Calcular la potencia
en casa

Por
Juan Fundora Lliteras*

 

Método práctico para calcular
la potencia de consumo de los equipos electrodomésticos?

El ahorro de energía en general, y de electricidad en particular, es una demanda impostergable en los propósitos de que nuestra especie sea más amigable con la naturaleza.

 

La humanidad no tiene otra opción: o abandona sus hábitos derrochadores y se impone un modo de vida sensato, o el hábitat terrestre alterará considerablemente los parámetros que lo hacen óptimo para la vida.

Ahorrar es un comportamiento cultural y en consecuencia exige conocimientos, destrezas y hábitos. Un conocimiento esencial en la sociedad moderna para el ahorro de electricidad, en el modo de vida actual, es conocer los niveles de consumo que tienen los equipos electrodomésticos del hogar.

Para facilitar ese aprendizaje, el Dr. Pablo Roque Díaz escribió el artículo «Guía para determinar el consumo de energía eléctrica», publicado en el número 33 de Energía y tú (enero-marzo de 2006). Ese artículo tiene la virtud de enseñar a los lectores cómo medir la potencia de consumo de los equipos electrodomésticos del hogar, haciendo uso del reloj contador de la vivienda. En esa ocasión, el reloj contador de disco giratorio era el mecanismo que poseían los relojes en esos años, y que aún pudiera estar instalado en algún hogar cubano.

El presente trabajo pretende enseñar a medir la potencia de consumo de los equipos electrodomésticos del hogar haciendo uso del reloj contador de pulso, equipo que se instaló en nuestros hogares en el marco de la Revolución Energética. De manera que este trabajo no difiere mucho del artículo publicado entonces por Roque Díaz, desde el punto de vista de sus propósitos, sólo que se ajusta a la medida que debe hacerse en las nuevas condiciones con un reloj diferente. Ahora pretendemos que los lectores no sólo aprendan el procedimiento, sino que también se motiven a hacer las operaciones que se indican para desarrollar un programa familiar de ahorro, lo cual sería de mucha utilidad para la economía y la ecología cubanas.


La potencia


Veamos cómo la potencia expresa el gasto energético de los equipos del hogar.
Nuestro pueblo tiene un alto nivel de instrucción y por ello buena parte de sus integrantes conocen qué es la potencia. No obstante, un repasito no viene mal para los que saben de ello, y sobre todo para los que no recuerdan el significado de esa magnitud.

 
Metrocontador mecánico, de disco giratorio.

 

Por potencia se entiende la magnitud física que mide la energía que por unidad de tiempo se pone en juego en los diferentes procesos de la naturaleza, o de la tecnología. Cualquier proceso material que tenga lugar en el universo se realiza transformando energía, en unos casos al transformar un tipo de energía con el objetivo de obtener otra para posteriores empleos, como es el proceso de generación de electricidad, o para obtener un resultado de utilidad directa, como pudiera ser la obtención de un movimiento. En ambos casos la cantidad de energía transformada en la unidad de tiempo, expresa la potencia del proceso dado. Es por ello que esta magnitud se emplea para caracterizar energéticamente los equipos electrodomésticos y toda la tecnología en general.

Para que se entienda mejor, resolvamos una pregunta que hacemos en la Secundaria Básica: ¿Cuándo se gasta o se consume o se transforma más energía: cuando subimos una escalera despacio o cuando subimos la misma escalera corriendo? En ambos casos se transforma la misma cantidad de energía, pues la altura que ascendemos es la misma; lo que es diferente es la potencia con que realizamos ese ejercicio.

Si subimos lentamente transformamos la energía en un tiempo relativamente largo y, por tanto, la potencia con que se realiza el ejercicio es pequeña; pero si transformamos la misma cantidad de energía en un corto tiempo, al dividir la energía transformada en el pequeño tiempo empleado veremos que la potencia con que se realiza el ejercicio es mucho mayor que cuando se realiza lentamente.

 
Metrocontador electrónico, más preciso y eficiente.

 

Cuando hacemos el ejercicio con alta potencia, el organismo se cansa más, pues «quema» en sus músculos la energía con mayor rapidez. Esto último es un sentido figurado de referir el proceso de transformación de la energía biológica que tiene lugar en el organismo. La cuestión es que el organismo tiene una capacidad límite para realizar actividades de tal naturaleza. No es lo mismo «quemar» las reservas de energía biológica rápidamente, que con lentitud. Ello lo identifica el organismo con el cansancio.

