Grado de dificultad: 2 (La electricidad es una disciplina elaborada)

Columnista: Roberto

Los servicios “públicos”

Electricidad

Abordaremos aspectos varios de un problema actual que, como él del agua, es tiempo de atacar. Podrá parecer un tanto desordenado, su propósito es expresar ideas y presentar soluciones ya existentes.

Les prometemos, sin embargo, nunca hacer como en este “libro” sobre la “Economía Naranja“.

Caso inicial

Este capítulo no pretende ser un curso de electricidad. Lo haríamos con agrado, sin embargo, no somos académicamente los más adecuados para eso.

En el marco que nos hemos fijado, este tema es el primero identificado como “inteligente” por los vendedores de soluciones para el hogar.

Resumido de manera simplificada, la estructura del cableado eléctrico clásico de una casa es la siguiente:

Principio de cableado hogar

Solo nos interesaremos a lo que es nuevo o, mejor, acertado.

El contador
Contador eléctrico

Aporta la única evolución reciente (no todavía generalizada) de este servicio, con la aparición de la noción de “Smart grid”. Cuando uno lee la entrada de Wikipedia, puede pensar que se trata de algo sofisticado.

La realidad es menos interesante: en la actualidad, se limita a cambiar los contadores eléctricos por contadores monitoreados remotamente.

Hay un interés importante en tener contadores monitoreados: ustedes dejaran de ver periódicamente sus facturas de luz infladas, porque los agentes de las electrificadoras no se toman la molestia de pasar mensualmente por todas nuestras casas para registrar los consumos.

Pasan “de vez en cuando”, y el resto del tiempo “evalúan” su consumo…

Este nuevo contador muy probablemente no está todavía instalado en nuestros hogares, y sospechamos que las electrificadoras lo harán pagar a los usuarios (y aumentaran las tarifas, notando que los consumos bajan).

Idealmente, cada uno debería poder acceder a los datos monitoreados en su casa, aunque sería sorprendente que las electrificadoras de por aquí nos autoricen acceso a estas informaciones.

La descripción dada en Wikipedia existe, sin embargo: países como Alemania, Japón, y los países de Europa del norte (Suecia, Noruega, Dinamarca, Islandia), están empeñados en optimizar los consumos eléctricos, integrando el manejo de energías renovables.

De nuestro lado del Atlántico, esta definición seguirá siendo un sueño individual durante muchas décadas más.

La puesta a tierra

Muchos desconocen el uso de esta función. La red eléctrica que llega a nuestras casas con electricidad alternativa en 127 o 220 voltios con una, dos o tres fases.

Electrocutarse con tales voltajes presenta muchos peligros, en particular para el corazón.

Las redes comerciales nos entregan un neutro, el cual está supuestamente a cero voltios. Desafortunadamente no pueden garantizarnos que sea el caso. En la práctica, sirve esencialmente al contador para medir el consumo.

Para nosotros, el único cero voltio que sirva es la conexión a tierra. Convencionalmente, se trata de una larga varilla de cobre (de dos a tres metros de longitud típicamente), plantada en el suelo.

Una vez instalada esta varilla, Un cable conecta a la red eléctrica de la casa, definiendo el punto cero voltio.

Varilla de tierra - Imagen comercial

Es una definición resumida, porque es un poco más complicado que eso: hay que garantizar que:

  • La humedad del suelo sea constante, manteniendo una resistencia baja,
  • La conexión del cable a la varilla no genere una resistencia adicional (soldadura exotérmica copperweld idealmente),
  • Mediciones periódicas de esta resistencia sean realizadas (por telurómetro).

Nota: puede ser necesario instalar varias varillas interconectadas (caso de los sitios de telecomunicaciones).

Nada de eso es sencillo ni fácil. Es un trabajo de especialistas, bien conocido de todas las empresas de telecomunicaciones…

¿Por cierto, será que tenemos equipos electrónicos frágiles que merecen un tal refinamiento? Resulta que sí.

¿Están nuestras casas y nuestros apartamentos bien “aterrizados”? Muy probablemente, no.

