Dispositivo electrónico digital de bajo coste para la monitorización, alarma y registro de riesgos eléctricos.

1. Dispositivo electrónico digital de bajo coste para la monitorización,

alarma y registro de riesgos eléctricos, de una red eléctrica de baja tensión, a instalar dentro de cuadro eléctrico, caracterizado porque comprende:

- Sensores de tensión e intensidad eléctrica.

- Sensores de temperatura para medición temperatura ambiental y temperatura remota mediante huella infrarroja del cableado eléctrico, así como algoritmo comparador para detectar situaciones de riesgo eléctrico por sobreintensidad.

- Circuitos electrónicos de adaptación de señales digitales a niveles electrónicos TTL.

- Circuitos electrónicos de señalización alarma local mediante LED y zumbador.

- Tarjeta con microcontrolador para ejecutar programa de lectura, cálculo, análisis y almacenamiento de datos eléctricos.

- Tarjeta de memoria permanente tipo SD y reloj en tiempo real, para el registro y almacenamiento permanente de parámetros eléctricos y temperatura, así como la fecha y hora de la medida.

- Opcionalmente: Tarjeta de comunicaciones para envío datos a servidor externo.

D E S C R I P C I Ó N

DISPOSITIVO ELECTRONICO DIGITAL DE BAJO COSTE PARA LA MONITORIZACION, ALARMA Y REGISTRO DE RIESGOS ELECTRICOS

SECTOR DE LA TÉCNICA

El DISPOSITIVO ELECTRONICO DIGITAL DE BAJO COSTE PARA LA MONITORIZACION, ALARMA Y REGISTRO DE RIESGOS ELECTRICOS objeto del 10 presente modelo de utilidad será utilizado dentro de las instalaciones eléctricas de baja tensión, es decir, se instala en cuadros y circuitos eléctricos monofásicos 230Vac, o trifásicos de 380 Vac, y principalmente en ámbito no industrial, es decir, consumidor eléctrico particular, oficina o pequeño taller.

El dispositivo electrónico es un dispositivo de vigilancia de la red eléctrica con dos 15 funciones principales:

Monitorización, con el objeto de mitigar riesgos eléctricos mediante la señalización de anomalías eléctricas de forma local o remota.

Registro u almacenamiento de los parámetros históricos del suministro eléctrico, cuyo objeto es poder detectar el origen de daños eléctrico, y posibilitar la asignación 20 de responsabilidades económicas por los daños eléctricos eventualmente ocasionados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Breve definición Daños Eléctricos:

Se define como "daño eléctrico" a los desperfectos ocasionados por sucesos en la red eléctrica tales como bajadas o subidas de tensión, cortocircuitos o averías eléctricas en general, que producen no sólo desperfectos directos, sino también indirectos, tales como pérdidas de información, caducidad de alimentos en refrigerador que ha dejado 30 de funcionar, paradas en cadena productiva, etc.

Podemos clasificar las situaciones de riesgo eléctrico de acuerdo a su origen en los siguientes tipos:

Sobretensiones Permanentes, variaciones del voltaje eléctrico (Voltios) superiores al 10% de tolerancia (>253Vac) , El valor nominal de la tensión alterna eficaz de la 35

red eléctrica está fijado en España (y Europa) en 230Vac, y que se producen durante un tiempo considerable, y causadas por:

o rotura del conductor neutro (descompensación de fases) .

o Inadecuada elección pasos transformador distribución, que a veces ajusta la empresa distribuidora para compensar las caídas de tensión en líneas de baja 5 tensión de gran longitud.

o Desequilibrio en las Cargas trifásicas, que generan una corriente de neutro.

Sobretensiones Transitorias: sobretensiones del orden de kV (kiloVoltios) , en tiempos de µS (microsegundos) , en general incontrolables y originados por:

o Rayos y fenómenos atmosféricos. 10

o Conmutaciones en la red de distribución de Alta y Media tensión.

o Desconexión cargas importantes (Encendido apagado grandes motores) en zonas eléctricas vecinas.

o Cortes y micro cortes eléctricos.

Cortocircuitos, producidas habitualmente por defectos en los equipos eléctricos, o 15 cuando el cableado eléctrico en la red interior del consumidor está en mal estado. Suponen un gran riesgo pero normalmente son detectados por las protecciones del consumidor en corto espacio de tiempo.

Sobreintensidades, ocasionadas por un consumo en circuitos sobre los límites de la capacidad de los conductores eléctricos, que en el peor de los casos pueden 20 generar incendios. Son una de las causas principales de siniestros por incendio en viviendas en España.

Otros: frecuencia red eléctrica, energía reactiva y finalmente armónicos, no tienen gran incidencia en la generación de daños eléctricos.

El REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión) , define en viviendas únicamente 25 de manera obligatoria dispositivos de protección frente a cortocircuitos, mediante la instalación de interruptores diferenciales, y frente a sobreintensidades mediante interruptores magnetotérmicos. Ambos son dispositivos de tipo analógico capaces de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos en un determinado tiempo. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos 30 producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule) . En definitiva son dispositivos de tipo mecánico, y por tanto sujeto a frecuentes fallos, dada la falta de mantenimiento habitual, y la alta edad media del parque instalado.

