lunes, 14 de abril de 2014

NO uses la pava eléctrica, calentate el agua en la hornalla

En los últimos días se abrió la polémica: ¿qué consume menos energía? ¿calentar agua usando la pava eléctrica o la hornalla?

Voy a hacer el paso a paso de las cuentas y que la ciencia lo decida.

A quien no le importen los cálculos puede ir a ver la conclusión en el párrafo final. 


Cálculos de consumo de energía para calentar el agua

Voy a simplificar muchísimo algunas cuentas. Los puristas de la termodinámica están invitados a hacer ellos mismos los números hasta la centésima.

Se define a una caloría como la cantidad de calor que se necesita para elevar 1 gramo de agua en 1 grado centígrado (específicamente de 14,5°C a 15,5°C) a una presión de 1 atmósfera. 

Supongo que el agua sale de la canilla a 20°C.

La temperatura ideal del agua de mate es muy discutida. Hay quienes dicen 80°C, hay quienes defienden 85°C. Vamos a decir que son 83°C.

Para llevar un gramo de agua de 20°C a 83°C necesitamos 63 calorías. La verdad es que con un gramo de agua no mojo ni la bombilla. ¿Cuántas calorías necesito para llenar el termo de un litro?

La densidad del agua es 1g/cm3. Es decir que 1 litro = 1000 cm3 = 1000 gramos.

63 calorías para 1 gramo, 63.000 calorías para 1000 gramos. [1 kCal = 1000 cal]

O sea que necesito 63 kCal para calentar 1 litro de agua para el mate.

1 kCal = 1.163 Wh (watt-hora). 

63 kCal = 73.269 Wh

La pava eléctrica promedio tiene una potencia de 2400 W. En teoría necesita 1.83 minutos para calentar el agua. Pero en el mundo real, parte de la energía se pierde. Haciendo el experimento con mi pava eléctrica, tardó 2.83 minutos. O sea que consumió 113.44 Wh

La hornalla mediana teórica tiene una potencia de 1300 kCal que equivalen a 1511,9 Wh. Debería tardar 2.91 minutos en calentar el agua. La mía la verdad funciona bastante mal porque la cocina no es nueva y la pava está toda abollada, pero me parece que es lo que le pasa a la mayoría, así que representa bien la situación. Haciendo el experimento, tardó 6.21 minutos, o sea que consumió 156.36 Wh teóricos (en realidad un poco menos porque la hornalla tira menos gas que el teórico, pero el número sirve igual).

Entonces, ¿la pava eléctrica consume menos energía? Paren, falta ver otra cosa muy importante.


Cálculos de la generación de la energía

¿Cómo se genera la electricidad en Argentina? Este dato importa en nuestro cálculo.

A grandes rasgos, el 66% de la electricidad se obtiene con centrales térmicas que queman combustible para mover un generador que genera la electricidad. El resto es 30% hidroeléctrica, 4% nuclear y despreciable% es renovable. De ese 66% de las centrales térmicas, el 70% del combustible usado es gas natural. Además, de ese 66% el 50% se genera usando ciclos combinados.

Entonces, tenemos por un lado electricidad que se genera con múltiples combustibles de los cuales el gas natural es el más barato y eficiente, en centrales térmicas de las cuales el ciclo combinado es el más eficiente. Por otro lado, tenemos ese 30% generado con hidráulica que más o menos compensa lo anterior.

Para resumir y simplificar, voy a ser muy generoso y decir que toda la electricidad se genera con gas natural usando ciclos combinados. En argentina, los ciclos combinados tienen una eficiencia promedio de 56% y ademá tienen un factor de disponibilidad promedio de 81%. O sea que de cada 1 kcal de gas que entra, se genera no 1.163 Wh de electricidad, sino 0,53 Wh.


Para generar los 113.44 Wh que usa la pava eléctrica necesito:

- Si tengo en cuenta que el 13,6% de la energía en argentina se pierde en la distribución, en realidad de la central salen 131.30 Wh.
- 131.30 Wh = 112,89 kCal 
- 112,89 kCal de gas se generan con 0,012 m3 de gas natural porque su densidad energética es de 9200 kCal/m3.
- Aplico la eficiencia del ciclo combinado (56%) y el factor de disponibilidad (81%), entonces necesito 0,027 m3 de gas.

O sea que mi pava eléctrica usa 0,027 m3 de gas para calentar un litro de agua para el mate.

La hornalla usa 156.36 Wh teóricos para la misma tarea (reales son un poco menos=. Eso equivale a 134,45 kCal, o sea, a 0,015 m3 de gas.



En conclusión, mi hornalla y mi pava abollada usan la mitad de gas natural para calentar el agua que mi pava eléctrica.

O sea que, amigos, calienten el agua del mate con la pava en la hornalla y no con la pava eléctrica.

En esos 6/7 minutos pueden aprovechar para hacerse las tostadas.


Ojalá dentro de no mucho esto no tenga validez porque dejamos de generar electricidad con gas natural y empezamos a generarla con recursos renovables. En ese momento, la electricidad le gana a todo.







6 comentarios:

  1. Estimado Alexis: ¿Puede contestarme si su cálculo del consumo de energía eléctrica corresponde a calefacción por inducción?. Gracias
    giorgio431@gmail.com

    ResponderEliminar
  2. Me encantó!

    Falta ver cuánta energía se consume para llevar ese gas desde donde está hasta tu cocina (para emparejar el dato de la pérdida en el transporte eléctrico). Supongo igual que no cambia el resultado final.

    No me quedó claro por qué usás el factor de disponibilidad para la cuenta, no entindo en qué afecta.

    Besos!

    ResponderEliminar
  3. Hola! me mudé a un edificio que todo es eléctrico, ahora mi duda es si tengo cocina eléctrica, que conviene? Existen pavas eléctricas de menor consumo?
    Saludos

    ResponderEliminar
  4. Hola! me mudé a un edificio que todo es eléctrico, ahora mi duda es si tengo cocina eléctrica, que conviene? Existen pavas eléctricas de menor consumo?
    Saludos

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. ¡Hola! Todos los artefactos eléctricos tienen una etiqueta (en general atrás o abajo) que dice su potencia, ponele 2400W en este caso. Esa potencia es lo que vas a usar vos para entender cuánto consume la pava. A menor potencia, menor consumo pero también más tarda en calentar. Hay que hacer la cuenta en cada caso y ver si por tardar más no termina consumiendo más. Tiene que ver no sólo con la potencia sino también con la construcción de la pava en sí.

      Lamentablemente las pavas eléctricas no tienen la típica etiqueta de eficienica A-B-C-D-E que tienen otros electrodomésticos y no hay análisis de las marcas que hay en el mercado local (al menos no los encuentro). Así que no hay mucho que podamos hacer por ahora.

      Seguramente la regulación va a exigir eventualmente una etiqueta de eficiencia.

      Eliminar