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PROTOTIPO DE MEDIDOR MONOFÁSICO DE CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA RESIDENCIAL QUE PERMITA MONITOREAR EL COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA POR PARTE DEL USUARIO
dc.rights.license | restringido | es_ES |
dc.contributor.advisor | Galindo Noguera, Ana Lisbeth | |
dc.contributor.author | PICO VALERO, JOSÉ FERNEY | |
dc.contributor.author | LÓPEZ REYES, RUBÉN DARÍO | |
dc.contributor.other | GONZÁLEZ, FABIO ALFONSO | |
dc.coverage.spatial | Bucaramanga | es_ES |
dc.date.accessioned | 2025-05-05T20:03:31Z | |
dc.date.available | 2025-05-05T20:03:31Z | |
dc.identifier.citation | NA | es_ES |
dc.identifier.uri | http://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/19483 | |
dc.description | Ingenieria Eléctrica | es_ES |
dc.description.abstract | Este proyecto tuvo como objetivo general la implementación de un prototipo de medidor monofásico de consumo de energía eléctrica residencial, diseñado para monitorear el consumo de energía, y así proporcionar información útil al usuario. Para lograr esto, se integraron diversas tecnologías y herramientas computacionales que permitieron la medición de parámetros eléctricos clave como voltaje, corriente, potencia, factor de potencia y energía. En primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica que permitió recopilar información sobre la arquitectura de los medidores de energía residencial, lo que condujo a la creación de una matriz de caracterización técnica. A partir de esta matriz, se diseñó y construyó el prototipo utilizando componentes actuales como el sensor PZEM-004T y el microcontrolador ESP32. Este prototipo se conectó a la plataforma Arduino Cloud IoT para ofrecer visualización en tiempo real y almacenar los datos de consumo de energía. Las pruebas realizadas demostraron una buena precisión en la medición de todos los parámetros. Estas mediciones fueron contrastadas con instrumentos de referencia, utilizando pinzas amperimétricas para los valores de corriente y voltaje y un analizador de redes para el factor de potencia, mientras que la energía se comparó con medidores convencionales de energía. Los resultados obtenidos fueron alentadores, con un margen de error máximo 1,9% en la medición de corriente y voltaje y 1,7% en el consumo de energía. Además, se calculó el costo de la energía en términos monetarios, lo que facilita su comprensión para los usuarios y promueve una mejor gestión del consumo eléctrico. En conclusión, este prototipo representa una herramienta útil y eficiente para el monitoreo de consumo energía en diferentes entornos, promoviendo una gestión más consciente sobre este recurso. Las pruebas demostraron la viabilidad de este sistema. | es_ES |
dc.description.sponsorship | Unidades Tecnológicas de Santander | es_ES |
dc.description.tableofcontents | RESUMEN EJECUTIVO 13 INTRODUCCIÓN 15 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 18 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 18 1.2. JUSTIFICACIÓN 21 1.3. OBJETIVOS 24 1.3.1. OBJETIVO GENERAL 24 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 24 1.4. ESTADO DEL ARTE 25 2. MARCO REFERENCIAL 30 2.1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 30 2.1.1. MEDIDORES DE ENERGÍA 30 2.1.2. INFRAESTRUCTURA DE MEDICIÓN AVANZADA (AMI) 31 2.1.3. MICROCONTROLADORES 33 2.1.4. SENSORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE 37 2.1.5. VALOR EFICAZ O RMS 38 2.1.6. POTENCIA ACTIVA 39 2.1.7. POTENCIA REACTIVA 40 2.1.8. POTENCIA APARENTE. 41 2.1.9. FACTOR DE POTENCIA 42 2.2. MARCO LEGAL 43 2.2.1. LEY 142 DE 1994 43 2.2.2. LA NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (NTC) 6079 DE 2021 43 2.2.3. RESOLUCIÓN 038 DE 2014 (CREG) 44 2.2.4. NTC 2288 44 2.2.5. IEC 62056-1-0 INTERCAMBIÓ DE DATOS PARA LOS EQUIPOS DE MEDIDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA. CONJUNTO DLMS/COSEM. PARTE 1-0: MARCO DE NORMALIZACIÓN PARA LA MEDICIÓN INTELIGENTE. 