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¿Cuál es el consumo eléctrico de una lavadora?.

Continuando con la monitorización de electrodomésticos, y aprovechando el monitor de consumo que hemos desarrollado con Arduino, vamos a analizar el consumo eléctrico de una lavadora, estableciendo una comparativa entre dos unidades bien distintas, una con más de 10 años de antigüedad, y una moderna con certificación energética A+++. Seleccionaremos dos programas muy similiares para poder establecer un análisis de consumo energético.

El ciclo de lavado.

Aunque el ciclo de lavado puede presentar variaciones en función del programa seleccionado, de forma somera, podemos identificar tres fases principales en el programa de una lavadora:

1. Lavado. Hay aporte de agua y calor.
2. Aclarado. Hay aporte de agua.
3. Centrifugado.

El mayor consumo de energía se realiza en la fase de lavado al actuar las resistencias eléctricas para calentar el agua mediante el efecto Joule. La cantidad de energía consumida va a depender de la temperatura seleccionada en el programa de lavado, de la temperatura del agua de aporte de red y de la cantidad de agua a calentar.

El montaje.

Emplearemos una placa Arduino Mega conectada a internet a través de la shield oficial Arduino GSM Shield. Para la medida de intensidad eléctrica hemos empleado pinzas no invasivas que colocadas alrededor de una fase, generan una intensidad proporcianal a la que circula por la misma. Esta señal se modifica y adapta para ser interpretada por la placa Arduino mediante una shield desarrollada por la plataforma Open Energy Monitor. Para obtener información más detallada sobre cómo desarrollar el monitor, y sobre cómo funciona, os recomendamos consultar la entrada del blog sobre cómo realizar un monitor de energía eléctrica.

Lavadora con más de diez años de antigüedad.

Comenzamos monitorizando una lavadora antigua, seleccionamos el programa para sintéticos con temperatura a 60ªC, que según la placa del frontal incluye las fases:

1. Sintético 60ºC.
2. Sintético delicado 40ºC.
3. Lana 35ºC.
4. Rápido 30ºC.
5. Suavizante.
6. Centrifugado suave.
7. Vaciado.

Obtenemos la siguiente curva de consumo: Se observan dos zonas de elevado consumo energético, que se corresponden con las fases 1, donde el agua se calienta hasta 60ºC, y la fase 2 del programa, donde se calienta hasta 40ºC. La potencia media a lo largo del programa es de 718.6 W, la duración del programa es de 1 hora y treinta minutos, y la energía consumida es de 1077.86 Wh, con un coste aproximado antes de impuestos de 0.162€. Ejecutamos de nuevo el mismo programa, pero esta vez en frío, para tener una comparativa al emplear las resistencias eléctricas para calentar agua, y obtenemos la curva de resultados:   La potencia media a lo largo del programa es de 156.6 W, la duración del mismo no varía, es decir es una hora y media, y la energía consumida es  234.87 Wh, con un coste por programa de 3.5 céntimos de euro. Con las medidas de consumo del programa en frío y caliente podemos establecer una comparativa donde las diferencias, como ya se ha comentado con anterioridad son debidas al aporte de calor al agua para alcanzar las temperaturas de las fases del programa. El aporte de calor al agua supone un 78% del consumo total de energía del programa en caliente, este valor variará en función de la temperatura del agua de aporte a la lavadora.

Lavadora con calificación energética A+++.

Monitorizamos una moderna lavadora recién adquirida con calificación energética A+++, y una de las más eficientes del mercado, obviaremos marca y modelo para no hacer publicidad. Elegimos un programa de similares características, pero con temperatura a 40ºC en lugar de 60ºC como en el caso anterior, y comenzamos la monitorización de datos.   La potencia media durante el ciclo es 611.14 W, la duración del programa es una hora y media, y la energía consumida es 916.72 Wh, con un coste aproximado de 13.75 céntimos de euro. El aporte de energía en forma de calor se realiza durante los primeros 20 minutos del programa, con una potencia media de aproximadamente 2 KW, y una energía consumida durante el proceso de 652.68 Wh, lo que implica que el 67% de la energía del programa se invierte en calentamiento del agua por efecto Joule. En el resto del ciclo, la potencia media es 251.73 W, y el consumo energético es de 363.34 Wh, con un coste de 4.9 céntimos de euro.

Comparativa.

