Tabla 3: Resumen de corriente (A)
Figura 9
Observaciones: La grafica de corriente muestra que hay consumo en la
fase R a pesar de que las fases S y T no registra consumo. Este consumo
es mínimo alrededor de los 2A-3 A. La máxima corriente alcanzada en el
periodo de medición es 45A. Graficos del comportamiento diario se
encuentran en el Anexo 9.
Tabla 4: Resumen de corriente por fases
La fase T en las condiciones de trabajo continuo con carga estable presenta
un menor consumo de corriente. Evidenciando la conexión interna de
Máximo (%) 3.3 4.1 3.0
Promedio (%) 2.5 2.4 2.2
Mínimo (%) 1.9 1.9 1.6
Máximo (A) 45.0 45.0 41.4
Promedio (A) 9.6 9.0 7.8
Mínimo (A) 0.4 0.2 0.2

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1
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3
4
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THDv (%)
THD V L1N Med THD V L2N Med THD V L3N Med
Comportamiento de la distorsión armónica de tensión (THD V)
cargas monofásicas en el sistema. Las gráficas de corriente evidencian un
proceso de trabajo de la planta regular y periódico. Se recomienda revisar
el balance de cargas del sistema.
Distorsión armónica de tensión THDv: Las siguientes grafica nos
muestran la distorsión de tensión del sistema desde el 22/04/2017 06:44pm
hasta el 29/04/2017 12:14 horas.
Figura 10
Observaciones: Los valores de distorsión armónica total del sistema no
superan los límites establecidos por la NTCSE (5%). La máxima distorsión
armónica total de tensión se presenta en la fase S y es 4.1%.
Cuando se incrementa la corriente en el sistema se evidencia un ligero
cambio en el THDv (Anexo 10). A pesar de que las corrientes de fase tienen
un amperaje de 40, se evidencia que el contenido armónico de corriente no
es tan grande como para deformar de manera notable la forma de onda de
tensión y producir un incremento considerable del THDv.
Distorsión armónica individual de tensión: Las siguientes graficas nos
muestran la distorsión armónica individual de tensión del sistema desde el
22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 horas.
Elaboraciónpropia

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Distorsión Individual de Tensión (%)
2th 3th 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th 11th 12th 13th
14th 15th 16th 17th 18th 19th 20th 21th 22th 23th 24th 25th
0
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09:44:00p.m..645
ARMONICOS INDIVIDUALES DE TENSIÓN (%)
3th 5th 7th
Comportamiento de la Distorsión individual de tensión (%)
Comportamiento de los armónicos individuales de tensión (%)
Figura 11
Figura 12
Observaciones: Los órdenes armónicos de tensión predominantes son
3th, 5th y 7th. Siendo el orden 5th el de mayor magnitud. Durante el periodo
de medición no se exceden los límites establecidos para armónicos
individuales de tensión en la NTCSE (5%). Debido a la presencia de los
armónicos individuales de tensión, en la instalación de sistemas de
compensación reactiva en la planta se debe incorporar reactancias
antiresonantes en cada paso del banco. Dado que la interacción de
Elaboraciónpropia
Elaboraciónpropia

49
Elaboración propia
Elaboración propia
capacitores de manera directa al sistema puede originar la amplificación de
los armónicos existentes y afectar a la red.
Flicker: Las siguientes grafica nos muestran la medición del flicker en el
sistema desde el 22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 horas,
considerando las magnitudes de Pst y Plt por fase, el comportamiento está
demostrado en el anexo 11.
Tabla 5: Resumen de Flickers Pst.
Tabla 6: Resumen de Flikers Plt.
Observaciones: Las tablas nos muestran que se excede el límite permitido por
la NTCSE (1Pst). La máxima valor de Pst se presenta en la fase T y es 2.5. Existe
correlación entre el incremento del flicker y la aparición y/o incremento de la
carga (Anexo 12), en ese sentido el flicker es originado por la cargar. El flicker
está relacionado con la estabilidad de tensión en el sistema, la influencia de la
carga está demostrada en el presente informe. Esto comprueba que se trata de
un punto de la red que tiene una baja potencia de cortocircuito, por lo que es
recomendable modificar las condiciones del suministro tanto en su valor de
tensión como en la impedancia de cortocircuito del transformador que lo
alimenta. También se recomienda incrementar la sección de los conductores en
planta en un calibre, para que la potencia de cortocircuito crezca y de esta
manera el sistema al interior de la planta sea más estable.
Pst L1N Pst L2N Pst L3N
Máximo 2.44 2.43 2.50
Promedio 0.58 0.54 0.61
Mínimo 0.08 0.01 0.10
Plt L1N Plt L2N Plt L3N
Máximo 2.10 1.93 2.14
Promedio 0.67 0.59 0.68
Mínimo 0.16 0.02 0.16

