Cálculo del consumo de energía mientras los electrodomésticos están apagados

y siguen conectados Resumen Ejecutivo Las “cargas fantasmas” o “gasto oculto”, como su nombre lo indica, son cargas eléctricas que circulan constantemente por la red de distribución eléctrica, y no tenemos posibilidad de contabilizar, esto sólo lo pueden hacer las compañías eléctricas. En otras palabras, el gasto oculto es la energía que consumen los aparatos en modo Stand By. En un hogar, el gasto oculto podría representar entre 5% - 15% de la factura de electricidad, la cual no es muy significativa para una familia en un período de un mes, pero sí cuando este registro se da por varios años. (http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm” “Evita los fantasmas”) Si esto lo trasladamos a todos los hogares donde se dejan conectados computadores, impresoras, fotocopiadoras, TVs, entre otros, observaríamos un grave problema de carácter económico y medioambiental; por lo tanto, cualquier reducción de energía por pequeña que sea, multiplicada por la cantidad de familias en el mundo, representa un ahorro significativo. Publicaciones al respecto revelan que electrodomésticos, principalmente los televisores que se dejan en espera o “stand by” en el Reino Unido, no sólo consumen cada año la electricidad equivalente a la producida por dos centrales eléctricas, sino que provocan enormes emisiones de dióxido de carbono (CO2), gas de efecto invernadero (GEI) de gran impacto negativo a nivel ambiental (principal causante del cambio climático). Nuestro objetivo con este proyecto, es conocer el registro del “gasto oculto” de energía en los hogares de Medellín y los municipios aledaños, y demostrar que al evitar este gasto inoficioso, se impacta positivamente el ahorro per cápita de las familias y por supuesto se fortalece el desarrollo sostenible; es decir, la preservación de los recursos naturales no renovables, y la protección de nuestra tierra contra el calentamiento global. Siendo así, buscamos instaurar una nueva metodología para que en los hogares del Valle de Aburrá se logre el ahorro de este gasto oculto de una manera fácil, y así mismo se logre implementar dentro del RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas). Para desarrollar este proyecto emplearemos 2 medidores de energía (Kill a Watt), los cuales instalaremos en algunos electrodomésticos comunes en los hogares para

determinar cuánto es el consumo exacto de kilowatios/hora mientras éstos se encuentran apagados, pero permanecen conectados a la red. Palabras claves:

•••• “Cargas fantasmas” o “Gasto oculto” •••• Energía → consumo constante •••• Conexión/Desconexión

Abstract The “phantom power” or “vampire power” as its name implies, are constant electric charges circulating by the electricity distribution network. These constant electric charges can only be measured by electricity companies. In other words “vampire power” is the electricity home appliances consume in Stand By mode. In an average home, the vampire power represents a value between 5% - 15% of the electricity bill, which is not very significant for a family in a month, but it is representative when this happens constantly over the years. (http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm” If we analyze this, a big number of homes that leave their computer connected, photocopier or other home appliances, we would probably see that there is a huge economical and environmental problem; that is why any reduction of energy, multiplied by all the families in the world will represent a significant saving. There are many publications which reveal that in the United Kingdom home appliances, especially TVs that people left connected or on “stand by” mode, not only consume the same electricity equal to that of two electric power stations, but also cause huge emissions of carbon dioxide (CO2) and greenhouse gas (GHG) emissions. This in turn has a big negative impact on the environment (the principal cause of climate change). The purpose of this project is to be able to establish the “vampire power” consumed by an average family in Medellín and its municipalities. We are doing this to make an impact in the expenses per capita and sustainable development. In other words, we would like to help the preservation of natural resources in order to protect the earth from global warming. We want to introduce a new methodology for the Aburrá Valley’s homes to achieve the saving of the vampire power in an easy way, and also achieve its implementation inside the RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas)

To develop this project, we will measure the amount of energy consumed by installing two gadgets (kill a watt). These gadgets will then determine the exact consumption of kilowatts per hour from different home appliances while connected but remain off. Key words:

•••• Vampire power •••• Energy → constant demand of electricity •••• Connection/Disconnection •••• Kill-A-Watt

Contenido

Agradecimientos .................................................................................................................. 4

Introducción .......................................................................................................................... 4

Planteamiento del principio o proceso seleccionado para la demostración .............. 4

Objetivos: .............................................................................................................................. 5

Marco teórico o temático .................................................................................................... 5

Cronograma .......................................................................................................................... 7

Metodología .......................................................................................................................... 7

Discusión y análisis ............................................................................................................. 8

Conclusiones y recomendaciones .................................................................................. 10

Bibliografía: ......................................................................................................................... 12

Anexo 1 ............................................................................................................................... 14

Anexo 2 ............................................................................................................................... 16

� Agradecimientos En este trabajo queremos agradecer principalmente a nuestro asesor, Carlos Enrique Vélez, Subdirector de Investigación y Desarrollo del equipo Cambio Climático, ENERGÍA EPM, quien ha sido de gran ayuda a la hora de llevar a cabo el proyecto, pues nos ha animado a seguir adelante, nos ha aclarado dudas y nos ha dado nuevas ideas.

