Ejercicios: Obtención de energía eléctrica y ahorro energético

¿Qué es una central eléctrica? Explicá con tus palabras qué se hace en ella: ¿de dónde sale la electricidad que produce?

En una central hidroeléctrica hay un embalse con agua almacenada en altura, como en la figura.

Explicá de dónde saca la energía esta central y qué aparato se mueve cuando el agua cae.

Observá el aerogenerador de la figura:

¿Qué mueve las aspas de un aerogenerador? ¿Qué energía aprovecha una central eólica? ¿En qué tipo de lugares creés que se instalan estos molinos?

Las placas solares de los techos y de los satélites producen electricidad sin moverse ni hacer ruido, como la de la figura.

¿Qué energía reciben y en qué la transforman?

Clasificá estas fuentes de energía en renovables y no renovables: el Sol, el viento, el carbón, el agua de un embalse, el gas natural y el uranio. Explicá qué diferencia hay entre los dos grupos.

Ordená estas etapas del viaje de la electricidad hasta tu casa: los enchufes de tu habitación, la central eléctrica, los cables de las torres de alta tensión. Explicá qué pasa en cada etapa.

¿Por qué apagar la luz al salir de una habitación ahorra energía, aunque la lamparita sea chica? Explicalo pensando en el tiempo que pasa encendida.

Una lamparita LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que una lamparita antigua de $60\ \text{W}$.

1. a) ¿Cuál gasta menos energía para dar la misma luz?
2. b) ¿Cuántas veces gasta más la antigua que la LED?

En una central térmica pasan estas cosas, pero desordenadas: el vapor mueve una turbina; se quema carbón; el generador produce electricidad; el calor calienta agua y la convierte en vapor.

1. a) Ordená la cadena desde el principio hasta el final.
2. b) ¿Qué tipo de energía tiene guardada el carbón antes de quemarse?

Una central nuclear calienta agua como una central térmica, pero sin quemar nada.

1. a) ¿Qué «combustible» usa una central nuclear?

1. b) Indicá una ventaja y un inconveniente de este tipo de central.

Indicá una ventaja y un inconveniente de cada una de estas centrales: la eólica y la solar. Pensá en lo que ocurre los días sin viento y por las noches.

Describí el viaje completo de la electricidad desde el agua embalsada de una presa hasta la lámpara de tu mesita de luz, nombrando todos los pasos: qué se mueve al caer el agua, qué aparato genera la corriente y cómo llega hasta tu casa.

Un pueblo quiere abastecerse solo con paneles solares.

1. a) ¿Qué problema va a tener por la noche y en los días muy nublados?
2. b) Proponé dos soluciones para tener luz también en esos momentos.

En el living de una casa hay $5$ lámparas encendidas.

1. a) Si son antiguas, de $60\ \text{W}$ cada una, ¿qué potencia gastan en total?
2. b) Si se cambian por lámparas LED de $10\ \text{W}$, que dan la misma luz, ¿qué potencia total gastan ahora?
3. c) ¿Cuánta potencia se ahorra con el cambio?

La tele apagada con el control remoto se queda con una lucecita roja encendida: es el consumo en espera o «stand-by».

1. a) ¿Creés que gasta energía aunque parezca apagada? Justificá tu respuesta.

1. b) ¿Cómo harías para que no gastara nada sin desarmar la tele?

Un cargador de celular enchufado a la corriente, aunque no tenga el celular conectado, gasta $1\ \text{W}$.

1. a) ¿Cuántas horas pasa enchufado si no se saca en toda una semana?
2. b) ¿Qué energía gasta en esa semana, en $\text{Wh}$? Pista: multiplicá la potencia por el tiempo.

Un valle con un río caudaloso quiere producir su propia electricidad y duda entre una presa hidroeléctrica y una central térmica a gas.

1. a) Indicá una ventaja de cada opción.
2. b) Indicá un inconveniente de cada opción.
3. c) ¿Cuál elegirías vos para el valle? Justificá tu elección con las respuestas anteriores.

En la naturaleza casi no encontramos electricidad «suelta» lista para usar, salvo los rayos: hay que fabricarla transformando otras energías.

