Cómo Monitorear el Consumo Eléctrico en Home Assistant con Medidor de Energía

El monitoreo del consumo eléctrico en el hogar permite identificar qué electrodomésticos o circuitos consumen más energía, optimizar el uso de electricidad y reducir costos. En este artículo técnico se explica cómo integrar un medidor de energía de múltiples canales con Home Assistant para obtener visualizaciones detalladas del consumo eléctrico en tiempo real.

Componentes del Sistema de Monitoreo

El dispositivo utilizado en esta implementación incluye los siguientes componentes:

• Controlador principal: Unidad central que se conecta a la red WiFi y recibe datos de todas las pinzas amperimétricas
• Dos pinzas amperimétricas principales: Sensores de mayor tamaño para medir las entradas principales del centro de carga (fases principales)
• 16 pinzas amperimétricas secundarias: Sensores más pequeños para monitorear circuitos individuales
• Antena WiFi con cable de extensión: Mejora la conectividad inalámbrica del dispositivo
• Cable de alimentación: Incluye cables negro, blanco, rojo y azul cuya conexión depende del tipo de sistema eléctrico

Instalación del Hardware

Identificación del Tipo de Sistema Eléctrico

Antes de proceder con la instalación, es fundamental identificar el tipo de sistema eléctrico de la vivienda. El dispositivo soporta múltiples configuraciones:

• Sistemas monofásicos
• Sistemas bifásicos (común en Norteamérica y Latinoamérica)
• Sistemas trifásicos (común en Europa)

El manual del dispositivo incluye diagramas detallados para cada tipo de configuración, indicando cómo conectar los cables de alimentación según el número de fases y breakers disponibles en el centro de carga.

Instalación de las Pinzas Amperimétricas Principales

Las pinzas amperimétricas principales tienen una dirección específica que debe respetarse durante la instalación:

• Cada pinza tiene una flecha que indica el sentido del flujo de corriente
• La flecha debe apuntar desde la entrada de corriente (acometida) hacia el centro de carga
• Para sistemas bifásicos, se instala una pinza en cada fase principal
• Las pinzas se abren para introducir el cable de entrada y luego se cierran

Instalación de las Pinzas Secundarias

Para los circuitos individuales, el procedimiento es similar:

• Identificar el circuito a monitorear (luces, tomacorrientes, electrodomésticos específicos)
• Colocar la pinza en el cable de salida del breaker correspondiente
• Respetar la dirección indicada: el breaker debe quedar del lado señalado en la pinza
• Conectar cada pinza a uno de los 16 puertos disponibles en el controlador principal

Conexión al Controlador Principal

Una vez instaladas todas las pinzas amperimétricas:

• Conectar las 16 pinzas secundarias a los puertos laterales del controlador
• Conectar las pinzas principales a los puertos superiores (A, B y opcionalmente C para sistemas trifásicos)
• Instalar la antena WiFi en el puerto correspondiente
• Conectar el cable de alimentación según el diagrama del manual

Nota importante: El espacio en el centro de carga puede ser limitado. Es recomendable planificar la ubicación del controlador y el enrutamiento de cables antes de realizar las conexiones definitivas.

Configuración Inicial con la Aplicación Móvil

Instalación de la Aplicación

El dispositivo se configura inicialmente mediante una aplicación móvil disponible para Android e iOS:

• Buscar “SEM Matter” en la tienda de aplicaciones
• Descargar e instalar la aplicación
• Crear una cuenta de usuario
• Otorgar los permisos necesarios (notificaciones y dispositivos cercanos)

Proceso de Configuración Guiada

La aplicación incluye un asistente de configuración paso a paso:

1. Seleccionar la opción de agregar nuevo dispositivo
2. Seguir la guía visual que explica cada componente y su conexión
3. Configurar los detalles de los sensores de 50 amperios (nombre y multiplicador)
4. Esperar el sonido de confirmación (bip) del controlador al encenderse
5. Permitir la conexión por Bluetooth entre el móvil y el controlador
6. Introducir las credenciales de la red WiFi
7. El dispositivo se conectará automáticamente a la red inalámbrica

Configuración de Multiplicadores

Los multiplicadores son esenciales para medir correctamente circuitos de múltiples fases:

• Circuitos monofásicos (120V): Multiplicador = 1
• Circuitos bifásicos (240V): Multiplicador = 2
• Circuitos trifásicos: Multiplicador = 3

Cuando se utiliza un multiplicador de 2 o 3, solo se instala una pinza en una de las fases, y el dispositivo calcula automáticamente el consumo total.

Personalización de Circuitos

Desde la aplicación móvil es posible personalizar cada circuito:

• Acceder al editor de circuitos desde el menú de configuración
• Asignar nombres descriptivos (“Horno”, “Calentador”, “Tomacorrientes Cocina”)
• Seleccionar iconos representativos para cada tipo de dispositivo
• Ajustar el voltaje y multiplicador según corresponda

Integración con Home Assistant mediante MQTT

Requisitos Previos

Para realizar una integración local sin depender de servidores externos, es necesario tener instalado y configurado el complemento Mosquitto Broker en Home Assistant. Este broker MQTT permite la comunicación local entre el medidor de energía y Home Assistant.

