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Cómo funcionan los sistemas de energía de emergencia

Una amplia variedad de desastres naturales pueden causar cortes de energía a largo plazo. Cosas como tornados, huracanes, inundaciones, relámpagos, tormentas de hielo y ventiscas pueden cortar la energía durante horas o días a la vez. Incluso algo tan simple como un transformador quemado o un automóvil chocando contra un poste de electricidad puede dejar sin electricidad a todo un vecindario por uno o dos días.

Todos dependemos de la electricidad, por lo que un corte de energía de más de unos minutos se vuelve bastante molesto. A medida que la duración de un corte de energía se extiende más allá de una hora, existen problemas más graves que pueden hacer que las cosas se vuelvan costosas o peligrosas:

  • Durante el invierno, un corte de energía normalmente desactiva el sistema de calefacción de su hogar. A medida que la casa se enfría (dependiendo de dónde viva) puede volverse inhabitable. Además, las tuberías congeladas pueden causar miles de dólares en daños.
  • Un corte de energía significa que los refrigeradores y congeladores dejan de funcionar. En el verano, los alimentos congelados se derriten y pueden causar un verdadero desastre. Si ha invertido en una porción de carne de res, las pérdidas pueden llegar a $1000 o más durante un corte de energía de varios días.
  • Si tiene una afección médica que requiere un equipo especial, un corte de energía puede crear una situación de vida o muerte.
  • Si vive en una zona rural con un pozo privado, un apagón cortará el suministro de agua.

Ahora es fácil comprar un sistema de energía de emergencia para evitar todos estos problemas. En este artículo, veremos varias opciones y también discutiremos diferentes formas de conectarlos a su hogar para que nunca más tenga que preocuparse por un corte de energía.

Contenido
  1. Opciones y objetivos de energía de emergencia
  2. Comprender sus necesidades de energía
  3. Elegir entre un inversor y un generador
  4. Conectar la energía a su casa

Opciones y objetivos de energía de emergencia

Para generar energía normal de 120 voltios en caso de emergencia, tiene dos opciones:
  • Puedes comprar un generador de motor. El motor puede quemar gasolina, diesel o propano.
  • Puede comprar un inversor y alimentarlo con la batería de su automóvil o con una batería de ciclo profundo que haya comprado para el inversor.
Para decidir qué alternativa es mejor para usted, debe decidir cuáles son sus objetivos durante un corte de energía. Quizás hay cuatro formas diferentes de pensar en la energía de emergencia:
  • Quiero proporcionar un conjunto mínimo de comodidades:quiero poder encender algunas luces para no tener que encender velas, encender mi teléfono celular, encender una radio de emergencia y operar un fan.
    Puedes hacer esto con un pequeño generador o con un pequeño inversor que se conecta al enchufe del encendedor de tu automóvil.

  • Quiero poder operar un horno de microondas, un televisor, algunas luces y mi computadora para poder comer y trabajar.
    Puedes hacer esto con un pequeño generador de 1000 vatios y conectarlo con un cable de extensión.

  • Mi objetivo principal es mantener mi refrigerador y/o congelador funcionando, pero también me gustaría encender algunas luces y electrodomésticos pequeños.
    Puedes hacer esto con un generador de 2500 a 3500 vatios y conectarlo con cables de extensión.

  • Quiero poder alimentar la bomba de mi pozo y el calentador de agua, el ventilador de mi horno, el aire acondicionado de una habitación, mi refrigerador y otros electrodomésticos básicos.
    Puedes hacer esto con un generador de 5000 vatios conectado al panel de circuitos de tu casa.

Hablaremos más sobre cómo comprender sus necesidades de energía en la siguiente sección.

Comprender sus necesidades de energía

Para elegir la fuente de energía de emergencia adecuada y dimensionarla correctamente, debe comprender algo sobre los requisitos de energía de los dispositivos que planea operar.