Antes de extraer conclusiones del análisis de datos es necesario recordar que en la lavadora antigua el programa tiene establecido por defecto una temperatura de trabajo en la primera fase del programa de 60ºC, temperatura que va dismunyendo en las distintas etapas del ciclo de lavado. En la nueva lavadora es posible seleccionar la temperatura de lavado, que hemos establecido en 40ºC.   Observamos que los valores de energía consumida son muy parecidos en ambos casos. A pesar de la diferencia de temperatura en los programas, hay un diferencial de energía de solo un 9%. Sin embargo en una lavadora moderna, la energía consumida en el proceso de lavado excluyendo el calentamiento, es mayor en términos globales, 326.34 Wh frente a 234.87, debido a un mayor consumo del motor eléctrico, hecho que puede observarse en la comparativa gráfica, lo que se traduce en mejor centriguado y mejor lavado. El ratio de energía en el lavado excluyendo el calentamiento es muy superior en una lavadora moderna 33% frente a 21%. Aunque los datos de consumo son muy parecidos, el porcentaje de energía aportada en forma de calor es menor en una moderna lavadora, además gracias a la posibilidad de elegir la temperatura de lavado, puede optimizarse este valor.  

¿Cuánto consume un Lavavajillas?

Si realizamos una exhaustiva búsqueda en internet sobre el consumo energético de un lavavajillas, encontraremos abundantes artículos que nos hablan sobre el ahorro que supone, en términos de consumo de agua y energía, el uso del lavavajillas frente el lavado ‘a mano’, y de cómo nos va a ayudar en el ahorro al final de mes, adquirir uno con la mejor calificación energética. Pero los datos reales sobre el consumo eléctrico, o como dirían en algunas regiones ‘la pela’, es algo más dificilmente accesible.

Aprovechando que hemos desarrollado un monitor de energía eléctrica capaz de medir la intensidad y de enviar los datos a la nube, vamos a monitorizar a tiempo real el consumo eléctrico de un lavavajillas durante un programa normal de lavado.

El ciclo de lavado.

Un ciclo de lavado básico incluye una fase de prelavado, un lavado con agua caliente, un periodo de aclarado y finalmente el secado. Los tiempos de cada fase dependen del equipo y del programa seleccionado.

Si observamos el programa de lavado, los mayores consumos de energía se producen en aquellas fases en las que hay aporte de energía al agua para calentar, lo que se realiza mediante el efecto Joule a través de resistencias. En el resto de fases, el consumo de energía se emplea en abrir/cerrar válvulas, arrancar los motores de impulsión y la bomba de de desagüe.

El montaje.

Vamos a emplear un Arduino Mega equipado con una shield a la que conectar transformadores de corriente, con los que medir intensidad eléctrica de modo no invasivo. Para enviar los datos a la nube, incorporamos al proyecto la shield oficial Arduino GSM. Información más detallada sobre cómo realizar el monitor está accesible en una entrada anterior del blog.

Para realizar medidas de intensidad eléctrica, es muy importante tener en consideración que la pinza amperimétrica de medida sólo debe abrazar una de las fases.

Para ello se puede emplear un conjunto como el de la imagen, donde se han separado las fases y el cable de tierra, dejándolos accesibles. En caso de colocar la pinza en un cable al uso, con las dos fases embutidas, la medida de la pinza será cero, ya que la intensidad que entra por una fase, sale por el neutro, siendo el total nulo.

Los datos.

Gracias al servidor gratuito de emoncms podemos conectar el lavavajillas al ‘internet de las cosas’, lo que nos va a permitir realizar un análisis detallado de los datos. Con el fin de contrastar valores adquiridos, colocamos dos pinzas de medida independientes, denominadas 1 y 2 en las gráficas. Seleccionamos el programa estándar y comenzamos la monitorización. El lavavajillas tiene certificación energética clase A.

En este primera gráfica se muestra la intensidad medida por las pinzas de manera redundante.

El programa tiene una duración aproximada de tres horas, y podemos observar dos zonas de elevado consumo que se corresponden con las fases de calentamiento para el lavado y aclarado, además de picos de consumo de corta duración como consecuencia de arranque de motores.

Vamos a mostrar la potencia calculada por el monitor a partir de la intensidad, multiplicando la intensidad por la tensión de suministro, con un valor de referencia de 230V.

Potencia = Intensidad * Voltaje

Observamos claramente que el grueso del consumo eléctrico se invierte en aporte de calor en las fases de lavado y aclarado. En el resto del programa, el consumo de energía es muy reducido, unos 150 W de media, que a lo largo del ciclo completo supone unos 0.45 KW/hora, lo que a un precio de 0.14 €/KWh, apenas si tiene un coste de 7 céntimos antes de impuestos.

La energía necesaria para el aporte térmico es de unos 1500 W de media, suministrados durante dos periodos de aproximadamente media hora, lo que supone un consumo de 1.5 KWh totales, y en términos económicos, 0.21 €, tres veces más que la energía consumida en el resto del programa.

El coste energético del programa completo es de 0.28 € antes de impuestos y tasas, de los que el 75% se ha invertido en aporte de calor. Esto abre las puertas a conseguir grandes ahorros en la factura, por ejemplo alimentando el lavavajillas con agua calentada mediante energía termosolar, pero esto es otro campo que corresponde al ahorro y eficiencia energética.