45 2.2.6. ANSI C12.19 45 2.3. MARCO CONCEPTUAL 45 2.3.1. RED INTELIGENTE O SMART GRID 45 2.3.2. INTERNET DE LAS COSAS (IOT) 46 2.3.3. TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS DE COMUNICACIÓN 47 2.3.4. PLATAFORMAS IOT 48 3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 50 4. DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO 53 4.1. CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE ARQUITECTURAS DE MEDIDORES DE ENERGÍA PARA SENTAR LAS BASES DEL DESARROLLO DE UN PROTOTIPO. 53 4.1.1. MEDIDOR DE ENERGÍA INTELIGENTE BASADO EN IOT 53 4.1.2. PROTOTIPO DE MEDIDOR TRIFÁSICO INTELIGENTE EN LA UNIVERSIDAD DE BASORA, IRAK. 56 4.1.3. SISTEMA ANTI-ROBO DE ENERGÍA EN INDIA. 58 4.1.4. PROTOTIPO DE MEDIDOR DE ENERGÍA CON MODULO MULTIFUNCIONAL. 61 4.1.5. SISTEMA DE MEDICIÓN DE ENERGÍA PARA OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO. 64 4.1.6. PROPUESTA DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE ENERGÍA ELÉCTRICA BASADO EN IOT 66 4.1.7. DESARROLLO DE UN MEDIDOR DE ENERGÍA CON COMUNICACIÓN BIDIRECCIONAL UTILIZANDO ARDUINO. 68 4.1.8. DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE MONITORIZACIÓN DE CONSUMO DE ENERGÍA EN EL SECTOR RESIDENCIAL MEDIANTE IOT. 70 4.2. MATRIZ DE CARACTERIZACIÓN 72 4.2.1. PLATAFORMA IOT. 73 4.2.2. EQUIPOS PARA MEDICIÓN DE PARÁMETROS 73 4.2.3. MICROCONTROLADOR 74 4.2.4. INTERFAZ DE COMUNICACIÓN 74 4.2.5. INTERFAZ DE VISUALIZACIÓN 74 4.2.6. PROGRAMACIÓN 75 4.3. SELECCIÓN DE COMPONENTES 75 4.4. DISEÑO Y DESARROLLO DEL PROTOTIPO DE MEDIDOR MONOFÁSICO DE CONSUMO DE ENERGÍA 76 4.4.1. COMPONENTES EMPLEADOS 77 4.4.2. DISEÑO DEL HARDWARE 85 4.4.3. PROGRAMACIÓN DEL FIRMWARE 87 4.4.4. CONFIGURACIÓN DE LA PLATAFORMA EN LA NUBE 91 4.5. ENSAMBLE DEL PROTOTIPO. 95 4.6. ANÁLISIS DEL COSTO DEL PROTOTIPO. 100 4.6.1. COSTO DE COMPONENTES 101 4.6.2. COSTO DE FABRICACIÓN 101 4.6.3. COSTO DE SOFTWARE 102 4.6.4. ANÁLISIS DE COSTOS FIJOS Y VARIABLES 102 5. RESULTADOS 104 5.1. RESULTADOS EN LA VIVIENDA 1 106 5.1.1. MEDICIONES Y COMPARACIONES REALIZADAS 109 5.1.2. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 110 5.2. RESULTADOS EN LA VIVIENDA 2 115 5.2.1. MEDICIONES Y COMPARACIONES REALIZADAS 118 5.2.2. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 119 5.3. RESULTADOS FACTOR DE POTENCIA 123 5.3.1. MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA CON CARGA RESISTIVA 124 5.3.2. MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA CON CARGA CAPACITIVA 127 5.3.3. MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CARGAS INDUCTIVAS 131 5.3.4. MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA USANDO CARGA MIXTA 134 6. CONCLUSIONES 138 7. RECOMENDACIONES 140 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 141 9. ANEXOS 144 | es_ES |
dc.language.iso | es | es_ES |
dc.publisher | Unidades Tecnológicas de Santander | es_ES |
dc.subject | Arduino Cloud IoT | es_ES |
dc.subject | PZEM 004T | es_ES |
dc.subject | Medidor | es_ES |
dc.subject | Consumo de energía | es_ES |
dc.subject | Microcontrolador ESP32 | es_ES |
dc.title | PROTOTIPO DE MEDIDOR MONOFÁSICO DE CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA RESIDENCIAL QUE PERMITA MONITOREAR EL COMPORTAMIENTO DE LA DEMANDA POR PARTE DEL USUARIO | es_ES |
dc.type | degree work | es_ES |
dc.rights.holder | CC.BY.NC.ND 2.5 | es_ES |
dc.date.emitido | 2025-05-02 | |
dc.dependencia | fcni | es_ES |
dc.proceso.procesouts | investigacion | es_ES |
dc.type.modalidad | desarrollo_tecnológico | es_ES |
dc.format.formato | es_ES | |
dc.titulog | Ingeniero Electricista | es_ES |
dc.educationlevel | Profesional | es_ES |
dc.contibutor.evaluator | evaluador | es_ES |
dc.date.aprobacion | 2025-04-25 | |
dc.description.programaacademico | Ingeniería Eléctrica | es_ES |
dc.dependencia.region | bucaramanga | es_ES |
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