A nuestras familias, por ser un gran apoyo en todo momento, porque se han esforzado para que siempre tengamos todos los recursos necesarios para poder desarrollar el proyecto. Le agradecemos también a nuestro colegio San José de las Vegas, por brindarnos su apoyo y el presupuesto requerido. Especialmente, queremos dar las gracias a los profesores Alberto López, Luz María Atehortúa, y Sandra Martínez quienes siempre estuvieron pendientes para ayudarnos. � Introducción El calentamiento global ha sido una problemática mundial, que nos está afectando gradualmente. Una de las causas más importantes de este problema es el constante desperdicio de energía eléctrica, y por lo tanto cualquier reducción de este tipo de energía, por pequeña que sea, multiplicada por la cantidad de familias alrededor del mundo, representaría un ahorro importante y una disminución de los Gases Efecto Invernadero (GEI). Por eso es que este proyecto es tan prometedor, pues ayudaría a concientizar a la gente de que aún sin darnos cuenta, desperdiciamos energía diariamente. Además, el objetivo que se busca con este proyecto es totalmente viable, pues se tienen todos los recursos necesarios, y contamos con la asesoría de personas que están dispuestas a ayudarnos, y están capacitados en los temas que tratamos. � Planteamiento del principio o proceso seleccionado para la demostración Se encuentran estudios de este tipo para varias regiones del mundo, pero para el caso de Medellín No existen estadísticas que nos permitan dimensionar el problema. Pregunta de investigación: ¿Cuánto consumen los equipos eléctricos conectados mientras estén apagados?

� Objetivos:

• Cuando dejamos electrodomésticos conectados e incluso apagados, estos siguen consumiendo energía. Este fenómeno es denominado “Carga fantasma”. Por lo tanto con este proyecto, pretendemos demostrar y dimensionar el consumo energético de una vivienda estándar, con lo cual se conseguirán ahorros importantes en el consumo energético.

• Promover la disminución de emisión de Gases Efecto Invernadero causados por la generación de energía eléctrica, a través de la eficiencia energética. La energía MÁS barata, es la que NO se consume, por lo tanto NO se produce; es decir, la energía que ahorramos.

El objetivo más importante de este proyecto es demostrar que este efecto de pérdida de energía eléctrica, es muy importante cuando sumamos varios consumidores (residenciales y/o comerciales) y esto hace que los ahorros sean importantes. Por lo tanto, con este proyecto se pretende generar conciencia en los usuarios para el ahorro significativo de energía eléctrica, y además sensibilizar las compañías de servicios públicos y el ente regulador. Es decir, implementar dentro del RETIE - Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – que lo regula el Ministerio De Minas Y Energía (http://www.minminas.gov.co/minminas/energia.jsp?cargaHome=3&id_categoria=157) la disposición de los electrodomésticos susceptibles de ahorro, para incluirlos todos dentro de un mismo circuito eléctrico en sus instalaciones. De esta forma, se podría instalar un dispositivo que permita abrir el circuito y minimizar las cargas fantasmas, ahorrando energía de una forma inteligente y fácil. Estos dispositivos pueden ser automatizados o mecánicos. � Marco teórico o temático El total de la energía que se pierde por los equipos electrónicos, pero sobre todo, el costo que los consumidores y negocios comerciales desperdician en “Cargas Fantasmas” en los Estados Unidos, está estimado en US$4 billones anuales. La Agencia Internacional de Energía (IEA por sus siglas en inglés), estima que el consumo global de energía generado por los artículos en modo apagado o Stand By está entre 200 a 400 tera-vatios (Tera= 10 ^12) por año. Según un estudio reciente sobre las pérdidas de energía por causa de este problema, dice que en Estados Unidos, el 5% de la energía utilizada se desperdicia por causa de los aparatos electrónicos en modo apagado o Stand By. En Europa los números son un poco más altos, logrando un 7% en Francia, y un 10% en Alemania y Holanda. Australia incluso, tiene mayores pérdidas, un 11% y Japón, un 12%.

