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COCINA DE INDUCCIN VERSUS COCINA A GAS (GLP)

Introduccin

La Secretara Nacional de Planifica-cin y Desarrollo SENPLADES, en su condicin de Secretara Tcnica del Sistema Nacional Descentralizado de Planificacin Participativa, elabor el Plan Nacional de Desarrollo, denomi-nado Plan Nacional para el Buen Vivir (PNBV 2009-2013) como el instrumen-to del Gobierno Nacional para articular las polticas pblicas con la gestin y la inversin pblica.

El Plan cuenta con 12 Estrategias Na-cionales; 12 Objetivos Nacionales, de entre los cuales y especficamente en la Estrategia 6.7, referida al Cambio de la Matriz Energtica, se indica lo siguien-te: El programa de sustitucin de co-cinas a gas (GLP) por cocinas de induc-cin deber ejecutarse tan pronto como exista la factibilidad de la generacin elctrica para este plan. Los ahorros energticos vienen emparejados con la disminucin de contaminantes

Con la finalidad de armonizar el pro-grama de implementacin de sustitu-cin de cocinas a gas (GLP) por cocinas elctricas de induccin, el Ministerio de Electricidad y Energa Renovable (MEER) se encuentra en plena difu-sin de su Plan Nacional de Coccin Eficiente, manteniendo reuniones de socializacin del mismo, con actores, representantes, responsables y gestores

de los sectores energtico, elctrico y productivo del pas, con la finalidad de establecer los requerimientos tcnicos del proyecto y definir acciones de corto y mediano plazo para la implementacin del mismo, acciones que permitirn es-tar plenamente preparados para dicha sustitucin tecnolgica.

Para que el presente programa de sus-titucin tecnolgica sea exitoso, debe cumplir con las siguientes caracters-ticas: 1) debe ser especfico, definiendo claramente a qu y con qu sectores se iniciar la implementacin del mismo; 2) debe ser medible, pues lo que no se mide; no se puede controlar y lo que no se controla; no se puede gestionar; 3) debe ser alcanzable, definiendo de manera responsable el universo objeti-vo y sus lmites; 4) debe ser orientado a obtener resultados satisfactorios; a sa-ber: Ahorro econmico para el Estado ecuatoriano y para los consumidores, incentivo para las empresas producto-ras, generacin de fuentes de trabajo, reduccin de emisin de gases efecto invernadero, entre otros; y, 5) debe ser definido en el tiempo, acompaado de-bidamente con un estricto cronograma de ejecucin.

Todo esto, teniendo como premisa que este proyecto de sustitucin tecnolgi-ca debe ser el cierto y firme inicio del desarrollo de los grandes proyectos necesarios para reorientar al sistema energtico nacional hacia un sistema eficaz, eficiente y amigable con el medio ambiente, caractersticas que no solo deben ser parametrizadas con un retor-no econmico-financiero de la inversin que haga o tenga que hacer el Estado ecuatoriano; sino tambin, considerar responsablemente los retornos social, medio ambiental y sus relaciones.

Cmo funciona una Cocina elctrica de Induccin?

Para entender cmo funciona una cocina de induccin es necesario re-cordar brevemente el fenmeno de la induccin magntica. Los experi-mentos del Fsico y Qumico ingls Michael Faraday (1791-1867) en Inglaterra en 1831 y los efectuados de forma independiente por Joseph Henry en Estados Unidos, ese mis-mo ao, mostraron que es posible inducir una fuerza electromotriz (fem voltaje inducido) en un cir-cuito, utilizando un campo magnti-co variable. Los resultados de estas evidencias experimentales sirvieron como base para enunciar una ley bsica y muy importante del electro-magnetismo que se conoce como la Ley de la Induccin de Faraday. Una fem (y, por lo tanto, tambin una corriente) puede ser inducida en di-ferentes procesos que involucran un cambio en el flujo magntico.

En consecuencia, si una corriente elctrica de frecuencia variable ge-

Ing. Alberto Tama FrancoMAE, MGE, MBAAsesor de la GerenciaGeneral de la CorporacinElctrica del Ecuador

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nera un campo magntico, dicho campo magntico variable induce una corriente elctrica en un circuito cerrado; sta ltima a su vez, se re-laciona con un campo elctrico no conservativo.