Por ejemplo, en la tecnología, la planta termoeléctrica Máximo Gómez, del Mariel, su característica energética se da en que es una planta de 600 MW de potencia.
Esto quiere decir que esta planta produce 600 millones de Joule de energía en un segundo en forma de electricidad.

Por otro lado, una la lavadora se distingue energéticamente, por ejemplo, por 230 W de potencia, lo que está directamente relacionado con la capacidad de producir el movimiento de sus sistemas rotatorios para lavar y(o) secar la ropa.

De hecho, todos los equipos electrodomésticos poseen una chapilla por detrás en la que el fabricante anota los datos esenciales del equipo, entre ellos la llamada potencia nominal, que es la identificación que expresa en qué medida consume energía el equipo dado, para realizar las operaciones a las que está destinado.
Por supuesto que no es lo mismo una lavadora de 230 W, que otra de 500 W. Posiblemente la de 500 W, además de lavar y secar caliente el agua, posee mecanismos automáticos que hacen todas las operaciones del lavado sin la intervención del ser humano. Pero estas características se pagan energéticamente, gastando más energía por unidad de tiempo.

Lo anterior nos permite alertar sobre la necesidad de conocer la potencia de los equipos electrodomésticos a la hora de hacer un plan de ahorro de electricidad familiar. Claro que para ello no basta con conocer la potencia nominal que indica la chapilla, pues ésta es la potencia cuando el equipo está nuevo.

Cuando el equipo ya tiene varios años de uso, pierde propiedades y es muy conveniente utilizar algún método para saber su potencia efectiva y conocer, por tanto, su capacidad de gasto real. Dicho aprendizaje es el objetivo del presente trabajo.


El metro contador de electricidad

Con la Revolución Energética se procedió a cambiar los metros contadores de los hogares cubanos, con el objetivo de utilizar equipos más eficientes para realizar dicha medición. Al realizar la función para la cual está destinado, cualquier equipo eléctrico consume cierto nivel de energía eléctrica; este es el caso de los contadores de electricidad ubicados en la entrada eléctrica de cada hogar. Cuando se trata de unequipo de medición eléctrica siempre se busca que consuma el mínimo indispensable, pero que consuma algo resulta inevitable.

El anterior contador era mecánico y asociaba su medida al giro de un disco entre determinadas bobinas. Todo proceso vinculado con acciones mecánicas es más consumidor de energía que un proceso electrónico. Además, el proceso mecánico resulta un método menos preciso de medición. Los actuales contadores poseen un sistema electrónico para hacer la medición, lo que los hacen menos gastadores y mejores medidores. Toda medida tiene un error, y en los metros actuales su error es más pequeño. Y como la base principal del ahorro del consumo de electricidad es la medición de lo que utilizan los clientes, este ahorro será mayor en la medida que la medición sea mejor, más precisa.

 
Metrocontador monofásico
de 1 600 impulsos por kilowatt-hora.


 

Al consumidor, que tiene que pagar una tarifa por la electricidad consumida, le es muy conveniente ahorrar. Además, ello tiene un interés social de alto valor, pues con el ahorro se cuida la economía del país y se disminuye la contaminación que se genera por efectos de la producción de electricidad.

De manera que conocer la potencia de nuestros equipos es de utilidad directa para el programa de ahorro familiar.

Comencemos por conocer el metro contador. En una inspección que hagas a tu metro contador nuevo, verás que ya no gira un platillo, sino que con cierta periodicidad se emite un destello luminoso de color rojo. Este destello es más lento o más continuado en la medida en que tengas más o menos equipos conectados y funcionado en el hogar. Esto lo puedes comprobar fácilmente.

También podrás observar en la pantalla de tu equipo que entre los numerosos datos que aporta hay uno que dice, por ejemplo, 1 600 imp//kWh, o 3200 imp/kWh, en dependencia de las características de tu metro contador.