No toda esta energía se pierde, después de todo muchos de los electrónicos modernos contienen modos de ahorro de energía durante el estado apagado. La mayoría de la energía perdida por modo apagado o Stand By es consumida por aparatos ineficientes. En Australia, un estudio global de uso de la energía en modo apagado o Stand By, arrojó que los productores de electrodomésticos podrían reducir las pérdidas en 30% sólo utilizando mejor tecnología y con un mínimo costo.

Dependiendo de la eficiencia de la unidad, las pérdidas en modo apagado o Stand By pueden ser mínimas o sustanciales. Sin embargo, como los electrodomésticos apagados no son los grandes consumidores de energía en un hogar típico, las pérdidas pueden llegar a ser hasta un 10% de su factura de servicios públicos.

Como solución a este tipo de problemática, existe un aparato novedoso que puede ayudar a determinar cuáles de los aparatos electrónicos conectados es el más ineficiente en el consumo de energía. Se denomina al monitor de uso de energía Kill-A-Watt (Matar un Vatio). Sólo es necesario conectar en la pared (en el toma de corriente) y éste permitirá ver cuán eficiente es el aparato que está midiendo. Con este aparato usted puede calcular el costo de la electricidad por día, por semana o por año y así podrá decidir cuál aparato es el menos eficiente en consumo energético.

Para ver más puede ir a: Check out the Kill-A-Watt monitor at Amazon.com

� �

� Cronograma A continuación se adjunta el cronograma de tareas que se siguió durante las diferentes etapas del proyecto de investigación y demostración. Este refleja las vivencias y experiencias adquiridas en el proceso de investigación. Actividades Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre

Semanas 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

Anteproyecto, consultas, asesoría.

Entrega Anteproyecto

Investigación, visita Parque Explora, desarrollo de documentos

Entrevista personal EPM

Realización ficha técnica. Proyecto aprobado para segunda etapa. Asesor deseignado

Reuniones con asesor, presupuesto aprobado, entrega de bitácora

Compra medidor, mediciones de campo

Desarrollo de informe final y preparación de presentación en parque Explora

Exposición resultados en la Feria

� Metodología A continuación se explica cual fue la elaboración de la solución, o experimento de la demostración o elaboración de procesos o técnicas para la demostración.

Para llevar a cabo este proyecto fue indispensable seguir estos 3 pasos: planear, ejecutar y verificar:

• Planear: fue necesario informarnos sobre el tema, para así tener claro cuál era el problema y plantear qué pasos deberíamos realizar para poder llegar a confirmar la hipótesis “En un hogar, el gasto oculto podría representar entre 5% - 15% de la factura de electricidad, la cual no es muy significativa para una familia

en un período de un mes, pero sí cuando este registro se da por varios años”. Aquí se definió qué necesitábamos de herramientas que nos permitieran realizar las mediciones de cada una de las variables que afectan el consumo de energía. Por esto nos decidimos por la compra del Kill-A-Watt que es no es más que un voltímetro con capacidad de medir algunas otras variables, y con un reloj que nos muestra el tiempo que transcurre desde que se conectan los electrodomésticos hasta que se desconectan. Este tiene una precisión de 0.01 KWh que es más que suficiente para este tipo de consumos eléctricos.

• Ejecutar: Realizamos los diferentes experimentos y mediciones con el voltímetro

Kill-A-Watt, lo cual nos ayudó a determinar cuál es el consumo de los diferentes electrodomésticos mientras están en el modo Stand By. Lo anterior se realizó en los hogares de las investigadoras, con varios electrodomésticos como aparece en la tabla del literal a).

• Verificar: Al tener los datos exactos del consumo, y con información de primera

mano sobre los principales electrodomésticos de un hogar promedio, calculamos cuánto ahorraría una familia si adoptaran la disciplina de desconectar los electrodomésticos todas las noches o por un período de 10 horas diarias. O si adicional a esto, fuera posible la interconexión de todos estos en un solo circuito eléctrico, que al cerrarlo (apagarlo) se realizara la desconexión de todos a la vez, permitiendo el ahorro de todos en un solo click.

� Discusión y análisis Para nuestro caso y con base en el objetivo planteado, demostramos que los electrodomésticos que tiene un hogar promedio en el Valle de Aburrá, efectivamente SI consumen energía eléctrica mientras están conectados y apagados o modo Stand By. Lo anterior, gracias a las pruebas de campo que se realizaron, obteniendo consumos de hasta 0.15 KWh para un período de 10 horas para un multi-toma de un computador de escritorio.

