Potencia, kWh y huella de carbono
A final de mes llega a la casa de Valeria, en Cartago, el recibo de electricidad. Dice «250 kWh» y un monto en colones. ¿Qué significa ese «kWh»? ¿Por qué el recibo sube cuando se deja la plancha encendida, pero casi no cambia con un bombillo? Y, además del dinero, ¿qué efecto tiene ese consumo en el ambiente? En esta página va a aprender a calcularlo todo.
Potencia y energía: E = P · t
Todos los aparatos eléctricos transforman energía eléctrica en luz, calor, movimiento o sonido. Pero no todos lo hacen al mismo ritmo. Una plancha calienta mucho más rápido que un cargador de celular.
Ese «ritmo» se llama potencia: la energía que un aparato transforma en cada segundo. Se mide en watts (W). Un watt es un joule por segundo.
Cuanto más tiempo está encendido un aparato, más energía gasta. Por eso la energía depende de dos cosas: la potencia y el tiempo.
Tiene sentido: una potencia de 2 kW durante 3 horas equivale a «2 kW tres veces», o sea 6 kWh. Es como los kilómetros recorridos: velocidad por tiempo.
Una refrigeradora de una casa en Cartago tiene una potencia de 0,2 kW y funciona durante 10 horas en un día. Calcule el consumo de energía en kWh con la fórmula…
Una refrigeradora de una casa en Cartago tiene una potencia de 0,2 kW y funciona durante 10 horas en un día. Calcule el consumo de energía en kWh con la fórmula $E = P\cdot t$.
El kWh y el recibo de electricidad
En el recibo de electricidad (ICE, CNFL, ESPH o una cooperativa) aparece el consumo en kWh. Un kWh es la energía que consume un aparato de 1 kW funcionando durante 1 hora, o uno de 100 W durante 10 horas.
En joules, $1\ \text{kWh} = 3.600.000\ \text{J}$, un número enorme. Por eso la empresa eléctrica prefiere el kWh.
El costo se calcula multiplicando el consumo por la tarifa (el precio de cada kWh):
Para estimar el consumo de un mes, calcule primero lo que gasta el aparato en un día y multiplique por los días.
Un televisor de 100 W se usa 4 horas al día en la casa de Andrés durante 30 días. a) Convierta la potencia a kW. b) Calcule el consumo mensual en kWh. c) Si la tarifa…
Un televisor de 100 W se usa 4 horas al día en la casa de Andrés durante 30 días.
- a) Convierta la potencia a kW.
- b) Calcule el consumo mensual en kWh.
- c) Si la tarifa fuera de ₡100 por kWh, calcule el costo mensual de usar el televisor.
El recibo de electricidad de la familia de Sebastián, en San Carlos, muestra la siguiente información de un mes: | Dato | Valor | |---|---| | Consumo | 250 kWh | |…
El recibo de electricidad de la familia de Sebastián, en San Carlos, muestra la siguiente información de un mes:
| Dato | Valor |
|---|---|
| Consumo | 250 kWh |
| Tarifa | ₡110 por kWh |
- a) Calcule el monto que se debe pagar por el consumo.
- b) Calcule la huella de carbono del mes con el factor $0{,}000056\ \text{t CO}_2$ por kWh.
- c) Exprese esa huella en kilogramos de $\text{CO}_2$.
Bombillos: incandescente, fluorescente y LED
Los bombillos son un caso ideal para comparar. Los tres dan una luz parecida, pero con potencias muy distintas, porque no transforman la energía igual de bien.
-
Incandescente: un filamento se calienta hasta brillar. La mayor parte de la energía sale como calor, no como luz.
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Fluorescente: produce luz por medio de un gas dentro del tubo. Desperdicia menos energía en calor.
-
LED: produce luz con un material semiconductor. Casi no se calienta y es el más eficiente.
Valores típicos para una luz parecida (son aproximados y varían según la marca):
| Tipo | Potencia | Calor que produce | Vida útil aproximada |
|---|---|---|---|
| Incandescente | 60 W | Mucho | 1.000 h |
| Fluorescente | 15 W | Poco | 8.000 h |
| LED | 9 W | Muy poco | 15.000 h o más |
Para el incandescente: $0{,}06 \cdot 5 \cdot 30 = 9\ \text{kWh}$. Para el LED: $0{,}009 \cdot 150 = 1{,}35\ \text{kWh}$. El LED gasta casi siete veces menos y dura mucho más. Por eso, aunque cuesta más al comprarlo, suele convenir.
Escriba el nombre de los tres tipos de bombillos que se estudian en este apartado (incandescente, fluorescente y LED) y ordénelos del que consume más energía al que…
Escriba el nombre de los tres tipos de bombillos que se estudian en este apartado (incandescente, fluorescente y LED) y ordénelos del que consume más energía al que consume menos para producir una luz parecida. Explique brevemente en una oración por qué usted los ordenó así.
