Cómo medir el consumo general de tu casa usando Home Assistant y ESP32

Medir el consumo general de tu casa con ESP32 y Home Assistant te permite controlar el gasto energético en tiempo real, identificar electrodomésticos ineficientes y ahorrar en la factura eléctrica. En esta guía completa aprenderás desde los fundamentos teóricos hasta la instalación práctica, incluyendo la configuración en Home Assistant, tablas comparativas de sensores y recomendaciones de seguridad.

Introducción: ¿Por qué medir el consumo eléctrico general?

El coste de la electricidad no deja de aumentar, y cada vez más hogares buscan formas de optimizar su consumo. Conocer en tiempo real cuánta energía consume tu vivienda te permite tomar decisiones informadas: apagar dispositivos en stand-by, cambiar hábitos de uso o incluso detectar averías eléctricas. Home Assistant, combinado con un microcontrolador ESP32 y sensores de corriente, ofrece una solución económica y personalizable para monitorizar el consumo general. A diferencia de los monitores comerciales, esta opción te da control total sobre tus datos y puedes integrarla con otros dispositivos inteligentes.

En este artículo te explicamos paso a paso cómo construir tu propio monitor de consumo general, desde la selección de componentes hasta la visualización en paneles de Home Assistant. Abordaremos conceptos técnicos como la medición de corriente alterna, el uso del sensor SCT-013, la calibración y la seguridad eléctrica. Al finalizar, tendrás un sistema funcional que te permitirá ahorrar energía y dinero.

1. Fundamentos técnicos: Cómo medir el consumo eléctrico con ESP32

Para medir el consumo eléctrico de una vivienda, necesitamos conocer dos variables: la corriente (en amperios) que circula por el cable principal y la tensión (en voltios) de la red. La potencia instantánea se calcula como P = V × I (para cargas resistivas) y la energía consumida se obtiene integrando la potencia a lo largo del tiempo. En instalaciones domésticas monofásicas (230 V en Europa, 120 V en América), la tensión se considera constante, por lo que midiendo la corriente podemos estimar la potencia.

El sensor de corriente SCT-013

El SCT-013 es un transformador de corriente de tipo abrazadera que permite medir corriente alterna sin contacto directo con el cable. Existen varias versiones: SCT-013-000 (salida en corriente, necesita una resistencia de carga) y SCT-013-030 (salida en voltaje, más fácil de usar con ESP32). Para este proyecto recomendamos el SCT-013-030 de 30A, que proporciona una señal de 0-1V proporcional a la corriente. Su rango de 30A es suficiente para la mayoría de hogares (unos 6900W a 230V).

Conversión analógica-digital en ESP32

El ESP32 dispone de convertidores analógico-digital (ADC) de 12 bits que pueden leer tensiones de 0 a 3.3V. La señal del SCT-013-030 (0-1V) se conecta directamente a un pin ADC. El ESP32 muestrea la señal a alta velocidad (por ejemplo, 1000 muestras por segundo) y calcula el valor RMS de la corriente. Para ello, se toman múltiples muestras durante al menos un ciclo de red (20 ms en 50 Hz), se elevan al cuadrado, se promedian y se calcula la raíz cuadrada. El resultado es la corriente eficaz (I_rms).

2. Materiales necesarios y esquema de conexión

Para construir tu monitor de consumo general necesitarás los siguientes componentes:

Esquema de conexión

Conecta el sensor SCT-013-030 al ESP32 de la siguiente manera: el cable negro del sensor (GND) al pin GND del ESP32; el cable blanco (señal) a un pin ADC, por ejemplo GPIO34. Coloca una resistencia de 10kΩ entre el pin ADC y GND para polarizar la señal (el sensor entrega 0-1V, pero el ADC mide 0-3.3V, así que necesitamos un offset si queremos medir corriente bidireccional; para medición unidireccional no es necesario). Añade un condensador de 10µF entre el pin ADC y GND para filtrar ruido de alta frecuencia. La abrazadera del sensor debe colocarse alrededor del cable de fase (vivo) del cuadro eléctrico, preferiblemente antes del interruptor general.

