Ejercicios: Obtención de energía eléctrica y ahorro energético

¿Qué es una central eléctrica? Explica 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.

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

Observa el aerogenerador de la figura:

¿Qué mueve las aspas de un aerogenerador? ¿Qué energía aprovecha una central eólica? ¿En qué tipo de lugares crees 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?

Clasifica 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. Explica qué diferencia hay entre los dos grupos.

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

¿Por qué apagar la luz al salir de una pieza ahorra energía, aunque la ampolleta sea pequeña? Explícalo pensando en el tiempo que pasa encendida.

Una ampolleta LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que una ampolleta 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 termoeléctrica ocurren 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) Ordena 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) Indica una ventaja y un inconveniente de este tipo de central.

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

Describe el viaje completo de la electricidad desde el agua embalsada de una represa hasta la lámpara de tu velador, 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 tendrá por la noche y en los días muy nublados?
2. b) Propón dos soluciones para tener luz también en esos momentos.

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

1. a) Si son antiguas, de $60\ \text{W}$ cada una, ¿qué potencia gastan en total?
2. b) Si se cambian por ampolletas 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) ¿Crees que gasta energía aunque parezca apagada? Justifica tu respuesta.

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

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

1. a) Indica una ventaja de cada opción.
2. b) Indica un inconveniente de cada opción.
3. c) ¿Cuál elegirías tú para el valle? Justifica 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) Escribe la cadena completa de transformaciones de una central termoeléctrica, desde la energía guardada en el carbón hasta la electricidad.
2. b) Explica 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 crees 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?

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) Explica en qué tiene razón cada uno.
2. b) Nombra 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? Argumenta 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 refrigeradores del mismo tamaño, uno de clase A y otro de clase F, ¿cuál comprarías pensando en la cuenta de la luz?
2. b) El de clase A cuesta más al comprarlo; ¿por qué puede salir a cuenta a la larga?
3. c) ¿Por qué la eficiencia importa tanto justo en el refrigerador, que está enchufado las $24$ horas del día?

Redacta un plan de ahorro energético para tu liceo con cuatro medidas (piensa en luces, calefacción, computadores y cortinas).

1. a) Explica por qué cada medida ahorra energía.
2. b) ¿Cuál de tus medidas crees que ahorrará más? Razona 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. Observa 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. ¡Conviértete en el asesor energético de tu hogar! Para consolidar lo aprendido, investigarás la electricidad desde la escala atómica hasta la red nacional en tres fases:

1. Electrización y medida: Frota un lápiz pasta con lana y mide con una regla la distancia máxima $d$ a la que atrae confeti de papel ($5$ repeticiones). Considera la incertidumbre del instrumento ($\pm 0,1\text{ cm}$), registra los datos en una tabla con el promedio, dibuja su gráfico de dispersión y explica qué partículas se transfieren.

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

3. Matriz y ahorro energético: Consulta en la web del Coordinador Eléctrico Nacional el porcentaje (\%) de generación renovable de hoy. Luego, busca la potencia de un electrodoméstico de tu cocina, calcula su consumo mensual estimado ($E = P \cdot t$, en $\text{kWh}$) y redacta dos medidas realistas de ahorro razonado.

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

Se evaluará:

• Rigor en la recogida 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 del Coordinador Eléctrico Nacional y viabilidad física de las medidas de ahorro propuestas.