Cómo estimar los requisitos de electricidad
Cuando recibe su factura de energía cada mes, es posible que no comprenda exactamente cómo se calculó el monto total. Cada dispositivo o electrodoméstico de su hogar contribuye al importe total de la factura. Para determinar qué electrodomésticos y dispositivos consumen más energía, puede estimar los requisitos de energía totales para cada unidad. Esta estimación también es valiosa para estimar los requisitos de energía para un sistema de energía alternativo o de respaldo.
Estimar los requisitos de energía y los costos para alimentar un dispositivo o electrodoméstico es muy sencillo. Hay una etiqueta en la parte posterior de cada dispositivo que enumera los vatios que utiliza. Este es el número que necesitará para determinar su uso y necesidades de energía. Junto con los vatios, deberá estimar la cantidad de horas cada día que se utiliza ese dispositivo o electrodoméstico. Si prefiere no verificar todos sus dispositivos manualmente, puede comprar un dispositivo que le ayude a estimar el uso de energía. Estos dispositivos van desde simples dispositivos de medición de potencia hasta sofisticadas soluciones de monitoreo del hogar. En esta publicación, asumiremos que no tiene acceso a una solución sofisticada de monitoreo del hogar. Si es nuevo en la lectura de las etiquetas energéticas en la parte posterior de sus electrodomésticos y dispositivos, revise las siguientes secciones de antecedentes para que pueda comprender los conceptos básicos y la terminología eléctrica.
Antecedentes: conceptos básicos de electricidad
Para comprender los términos eléctricos que figuran en las etiquetas de los electrodomésticos o dispositivos, es necesario comprender varios términos eléctricos. Los términos básicos son voltaje, corriente y resistencia:
• Voltaje (Voltios): La diferencia de energía potencial (carga) entre dos puntos de un circuito. Un punto tiene más energía que el otro y la diferencia entre los puntos se llama voltaje. El voltaje se mide en voltios.
• Corriente (Amperios): El flujo de electrones (carga) entre dos puntos de un circuito. La corriente se mide en amperios.
• Resistencia (Ohmios): La resistencia es la resistencia eléctrica (dificultad) entre dos puntos de un conductor. La resistencia se mide en Ohmios.
El voltaje, la corriente y la resistencia se relacionan mediante una ecuación llamada Ley de Ohm, que es:
onde V son voltios, I es corriente y R es la resistencia. Al describir voltaje, corriente y resistencia, una analogía común que se utiliza es «agua que fluye en una tubería». La corriente es análoga al flujo de agua y el voltaje es la presión en una tubería. Cuando el voltaje (presión) es mayor, fluirá una corriente más fuerte. La Figura 1 muestra la analogía del agua con (a) presión (voltaje) sin corriente y (b) presión (voltaje) y corriente.
Figura 1. Ilustración mecánica de voltaje y corriente.
La electricidad también se puede expresar en unidades de potencia llamadas vatios. Un vatio es una unidad de potencia eléctrica representada por un amperio de corriente a través de un circuito con una diferencia de potencial de 1 voltio. La potencia está relacionada con el voltaje y la corriente mediante la siguiente ecuación:
donde P es potencia, I es corriente y V son voltios. La potencia (energía eléctrica) se mide en vatios o kilovatios. También se puede medir en el tiempo. Por ejemplo, una bombilla de 60 W consume 60 W en un momento determinado. Un kilovatio-hora (kWh) es la energía eléctrica equivalente a la potencia suministrada por un kilovatio durante una hora.
Antecedentes: voltaje CA y CC
Los conceptos eléctricos que hemos descrito hasta ahora son ejemplos de corriente continua (DC). La corriente continua (CC) es una corriente eléctrica que fluye linealmente en una dirección constante. También existe otro tipo de corriente llamada corriente alterna (CA), que se diferencia de la CC porque cambia de dirección. La Figura 2 ilustra la diferencia entre estos dos conceptos. Como se muestra, el voltaje de CC es constante en el tiempo. El voltaje CA tiene una onda sinusoidal, lo que significa que varía con el tiempo.
Figura 2. Diferencia visual entre voltaje CC y CA.
Podemos utilizar la analogía anterior del agua para describir la CA; En lugar de que el agua fluya directamente a través de la tubería, el agua en la tubería se mueve hacia adelante y hacia atrás mediante una manivela conectada a un pistón. La Figura 3 muestra una ilustración de este concepto. El chapoteo del líquido puede ser muy rápido a 50 o 60 ciclos por segundo (50 o 60 Hz). Los dispositivos que funcionan con pilas de combustible o baterías utilizan energía CC; sin embargo, los dispositivos que se conectan a la pared de nuestros hogares utilizan energía de CA.
Figura 3. Analogía CA de presión (voltaje) y corriente.