Configuración del Servidor MQTT en el Dispositivo

Desde la aplicación móvil:

1. Acceder al menú de configuración del dispositivo
2. Seleccionar la opción “Home Assistant”
3. Activar “Add user permission”
4. Elegir la opción de servidor propio (no el servidor de la empresa)
5. Introducir los datos de conexión MQTT:
   • Dirección IP del servidor: mqtt://[IP_DE_HOME_ASSISTANT]
   • Puerto: 1883 (puerto por defecto)
   • Usuario de Mosquitto Broker
   • Contraseña de Mosquitto Broker
6. Confirmar la configuración

El sistema confirmará si la conexión se estableció correctamente.

Obtención del MAC Address

Antes de configurar Home Assistant, es necesario obtener el MAC Address del dispositivo:

• En la aplicación móvil, acceder a Configuración
• Buscar el campo “Serial Number”
• Copiar este número, que corresponde al MAC Address del dispositivo

Configuración en Home Assistant

La configuración en Home Assistant se realiza editando el archivo configuration.yaml:

1. Abrir un editor de texto (como Studio Code Server)
2. Acceder al archivo configuration.yaml
3. Agregar el bloque de código proporcionado por el fabricante al final del archivo

El bloque de código comienza con la sección mqtt: y contiene la definición de todos los sensores. Es necesario realizar las siguientes modificaciones:

Reemplazo del MAC Address

El código incluye un MAC Address de ejemplo que debe reemplazarse por el del dispositivo real:

• Buscar todas las instancias del MAC Address de ejemplo (aparece múltiples veces)
• Utilizar la función de buscar y reemplazar (Ctrl+F)
• Reemplazar todas las ocurrencias con el MAC Address real del dispositivo

Personalización de Nombres

Los sensores vienen con nombres genéricos que pueden personalizarse:

• Sensores principales: main_current, main_active_power, main_energy_in
• Canales de fase: a_channel, b_channel, c_channel (para sistemas trifásicos)
• Canales individuales: one_channel, two_channel… hasta sixteen_channel

Cada canal incluye sensores para:

• Voltaje (voltage)
• Corriente (current)
• Potencia activa en watts (active_power)
• Energía consumida en kWh (energy)

Ajuste de Multiplicadores para Circuitos Bifásicos

Para circuitos de 220V medidos con una sola pinza, es necesario ajustar los multiplicadores en el código:

• Voltaje: Multiplicador 0.2
• Potencia (watts): Multiplicador 0.02
• Energía (kWh): Multiplicador 0.002
• Corriente (amperios): No se modifica el multiplicador

Estos ajustes se aplican únicamente a los canales que miden circuitos bifásicos con un solo sensor.

Validación y Reinicio

Después de guardar los cambios en configuration.yaml:

1. Acceder a Configuración → Herramientas para desarrolladores
2. Seleccionar “Comprobar configuración”
3. Verificar que no haya errores
4. Reiniciar Home Assistant

Verificación de Sensores

Una vez reiniciado Home Assistant:

• Ir a Herramientas para desarrolladores → Estados
• Buscar “sensor” en el filtro
• Verificar que aparezcan todos los sensores configurados
• Comprobar que los valores se actualicen correctamente

Configuración del Panel de Energía

Home Assistant incluye un panel de energía dedicado que permite visualizar el consumo de forma gráfica y detallada.

Configuración de Consumo de Red

1. Acceder a Energía en el menú principal
2. Seleccionar “Configuración de energía”
3. En la sección “Consumo de red”, agregar los sensores principales:
   • Fase 1 (sensor de energía de la primera fase principal)
   • Fase 2 (sensor de energía de la segunda fase principal)

Configuración de Dispositivos Individuales

Para monitorear circuitos específicos:

1. En la sección “Dispositivos individuales”, agregar cada circuito de interés
2. Seleccionar el sensor de energía (kWh) correspondiente a cada circuito
3. Ejemplos: Tomacorrientes cocina, Calentador eléctrico, Horno, etc.

Visualización de Datos

El panel de energía mostrará:

• Consumo total: Suma de todas las fases principales
• Consumo por dispositivo: Desglose individual de cada circuito monitoreado
• Gráficas temporales: Consumo por hora, día, mes o trimestre
• Comparativas: Identificación de los circuitos con mayor consumo

Los datos comienzan a mostrarse después de aproximadamente 5 minutos de configuración, y las gráficas se van poblando conforme se acumula información histórica.

Ventajas del Monitoreo Local

La integración mediante MQTT local ofrece varias ventajas:

• Privacidad: Los datos no se envían a servidores externos
• Velocidad: Comunicación directa sin latencia de internet
• Confiabilidad: Funciona aunque falle la conexión a internet
• Control total: Gestión completa de los datos y automatizaciones

Consideraciones Técnicas

Espacio en el Centro de Carga

La instalación de 16 pinzas amperimétricas más el controlador puede ser un desafío en centros de carga con espacio limitado. Es recomendable evaluar el espacio disponible antes de adquirir el dispositivo.

Seguridad Eléctrica

La instalación debe realizarse con el suministro eléctrico desconectado y, preferiblemente, por un electricista certificado. Trabajar con el centro de carga energizado representa un riesgo grave.

Precisión de Mediciones

La correcta configuración de multiplicadores es esencial para obtener mediciones precisas. Circuitos bifásicos o trifásicos medidos con multiplicador incorrecto mostrarán valores erróneos.

Código utilizado en el video: https://nativodigital.org/codigo-utilizado-para-configurar-el-medidor-de-consumo-de-corriente-con-home-assistant/