Cocina de Inducción Versus Cocina a Gas (GLP)

8/20/2019 Cocina de Inducción Versus Cocina a Gas (GLP)

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Energía

COCINA DE INDUCCIÓN VERSUS COCINA A GAS (GLP)

Introducción

La Secretaría Nacional de Planifica-ción y Desarrollo – SENPLADES, ensu condición de Secretaría Técnica delSistema Nacional Descentralizado dePlanificación Participativa, elaboró elPlan Nacional de Desarrollo, denomi-nado Plan Nacional para el Buen Vivir(PNBV 2009-2013) como el instrumen-

to del Gobierno Nacional para articularlas políticas públicas con la gestión y lainversión pública.

El Plan cuenta con 12 Estrategias Na-cionales; 12 Objetivos Nacionales, deentre los cuales y específicamente en laEstrategia 6.7, referida al Cambio de la

Matriz Energética , se indica lo siguien-te: “…El programa de sustitución de co-cinas a gas (GLP) por cocinas de induc-ción deberá ejecutarse tan pronto como

exista la factibilidad de la generacióneléctrica para este plan. Los ahorrosenergéticos vienen emparejados con ladisminución de contaminantes…”

Con la finalidad de armonizar el programa de implementación de sustitu-ción de cocinas a gas (GLP) por cocinaseléctricas de inducción, el Ministeriode Electricidad y Energía Renovable(MEER) se encuentra en plena difu-sión de su Plan Nacional de CocciónEficiente , manteniendo reuniones de

socialización del mismo, con actores,representantes, responsables y gestores

de los sectores energético, eléctrico y productivo del país, con la finalidad deestablecer los requerimientos técnicosdel proyecto y definir acciones de corto ymediano plazo para la implementacióndel mismo, acciones que permitirán es-tar plenamente preparados para dicha

sustitución tecnológica.

Para que el presente programa de sus-titución tecnológica sea exitoso, debecumplir con las siguientes caracterís-ticas: 1) debe ser específico, definiendoclaramente a qué y con qué sectores seiniciará la implementación del mismo;2) debe ser medible, pues lo que no semide; no se puede controlar y lo queno se controla; no se puede gestionar;3) debe ser alcanzable, definiendo de

manera responsable el universo objeti-vo y sus límites; 4) debe ser orientadoa obtener resultados satisfactorios; a sa-ber: Ahorro económico para el Estadoecuatoriano y para los consumidores,incentivo para las empresas producto-ras, generación de fuentes de trabajo,reducción de emisión de gases efectoinvernadero, entre otros; y, 5) debe serdefinido en el tiempo, acompañado de-bidamente con un estricto cronogramade ejecución.

Todo esto, teniendo como premisa queeste proyecto de sustitución tecnológi-ca debe ser el cierto y firme inicio deldesarrollo de los grandes proyectosnecesarios para reorientar al sistemaenergético nacional hacia un sistemaeficaz, eficiente y amigable con el medioambiente, características que no solodeben ser parametrizadas con un retor-no económico-financiero de la inversiónque haga o tenga que hacer el Estadoecuatoriano; sino también, considerar

responsablemente los retornos social,medio ambiental y sus relaciones.

¿Cómo funciona unaCocina eléctrica deInducción?

Para entender cómo funciona unacocina de inducción es necesario re-cordar brevemente el fenómeno dela inducción magnética. Los experi-mentos del Físico y Químico inglésMichael Faraday (1791-1867) enInglaterra en 1831 y los efectuadosde forma independiente por JosephHenry en Estados Unidos, ese mis-mo año, mostraron que es posibleinducir una fuerza electromotriz(fem – voltaje inducido) en un cir-

cuito, utilizando un campo magnéti-co variable. Los resultados de estasevidencias experimentales sirvieroncomo base para enunciar una leybásica y muy importante del electro-magnetismo que se conoce como laLey de la Inducción de Faraday. Unafem (y, por lo tanto, también unacorriente) puede ser inducida en di-ferentes procesos que involucran uncambio en el flujo magnético.