La unidad básica de medida de potencia es el vatio , y con una fuente de energía de emergencia hay dos clasificaciones de vataje que son importantes:vataje de estado estable y vataje de sobretensión . Una bombilla incandescente normal de 60 vatios requiere, como es de esperar, 60 vatios, y requiere esa potencia tanto cuando la enciende como mientras está funcionando. Un motor de ventilador de techo, por otro lado, puede requerir 150 vatios para encenderlo y 75 vatios mientras está funcionando. Ese vataje extra para arrancar el motor se llama sobrecarga vatiaje y es típico de cualquier cosa que contenga un motor eléctrico. Estos son los vatajes habituales de algunos de los dispositivos que se encuentran en un hogar típico:

Dispositivo
Potencia típica
Vataje de sobretensión
Bombilla
60 vatios
60 vatios de sobretensión
Ventilador
75 vatios
150 vatios de sobretensión
Televisor pequeño en blanco y negro
100 vatios
150 vatios de sobretensión
Televisión a color
300 vatios
400 vatios de sobretensión
Ordenador doméstico y monitor
400 vatios
600 vatios de sobretensión
Manta eléctrica
400 vatios
400 vatios de sobretensión
Horno de microondas
750 vatios
1000 vatios de sobretensión
Ventilador de horno
750 vatios
1500 vatios de sobretensión
Refrigerador
1200 vatios
2400 vatios de sobretensión
Bomba de pozo
2400 vatios
3600 vatios de sobretensión
Calentador de agua eléctrico
4500 vatios
4500 vatios de sobretensión
Aire acondicionado o bomba de calor para toda la casa
15.000 vatios
30.000 vatios de sobretensión

Una cosa que puede ver en este gráfico es que la bomba de calor o el aire acondicionado de toda una casa tienen un gran apetito por la energía. Si su casa tiene una bomba de calor y desea mantener la casa caliente durante un corte de energía en el invierno, entonces deberá comprar un generador muy grande (que cuesta mucho) o necesitará una copia de seguridad fuente de calor, como madera o propano.

Otra cosa a tener en cuenta es que si planea operar equipos sensibles como televisores y computadoras desde una fuente de alimentación de emergencia, querrá tener un excelente equipo de protección contra sobretensiones y, en el caso de una computadora, una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS ). Cuando se enciende un dispositivo grande como un refrigerador, no hay forma de que un pequeño generador pueda mantener la energía estable durante la sobretensión. Un UPS evitará que su computadora se bloquee durante la señal.

Para calcular sus necesidades de energía, debe sumar las cifras de vataje normal y de aumento para todos los dispositivos que desea operar simultáneamente. Aquí hay dos ejemplos:

  1. Si planea operar un televisor pequeño y dos focos de luz de 60 watts, entonces necesita una fuente de alimentación de emergencia que tenga una capacidad de al menos 220 watts y una capacidad de sobretensión de 270 watts. Redondeando hacia arriba, son 250 vatios continuos y 300 vatios de sobretensión.

  2. Si planea operar su refrigerador, un televisor a color y un microondas simultáneamente, necesita 2250 vatios continuos y 3800 vatios de aumento en el peor de los casos (si los tres se encienden exactamente al mismo tiempo). Si está dispuesto a administrar su energía un poco y asegurarse de que no se enciendan todos a la vez, entonces su requisito de potencia de sobretensión es de solo 2400 vatios. Si está dispuesto a operar solo uno de estos dispositivos a la vez, entonces, debido a que su refrigerador es el mayor usuario de energía, necesita dimensionar su sistema de energía de emergencia para que sea lo suficientemente grande para manejar el refrigerador.
El punto señalado en el segundo ejemplo sobre escalonar su consumo de energía es importante. Los generadores tienden a ser muy caros a medida que supera los 5000 vatios. Por ejemplo, un generador económico de 5000 vatios podría costarle $600. Un generador de 10,000 watts, por otro lado, normalmente costará más de $2,000. Si está dispuesto a escalonar su uso, por ejemplo, hacer funcionar el refrigerador durante una hora y luego hacer funcionar la bomba del pozo, pero nunca operarlos juntos, puede arreglárselas con un generador mucho más pequeño.

