Ejercicios: Estimación de la energía consumida en la vida cotidiana

En el recibo de la luz de la casa de Irene aparece la lectura del medidor: lectura anterior $14520\ \text{kWh}$, lectura actual $14835\ \text{kWh}$, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cuántos kilovatios-hora consumió la familia en ese periodo?
2. b) Explique cómo se obtiene ese dato a partir de las dos lecturas.

Un microondas tiene una potencia de $0,8\ \text{kW}$ y funciona durante $0,5\ \text{h}$, como se muestra en la gráfica.

1. a) Calcule la energía que consume, en $\text{kWh}$.
2. b) El kilovatio-hora, ¿es una unidad de potencia o de energía? Justifíquelo a partir de cómo se calcula.

Sabiendo que $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$, exprese en julios una energía de $4\ \text{kWh}$. Dé el resultado en notación científica.

En un recibo mensual el consumo es de $240\ \text{kWh}$ y el precio del kilovatio-hora es de $85\ \text{\text{₡}\ /kWh}$. ¿Cuánto cuesta esa energía?

Un carro consume $6\ \text{L}$ de gasolina cada $100\ \text{km}$ y su tanque tiene $42\ \text{L}$. ¿Cuántos kilómetros puede recorrer con el tanque lleno?

Un autobús urbano consume $35\ \text{L}$ de diésel cada $100\ \text{km}$ y lleva $50$ pasajeros.

1. a) ¿Cuántos litros cada $100\ \text{km}$ le corresponden a cada pasajero?
2. b) Compare ese valor con los $7\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$ de un carro en el que viaja solo el conductor y comente el resultado.

Una refrigeradora tiene una potencia media de $150\ \text{W}$ y está enchufada las $24\ \text{h}$ del día. ¿Cuánta energía consume en un día, en $\text{kWh}$?

Una vivienda consume en promedio $320\ \text{kWh}$ al mes. ¿Cuál es su consumo anual, en $\text{kWh}$?

El recibo bimestral de la electricidad de una familia indica un consumo de $460\ \text{kWh}$.

1. a) Estime el consumo anual de la vivienda, suponiendo que todos los bimestres son iguales.
2. b) Si el precio medio es de $80\ \text{\text{₡}\ /kWh}$, ¿cuánto gasta la familia en electricidad al año?

Un horno eléctrico de $2,2\ \text{kW}$ está encendido $45\ \text{min}$ para cocinar una cena.

1. a) Calcule la energía consumida, en $\text{kWh}$ (cuidado con las unidades de tiempo).
2. b) Si el precio es de $100\ \text{\text{₡}\ /kWh}$, ¿cuánto cuesta cocinar esa cena?

Cada litro de gasolina contiene una energía química de unos $9,5\ \text{kWh}$.

1. a) Un carro consume $6\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$: ¿cuánta energía, en $\text{kWh}$, gasta en ese recorrido?
2. b) Exprese el consumo del carro en $\text{kWh/km}$.

Una ducha usa $50\ \text{L}$ de agua ($50\ \text{kg}$) que hay que calentar desde $15\ ^\circ\text{C}$ hasta $35\ ^\circ\text{C}$. El calor específico del agua es $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\cdot^\circ\text{C)}$.

La figura resume los datos del calentamiento del agua:

1. a) Calcule la energía necesaria, en julios, usando $Q = m\cdot c_e\cdot\Delta T$.
2. b) Pásela a $\text{kWh}$, sabiendo que $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$, y redondee el resultado a un decimal.

Un radiador eléctrico de $1,5\ \text{kW}$ se enciende $6\ \text{h}$ al día durante un mes de $30$ días.

1. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consume en el mes?
2. b) ¿Cuánto cuesta esa calefacción al mes si el precio es de $75\ \text{\text{₡}\ /kWh}$?

Un avión consume $1600\ \text{L}$ de queroseno en un trayecto de $400\ \text{km}$ con $160$ pasajeros.

1. a) ¿Cuántos litros le corresponden a cada pasajero en ese trayecto?
2. b) Exprese el consumo en litros cada $100\ \text{km}$ por pasajero.

Un tren interurbano consume $300\ \text{kWh}$ en un trayecto de $50\ \text{km}$ en el que viajan $150$ personas.

1. a) ¿Cuánta energía le corresponde a cada pasajero en ese trayecto?
2. b) Exprese el consumo en $\text{kWh}$ cada $100\ \text{km}$ por pasajero.

Un recibo de la luz tiene dos partidas: un cargo fijo de potencia de $\text{₡}\ 24$ al mes y un cargo de energía de $0,16\ \text{\text{₡}\ /kWh}$, como se muestra en el esquema.

1. a) Si el consumo del mes fue de $300\ \text{kWh}$, ¿cuál es el monto total del recibo, sin contar impuestos?
2. b) ¿Qué porcentaje del total corresponde al cargo fijo? Redondee a un decimal.

Una vivienda consume $4200\ \text{kWh}$ al año, mientras que el consumo medio de los hogares españoles es de unos $3500\ \text{kWh}$ al año, como se muestra en el gráfico.

1. a) ¿En qué porcentaje supera esa vivienda el consumo medio?
2. b) Si el $30\ \%$ del consumo de esa vivienda corresponde a la calefacción eléctrica, ¿cuántos $\text{kWh}$ son?
3. c) Bajar el termostato un grado ahorra un $10\ \%$ de la energía de calefacción. ¿Cuántos $\text{kWh}$ y cuántos colones (a $0,17\ \text{\text{₡}\ /kWh}$) se ahorrarían al año?