En consecuencia, si una corrienteeléctrica de frecuencia variable ge-

Ing. Alberto Tama Franco

MAE, MGE, MBA

Asesor de la Gerencia

General de la Corporación

Eléctrica del Ecuador



Energía

nera un campo magnético, dichocampo magnético variable induceuna corriente eléctrica en un circuitocerrado; ésta última a su vez, se re-laciona con un campo eléctrico noconservativo.

En esencia, la cocina de inducciónes un tipo de cocina vitro cerámica,cuyo elemento principal, ubicadodebajo de la zona de cocción, es unabobina plana de cobre y con formade espiral, por la que se hace pasaruna corriente eléctrica I de frecuen-cia variable (20 – 100 kHz), la mis-ma que genera una densidad de flujomagnético alterno, con la misma fre-cuencia con la que varía la corriente

en la bobina.

Debido a que la bandeja (cacerola,olla, sartén, cazuela, puchero, etc.),que se asienta en la zona de cocción,está muy próxima a la precitada

bobina espiral, el campo magnéti-co, producido por esta última, seráaproximadamente el mismo en todaesa región; y estará dado por la si-guiente expresión:

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 está determinando ladensidad de flujo magnético.

N es el número de espiras o de vuel-tas que tiene la precitada bobina,asumiendo que se encuentran uni-formemente distribuidas y que cadaespira o vuelta es una espiral circularperfecta.

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

Este campo magnético, no provocainteracción alguna si no está pre-

sente algún conductor eléctrico. Losrecipientes (cacerolas, ollas, sartenes,cazuelas, pucheros, etc.) que se uti-lizan en las placas de inducción, de-ben estar construidos de materialesmetálicos que tengan excelente con-ductividad eléctrica, asegurando deesta manera, que la resistencia eléc-trica del recipiente sea muy pequeña,lo cual posibilita la circulación inter-na de las llamadas corrientes induci-das. Adicionalmente, estos materia-

les deben ser ferromagnéticos, con lafinalidad de aprovechar la histéresis

2

0

3/ 22

12 2

2

N

z

i

I aiP

ai N h

N

B



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magnética, que es la propiedad quetienen dichos materiales de presen-tar oposición al cambio de la densi-dad de flujo magnético.

El precitado campo magnético atra- viesa sin obstrucciones a través de

la cubierta de cerámica (materialdieléctrico) de la placa de cocción;y penetra en la bandeja (cacerola,olla, sartén, cazuela, puchero, etc.)que se asienta en la zona de cocción,creando una corriente circular en labase eléctricamente conductora dela cacerola (corrientes de Foucault– corrientes de Eddy en inglés). Porla presencia de estas corrientes indu-cidas; y debido a la frecuencia que seestá utilizando, se disipa energía en

forma de calor por el efecto Joule, demanera elevada y rápida. Este prin-cipio detallado anteriormente se lla-ma inducción magnética.

El campo alterno al ser forzado a in-gresar en la capa externa de la basedel recipiente; y en virtud de que labase de la cacerola está construidade un material conductor de exce-lente conductividad eléctrica, se in-crementa la resistencia AC del mate-

rial al incrementar la frecuencia deoperación, produciendo un intensocalor; haciéndose presente además elefecto piel o efecto pelicular; por elcual, la intensidad del campo difícil-mente puede propagarse en este tipo

de materiales y su intensidad decrecerápidamente.

De igual manera, dicho campo mag-nético alterno, dentro de la base de lacacerola, también magnetiza y des-magnetiza repetidamente el referidomaterial, provocando que las molé-culas de hierro vibren entre 20,000a 50,000 veces por segundo, y lafricción entre ellas produce un caloradicional (pérdida por histéresis).

La superposición del calor liberadopor el efecto Joule, del calor libera-do por el efecto pelicular y del calordebido a las pérdidas por histéresises el que se emplea para cocinar losalimentos.

Estas corrientes inducidas generangran calor en la base del recipiente,pero solo en el recipiente, ya que losmateriales vitro cerámicos no sonconductores y los campos magné-ticos no provocan en ellos ningunainducción. Esto supone que, al ca-lentar el recipiente, este calienta lasuperficie de la hornilla y no ésta lacacerola. Todo funciona como si unatransferencia “mágica” de energía dela red alcanzase la cacerola. Solo la

cacerola se calienta, y solo hay con-sumo de energía cuando hay cacero-la, alcanzándose la mayor eficienciaenergética posible.