En esencia, la cocina de induccin es un tipo de cocina vitro cermica, cuyo elemento principal, ubicado debajo de la zona de coccin, es una bobina plana de cobre y con forma de espiral, por la que se hace pasar una corriente elctrica I de frecuen-cia variable (20 100 kHz), la mis-ma que genera una densidad de flujo magntico alterno, con la misma fre-cuencia con la que vara la corriente en la bobina.

Debido a que la bandeja (cacerola, olla, sartn, cazuela, puchero, etc.), que se asienta en la zona de coccin, est muy prxima a la precitada bobina espiral, el campo magnti-co, producido por esta ltima, ser aproximadamente el mismo en toda esa regin; y estar dado por la si-guiente expresin:

Donde:

a es el radio de la bobina plana de co-bre y con forma espiral.

h es la altura por encima de la bobi-na a la cual se est determinando la densidad de flujo magntico.

N es el nmero de espiras o de vuel-tas que tiene la precitada bobina, asumiendo que se encuentran uni-formemente distribuidas y que cada espira o vuelta es una espiral circular perfecta.

i es el elemento espira circular per-fecta, que va desde 1 hasta.

Este campo magntico, no provoca interaccin alguna si no est pre-sente algn conductor elctrico. Los recipientes (cacerolas, ollas, sartenes, cazuelas, pucheros, etc.) que se uti-lizan en las placas de induccin, de-ben estar construidos de materiales metlicos que tengan excelente con-ductividad elctrica, asegurando de esta manera, que la resistencia elc-trica del recipiente sea muy pequea, lo cual posibilita la circulacin inter-na de las llamadas corrientes induci-das. Adicionalmente, estos materia-les deben ser ferromagnticos, con la finalidad de aprovechar la histresis

2

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2 2

2

N

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aiN hN

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magntica, que es la propiedad que tienen dichos materiales de presen-tar oposicin al cambio de la densi-dad de flujo magntico.

El precitado campo magntico atra-viesa sin obstrucciones a travs de la cubierta de cermica (material dielctrico) de la placa de coccin; y penetra en la bandeja (cacerola, olla, sartn, cazuela, puchero, etc.) que se asienta en la zona de coccin, creando una corriente circular en la base elctricamente conductora de la cacerola (corrientes de Foucault corrientes de Eddy en ingls). Por la presencia de estas corrientes indu-cidas; y debido a la frecuencia que se est utilizando, se disipa energa en forma de calor por el efecto Joule, de manera elevada y rpida. Este prin-cipio detallado anteriormente se lla-ma induccin magntica.

El campo alterno al ser forzado a in-gresar en la capa externa de la base del recipiente; y en virtud de que la base de la cacerola est construida de un material conductor de exce-lente conductividad elctrica, se in-crementa la resistencia AC del mate-rial al incrementar la frecuencia de operacin, produciendo un intenso calor; hacindose presente adems el efecto piel o efecto pelicular; por el cual, la intensidad del campo difcil-mente puede propagarse en este tipo

de materiales y su intensidad decrece rpidamente.

De igual manera, dicho campo mag-ntico alterno, dentro de la base de la cacerola, tambin magnetiza y des-magnetiza repetidamente el referido material, provocando que las mol-culas de hierro vibren entre 20,000 a 50,000 veces por segundo, y la friccin entre ellas produce un calor adicional (prdida por histresis). La superposicin del calor liberado por el efecto Joule, del calor libera-do por el efecto pelicular y del calor debido a las prdidas por histresis es el que se emplea para cocinar los alimentos.

Estas corrientes inducidas generan gran calor en la base del recipiente, pero solo en el recipiente, ya que los materiales vitro cermicos no son conductores y los campos magn-ticos no provocan en ellos ninguna induccin. Esto supone que, al ca-lentar el recipiente, este calienta la superficie de la hornilla y no sta la cacerola. Todo funciona como si una transferencia mgica de energa de la red alcanzase la cacerola. Solo la cacerola se calienta, y solo hay con-sumo de energa cuando hay cacero-la, alcanzndose la mayor eficiencia energtica posible.