La protección contra los picos de voltaje

Es un elemento que se conoce en su forma muy básica, en las multitomas especializadas para equipos frágiles.

Pero, en general, nuestras instalaciones no la tienen, cuando deberían tener una (es más sabio, a falta de ser “inteligente”).

El mecanismo es el siguiente: cuando hay tormentas, hay rayos. Es poco habitual que un rayo caiga sobre nuestros edificios (pero puede pasar también). Al contrario, las líneas eléctricas que pasan en la calle (alta o mediana tensión) sí reciben frecuentemente rayos.

Los transformadores y contadores absorben buena parte de la enorme energía que disipa un rayo, pero no toda. Luego, los tacos de nuestras casas solo sirven para protegerse de corto circuitos. Su tiempo de reacción es muy largo comparado con los microsegundos que duran los rayos.

La energía que queda después de su contador puede ser considerable (siendo el voltaje de la descarga inicial calculable en millones de voltios).

Existen elementos, que son asociaciones de diodos Zener, de tiempo de reacción muy rápido (pocos nanosegundos), que permiten absorber buena parte de la energía restante, evacuándola a la tierra (por eso, también, la necesidad de tener una tierra confiable).

A continuación, un ejemplo de tal elemento, que se pone a la entrada de la instalación (antes del taco principal, y entre la fase y la tierra):

Protección sobrevoltaje - Imagen comercial

Nota: si su instalación tiene 3 fases, son tres elementos.

Después de esta protección, puede quedar todavía suficiente energía para provocar daños, si el rayo cayo muy cerca de su residencia.

Las multitomas protegidas, que se consiguen fácilmente en tiendas especializadas, están equipadas de tales elementos (de tamaño y poder bloqueador reducido). Son eficaces, siempre y cuando sus tomas de corriente tienen polo a tierra y una tierra confiable.

Repitiendo lo que dijimos más arriba, “es más sabio, a falta de ser “inteligente”.

Energías renovables

Se habla mucho de paneles solares, de sistemas eólicos, hidráulicos. Es una buena cosa, y hay muchas invenciones recientes ingeniosas.

Techos con paneles solares en Freiburg Alemaña

Todos estos sistemas tienen una característica en común: son generadores de energía DC, lo cual requiere organización:

  • Bancos de baterías,
  • Un cargador/regulador de corriente
  • Un inversor para recrear corriente AC
  • Convertidores DC/DC para aparatos DC (Cargador USB, bombillos LED)

Incluso existe una empresa belga que propone generadores hidráulicos para canales o ríos.

Son soluciones recientes, explicando el escaso conocimiento que se tiene de ellas. Queda aplicarlas: las baterías son un tema central de las energías renovable.

Economías de energía

Se pueden distinguir tres rangos de uso:

  • Los usos de consumo muy alto (1 KW o más)
    • Calefacción
    • Cocina
    • Lavadora
    • Plancha
    • Refrigeración y aire acondicionado
  • Los usos de consumo intermedio de 50 a 500 vatios
    • Computador
    • Televisión
    • Aparatos de cocina
    • Aspiradora
    • Herramientas eléctricas
  • Los usos de consumo bajo (inferior a 50 vatios)
    • Alumbrado
    • Cargador pilas y celular
    • Ventiladores

Los usos de consumo bajo se pueden directamente trasladar a energías renovables.

Los de consumo intermedio requieren instalaciones más elaboradas, pero es posible también asumirlos con una planta robusta y multi fuentes, y una ligera disciplina.

Los usos de consumo alto son todavía fuera del alcance de una planta de hogar.

Sin embargo, no son casi nunca gastos permanentes. En consecuencia, se pueden planificar y, en ciertos casos, disciplinar. Por otra parte, se puede segmentar por rangos de consumo, dirigiendo la evolución hacia plantas más cercanas a los puntos de consumo, que serán de tamaño más reducido.

Las plantas grandes actuales podrían ser conservadas para cumplir con un respaldo global, sin que sea necesario construir más monstruos como la represa Hidroituango.

Parte 4

La casa inteligente

Parte 6