En casa de Ionut viven cuatro personas y cada una se ducha a diario con $60\ \text{L}$ de agua ($60\ \text{kg}$) que se calienta desde $14\ ^\circ\text{C}$ hasta $34\ ^\circ\text{C}$. El calor específico del agua es $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\cdot^\circ\text{C)}$.

1. a) Calcule la energía de una ducha usando $Q = m\cdot c_e\cdot\Delta T$ y exprésela en $\text{kWh}$ redondeando a un decimal (recuerde: $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$).
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consume la familia en duchas durante un mes de $30$ días?
3. c) ¿Cuánto cuestan esas duchas al año si el precio medio es de $0,15\ \text{\text{₡}\ /kWh}$?

Un grupo de amigos quiere hacer un viaje de $300\ \text{km}$ y compara tres opciones (cada litro de combustible equivale a $9,5\ \text{kWh}$):

• Carro de gasolina que consume $6\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$, con $2$ ocupantes.

• Autobús que consume $30\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$, con $40$ pasajeros.

• Tren eléctrico que consume $3000\ \text{kWh}$ en todo el trayecto, con $200$ pasajeros.

El esquema resume los datos de las tres opciones:

1. a) Calcule la energía total del trayecto en cada opción, en $\text{kWh}$.
2. b) Calcule la energía por pasajero en cada opción y ordénelas de menor a mayor consumo.
3. c) El carro es la peor opción con $2$ ocupantes. ¿Cómo cambiaría el resultado si viajaran $4$ personas en él? Justifíquelo con el cálculo.

La familia de Nerea hace una auditoría energética de su casa. Estime el consumo mensual ($30$ días) de cada aparato:

• Termo eléctrico: $1,5\ \text{kW}$ durante $3\ \text{h}$ al día.

• Refrigerador: $100\ \text{W}$ durante $24\ \text{h}$ al día.

• Lavadora: $1\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$ al día.

• Cocina eléctrica: $1,2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$ al día.

• Iluminación: $60\ \text{W}$ durante $5\ \text{h}$ al día.

La gráfica compara la potencia de cada aparato con sus horas de uso:

1. a) Calcule los $\text{kWh}$ mensuales de cada partida.
2. b) Sume el consumo total estimado.
3. c) El recibo real es de unos $250\ \text{kWh}$ al mes. Si la estimación no coincide con el recibo, razone a qué puede deberse.
4. d) Señale las dos partidas que más consumen y proponga una medida concreta para reducir cada una.

Un carro de gasolina consume $6,5\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$ y un carro eléctrico equivalente consume $16\ \text{kWh}$ cada $100\ \text{km}$. Dato: cada litro de gasolina contiene unos $9,5\ \text{kWh}$ de energía.

1. a) Exprese el consumo del carro de gasolina en $\text{kWh}$ cada $100\ \text{km}$.
2. b) ¿Cuántas veces más energía gasta el de gasolina que el eléctrico en ese recorrido? Redondee a un decimal. Explique a qué se debe esa diferencia tan grande, sabiendo que un motor térmico pierde en forma de calor alrededor de dos tercios de la energía del combustible.
3. c) Calcule el costo de cada uno cada $100\ \text{km}$ si la gasolina cuesta $775\ \text{\text{₡}\ /L}$ y la electricidad $75\ \text{\text{₡}\ /kWh}$.

Una casa de campo se calienta con una caldera de gas natural que consume $900\ \text{m}^3$ de gas al año. Cada $\text{m}^3$ de gas aporta $10,5\ \text{kWh}$ de energía, pero la caldera solo tiene un rendimiento del $90\ \%$.

1. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ de energía química consume al año?
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ de calor útil llegan realmente a la vivienda?
3. c) Se plantea cambiar a una bomba de calor con $\text{COP} = 3$, es decir, que por cada $\text{kWh}$ eléctrico que consume entrega $3\ \text{kWh}$ de calor. ¿Cuántos $\text{kWh}$ eléctricos necesitaría para dar el mismo calor útil?
4. d) Compare el costo anual de ambas opciones si el gas cuesta $30\ \text{\text{₡}\ /kWh}$ y la electricidad $75\ \text{\text{₡}\ /kWh}$.

Una familia tiene una tarifa eléctrica con discriminación horaria: la energía en horario valle cuesta $50\ \text{\text{₡}\ /kWh}$ y en horario pico $110\ \text{\text{₡}\ /kWh}$. En un mes consume $200\ \text{kWh}$ en valle y $100\ \text{kWh}$ en pico.

1. a) Calcule el costo de la energía ese mes.
2. b) Si la familia logra trasladar $50\ \text{kWh}$ del horario pico al valle (por ejemplo, poniendo la lavadora por la noche), ¿cuál sería el nuevo costo?
3. c) ¿Qué porcentaje de ahorro supone ese cambio de hábitos? Redondee a un decimal.

En un vuelo, cada pasajero consume unos $2,5\ \text{L}$ de combustible cada $100\ \text{km}$. Un vuelo de $1800\ \text{km}$ une dos ciudades. Dato: cada litro de combustible equivale a $9,5\ \text{kWh}$.

1. a) ¿Cuántos litros consume cada pasajero en ese vuelo?
2. b) Exprese la energía de ese consumo en $\text{kWh}$.
3. c) Compárela con el consumo eléctrico anual de una vivienda, $3600\ \text{kWh}$: ¿qué porcentaje representa un solo vuelo por pasajero? Comente el resultado.