50
3.2. Identificar las posibles fallas que pueden ocasionar interrupciones de
energía, determinando alternativas de solución para mejorar el
problema identificado.
Realizado el análisis de calidad y teniendo los registros de los intervalos
recogidos reales se tiene que las fallas que generan las interrupciones se
debe principalmente a la potencia activa instalada y al tipo de cargas con la
cuenta la factoría, que superan muy por encima a la potencia contratada, lo
cual nos llevó a plantear la pimera alternativa de solucion que es el cambio
del plan tarifario siendo el BT4 el más adecuado por el tipo de cargas con el
que trabaja la planta. Debemos revisar el comportamiento dinámico de la
compensación reactiva (Anexo 13) que se necesitaría en cada intervalo de
medición, para evitar los pagos por exceso de consumo de energía reactiva,
necesitamos tener un factor de potencia superior a 0.9572, sin embargo,
para mayor confiabilidad del sistema emplearemos un factor de potencia
objetivo de 0.98. ya que en dicho plan se paga la energía reactiva.
Empleando el método grafico se puede observar tres bloques claramente
diferenciados de requerimiento de potencia reactiva: 20, 40 y 60 kVAr. Por
lo que proponemos la siguiente alternativa de solución que es el banco de
compensación reactiva de 60 kVAr y que tendrá tres pasos iguales de
20kVAr. De accionamiento. demostrado en el (Anexo 14) del cálculo del
banco de compensación reactiva. También podemos emplear aplicaciones
como las de la compañía CIRCUTOR, en la cual ingresando los valores de
las mediciones tenemos 58.87 kVAr para compensar (Anexo 14). Empleando
el método de los MVA para obtener la corriente de cortocircuito en el lado de
baja tensión del transformador de suministro tenemos que la corriente corto
circuito es de 3.19 MVA. Como el banco de compensación reactiva tiene tres
pasos iguales, entonces tendremos tres probabilidades de resonancia en el
sistema. Debido a que la probabilidad de resonancia es cercana al orden 7,
es necesario colocar reactancias anti-resonantes para proteger al banco
frente al fenómeno de amplificación armónica y resonancia. Debido a que las
cargas principalmente tienen contenido del 5th se colocará una reactancia y
será de 5.7%. Al colocar la reactancia las unidades capacitivas van a
soportar una tensión permanente de 243.9 V.

51
Elaboración propia
3.3.Propuesta económica.
En función al análisis realizado, la compensación automática es la más
apropiada o conveniente para la factoría de servicios industriales Aybar
ya que satisface las necesidades de potencia reactiva variable. Por tal
motivo el análisis económico de las medidas de mejora para valorar el
periodo de amortización a partir de la estimación del costo de la inversión.
Considerando que la tarifa de la factoría en el futuro será BT4, entonces
el pago por exceso de consumo de energía reactiva le costará 4.21 ctms
S/. /kVArh, por lo que el proyecto de instalación del banco de
condensadores es una alternativa viable y rentable ya que la recuperación
está dada en 20 meses, demostrado en el (Anexo 15).
Tabla 7: Resumen de costos y recuperación
Aumentar el calibre del conductor para reducir pérdidas por efecto joule.
Esto nos permitirá ahorrar entre 1% y 2% de la facturación. Los procesos
de soldaduras son muy comunes en el sector metalmecánico. Hay
muchas innovaciones recientes que hacen la soldadura más eficiente
energéticamente, incluyendo el uso de inversores en lugar de
transformadores con rectificadores; monitorización, control y
compensación de las variaciones del parámetro de soldadura para
optimizar la potencia requerida para soldar. Por lo cual se debe evaluar la
eficiencia del sistema actual de soldadura empleado, y los disponibles
actualmente, evaluando el ahorro energético conseguido y considerando
la inversión a realizar/ amortización. Demostrado en la propuesta de
ahorro de la planta (Anexo 15).