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El Gas Licuado de Petrleo GLP como combustible

El gas licuado de petrleo (de all sus siglas GLP) es obtenido durante la refinacin del petrleo crudo, como uno de los tantos subproductos de-rivados. Tambin se puede obtener de la refinacin del gas natural (en este caso otro producto de diferentes caractersticas). Es una mezcla de propano C3H8 y butano C4H10 -hi-drocarburos livianos, que son com-puestos orgnicos formados nica-mente por carbono e hidrgeno- por

lo general en una relacin 70% - 30% o 60% - 40%, dependiendo del pro-ducto objetivo. El GLP se evapora a temperaturas y presin normales, por lo que se reparte o suministra en los clsicos balones o cilindros pre-surizados en estado lquido, de ah su identidad de licuables. Es un de-rivado del petrleo de elevado poder calorfico y una densidad mayor que la del aire, utilizado en la coccin de alimentos, en la calefaccin domici-liaria, como combustible para veh-culos y refrigerante, como combus-tible en hornos, secadores y calderas de diferentes tipos de industrias, en

motores de combustin interna y en turbinas de gas para la generacin de energa elctrica, entre otros.

El poder calorfico o calor de com-bustin es la cantidad de energa (o calor) que libera una determinada cantidad (kilogramos, libras, metros cbicos) de sustancia (combustible) durante la combustin (reaccin de oxidacin) completa. En otras pa-labras, el poder calorfico es la capa-cidad que tiene un combustible de ceder calor cuando est ardiendo. De aqu que para un cilindro de uso domstico de gas licuado de petrleo GLP (15 kg), la cantidad de energa (o calor,) capaz de liberar, es la que se indica en la siguiente figura.

Reaccin de combustin del GLP : 2C3H8 + 2C4H10 + 23O2 14CO2 +18H2O

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El Factor de Eficiencia Energtica (EF)

Estudios realizados por el Departamento de Energa de los EEUU (DOE, acrnimo en Ingls de Department of Energy) determinaron que la eficiencia de diferentes ti-pos de cocinas es aquella que se indica en la siguiente tabla.

Cocina a gasGLP

Cocina elctrica Induccin

Cocina elctrica

Convencional

40% 84% 74%

Observando los factores de eficiencia energtica para cada una de las fuentes, se puede perfectamente decidir, realizando un anlisis de costos, muy sencillo y que sean perfectamente comparables, cul de ellas es econmica-mente ms conveniente a los intereses de cada usuario. Para este fin, supongamos que queremos hervir 10 litros de agua (equivalente a 10 kg de agua) que se encuentran a la temperatura ambiente (25oC); entonces, la cantidad de calor y energa requerida ser:

Nota: para el presente clculo, se ha considerado la ta-rifa promedio de venta de energa del ao 2012, para los clientes Residenciales, que fue de 9.61 USD/kWh, segn el portal del Consejo Nacional de Electricidad CONELEC.