Elegir entre un inversor y un generador

Un generador accionado por motor es una manera fácil de abastecer su casa con energía de emergencia. Son relativamente económicos (el precio típico de un generador de 5000 vatios oscila entre $600 y $1200), producen energía de onda sinusoidal limpia de 120 o 240 voltios y consumen solo alrededor de un galón de gasolina cada dos horas más o menos (a 1000 -vatios de salida). También puede comprar generadores que funcionan con combustible diesel o propano.

Cómo funcionan los sistemas de energía de emergencia
Un generador de gasolina de 5000 vatios
Este generador tiene un motor de 10 caballos de fuerza y ​​un generador de 5000 watts con una sobretensión nominal de 6500 watts. El tanque de gasolina (negro, montado en la parte superior del marco) tiene capacidad para 7 galones y funciona aproximadamente 12 horas a niveles de uso de 1,000 vatios. Este generador produce una salida de 120 o 240 voltios. Se muestra con su cable de puesta a tierra y el cable de 240 voltios que lo conecta al panel de circuitos de la casa.

Las desventajas de los generadores accionados por motor incluyen:

  • Almacenamiento de combustible
  • Ruido (especialmente los modelos menos costosos)
  • Mantenimiento del motor
El almacenamiento de combustible puede ser una molestia:la gasolina no se puede almacenar durante más de un mes a menos que use un químico estabilizador de combustible, e incluso entonces la vida útil es relativamente corta. Debe rotar su inventario regularmente para evitar problemas.

Aquí en la casa Brain tenemos un generador de 5000 vatios. Podemos hacer funcionar casi todo en la casa, incluida la bomba del pozo, el calentador de agua y el refrigerador, con el generador. Lo único que no podemos hacer funcionar es la bomba de calor, por lo que tenemos registros de gas como fuente de calor de respaldo. Escalonamos nuestro uso, pero eso no es un gran problema para nosotros. Por ejemplo, haremos funcionar el refrigerador durante una hora y luego lo apagaremos para hacer funcionar la bomba del pozo.

Un inversor es un dispositivo eléctrico que convierte una potencia de 12 voltios en una potencia de 120 voltios. Por lo general, ejecuta un inversor con la batería de su automóvil o con una batería de ciclo profundo que compra específicamente para alimentar el inversor. Un inversor es una solución muy fácil y económica si puede mantener sus demandas de energía en el rango de 200 vatios. Si está dispuesto a construir un sistema más elaborado, los inversores pueden ser una buena opción hasta aproximadamente 2500 vatios, aunque tienden a ser caros en ese punto (un inversor de 2500 vatios puede costar entre $600 y $1000, y luego necesita comprar varias baterías de ciclo profundo y un sistema de carga). Los inversores tienen dos ventajas principales:

  • Están en silencio
  • No requieren mantenimiento (cuando los opera con la batería de su automóvil; si construye su propio banco de baterías de ciclo profundo, tendrá que mantener las baterías).
Estas son algunas cosas en las que pensar al considerar un inversor:
    Cómo funcionan los sistemas de energía de emergencia
  • Puedes comprar un pequeño inversor de onda casi sinusoidal de 150 o 300 vatios por alrededor de $50 y enchufarlo en el enchufe del encendedor de tu auto. Puede hacer funcionar varias bombillas, una radio, un televisor pequeño, etc.

  • La batería de un automóvil tiene una capacidad de reserva clasificación. Una clasificación típica es de 80 minutos, lo que significa que la batería puede suministrar 25 amperios a 12 voltios durante 80 minutos. Si consume 120 vatios continuamente, eso significa que está drenando alrededor de 10 amperios de la batería de su automóvil continuamente. Una batería de automóvil típica puede suministrar energía a ese nivel durante unas tres horas. Una batería de ciclo profundo puede suministrar energía a ese nivel durante seis u ocho horas. Luego deberá recargar la batería (lo que lleva un tiempo). Sin embargo, si utiliza dos bombillas fluorescentes compactas de 15 vatios cada una, el consumo total es de solo 30 vatios o 2,5 amperios a 12 voltios. Una batería de automóvil puede suministrar energía durante unas 12 horas a ese nivel. Una batería de ciclo profundo puede suministrar energía durante uno o dos días a ese nivel.