1. a) Escribí la cadena completa de transformaciones de una central térmica, desde la energía guardada en el carbón hasta la electricidad.
2. b) Explicá con esa cadena por qué decimos que la electricidad es muy cómoda de usar pero siempre hay que «pagarla» con otra energía.

La familia de Nadia instala paneles solares en el techo, pero sigue conectada a la red eléctrica.

1. a) ¿Por qué no se desconectan del todo de la red?
2. b) ¿Qué creés que pasa con la energía que les sobra al mediodía de un día soleado?
3. c) ¿Qué ventaja tiene quedarse conectados a la red además de tener paneles?

El router de internet gasta $10\ \text{W}$ y está encendido todo el día, todos los días del año.

1. a) ¿Cuánta energía gasta en un día, en $\text{Wh}$?
2. b) ¿Cuánta gasta en un año de $365$ días, en $\text{Wh}$?
3. c) Pasá el resultado anual a $\text{kWh}$, sabiendo que $1\ \text{kWh} = 1000\ \text{Wh}$.

Andrea dice: «Deberíamos producir toda la electricidad con energías renovables». Bruno responde: «No se puede, porque el Sol y el viento a veces fallan».

1. a) Explicá en qué tiene razón cada uno.
2. b) Nombrá dos formas de guardar o conseguir energía para los momentos en que fallan el Sol y el viento.
3. c) ¿Con qué opinión estás más de acuerdo? Argumentá tu respuesta.

Los electrodomésticos llevan una etiqueta energética con una letra, de la A (los que menos gastan) a la G (los que más), como la de la figura.

1. a) Entre dos heladeras del mismo tamaño, una de clase A y otra de clase F, ¿cuál comprarías pensando en la factura de la luz?
2. b) La de clase A cuesta más al comprarla; ¿por qué puede convenir a la larga?
3. c) ¿Por qué la eficiencia importa tanto justo en la heladera, que está enchufada las $24$ horas del día?

Redactá un plan de ahorro energético para tu escuela con cuatro medidas (pensá en luces, calefacción, computadoras y persianas).

1. a) Explicá por qué cada medida ahorra energía.
2. b) ¿Cuál de tus medidas creés que ahorrará más? Razoná la respuesta.

Una región produce su electricidad así: un $40\ \%$ en centrales hidroeléctricas, un $30\ \%$ en centrales eólicas, un $20\ \%$ en centrales solares y un $10\ \%$ en una central térmica. Fijate en el gráfico:

1. a) ¿Qué porcentaje de la electricidad es renovable?
2. b) Si la región produce $2000\ \text{GWh}$ al año, ¿cuántos $\text{GWh}$ corresponden a la eólica?
3. c) ¿Cuántos $\text{GWh}$ renovables produce en total?

Reto del tema. ¡Convertite en el asesor energético de tu hogar! Para consolidar lo aprendido, vas a investigar la electricidad desde la escala atómica hasta la red nacional en tres fases:

1. Electrización y medida: Frotá una lapicera con lana y medí con una regla la distancia máxima $d$ a la que atrae confeti de papel ($5$ repeticiones). Considerá la incertidumbre del instrumento ($\pm 0,1\text{ cm}$), registrá los datos en una tabla con el promedio, dibujá su gráfico de dispersión y explicá qué partículas se transfieren.

2. Circuitos domésticos: Dibujá el esquema eléctrico normalizado de dos lamparitas de tu casa controladas por un interruptor. Justificá si el montaje debe ser en serie o en paralelo según su funcionamiento práctico.

3. Mix y ahorro energético: Consultá en la web de CAMMESA el porcentaje (\%) de generación renovable de hoy. Luego, localizá la potencia de un electrodoméstico de tu cocina, calculá su consumo mensual estimado ($E = P \cdot t$, en $\text{kWh}$) y redactá dos medidas realistas de ahorro razonado.

Presentá tu trabajo en un informe breve con los cálculos, el gráfico y el esquema.

Se valorará:

• Rigor en la recolección de medidas caseras, expresión de la incertidumbre ($\pm 0,1\text{ cm}$) y elaboración del gráfico.

• Corrección conceptual y simbólica en el esquema del circuito eléctrico.

• Extracción rigurosa de datos de CAMMESA y viabilidad física de las medidas de ahorro propuestas.