Cocina a gas GLP

Cocina elctrica Induccin

Cocina elctrica Convencional

Eficiencia

40% 84% 74%

Unidad definida

Cilindro de GLP 15 kg

1 kWh 1 kWh

Energa por Unidad

722,223.0 kJ 3,600 kJ 3,600 kJ

Energa considerando el Factor de Eficiencia

288,889.2 kJ 3,024 kJ 2,664 kJ

Unidades para hervir 10 litros de agua 0.0109

cilindro1.0384 kWh 1.1787 kWh

Costo por Unidad GLP subsidiado 1.60 USD/cilindro

1.744 USD 9.979 USD 11.327 USD

Costo por Unidad GLP internacional 15 USD/cilindro

16.35 USD 9.979 USD 11.327 USD

Equivalente Calorfico-Energtico-Electricidad del GLP

Poder Calorfico o Calor de Combustin del GLP = 11,500 kcal/kg

172,500 kcal 722,223 kJ 200.62 kWh15 Kg

1 kcal = 4.1868 kJ 1 kJ = 2.778x10-4 kWh

Q =mH2O cH2O T Q =10 kg 1

kcalkgoC

75 oC Q =172,500 kcal

E =Q kcal 4.1868 kJ

1 kcal

E =172,500 kcal 4.1868 kJ

1 kcal

E = 3,140.1 kJ

Q =mH2O cH2O T

Q =172,500 kcal

Q =10 kg 1 kcalkgoC

75 oC

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Como se puede apreciar, es indiscutible que al ser elimi-nado el subsidio del GLP e internacionalizar su precio de venta (estimado en 15 USD por cilindro de uso doms-tico), resulta ser un poco ms econmico consumir 1 kWh de energa a travs de una Cocina de Induccin (9.979 USD) que a travs de una Cocina Elctrica convencional (11.327 USD) y que a travs de una Co-cina funcionando con GLP (16.35 USD).

La promesa de las Cocinas de Induccin

Por la naturaleza de la ciencia que se encuentra detrs de la forma de calentamiento, la tecnologa de coccin

o calentamiento por induccin ofrece importantes ven-tajas y ligeras desventajas con respecto a las tecnologas tradicionales, entre ellas:

Ventajas:

Mayor eficiencia energtica: Toda la energa es apro-vechada, ya que slo se emite la energa necesaria para calentar el recipiente, no el cristal ni aquellas zonas no cubiertas por el recipiente. Esta mayor eficiencia energ-tica se hace presente por la reduccin de las prdidas de transferencia de calor por radiacin al ambiente.

Rapidez de calentamiento: el calentamiento es ms r-pido y el calor se distribuye de manera ms uniforme.

Mayor facilidad de limpieza: la menor temperatura de la superficie de coccin previene la combustin de restos de alimentos, redundando en una limpieza ms sencilla.

Deteccin automtica del recipiente: el sistema elec-trnico de las placas de induccin incorpora la funcio-nalidad de programar el tiempo que se la quiere tener encendida o detectar automticamente la existencia o no de un recipiente sobre la superficie de coccin, y en funcin de esto encenderse o apagarse, evitando consu-mos energticos innecesarios; e inclusive, adaptndose al tamao del mismo, pues incorpora modernas tcnicas de procesamiento de seales para lograr un control efi-ciente de la potencia.

Contaminacin ambiental: al no utilizar combustibles fsiles para el calentamiento, no se ocasiona un impacto severo al medio ambiente.

MENOS GASTO

MENOS ENERGA

MENOS TIEMPO

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Desventajas

Utensilios de cocina: slo se pue-de utilizar con utensilios de acero o hierro ferromagnticos. En conse-cuencia, el menaje de cocina tiene que ajustarse a esta realidad. Estos utensilios adems deben tener como base, una superficie plana.

Costos: son ms caras que cualquier otra cocina regular.

Suministro elctrico: la falla o el inadecuado suministro del servicio elctrico, puede ocasionar que se de-tenga el proceso de coccin.

Radiacin Electromagntica

Hasta la fecha no hay estudios espe-cficos sobre el efecto de las placas de induccin sobre la salud. Campos magnticos de frecuencia media, de la clase generada por placas de in-duccin, pueden penetrar en el cuer-po humano, donde pueden inducir campos y corrientes elctricas. Co-rrientes muy fuertes, posiblemente, pueden excitar los nervios del siste-ma nervioso central. Los lmites de exposicin segn la Comisin Inter-nacional sobre Proteccin Frente a Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP, por su acrnimo en ingls) slo per-miten corrientes, que son 50 veces

ms pequeas que el umbral para la estimulacin del sistema nervioso central.

Tambin existe la preocupacin de que personas que puedan tener un marcapasos implantado sufran un mal funcionamiento del mismo, debido a la interferencia de campos electromagnticos. El estndar ac-tual para placas de induccin esta-blece que la unidad debe cumplir con el valor de referencia recomen-dado por la ICNIRP de tener una densidad de flujo magntico de 6.25 microteslas a una distancia 30 cm desde el campo de coccin cuando una zona de coccin se hace funcio-

nar con un recipiente adecuado que es lo suficientemente grande y est centrado en la zona de coccin.