Monserrat compara dos bombillos que dan una luz similar: uno incandescente de 60 W y uno LED de 9 W. Ambos se mantienen encendidos 5 horas por día durante 30 días. a)…
Monserrat compara dos bombillos que dan una luz similar: uno incandescente de 60 W y uno LED de 9 W. Ambos se mantienen encendidos 5 horas por día durante 30 días.
- a) Calcule el consumo mensual en kWh de cada bombillo.
- b) Calcule cuántos kWh se ahorran en el mes al usar el LED en lugar del incandescente.
- c) Con una tarifa de ₡100 por kWh, calcule el ahorro mensual en colones.
Un colegio de Alajuela quiere reemplazar 40 bombillos fluorescentes de 36 W por bombillos LED de 18 W. Las luces permanecen encendidas 10 horas al día durante 200 días…
Un colegio de Alajuela quiere reemplazar 40 bombillos fluorescentes de 36 W por bombillos LED de 18 W. Las luces permanecen encendidas 10 horas al día durante 200 días del curso lectivo. La tarifa es de ₡100 por kWh y el costo de cada bombillo LED es de ₡4.000.
- a) Calcule la energía que se ahorraría durante el curso lectivo, en kWh.
- b) Calcule el ahorro en colones y la reducción de la huella de carbono con el factor $0{,}000056\ \text{t CO}_2$ por kWh.
- c) Argumente si la inversión en los bombillos LED se recupera en un solo curso lectivo, comparando el costo total de compra con el ahorro obtenido.
Huella de carbono del consumo eléctrico
Casi toda la electricidad de Costa Rica (cerca del 97 %) es renovable: hidroeléctrica, geotérmica, eólica y solar. Aun así, producir y distribuir energía y quemar combustibles en los momentos de más demanda libera algo de dióxido de carbono ($\text{CO}_2$), un gas de efecto invernadero.
La huella de carbono es la cantidad de $\text{CO}_2$ asociada a una actividad. Para el consumo eléctrico, el programa de octavo año usa este factor:
El factor es pequeño porque la electricidad del país es mayormente limpia. Eso no significa que se pueda derrochar: ahorrar energía reduce la huella y también el monto del recibo.
En una casa de Limón se consumieron 100 kWh de electricidad en un mes. Use el factor de $0{,}000056\ \text{t CO}2$ por kWh y calcule la huella de carbono asociada a ese…
En una casa de Limón se consumieron 100 kWh de electricidad en un mes. Use el factor de $0{,}000056\ \text{t CO}_2$ por kWh y calcule la huella de carbono asociada a ese consumo. Exprese el resultado en toneladas de $\text{CO}_2$.
Ahora junte todo en un problema de varios aparatos: calcule el kWh de cada uno, súmelos, y con el total obtenga el costo y la huella.
Una familia de Heredia tiene en su casa cuatro electrodomésticos. Observe la tabla de uso diario: | Aparato | Potencia (W) | Horas de uso al día | |---|---|---| |…
Una familia de Heredia tiene en su casa cuatro electrodomésticos. Observe la tabla de uso diario:
| Aparato | Potencia (W) | Horas de uso al día |
|---|---|---|
| Refrigeradora | 150 | 24 |
| Televisor | 100 | 5 |
| Plancha | 1.000 | 0,5 |
| Computadora | 200 | 4 |
Considere un mes de 30 días y una tarifa de ₡100 por kWh.
- a) Calcule el consumo mensual de cada aparato en kWh.
- b) Determine cuál aparato representa el mayor consumo mensual y cuál el menor.
- c) Calcule el costo mensual total y la huella de carbono total con el factor $0{,}000056\ \text{t CO}_2$ por kWh.
Watts, voltios y amperios: P = V · I
La potencia de un aparato también se relaciona con dos magnitudes eléctricas: el voltaje $V$ (en voltios), que es la «fuerza» con que la corriente es empujada, y la corriente $I$ (en amperios), que indica cuánta carga circula por segundo.
El tomacorriente de una casa de Costa Rica entrega unos 120 V. Con la fórmula se puede saber cuánta corriente circula por un aparato: $I = P : V$.
Pruebe el simulador: cambie el voltaje o la resistencia y observe cómo cambian la corriente y la potencia.
Resumen
Vuelva al principio: el «kWh» del recibo de Valeria es la energía consumida en el mes, la potencia de cada aparato multiplicada por las horas que estuvo encendido. La plancha pesa en el recibo por su potencia, el bombillo por las horas que se deja encendido, y cada kWh que se ahorra reduce tanto el monto como la huella de carbono.