# Electrodoméstico Fecha # Horas

Consumo total

(KW/hr)

Consumo horario

(KW/hr)

1 Tv LCD 40" 20/09/09 10.15 0.03 0.003

2 Pc escritorio 21/09/09 11.15 0.05 0.004

3 TV 22/09/09 9.10 0.07 0.008

4 Minicomponente 22/09/09 10.00 0.1 0.010

5 Parlante para IPOD 22/09/09 13.00 0.05 0.004

6 Celular cargado 09/09/23 10.00 0.03 0.003

7 Microondas 23/09/09 10.00 0.03 0.003

8 Computador escritorio (con wifi) 23/09/09 10.00 0.15 0.015

9 Wii 23/09/09 10.00 0.04 0.004

10 Tv Plasma 24/09/09 10.00 0.03 0.003

11 Pc Portátil 24/09/09 10.00 0.04 0.004

12 Amplificador Teatro en Casa 24/09/09 15.18 0.06 0.004

13 Radio Reloj 24/09/09 8.55 0.04 0.005

14 DVD 24/09/09 11.57 0.13 0.011 Como se puede observar en el cuadro anterior, los consumos de cada uno de los electrodomésticos, el promedio por hora es de aproximadamente 0.007 Vatios Hora (Wh). Así mismo, cuando pensamos en un hogar típico1 Colombiano, vemos que el ahorro anual (8.760 horas/año), podría llegar a ser de aproximadamente 272.4 KWh/Año. Es decir, un ahorro en dinero de aproximadamente $80.345/año lo cual ES significativo. Adicionalmente, cuando vamos a mirar la generalidad de los hogares Colombianos, vemos que el ahorro puede ser MÁS significativo aún, logrando ahorros en total de $1.057 Billones/año aproximadamente. Con esta cantidad de dinero se podría construir una central hidroeléctrica de 240 MW y se disminuirían 107 millones de toneladas de CO2 equivalente, es decir, gases de efecto invernadero. Ver cuadro adjunto:

1 Incluye electrodomésticos que puede no sean comunes en Colombia, pero se hace para efectos del ejercicio.

Hogar promedio Colombiano (KWh)

1 TV 0.008

2 Pc escritorio 0.004

3 Microondas 0.003

5 Radio Reloj 0.005

6 DVD 0.011

Consumo Horario Evitado (KWh) 0.031

Horas Año 8,760.00

Ahorro Total Año (KW/año) 272.4

Consumo Promedio hogar estrato

X (Kwh/Mes) 150.0

Ahorro en porcentaje/hogar 15.13%

En Pesos

Precio Promedio Kwh (Col$/Kwh) 295.0

Ahorro Año Hogar (Col$) 80,345.2

Consumo Doméstico Energía Colombia MWh 53,819,000.0

Hogares 44% 23,680,360.0

Industrial 32% 17,222,080.0

Comercial 17% 9,149,230.0

Otros 7% 3,767,330.0

Ahorro Total Año (KW h/Año) 3,583,056,183

Ahorro en Col$ 1,057,001,573,975

Ahorro en US$ 480,455,261

Precio KWh instalado Hidráulico US$/MW 2,000,000

Capacidad Potencial a cosntruir con

ahorros MW 240.23

Reducción de CO2 equivalente Tons CO2e 107,491,685

� � Conclusiones y recomendaciones

• Los electrodomésticos más comunes que existen en los hogares del Valle de Aburrá son: televisores, DVD, grabadoras, cargadores de celulares, microondas, teléfonos inalámbricos.

• El electrodoméstico que más consume mientras esta en modo apagado o stand

by es el “computador de escritorio”, con un promedio en consumo innecesario de 0.015 KWh.

• Si los hogares Colombianos implementaran un sistema de apagado de

electrodomésticos durante al menos 10 horas al día (p.ej: en la noche de 10 PM

a 6 AM) se lograría un ahorro total de 3.5 GWh/año, lo que implicaría unos ahorros importantes, con los cuales se podría construir una central hidroeléctrica de aproximadamente 240 MW!

• El ahorro energético de los hogares en Colombia, significaría una disminución de

los GEI en un total del 107 millones de ton CO2e (teniendo en cuenta un factor de emisión de 0.3 tCO2e / KWh). Es decir que se estaría mitigando el cambio climático de forma voluntaria, lo cual incluso podría ser comercializado en un mercado del carbono voluntario2, recibiendo dinero para financiar otro tipo de proyectos.