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El Gas Licuado de PetróleoGLP como combustible

El gas licuado de petróleo (de allí sus

siglas GLP) es obtenido durante larefinación del petróleo crudo, comouno de los tantos subproductos de-rivados. También se puede obtenerde la refinación del gas natural (eneste caso otro producto de diferentescaracterísticas). Es una mezcla depropano C3H8 y butano C4H10 -hi-drocarburos livianos, que son com-puestos orgánicos formados única-mente por carbono e hidrógeno- por

lo general en una relación 70% - 30%o 60% - 40%, dependiendo del pro-ducto objetivo. El GLP se evaporaa temperaturas y presión normales,por lo que se reparte o suministra en

los clásicos balones o cilindros pre-surizados en estado líquido, de ahísu identidad de licuables. Es un de-rivado del petróleo de elevado podercalorífico y una densidad mayor quela del aire, utilizado en la cocción dealimentos, en la calefacción domici-liaria, como combustible para vehí-culos y refrigerante, como combus-tible en hornos, secadores y calderasde diferentes tipos de industrias, en

motores de combustión interna y enturbinas de gas para la generación deenergía eléctrica, entre otros.

El poder calorífico o calor de com-

bustión es la cantidad de energía (ocalor) que libera una determinadacantidad (kilogramos, libras, metroscúbicos) de sustancia (combustible)durante la combustión (reacción deoxidación) completa. En otras pa-labras, el poder calorífico es la capa-cidad que tiene un combustible deceder calor cuando está ardiendo.De aquí que para un cilindro de usodoméstico de gas licuado de petróleoGLP (15 kg), la cantidad de energía

(o calor,) capaz de liberar, es la que seindica en la siguiente figura.

Reacción de combustión del GLP : 2C 3 H 8 +2C 4 H 10 + 23O2 → 14CO2 +18 H 2O



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El Factor de Eficiencia Energética (EF)

Estudios realizados por el Departamento de Energía delos EEUU (DOE, acrónimo en Inglés de Department ofEnergy) determinaron que la eficiencia de diferentes ti-pos de cocinas es aquella que se indica en la siguiente

tabla.Cocina a

gasGLP

Cocina

eléctrica

Inducción

Cocina

eléctrica

Convencional

40% 84% 74%

Observando los factores de eficiencia energética paracada una de las fuentes, se puede perfectamente decidir,

realizando un análisis de costos, muy sencillo y que seanperfectamente comparables, cuál de ellas es económica-mente más conveniente a los intereses de cada usuario.Para este fin, supongamos que queremos hervir 10 litrosde agua (equivalente a 10 kg de agua) que se encuentrana la temperatura ambiente (25oC); entonces, la cantidadde calor y energía requerida será:

Nota: para el presente cálculo, se ha considerado la ta-rifa promedio de venta de energía del año 2012, paralos clientes Residenciales, que fue de 9.61 ¢USD/kWh,según el portal del Consejo Nacional de Electricidad –CONELEC.

Cocina a gasGLP

CocinaeléctricaInducción

CocinaeléctricaConvencional

Eficiencia

40% 84% 74%

Unidaddefinida

Cilindro de

GLP 15 kg1 kWh 1 kWh

Energía porUnidad

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

Energíaconsiderandoel Factor deEficiencia

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

Unidades para

hervir 10litros de agua

0.0109

cilindro1.0384 kWh 1.1787 kWh

Costo porUnidad GLPsubsidiado1.60 USD/cilindro

1.744 ¢USD 9.979 ¢USD 11.327 ¢USD

Costo porUnidad GLPinternacional

15 USD/cilindro

16.35 ¢USD 9.979 ¢USD 11.327 ¢USD

Equivalente Calorífico-Energético-Electricidad del GLP

Poder Calorífico o Calor de Combustión 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