Werner Irnich y Alan D. Bernstein establecieron que Los pacientes es-tn en riesgo: si el implante es uni-polar y est ubicado del lado izquier-do, si se paran tan cerca como sea posible a la placa de induccin, y si la cacerola no es concntrica con la bobina de induccin. Por lo tanto, en circunstancias normales, las pla-cas de induccin no deberan plan-tear problemas de seguridad para las personas que tienen implantes de marcapasos y estn trabajando en la cocina.

Precisiones y Recomendaciones

Resulta innegable, que de eliminar-se el subsidio al GLP; y simultnea-mente implementar el programa de sustitucin tecnolgica de las coci-nas a gas por cocinas de induccin, deber existir una seria revisin de las tarifas elctricas, bien sea por sinceramiento hacia abajo, debido al ingreso futuro de importantes pro-yectos hidroelctricos, que permiti-rn no solo el cambio de la Matriz de Oferta de Energa, sino tambin, el cambio de mentalidad del uso efi-ciente y eficaz de la energa; o bien sea, va subsidio directo a la electri-cidad, poltica que deber ser im-plementada de manera escalonada e inteligente. Esta ltima alternativa no debera ser considerada sino en caso extremo, pues se entiende que lo que se busca con el tiempo es la eliminacin de los subsidios, carga financiera que no aporta en nada a la economa del pas.

Aquellos sectores que tienen integra-do en sus consumos de energa a las cocinas elctricas, el cambio tecno-lgico a cocinas de induccin, les ge-nerar ahorro en tiempo y a lo sumo un pequeo diferencial econmico a su favor; en tanto que los otros sec-tores de economa, especialmente los de clase media, de no tomarse los resguardos correspondientes, sentirn un pellizco a sus ingresos. Vale precisar que con este programa de sustitucin tecnolgica, el uso de gas domstico no desaparecer, pues los hornos -parte integrante de una cocina en conjunto- permanecern para ser operados con GLP o con electricidad pero no con induccin magntica, al menos por ahora.

De la mano y correlacionado con la implementacin y posible implanta-cin del presente programa de sus-titucin tecnolgica; est sin lugar a dudas, el impacto tcnico, eco-nmico y financiero a las empresas distribuidoras y comercializadoras

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de energa elctrica del pas, pues la operacin de las placas de induccin, generarn un severo incremento de la demanda de potencia y energa; debiendo preverse, de manera plani-ficada, los correctivos a las redes de transmisin y distribucin elctrica. Correctivos que implican mejoras y repotenciacin de los conductores de las diferentes redes, divisin e incremento de circuitos, mejora de las acometidas de servicio elctrico; sin dejar de lado por supuesto, la compensacin de reac-tivos que demandarn dichas placas induccin; misma que ser necesa-ria, de no ser considerada su compensacin al mo-mento de su fabricacin o ensamblado.

El valor en kWh que se est consi-derando subsidiar por el uso de esta sustitucin tecnolgica, debe ser analizado con pinzas, con la fina-lidad de causar el menor impacto social posible, recordando que debe coexistir el equilibrio de los retor-nos econmico-financiero, social y

medio ambiental. De igual manera es importante analizar la posibilidad de criminalizar el robo y el hurto de la energa elctrica, pues seguramen-te el precitado cambio tecnolgico, provocar la tenta-

cin de alterar o intervenir en los medidores de energa elctrica o en las acometidas, para afectar la correcta operacin de los mismos a fin de inducir la reduc-cin en los valores facturados por consumo de energa, pudiendo cau-

sar un impacto boomerang contra las empresas distribuidoras del ser-vicio elctrico.

Con todos estos antecedentes, es necesario direccionar responsable

y adecuadamente las polticas para la aplicacin del presen-

te programa de sustitucin tecnolgica, teniendo en

consideracin que los ahorros para el Estado ecuatoriano, por la eli-minacin del subsidio al GLP, significaran ingentes inversiones en el sector elctrico para

suplir el incremento de la demanda de potencia

y energa. Sin embargo de aquello, debemos estar

conscientes, todas y todos, de que los ahorros energticos deben

venir obligatoriamente emparejados con la disminucin de contaminan-tes; y sobre lo cual, debemos reco-nocer que tenemos la oportunidad histrica de colaborar y ser actores en esta gesta, para salvar al planeta y ofrecer mejores das paras nuestras futuras generaciones.