En el caso de 1 600 imp//kWh, esto quiere decir que si en tu casa tienes instalado sólo un equipo funcionando de un kilowatt (kW) de potencia, en una hora tu metro contador emite 1 600 impulsos o destellos del indicador de luz; o sea, que por cada kilowatt-hora (kWh) de consumo de energía, tu contador emite 1 600 destellos de luz.

Fíjate en la diferencia entre kW y kWh. El kW es una unidad de potencia y el kWh es una unidad de energía. Esta última resulta de multiplicar la potencia medida en kW por el tiempo medido en horas.

Por ejemplo, si tuvieras instalado un equipo de 2 kW funcionando (sólo éste), tu contador emitiría en 0,5 horas (30 minutos) 1 600 destellos de luz, lo que indica que en ese tiempo se consumió 1 kWh de energía. Si tuvieras instalado un equipo de 500 W (0,5 kW), o el consumo total de los equipos que tienes instalados es equivalente al de uno con potencia de 0,5 kW, entonces tu metro contador emitiría 1 600 impulsos o destellos de luz en 2 horas, lo que significa que has consumido 1 kWh de energía en ese tiempo.

Si razonas las cantidades anteriores, pudieras imaginarte o calcular cuánto tiempo se demoraría tu metro contador en emitir 1 600 impulsos cuando tengas instalado en el circuito del hogar 250 W. Por supuesto que si para 500 W demoró 2 horas, para 250 demorará 4 horas en emitir 1 600 impulsos o destellos de luz. Esto se logra entender porque 250 es un cuarto de 1 000, o sea, 250 W es un cuarto de 1 kW. De estos razonamientos podemos deducir un modo de calcular la potencia instalada conociendo la cantidad de impulsos y el tiempo en que estos impulsos suceden; es decir, un razonamiento inverso al realizado hasta ahora. Por ejemplo: si el metro contador produce 1 600 destellos en 5 horas, eso quiere decir que la potencia instalada es un quinto de 1 kW, o sea, 200 W.

Claro que no es lógico que estemos 5 horas mirando el metro contador para saber qué potencia está instalada. Pero si en 5 horas lanza 1 600 destellos, en una hora hará 320. Tampoco una hora es un tiempo razonable para estar mirando el reloj y contar 320 destellos. Entonces, en 0,5 horas (30 minutos), realizará 160 destellos, que es la mitad de lo que hace en una hora. Este tampoco es un tiempo corto para esta medición. Entonces podemos usar 5 minutos, para lo que en este caso se emitirán 26,6 destellos, para lo que a los efectos de contar destellos tendremos entre 26 y 27. Es decir, ¿qué potencia está instalada en el hogar cuando el contador lanza 26 ó 27 destellos en 5 minutos? La respuesta es 200 W, apro-ximadamente.

Tratemos de resolver ahora un caso que no podemos sacar por estas proporciones tan exactas.

Por ejemplo: Si medimos que en 5 minutos suceden 50 impulsos, en un reloj contador de constante 1 600 imp//kWh, ¿qué potencia instalada provocará ese comportamiento del reloj?

Para la solución de este problema podemos seguir varios métodos, pero el más sugerente de acuerdo a como hemos venido razonando, es calcular el tiempo para en el cual el reloj contador emite 1 600 impulsos, es decir, cuando consuma 1 kWh de energía.

Ese cálculo es elemental: Si en 5 minutos se emitieron 50 impulsos; para emitir 1 600 debemos dividir 1 600 entre 50, y eso multiplicarlo por 5 minutos. La división de 1 600 entre 50 nos da los grupos de 5 minutos que acontecen para emitir 1 600 impulsos. Nada más que queda, entonces, multiplicar los 32 grupos que da esa división por 5 minutos, para tener el tiempo total. Eso da 160 minutos, o sea, 2 horas y 40 minutos.
Quiere decir que con la potencia instalada en este caso, su metro contador demora 2 horas y 40 minutos en consumir 1 kWh de energía.

Todo lo que nos queda ahora es hallar qué potencia existe instalada para que consuma 1 kWh en 2 horas y 40 minutos, medido por un contador de constante 1 600 imp/kWh.