52
IV. Discusión
EL análisis de la calidad de la energía eléctrica de la Factoría Servicios
Industriales Aybar, ha tenido como objetivo identificar el comportamiento de
los indicadores eléctricos para establecer una línea base con la que funciona
la factoría, contra la cual se ha evaluado los parámetros obtenidos como
resultado del análisis (Anexo 2), mediante el empleo de un Analizador de
Redes Trifásico portátil modelo FLUKE 435-II, identificando una mala calidad
del producto referente a la tensión.
Al analizar la tensión, y compararlo con la Norma Técnica de Calidad de los
Servicios Eléctricos (NTCSE), observamos que esta norma técnica
considera mediciones de tensión RMS promedio en intervalos de 15 min
durante 7 días consecutivos, los límites son el ± 5% del valor de la tensión
nominal (N). si en un intervalo (k), para la zona urbana; de los datos
levantados (Anexo 2), tenemos periodos de mala calidad ya que los
parámetros registrados exceden los límites permitidos representando el
48%, por lo que se considera a ese intervalo como intervalo de mala calidad,
así mismo se demuestra la mala calidad del producto ya que las sobre
tensiones y las sub-tensiones registradas superan el límite permisible que es
± 5% de los parámetros especificados en la norma técnica.
En cuanto a frecuencia, se ha realizado el registro de la Frecuencia del
sistema para determinar el comportamiento de este parámetro (Anexo 13)
en lo que al compararlo con la Norma Técnica de Calidad de Servicios
Eléctricos (NTCSE), la cual considera que la energía eléctrica es de mala
calidad, si las variaciones sostenidas de frecuencia se encuentran fuera del
rango de tolerancias por un tiempo acumulado superior al 1% del periodo de
medición; siendo la tolerancia máxima la variación respecto a la frecuencia
nominal el ±0.6%; es decir se considera que la frecuencia es de mala calidad
si está por encima de la tolerancia máxima de 60.36 Hz o por debajo de la
tolerancia mínima por debajo de 59.64 Hz, por lo que se infiere que la
Frecuencia con la que el sistema se encuentra funcionado es de buena
calidad ya que los intervalos que se encuentran por debajo de la tolerancia
mínima permitida representan el 0.5% ya que de todos intervalos registrados

53
solamente 1 intervalo está por debajo de la tolerancia permitida de acuerdo
a la NTCSE.
Así mismo, en cuanto a Intensidad de corriente (Anexo 15), se ha observado
que el comportamiento está acorde al funcionamiento de la factoría.
La mala calidad de tensión ocasionada por el exceso de carga reactiva
produce sobrecalentamiento de conductores alimentadores, envejecimiento
prematuro y vibraciones excesivas en los motores de inducción, por ello se
recomendó implementar un banco de condensadores automático de 60 kVAr
con 3 pasos de acción iguales a 20 kVAr.
Holguín, M y Gómez, D. (2010), en su tesis “Análisis de calidad de energía
eléctrica en el nuevo campus de la Universidad Politécnica Salesiana” realizó
un estudio con el objetivo de descubrir soluciones seguras para edificar
sediciones y diferenciaciones de voltaje y plantear desenlaces para
reprender fallas o dificultades presentadas en el sistema eléctrico, para lo
cual analizó la calidad de la energía eléctrica en la mencionada universidad
enfocando su estudio en base a la regulación de CONELEC 004/01 así como
varias normas internacionales, obteniendo las siguientes conclusiones: Los
niveles de tensión cumplen con la norma NTC1340 ya que sus variación de
tensión son admisibles; según los niveles de tensión hallados, su voltaje de
tensión es tolerable; y sus parámetros dentro de niveles tolerables las cuales
se notan por el buen estado en sus instalaciones eléctricas, coincido con los
autores ya que para realizar el estudio de la calidad de energía eléctrica
también me base en normas para este caso la NTCSE llegando al resultado
que en términos de tensión los registros de los intervalos sobrepasaron los
límites permisibles por dicha norma al encontrar un 48% de parámetros de
mala calidad superando al 5% aceptable.
Zapata, Y. (2010) en su tesis “Análisis Electrónico de las Soluciones que
existen en Calidad de Energía Eléctrica y Eficiencia Energética” desarrolló
un estudio y análisis de los procedimientos existentes en el mercado que
permiten mejorar los disturbios que se dan en la red de energía eléctrica y
que afectan en su calidad, lo cual comprende un análisis del estándar