E = Q kcal ⎡⎣ ⎤⎦×4.1868 kJ ⎡⎣ ⎤⎦

1 kcal ⎡⎣ ⎤⎦

E =172,500 kcal ⎡⎣ ⎤⎦×4.1868 kJ ⎡⎣ ⎤⎦

1 kcal ⎡

⎣

⎤

⎦ E = 3,140.1 kJ ⎡

⎣ ⎤⎦

Q =m H

2O

c H

2O

ΔT

⇒

Q =172,500 kcal ⎡⎣ ⎤⎦

⇒ Q =10 kg ⎡⎣ ⎤⎦×1

kcal

kg o

C

⎡

⎣

⎢⎤

⎦

⎥×75oC ⎡

⎣ ⎤⎦



Energía

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 domés-tico), resulta ser un poco más económico consumir 1

kWh de energía a través de una Cocina de Inducción

(9.979 ¢USD) que a través de una Cocina Eléctricaconvencional (11.327 ¢USD) y que a través de una Co-

cina funcionando con GLP (16.35 ¢USD).

La promesa de las Cocinas de Inducción

Por la naturaleza de la ciencia que se encuentra detrásde la forma de calentamiento, la tecnología de cocción

o calentamiento por inducción ofrece importantes ven-tajas y ligeras desventajas con respecto a las tecnologíastradicionales, entre ellas:

Ventajas:

Mayor eficiencia energética: Toda la energía es apro- vechada, ya que sólo se emite la energía necesaria para

calentar el recipiente, no el cristal ni aquellas zonas nocubiertas por el recipiente. Esta mayor eficiencia energé-tica se hace presente por la reducción de las pérdidas detransferencia de calor por radiación al ambiente.

Rapidez de calentamiento: el calentamiento es más rá-pido y el calor se distribuye de manera más uniforme.

Mayor facilidad de limpieza: la menor temperatura dela superficie de cocción previene la combustión de restosde alimentos, redundando en una limpieza más sencilla.

Detección automática del recipiente: el sistema elec-trónico de las placas de inducción incorpora la funcio-nalidad de programar el tiempo que se la quiere tenerencendida o detectar automáticamente la existencia ono de un recipiente sobre la superficie de cocción, y enfunción de esto encenderse o apagarse, evitando consu-mos energéticos innecesarios; e inclusive, adaptándoseal tamaño del mismo, pues incorpora modernas técnicasde procesamiento de señales para lograr un control efi-ciente de la potencia.

Contaminación ambiental: al no utilizar combustibles

fósiles para el calentamiento, no se ocasiona un impactosevero al medio ambiente.

MENOS GASTO

MENOS ENERGÍA

MENOS TIEMPO



Energía

Desventajas

Utensilios de cocina: sólo se pue-de utilizar con utensilios de acero ohierro ferromagnéticos. En conse-cuencia, el menaje de cocina tiene

que ajustarse a esta realidad. Estosutensilios además deben tener comobase, una superficie plana.

Costos: son más caras que cualquierotra cocina regular.

Suministro eléctrico: la falla o elinadecuado suministro del servicioeléctrico, puede ocasionar que se de-tenga el proceso de cocción.

RadiaciónElectromagnética

Hasta la fecha no hay estudios espe-cíficos sobre el efecto de las placas de

inducción sobre la salud. Camposmagnéticos de frecuencia media, dela clase generada por placas de in-ducción, pueden penetrar en el cuer-po humano, donde pueden inducircampos y corrientes eléctricas. Co-rrientes muy fuertes, posiblemente,pueden excitar los nervios del siste-ma nervioso central. Los límites deexposición según la Comisión Inter-nacional sobre Protección Frente aRadiaciones No Ionizantes (ICNIRP,

por su acrónimo en inglés) sólo per-miten corrientes, que son 50 veces

más pequeñas que el umbral para laestimulación del sistema nerviosocentral.

También existe la preocupación deque personas que puedan tener unmarcapasos implantado sufran un

mal funcionamiento del mismo,debido a la interferencia de camposelectromagnéticos. El estándar ac-tual para placas de inducción esta-blece que la unidad debe cumplircon el valor de referencia recomen-dado por la ICNIRP de tener unadensidad de flujo magnético de 6.25microteslas a una distancia 30 cmdesde el campo de cocción cuandouna zona de cocción se hace funcio-

nar con un recipiente adecuado quees lo suficientemente grande y estácentrado en la zona de cocción.