Quedan fuera del ámbito del REBT en viviendas protecciones de Sobretensión, o la 35

utilización de registradores digitales (también denominados Data Loggers) de parámetros de la calidad de la red eléctrica.

Problema para el sector Asegurador:

En la actualidad (Junio de 2015) , los reportes de siniestros de origen eléctrico a las 5 empresas aseguradoras, y el creciente fraude por parte del asegurado suponen un grave problema de muy difícil solución. No existen medios técnicos más allá de las protecciones exigidas por el reglamento, para determinar el origen de daños eléctricos, es decir, es muy difícil determinar el origen del mismo (Consumidor, Distribuidora, Ingeniería, fabricante aparato eléctrico defectuoso, fenómenos atmosféricos 10 incontrolables) , a no ser que sean situaciones evidentes que afecten a múltiples usuarios. Una mayor información sobre sucesos en la red eléctrica podría redundar en una póliza de seguros contra daños eléctricos más económicas.

El uso masivo de registradores o datalogger, encarecería el coste de la póliza de seguros, por lo que estos dispositivos solo son usados por los consumidores industriales 15 o especializados, que si dispone de protecciones contra la sobretensión y sistemas de monitorización y registro de energía eléctrica activa y reactiva incluso para cargas parciales (submetering) .

Tecnologías Existentes de Monitorización y Registro: 20

Dentro de las tecnologías existentes en el mercado relacionadas con la adquisición de datos y monitorización, podemos enumerar las siguientes de acuerdo a su coste/complejidad:

1. Los Sistemas de Control y Adquisición de Datos en procesos industriales, o Sistemas SCADA (Supervisor y Control And Data Acquisition) , suponen un mercado 25 maduro, soluciones complejas, caras en adquisición y mantenimiento, y por tanto especializadas en el control de procesos industriales. Este mercado ha estado dominado por los grandes fabricantes especializados como GE, Siemens, Honeywell, Allen Bradley/Rockwell, etc. La evolución en los últimos 30 años, ha sido en dos direcciones: 30

o De Electrónica Analógica a Electrónica Digital: Conversión de elementos electrónicos analógicos a elementos electrónicos digitales, con protocolos y buses de comunicaciones.

o Conectividad: entre dispositivos/sensores en campo, diferentes CPUs en planta, Centros de control en planta e incluso conectividad con sistemas remotos. 35

Por ejemplo es posible leer un sensor en una fábrica remota desde el sistema de Gestión ERP (Enterprise Resource Planning) , en las oficinas centrales.

2. Smart Building, o Edificios inteligentes, Sistemas de Control y Adquisición de datos, reducidos al ámbito de instalaciones de un edificio. Este mercado ha sido también impulsado por grandes fabricantes. Una de las funciones más habituales e 5 importantes de los mismos es la monitorización de los parámetros de calidad del suministro eléctrico, consumo eléctrico (kWh) y Potencia Instantánea (kW) , para su posterior optimización.

3. Sistemas Domóticos / Inmóticos, Sistemas de control y adquisición de datos, como los anteriores, reducidos al ámbito doméstico / pequeña oficina. Por el 10 mercado objetivo deben ser más asequibles y sencillos. A día de hoy los estándares más utilizados son Konnex (

http://www.konnex.org

http://www.lonmark.org

4. A nivel doméstico empiezan a ser lanzados al mercado sistemas de monitorización energética bastante básicos, bajo coste, fácil instalación ya que 20 consideran únicamente un sensor de intensidad, obviando el carácter variable de la tensión, con destino el consumidor eléctrico más concienciado. Siendo habitual la existencia de pequeños fabricantes de tipo Startup, o empresas de rápido crecimiento.

5. En los últimos años ha surgido desde el Sector de las TIC (Tecnologías de la 25 Información y Comunicación) , la visión...

1. Dispositivo electrónico digital de bajo coste para la monitorización, alarma y registro de riesgos eléctricos, de una red eléctrica de baja tensión, a instalar dentro de cuadro eléctrico, caracterizado porque comprende:

- Sensores de tensión e intensidad eléctrica.

- Sensores de temperatura para medición temperatura ambiental y temperatura remota mediante huella infrarroja del cableado eléctrico, así como algoritmo comparador para detectar situaciones de riesgo eléctrico por sobreintensidad.

- Circuitos electrónicos de adaptación de señales digitales a niveles electrónicos TTL.

- Circuitos electrónicos de señalización alarma local mediante LED y zumbador.

- Tarjeta con microcontrolador para ejecutar programa de lectura, cálculo, análisis y almacenamiento de datos eléctricos.

- Tarjeta de memoria permanente tipo SD y reloj en tiempo real, para el registro y almacenamiento permanente de parámetros eléctricos y temperatura, así como la fecha y hora de la medida.

- Opcionalmente: Tarjeta de comunicaciones para envío datos a servidor externo.