54
Chileno con respecto al tema de Eficiencia Energética, debido a las
restricciones de gas y a la contaminación existente este tomo gran
importancia en los últimos años. En su estudio llego a la conclusión que los
supresores de picos son la mejor alternativa de solución para diferentes tipos
de perturbación existiendo tres categorías, siendo los de tipo B y C como los
que entregan considerable protección, para este caso discrepo con Zapata
ya que del análisis realizado el que más se acomoda como alternativa de
solución a la propuesta en esta investigación, un equipo de compensación
automática debido a su potencia reactiva variable, por lo tanto del análisis y
el comportamiento de las instalaciones surge la alternativa de solución.
Grande, N. (2012), en su tesis “Calidad de energía y eficiencia energética en
edificios públicos”, realizó un estudio con el objetivo de examinar la Calidad
y Eficiencia energética en edificaciones públicas, mediante cálculos
eléctricos y fingimientos con cargas energéticas y así ofrecer alternativas
eficientes, económicas, viables y de gran confiabilidad, para verlas reflejadas
en la baja de las retribuciones a empresas suministradoras, sea por uso
superfluo, de equipos inteligentes, servicios en mal estado o multas
generadas por la empresa. En su estudio llegó a las conclusiones que la
importancia de un análisis de calidad de energía es indispensable por que
se conocen los orígenes de desperfectos por mal trabajo de los
componentes; una buena calidad de energía provoca bajos costos en el
dispendio, manutención o en cancelación de multas generadas en la
compañía de suministro; utilizando dispositivos eficaces y aplicando normas
de eficiencia energética dando como resultado la reducción de costos en la
factura eléctrica, coincido con Grande ya que depende del análisis de calidad
de energía, para tener una línea base del comportamiento eléctrico, a la vez
que una buena calidad de energía tiene como consecuencia una disminución
considerable en los costos de energía activa, así mismo sirve como un
respaldo para reclamos y compensaciones por mala calidad de producto
dada por la entidad del servicio de acuerdo a normas (NTCSE).
Camacho, J. (2015), en su tesis “Estudio de factibilidad para el mejoramiento
de la calidad de energía eléctrica en la planta industrial Inducuerdas”, realizó

55
un estudio con el objetivo de estudiar la calidad de energía eléctrica en la
planta industrial INDUCUERDAS para detectar posibles perturbaciones en
la red, los efectos asociados a este problema y sus posibles soluciones,
concluyendo que el nivel de variación de voltaje cumple con la regulación,
ya que el 100% de los datos no excede el 10% de voltaje nominal, pero
existen fluctuaciones en tensión y corriente debido a sobrecarga de tipo
monofásico hacia dos de las fases, el valor de los flickers es de 0.433 por lo
tanto se encuentra bajo el límite de 1, los armónicos de voltaje tienen un THD
de 3,39% por ende el 100% de los datos están bajo el límite de 8, el factor
de potencia promedio es de 0,65 y no cumple con la regulación porque está
bajo el límite mínimo de 92; el factor de potencia medido es de 0.65, se
propone implementar su corrección un banco automático de capacitores 13.5
kVAr, cada condensador es de 4,5 kVAr, es decir se tendrá en condiciones
de carga mínima 4,5VAr y después de conectar cada paso se completará los
13,5 kVAr, evitando que exista una sobrecompensación. Coincido con lo
dicho por Camacho ya que con la utilización de un banco automático de
condensadores se podrá trabajar en condiciones de carga mínima y luego ir
incrementando con cada paso para evitar la sobrecompensación del factor
de potencia.