  • El alternador de un automóvil típico puede suministrar solo alrededor de 700 vatios como máximo. Para hacer funcionar un inversor con una capacidad superior a 300 vatios desde un automóvil, debe conectarlo directamente a la batería del automóvil con cables y deberá hacer funcionar el motor del automóvil continuamente. En ese momento, sería mucho más eficiente comprar un generador de gasolina.
A partir de esta discusión, puede ver que un inversor solo tiene sentido para cargas de energía muy pequeñas durante períodos de tiempo relativamente cortos. Puede construir un sistema de batería grande y elaborado para hacer funcionar su inversor si lo desea, pero eso puede resultar costoso.

(Tenga en cuenta que un gran banco de baterías conectado a un inversor es una parte importante de la mayoría de los sistemas de energía solar a escala doméstica. En ese caso, se utilizan paneles solares para recargar las baterías. Consulte Cómo funcionan las celdas solares para obtener más detalles).

Aquí en el hogar Brain tenemos un inversor de 140 vatios. Hacemos funcionar el generador durante el día. Por la noche utilizamos el inversor enganchado al coche para alimentar una o dos bombillas fluorescentes compactas que dan luz a la casa.

Conectar la energía a su casa

Hay dos maneras de obtener energía del generador en su casa:
  • Puede conectar cables de extensión desde el generador hasta aparatos específicos.
  • Puede hacer que un electricista conecte el generador al panel de circuitos de su casa para que pueda conectar toda la casa al generador.
La primera opción es increíblemente fácil. Si todo lo que necesita para encender es un refrigerador, un televisor y un microondas, entonces esta es una buena manera de hacerlo. Si necesita alimentar el soplador de su horno, una bomba de pozo y otros grandes consumidores de energía, entonces comprar un generador de 240 voltios y hacer que un electricista lo conecte a su panel de circuito es el camino a seguir.

Para cambiar a energía del generador:

  1. Conecté a tierra el generador.
  2. Enciendo el generador y dejo que se estabilice durante cinco minutos.
  3. Conecto el generador al panel de circuitos.
  4. Enciendo el disyuntor del generador. (El electricista instalará un sistema de enclavamiento para que el interruptor principal del panel se apague automáticamente cuando se encienda el interruptor del generador. Esto evita que la energía del generador viaje fuera de su hogar. Consulte Instalación de un generador de respaldo para obtener detalles sobre el cableado).
En ese momento, todo en la casa tiene energía. Entonces, el desafío es asegurarse de que varios dispositivos no compitan entre sí por la energía disponible. Para escalonar la carga, todos los grandes consumidores de energía (refrigerador, bomba de agua, microondas) tienen sus disyuntores marcados en el panel y puedo encenderlos y apagarlos desde allí.

Tres puntos de la discusión anterior son especialmente importantes :

  1. Haga que un electricista conecte el generador por usted. Costará $ 200 a $ 400 para un sistema simple.
  2. Asegúrese de conectar a tierra su generador como se describe en el manual del propietario. Puede conectar la conexión a tierra del chasis del generador a la varilla de conexión a tierra de su hogar o comprar una varilla de conexión a tierra de 8 pies en la ferretería por $12 e instalarla.
  3. Asegúrese de desconectar su casa de la red eléctrica antes de encender su generador. Si no lo hace, corre el riesgo de electrocutar a las personas que trabajan en las líneas. Además, su generador intentará alimentar a todo el vecindario y obviamente no puede hacerlo. Haciendo que el electricista instale un sistema de enclavamiento positivo , el disyuntor principal de la casa se corta automáticamente cuando se enciende el disyuntor del generador.

Para obtener más información sobre los sistemas de energía de emergencia y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

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