3. Programación del ESP32 con ESPHome

La forma más sencilla de integrar el ESP32 con Home Assistant es mediante ESPHome, un firmware que permite configurar el dispositivo con archivos YAML. A continuación te mostramos un ejemplo de configuración para leer el sensor SCT-013 y calcular la potencia.

esphome:
  name: monitor-energia
  platform: ESP32
  board: nodemcu-32s

wifi:
  ssid: 'TuRedWiFi'
  password: 'TuContraseña'

sensor:
  - platform: adc
    pin: GPIO34
    name: 'Corriente RMS'
    unit_of_measurement: 'A'
    accuracy_decimals: 2
    update_interval: 5s
    filters:
      - sliding_window_moving_average:
          window_size: 10
          send_every: 1
    on_value:
      then:
        - lambda: |-
            float voltaje = 230.0; // Tensión de red (ajustar según región)
            float corriente = id(sensor_corriente).state;
            float potencia = voltaje * corriente;
            id(potencia_sensor).publish_state(potencia);
  - platform: template
    name: 'Potencia'
    unit_of_measurement: 'W'
    accuracy_decimals: 0
    id: potencia_sensor

Este código lee el valor del ADC, lo convierte a corriente RMS (asumiendo una calibración lineal) y calcula la potencia multiplicando por la tensión nominal. Necesitarás ajustar el factor de escala según la calibración de tu sensor. Para una calibración precisa, mide la corriente con una pinza amperimétrica de referencia y ajusta el multiplicador en el filtro 'calibrate_linear'.

4. Integración en Home Assistant y visualización

Una vez que el ESP32 está conectado a Home Assistant, las entidades de sensor aparecerán automáticamente. Puedes crear un panel de control con tarjetas para mostrar la potencia actual, el consumo diario (kWh) y gráficos históricos. Para calcular la energía, puedes utilizar la integración 'Utility Meter' de Home Assistant, que integra la potencia a lo largo del tiempo.

Ejemplo de configuración en configuration.yaml:

utility_meter:
  consumo_diario:
    source: sensor.potencia
    cycle: daily

Luego, en el panel de Lovelace, añade una tarjeta de tipo 'energy' o 'sensor' para mostrar la energía consumida hoy, esta semana o este mes. Puedes combinar estos datos con tarifas eléctricas para calcular el coste en tiempo real.

5. Errores comunes y limitaciones

Al implementar este sistema, es posible encontrar algunos problemas. Aquí te listamos los más frecuentes y cómo solucionarlos:

• Lecturas inestables: El ruido eléctrico puede causar fluctuaciones. Aumenta el tamaño de la ventana de promedio móvil o añade un condensador de mayor capacidad.
• Error de calibración: Si la potencia medida no coincide con la real, revisa el factor de escala. Utiliza una carga resistiva pura (como un calentador) para calibrar.
• Solo mide una fase: En viviendas trifásicas necesitarás tres sensores y un ESP32 con tres entradas ADC, o un multiplexor.

6. Comparativa de sensores de corriente para ESP32

Existen varias opciones de sensores de corriente para este proyecto. La siguiente tabla compara los más populares:

El SCT-013-030 es la opción más equilibrada para un proyecto doméstico: fácil de usar, preciso y económico. Si necesitas medir corrientes superiores a 30A, opta por el SCT-013-000 con un circuito acondicionador de señal. El PZEM-004T ofrece medición de tensión y corriente por separado, pero requiere comunicación Modbus, lo que añade complejidad.

7. Preguntas frecuentes

8. Conclusiones y plan de acción

Medir el consumo general de tu casa con ESP32 y Home Assistant es un proyecto asequible, educativo y muy útil para optimizar tu factura eléctrica. Hemos visto los fundamentos técnicos, los materiales necesarios, el esquema de conexión, la programación con ESPHome y la integración en Home Assistant. Con una inversión de menos de 30 euros puedes tener un monitor de energía en tiempo real, accesible desde tu móvil y capaz de generar históricos de consumo.