56
V. Conclusiones
1. Se ha verificado la calidad de la energía eléctrica en la Factoría Servicios
Industriales Aybar, determinándose que existe mala calidad de producto, en
cuanto a tensión (V) debido a la sobretensión y sub-tensiones representada
con un 48% de los registros en el periodo de medición, la frecuencia
determina un 0.5% de parametros fuera del limite, así mismo presenta un
5.7% en distorsión armónica de tensión. Donde se tiene que los parámetros
de tension superan el límite permisible acatado por la Norma Técnica de
Servicio Eléctrico, a pesar de tener una mala calidad de energía de acuerdo
a la NTCSE, la planta no se ve afectada por la mala calidad de tensión,
puesto que cuando esta se produce la planta no está operando.
2. Para mejorar la calidad de la energía eléctrica se tiene que instalar un banco
de 60 kVAr automatico de compensación reactiva con reactancias
antiresonantes con tres pasos iguales a 20 kVAr debido al comportamiento
del sistema y al alto índice de potencia reactiva, elaborar los planos
eléctricos, realizar inventarios de equipos y máquinas para determinar la
potencia instalada, hacer un dossier de calidad, elaborar un plan de
mantenimiento eléctrico con acciones predictivas, correctivas que se ajusten
al tipo de máquinas que cuenta la factoría para reducir gastos de dinero
mensuales por el consumo de energía reactiva.
3. Según la evaluación económica y a la necesidad del cambio tarifario de BT5
a BT4 por el nivel de consumo superando al plan actual y para formalizar el
funcionamiento de la factoria el monto a invertir asciende a S/ 12,024.00
Soles por lo tanto es factible su implementación y su recuperación es de 20
meses, los cuales estan demostrados en la evaluación.

57
VI. Recomendaciones
1. En la condición actual de funcionamiento para evitar pérdidas por efecto
Joule se recomienda elevar en 2 unidades el calibre del conductor que
alimenta la acometida principal hacia el tablero general ya que supera los 30
metros de recorrido para así poder tener un ahorro desde 0.5% hasta el 2%
mensual en la facturación de energía eléctrica este ahorro incluye el costo
del conductor, la impedancia de este conductor tiene gran importancia por
representar la acometida principal ya que la máxima corriente de la factoría
pasa por este cable, ya que por lo que con la corriente no se puede hacer
nada y con la resistencia sí. Realizar un balance de cargas de la planta ya
que existen cargas monofásicas asociadas que están afectando los
parámetros de medición por lo que se observa en el diagrama de
comportamiento de la tensión así mismo las conexiones están o tienen el
punto común fase S es decir están RS y ST, mas no con RT lo que conduce
a este desbalance.
2. Realizar el cambio de las barras de los tableros de contingencia por unos
que sean capaces de soportar la potencia de corto circuito con la finalidad
de proteger tanto al banco de capacitores como al sistema para lo cual se
hizo el cálculo MVA (Potencia de corto circuito). Suministrar un banco de
condensadores con las características dimensionadas en el estudio para
mejorar el factor de potencia de todo el sistema eléctrico y reducir gastos de
dinero mensuales por el consumo de energía reactiva.
3. Se recomienda revisar con la compañía concesionaria las condiciones para
el cambio tarifario, así como la operación del transformador de distribución
de 160kVA (10kV/0.38-0.22kV) que alimenta la planta. Esta sobretensión en
el punto de acoplamiento común afecta a otros usuarios también. Emplear
este estudio como base para futuros estudios.

58
VII. Referencias bibliográficas:
AMBIENTE, AGENCIA EUROPEA DEL MEDIO. Las subvenciones a la
energía en la Unión Europea: una visión general. [En línea] 2006. [Citado el:
15 de Nov de 2016.] http://www.mapama.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-
ambiental/publicaciones/Subvenciones Energia_tcm7-1895.pdf
CAICEDO, Omar. Calidad de la energía eléctrica. Colombia: Aenor, 1996.
CAMACHO, Janeth. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Facultad
de Informática y Electrónica. [En línea] 2015. [Citado el: 21 de oct de 2016.]
http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/3801.
CARRO, Roberto. Administración de la calidad total. Argentina:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA, 2004.
D.S. N° 020-97 EM, Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos.
Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos. Lima: 2011.
Diario Gestión. El diario de Economía y Negocios del Perú. [En línea] Nov de
2016. [Citado el: 17 de Nov de 2016.] http://gestion.pe/noticias-de-
electricidad-4339.
FINK, Donald. Manual de Ingeniería Eléctrica. Bogotá: Mc Graw Hill, 1997.
GRANDE, Nelson. y GUEVARA, Roberto. Universidad Centroamericana
"José Simeón Cañas" Facultad de Ingeniería y Arquitectura. [En línea] 2012.
[Citado el: 22 de oct de 2016.]
http://cef.uca.edu.sv/descargables/tesis_descargables/calidad_energia_efic
iencia_edificios_publicos.pdf.
HERNANDEZ, Roberto; FERNANDEZ, Carlos y BAPTISTA, Pilar.
Metodología de la Investigación. México: Mc Graw Hill, 2006.
HEUMANN, K. 1978. Fundamentos de electrónica de potencia. s.l.:
Telefunken Paraninfo, 1978.