• El RETIE - Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – que lo regula el

Ministerio de Minas y Energía, podría aceptar esta propuesta e incluirla dentro de la regulación, de tal forma que se apalanque la ley de Uso Racional de Energía (Ley 697 de 2001)

• Las mediciones de los Kw de cada electrodomésticos está directamente relacionado con la marca, tamaño y del modelo de cada uno.

• Luego de demostrar esto, podría existir otra solución y es que compañías que manufacturan toma corrientes, desarrollen tomas “inteligentes” que desconecten los electrodomésticos por medio de sensores de carga (no hay carga, entonces lo desconecto). Luego para conectarlo otra vez, se deberá hacer click en el toma o similar….

• Una recomendación para los fabricantes de electrodomésticos, podría ser que se les exija crear aparatos que sean eficientes, y así reducir el gasto de energía en Stand By.

• Que las personas se concienticen de que los aparatos viejos pueden ser más ineficientes, y a la hora de ahorrar energía terminan consumiendo más, por eso es importante actualizar lo electrodomésticos a determinado tiempo.

• Nuestro proyecto esta enfocado en el gasto de energía en los hogares, pero si nos ponemos a analizarlo a gran escala como en las industrias, las cifras de ahorro aumentarían exageradamente, y seria bueno que también se hicieran campañas en este sentido.

2 Mercado del carbono: Mecanismo que pretende intercambiar emisiones de carbono entre países en desarrollo y países desarrollados, con el

fin de mitigar el cambio climático

� Bibliografía:

• PLENA, planificación, energía, ambiente. Disponible en: http://www.ahorrodeenergia.org/padrao.php?id=20

• USO RACIONAL DE LOS EQUIPOS ELECTRODOMÉSTICOS, Acomodo doméstico de carga. Disponible en: http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia34/HTML/articulo04.htm

• CONUEE, Aparatos y espacios que consumen más energía. Disponible en: http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/espacio_aparatos

• FANTASMAS DEL DERROCHE, Gasto "oculto" de electricidad. Disponible en:

http://www.granma.cubaweb.cu/secciones/ciencia/ciencia311.htm

• ALÍ WATTWATT Y LAS CARGAS FANTASMAS. Disponible en: http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia02/HTML/articulo12.htm

• IDEA VERDE #1, ¡Evita los fantasmas! Disponible en:

http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm

• DIARIOVASCO.COM, La factura eléctrica de un hogar bajaría un 12% anual solo con apagar los pilotos de 'standby'. Disponible en: http://www.diariovasco.com/20080416/al-dia-local/factura-electrica-hogar-bajaria-20080416.html

• PORTAFOLIO.COM.CO, Vampiros Que Consumen Energía Apagar Los Aparatos Que No Se Usan. Disponible en: http://www.portafolio.com.co/archivo/documento/MAM-3350171

• BBC MUNDO.COM, El costo de "apagar" la televisión. Disponible en:

http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_4937000/4937794.stm

• ELECTRÓNICA FÁCIL. Medidor de Potencia RF/Carga Fantasma. Disponible en: http://www.electronicafacil.net/circuitos/Medidor-de-Potencia-RF-Carga-Fantasma.html

• ICRONTIC. Phantom power draw. Disponible en:

http://icrontic.com/articles/phantom_power

• HOW TO REDUCE VAMPIRE POWER. Disponible en: http://greenhome.huddler.com/wiki/how-to-reduce-vampire-power

• GRINNIG PLANET. Vampire power. Disponible en:

http://www.grinningplanet.com/2004/10-26/vampire-power-electricity-article.htm

� Anexo 1 Gráficas Ilustrativas

Consumo horario (Watts/hr)

0,003

0,004

0,008

0,010

0,004

0,003

0,0030,015

0,004

0,003

0,004

0,004

0,005

0,011

Tv LCD 40"

Pc escritorio

TV

Minicomponente

Parlante para IPOD

Celular cargado

Microondas

Computador escritorio (conel modem)

Wii

Tv Plasma

Pc Portátil

Amplificador Teatro en Casa

Radio Reloj

DVD

Consumo horario (Watts/hr)

0,003 0,004

0,008 0,010

0,004 0,003 0,003

0,015 0,004

0,003 0,004 0,004

0,005 0,011

Consumo horario (Watts/hr)

� Anexo 2 Fotos

Computador portátil: permaneció conectado durante 10 horas, y su consumo fue de 0.04 kw/hora

Wii: permaneció conectado durante 10 horas, y su consumo fue de 0.04 kw/hora

Microondas: permaneció conectado durante 10 horas, y su consumo fue de 0.03 kw/hora

Televisor plama: permaneció conectado durante 10 horas, y su consumo fue de 0.03 kw/hora