Werner Irnich y Alan D. Bernsteinestablecieron que “Los pacientes es-tán en riesgo: si el implante es uni-

polar y está ubicado del lado izquier-do, si se paran tan cerca como seaposible a la placa de inducción, y sila cacerola no es concéntrica con labobina de inducción.” Por lo tanto,en circunstancias normales, las pla-cas de inducción no deberían plan-tear problemas de seguridad paralas personas que tienen implantes demarcapasos y están trabajando en lacocina.

Precisiones yRecomendaciones

Resulta innegable, que de eliminar-se el subsidio al GLP; y simultánea-mente implementar el programa desustitución tecnológica de las coci-nas a gas por cocinas de inducción,deberá existir una seria revisión delas tarifas eléctricas, bien sea porsinceramiento hacia abajo, debido alingreso futuro de importantes pro-

yectos hidroeléctricos, que permiti-rán no solo el cambio de la Matrizde Oferta de Energía, sino también,el cambio de mentalidad del uso efi-ciente y eficaz de la energía; o biensea, vía subsidio directo a la electri-cidad, política que deberá ser im-plementada de manera escalonadae inteligente. Esta última alternativano debería ser considerada sino encaso extremo, pues se entiende quelo que se busca con el tiempo es la

eliminación de los subsidios, cargafinanciera que no aporta en nada a laeconomía del país.

Aquellos sectores que tienen integra-do en sus consumos de energía a lascocinas eléctricas, el cambio tecno-lógico a cocinas de inducción, les ge-nerará ahorro en tiempo y a lo sumoun pequeño diferencial económico asu favor; en tanto que los otros sec-tores de economía, especialmentelos de clase media, de no tomarselos resguardos correspondientes,sentirán un pellizco a sus ingresos.Vale precisar que con este programa

de sustitución tecnológica, el uso degas doméstico no desaparecerá, pueslos hornos -parte integrante de una“cocina” en conjunto- permaneceránpara ser operados con GLP o conelectricidad pero no con inducciónmagnética, al menos por ahora.

De la mano y correlacionado con laimplementación y posible implanta-ción del presente programa de sus-titución tecnológica; está sin lugar

a dudas, el impacto técnico, eco-nómico y financiero a las empresasdistribuidoras y comercializadoras



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de energía eléctrica del país, pues laoperación de las placas de inducción,generarán un severo incremento dela demanda de potencia y energía;debiendo preverse, de manera plani-ficada, los correctivos a las redes de

transmisión y distribución eléctrica.Correctivos que implican mejoras yrepotenciación de los conductoresde las diferentes redes, divisióne incremento de circuitos,mejora de las acometidas deservicio eléctrico; sin dejarde lado por supuesto, lacompensación de reac-tivos que demandarándichas placas inducción;misma que será necesa-

ria, de no ser consideradasu compensación al mo-mento de su fabricación oensamblado.

El valor en kWh que se está consi-derando subsidiar por el uso de estasustitución tecnológica, debe seranalizado con pinzas, con la fina-lidad de causar el menor impacto

social posible, recordando que debecoexistir el equilibrio de los retor-nos económico-financiero, social y

medio ambiental. De igual maneraes importante analizar la posibilidadde criminalizar el robo y el hurto dela energía eléctrica, pues seguramen-te el precitado cambio tecnológico,provoc ará la tenta-

ción de al ter aro intervenir en los medidores deenergía eléctrica o en las acometidas,para afectar la correcta operación de

los mismos a fin de inducir la reduc-ción en los valores facturados porconsumo de energía, pudiendo cau-

sar un impacto boomerang contralas empresas distribuidoras del ser-

vicio eléctrico.

Con todos estos antecedentes, esnecesario direccionar responsable

y adecuadamente las políticaspara la aplicación del presen-

te programa de sustitucióntecnológica, teniendo en

consideración que losahorros para el Estadoecuatoriano, por la eli-minación del subsidioal GLP, significaríaningentes inversiones en

el sector eléctrico parasuplir el incremento dela demanda de potencia

y energía. Sin embargode aquello, debemos estar

conscientes, todas y todos, deque los ahorros energéticos deben

venir obligatoriamente emparejadoscon la disminución de contaminan-tes; y sobre lo cual, debemos reco-nocer que tenemos la oportunidadhistórica de colaborar y ser actores

en esta gesta, para salvar al planetay ofrecer mejores días paras nuestrasfuturas generaciones.

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