59
HOLGUIN, Marcos y GOMEZ, David. Universidad Politécnica Salesiana
sede Guayaquil. Facultad de Ingeniería Eléctrica. [En línea] 20 de oct de
2016. http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/2110/13/UPS-
GT000145.pdf
INGENIERÍA INTERNACIONAL E INFORMÁTICA, S.A. [Citado el: 28 de oct
de 2016.] Disponible en:
https://ingenieriainternacional.wordpress.com/ingenieria-internacional-e-
informatica-2/¿sabias-que/calidad-de-energia/f2-ticpgdea/
ISO 50001. [En línea] [Citado el: 05 de Nov de 2016.] Disponible en:
https://www.iso.org/files/live/sites/isoorg/files/archive/pdf/en/iso_50001_ene
rgy-es.pdf
MORA, Juan. Perturbaciones en la onda de tensión. Girona: Universidad de
Girona, 2003.
NTP ISO 8402 MEM. Norma Técnica Peruana ISO 8402. [Citado el: 07 de
Nov de 2016.] Disponible en:
virtual.senati.edu.pe/pub/ICT2/4_RESUMEN_U1_ICT2.pps
OSINERGMIN. Mediciones de parámetros. [En línea] 2016. [Citado el: 05 de
Nov de 2016.]
http://www.osinergminorienta.gob.pe/documents/54705/340006/capitulo+10
.pdf.
OPTIMAGRID, Buenas prácticas para el ahorro de energía en la empresa -
2011. 43 pp.
SEYMOUR, Josephy y HORSLEY, Terry. Los siete tipos de problemas en el
suministro eléctrico. México: s.n., 2004.
ZAPATA, Yaneth. Análisis electrónico de las soluciones que existen en
calidad de energía eléctrica y eficiencia energética. Tesis para optar el título
de Ingeniera Electrónica en la Universidad Austral de Chile. [En línea] 2010.
[Citado el: 20 de oct de 2016.]
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2010/bmfciz.35a/doc/bmfciz.35a.pdf.

61
Anexo 1: Ficha de recolección de datos
FICHA DE RECOLECCIÓN DE DATOS
ANÁLISIS DE LOS INDICADORES ELÉCTRICOS PARA MEJORAR LA
CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA FACTORIA SERVICIOS
INDUSTRIALES AYBAR – CAJAMARCA.
Día Hora
CALIDAD DEL PRODUCTO:
FACTORES PARÁMETROS Unidad de Medida
Tensión V.
Frecuencia Hz.
Intensidad A.
Caídas de
tensión V.
Picos de Tensión V.
INSTALACIONES
ELÉCTRICAS
FACTORES PARÁMETROS Unidad de Medida
Demanda
máxima KW