Verificación de la energía requerida
Para estimar el uso de energía de su hogar, las siguientes fuentes pueden ayudar:
• Facturas de electricidad
• Clasificaciones de equipos
• Perfiles de carga esperados
Al observar su factura de electricidad, puede ver cómo varían sus vatios de un mes a otro durante el año. Su consumo de energía es estacional y depende de dónde vive. Por ejemplo, si vive en un clima frío, sus facturas de invierno pueden ser mucho más altas que sus facturas de verano debido a la necesidad de calefacción durante el invierno. En climas cálidos, su factura de verano puede ser mucho más alta que su factura de invierno debido a que el aire acondicionado está funcionando durante todo el verano.
Cada aparato o dispositivo electrónico tiene una placa de identificación que especifica el voltaje, la corriente, la frecuencia y la potencia. Suelen estar situados en el panel posterior del dispositivo. Estas clasificaciones representan la cantidad máxima de energía que se puede suministrar; por lo tanto, la clasificación nominal es teóricamente de 100 por ciento de utilización. Muchos dispositivos no funcionan al 100 por ciento de utilización; por lo tanto, el uso de las capacidades nominales de la placa de identificación puede resultar en requisitos de energía inflados. En la Figura 4 se muestra un ejemplo de placa de identificación.
Figura 4. Placas de identificación de dispositivos electrónicos.
Aunque el uso de energía se puede calcular a partir de sus facturas de electricidad y las placas de identificación de sus dispositivos, las mediciones reales proporcionarán datos más precisos. Las mediciones de carga reales se pueden obtener utilizando medidores de vatios-hora. Estas mediciones de carga real se utilizan a menudo para diseñar sistemas fotovoltaicos, de pilas de combustible y de respaldo de baterías. Se requiere la carga real para determinar el tamaño y el costo del sistema de energía alternativa. A menudo, los diseñadores de sistemas recomendarán al cliente que cambie sus prácticas energéticas para minimizar su uso de energía, de modo que el sistema fotovoltaico pueda diseñarse para satisfacer esos requisitos en lugar de instalar un sistema más grande para compensar el uso máximo.
Calcular el consumo de energía
La cantidad total de energía utilizada por su hogar se puede calcular simplemente siguiendo seis sencillos pasos:
1. Enumere la cantidad de vatios para cada electrodoméstico o dispositivo electrónico (esto se llama «carga» para cada dispositivo). Se deben identificar todas las cargas eléctricas existentes y planificadas.
2. Estimar el uso diario promedio (el número de horas cada día que el electrodoméstico o dispositivo electrónico está funcionando)
3. Multiplique la potencia de la unidad por la cantidad de horas que la usa (esto le dará una cierta cantidad de “vatios-hora”). Por ejemplo, si utilizas un televisor de 120 vatios durante dos horas al día. Puede multiplicar la potencia en vatios por la cantidad de horas utilizadas por día para obtener 240 vatios-hora por día.
4. En tu factura de electricidad, la electricidad está en kilovatios-hora. Para comparar el consumo de energía en kilovatios-hora, necesitaremos convertir vatios-hora a kilovatios-hora. Dado que 1 kilovatio es igual a 1000 vatios, divida por 1000 para convertir vatios-hora (Wh) a kilovatios-hora (kWh):
240 Wh / 1000 = 0,24 kWh
5. Para comparar estos números con su factura de electricidad, necesitamos convertir este número a la cantidad de horas que el electrodoméstico o dispositivo usa por mes. Por ejemplo, 0,24 kWh x 30 días = 7,2 kWh al mes.
6. Para calcular los costos de electricidad y compararlos con su factura de electricidad, consulte su factura de electricidad para determinar cuánto paga por kWh. Si su factura dice que paga $0,12 por kilovatio-hora, el costo se puede estimar de la siguiente manera: 7,2 kWh por mes x $0,12 por kWh = $0,86 por mes.
Puede organizar estos números como en la Tabla 1 a continuación.
Tabla 1. Tabla para calcular la energía diaria promedio.
Al completar la Tabla 1, puede obtener una buena estimación de la cantidad de energía que utiliza cada mes y los costos asociados. Para dimensionar un sistema de almacenamiento de energía, también querrás observar la potencia máxima requerida (la cantidad máxima de energía que podría ser necesaria en un día) y la duración de la potencia promedio (el período de tiempo más largo que dura la potencia promedio). necesario). El consumo medio de energía define la energía total consumida diariamente.
Conclusión
En esta publicación, revisamos términos eléctricos básicos como voltaje, corriente, resistencia, potencia, corriente continua (CC) y corriente alterna (CA). Luego utilizamos estos conceptos para calcular los requisitos de energía de un electrodoméstico o dispositivo. Estos requisitos de energía se pueden utilizar para estimar el consumo total de energía y los costos asociados de esa carga de energía. El cálculo de estos requisitos puede ayudarle a reducir su factura eléctrica y a dimensionar un sistema fotovoltaico, de respaldo de batería u otro sistema de energía alternativa.