Para este cálculo hace falta saber algo más, y es que 1 kWh de energía podemos traducirlo en una potencia de un kW consumiendo (o transformando energía) en 3 600 segundos, que es una hora. Por eso ahora todo el problema está en decir, ¿qué potencia estará consumiendo en 9 600 segundos, que es el tiempo de 2 horas y 40 minutos, 1 kWh? Esta pregunta puede hacerse de otra forma: ¿Qué potencia instalada provoca que el metro contador emita 1 600 impulsos en 9 600 s, lo que equivale a decir que consuma una energía de 1 kW x 3 600 s?

Las cifras pudiéramos denotarlas así:
Potencia instalada emite 1 600 imp/9 600 s, mientras el equipo tiene una constante de 1 600 imp/kW x 3 600 s. La potencia que buscamos entonces se obtiene dividiendo 1 600 imp/9600 s entre la constante del equipo.

Este cálculo finalmente se reduce a dividir el tiempo de una hora (3 600 s), entre el tiempo que demora la potencia instalada que buscamos en consumir 1 kWh de energía, es decir, 9 600 s. O sea, obtenemos la fórmula 1.

El problema puede ahora reducirse a obtener alguna fórmula que permita hacer los cálculos de forma automática. Si deseas intentar entender el proceso de cálculo seguido, puedes aplicar la fórmula que a continuación deduciremos. Eso es lo más correcto para entender los procesos de cálculo y no tener que aprender las fórmulas de memoria, que generalmente se olvidan. Mucho más que eso, no es necesario aprenderse las fórmulas de memoria, pues cada vez que las necesites puedes consultarla en esta publicación; pero ya entenderás en qué consiste el cálculo que realizas.

Si analizamos la expresión 1 600 imp/kWh como 1 600 imp/kW x 3 600 s, y a eso lo llamamos constante K, y a la cantidad de impulsos contados como N, y al tiempo que demoraron los impulsos contados como t, y P a la potencia que deseamos calcular, entonces podrás deducir fácilmente que la fórmula será:

P = (1 / K) x (N / t)

Puedes comprobar tus cálculos anteriores con el problema resuelto:

Si N es 50 impulsos, t = 5 min = 300 s, y K = 1 600 imp/kW x 3 600 s, obtenemos la fórmula 2.



Fórmula 1.



Fórmula 2.

O sea, para el problema que nos planteamos podemos concluir que la potencia instalada en el hogar en el momento de hacer la medición es de 375 W. Fíjate que este resultado es menor que 500 W, en la que el metro contador demora 2 horas en emitir 1 600 impulsos. Entonces podemos asegurar que en una potencia de 400 W el metro contador demorará entre 2 horas y 2 horas y 40 minutos. Para comprobarlo te invitamos a que intentes hacer el cálculo exacto del tiempo que demorará el contador en emitir 1 600 impulsos.

Esta es una manera de calcular la potencia de algún equipo instalado. Para esto el proceder práctico será desconectar todos los equipos del hogar y comprobar que el reloj no esté midiendo, es decir, que no se emitan destellos de luz. Si ello ocurriera después de desconectar todos los equipos, sucede que en alguna parte de la vivienda hay un corto circuito o un contacto indeseado que está consumiendo electricidad sin tú saberlo.

Después que hagas esta comprobación, instala sólo un equipo y procede a hacer la medición. Para esto deberás dejar que ocurra un destello y a partir de ahí comienzas a medir el tiempo y a contar los destellos que ocurren. Con estos datos, N: número de destellos, t: tiempo que demoran los N destellos, y la constante de tu reloj, puedes calcular la potencia de cada equipo del hogar, uno a uno.

Después que realices esta medición para todos los equipos, podrás comprobar en qué medida la potencia nominal de tus equipos ha sido ya cambiada por el uso y el deterioro continuo a que se someten los electrodomésticos. Aquí podrás comprobar algo interesante: si en alguno de tus equipos la potencia nominal que informa el fabricante difiere mucho de la medida real, podrás imaginar que ese equipo posiblemente esté al dejar de funcionar, pues alguna de sus partes está consumiendo demasiado y pudiera estar próximo a romperse, por efectos del calor seguramente.

Embúllate y calcula la potencia de los equipos de tu hogar, y descubrirás cuáles ya están pidiendo una revisión técnica, o cuáles hay que usar menos para evitar que el consumo de electricidad en el hogar aumente.



* Doctor en Ciencias y Profesor de la Universidad de Ciencias Pedagógicas Enrique José Varona (UCPEJV), Cuba.