63
Anexo 2: Plano de ubicación

64
Plano Catastral.
Elaboración propia
Aybar - Cajamarca

66
Anexo 4: Plantilla de levantamiento de equipos
Elaboración propia
Nombre: FACTORIA DE SERVICIOS AYBAR
Dirección:VIA DE EVITAMIENTO NORTE 1901 URB. SANTA MERCEDES - CAJAMARCA
Rubro: SERVICIOS INDUSTRIALES
ITEM CANT. DESCRIPCIÓN
POTENCIA
(HP)
POTENCIA
(W) MARCA MODELO
1 2
Máquinas de soldar 40A/21,6V –
260A/30,4V
9500.00 Indurama 280 HD
2 1
Máquinas de soldar 50A/22V –
320A/32,8V
3 3 Torno 15 11185.50 Redosa
4 2 Torno 8 5965.60 Redosa
5 1 Torno 6 4474.20 S/M
7 2 Torno 13.4 9992.38 DMTG
8 1 cepillo 3 2237.10 S/M
9 2 Rectificadores de discos 11.2/5.7 A 2100.00 Ranger 8500XLT
10 1 Rectificador de tambores 11.2/5.7 A 2100.00 Ranger T8445
11 1 fresadora 6 4474.20 Ucimu MH-800
12 1 Taladro 2.5 1864.25 S/M
13 1 Taladro 1 745.70 S/M
14 1 Taladro 0.5 372.85 S/M
POTENCIA INSTALADA (W) 68240.28
POTENCIA INSTALADA (KW) 68.24 KW
PLANTILLA LEVANTAMIENTO / INVENTARIO DE EQUIPOS
Fecha levantamiento: 20/04/2017

67
Anexo 5: Descripción de la planta.
En esta parte se muestra el análisis de las mediciones realizadas desde el
22/04/2017 06:44pm hasta el 29/04/2017 12:14 am. Instalando el equipo
analizador de redes marca Fluke 435 II. En el punto de alimentación de la
Factoría Servicios Industriales AYBAR. Siendo un intervalo de medición
representativo para el proceso que desarrolla la planta.

68
Ubicada en el cruce de la avenida Vía Evitamiento Norte y el jirón Jacaranda en
Cajamarca y su ubicación geo referenciada es la siguiente:
UTM: 775439; 9208619, Altura: 2722 msnm.

69
El suministro eléctrico contratado con la concesionaria de electricidad es en baja
tensión (BT), Concesionaria de electricidad HIDRANDINA S.A, Tipo de contrato
es TARIFA - BT5B – NO RESIDENCIAL, Tensión acometida es TRIFÁSICO
220/380 V. Potencia contratada 4.00 KW y su Factor de potencia es 1.00.

70
El pago por energía activa total promedio de los últimos 3 meses es S/.1550
soles al mes, tomando como base la facturación del mes de Abril del 2017.
La factoría cuenta con 22 equipos eléctricos y con una potencia instalada de
68,240.28 W superando muy por encima su potencia contratada que es de 4 kW.
Lo cual hace un consumo total en KW-h es de 96.58 KW-h por día cuyo costo es
de 54.87 soles multiplicado por 26 días laborables al mes tenemos un costo por
consumo de electricidad en los motores por mes de 1,426.54 soles que equivale
a una participación de 90% de costo mensual del recibo de luz eléctrica. Del
96.58 KW-h por día los tornos consumen el 51.7%, las máquinas de soldar el
27.84%, la fresadora consume el 6.57%, el rectificador consume 6.15%, los
taladros consumen 4.37% y el cepillo consume 3.28% de electricidad.
Nombre: FACTORIA DE SERVICIOS AYBAR
Dirección:VIA DE EVITAMIENTO NORTE 1901 URB. SANTA MERCEDES - CAJAMARCA
Rubro: SERVICIOS INDUSTRIALES
ITEM CANT. DESCRIPCIÓN
POTENCIA
(HP)
POTENCIA
(W) MARCA MODELO
1 2
Máquinas de soldar 40A/21,6V –
260A/30,4V
2 1
Máquinas de soldar 50A/22V –
320A/32,8V
3 3 Torno 15 11185.50 Redosa
5 1 Torno 6 4474.20 S/M
7 2 Torno 13.4 9992.38 DMTG
8 1 cepillo 3 2237.10 S/M
9 2 Rectificadores de discos 11.2/5.7 A 2100.00 Ranger 8500XLT
10 1 Rectificador de tambores 11.2/5.7 A 2100.00 Ranger T8445
11 1 fresadora 6 4474.20 Ucimu MH-800
12 1 Taladro 2.5 1864.25 S/M
13 1 Taladro 1 745.70 S/M
14 1 Taladro 0.5 372.85 S/M
POTENCIA INSTALADA (W) 68240.28
POTENCIA INSTALADA (KW) 68.24 KW
PLANTILLA LEVANTAMIENTO / INVENTARIO DE EQUIPOS
Fecha levantamiento: 20/04/2017

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