Ejercicios: Potencia y consumo eléctrico

Una tostadora conectada a $230\ \text{V}$ es atravesada por una corriente de $2\ \text{A}$. Calcule su potencia en vatios.

El cargador de un celular trabaja a $5\ \text{V}$ y entrega una corriente de $2\ \text{A}$. ¿Qué potencia suministra al teléfono?

En la factura de la energía eléctrica el consumo aparece en $\text{kWh}$. ¿Es el kilovatio-hora una unidad de potencia o de energía? Explique con sus palabras qué significa consumir $1\ \text{kWh}$.

Una bombilla de $100\ \text{W}$ permanece encendida durante $10\ \text{h}$.

1. a) ¿Cuánta energía consume, en vatios-hora?
2. b) Exprésela en kilovatios-hora.

Un radiador eléctrico de $1150\ \text{W}$ se conecta a la red de $230\ \text{V}$. ¿Qué intensidad pasa por él?

Ordene de menor a mayor potencia típica estos aparatos: un horno ($2500\ \text{W}$), un bombillo LED ($10\ \text{W}$), un televisor ($100\ \text{W}$) y una secadora de pelo ($1500\ \text{W}$), como se muestra en la figura.

¿Cuál transforma más energía eléctrica cada segundo?

Un ventilador de $50\ \text{W}$ está encendido $4\ \text{h}$. ¿Cuánta energía consume? Exprésela en $\text{Wh}$ y en $\text{kWh}$.

En la etiqueta energética de una refrigeradora aparece una letra entre la A y la G.

1. a) ¿Qué indica esa letra?
2. b) ¿Qué letra conviene elegir para pagar menos en la factura? ¿Por qué?

Un calefactor de $1200\ \text{W}$ se enciende $2\ \text{h}$ al día durante un mes de $30$ días.

1. a) Exprese su potencia en kilovatios.
2. b) Calcule la energía que consume en el mes, en $\text{kWh}$.
3. c) Si el precio es de $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$, ¿cuánto cuesta ese uso?

Una lámpara LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que un bombillo antiguo de $60\ \text{W}$, y ambos están encendidos $5\ \text{h}$ al día.

1. a) Calcule la energía que consume cada uno en un mes de $30$ días, en $\text{kWh}$.
2. b) Con el $\text{kWh}$ a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$, ¿cuánto dinero se ahorra al mes con el LED?

Un horno de $2300\ \text{W}$ está conectado a la red de $230\ \text{V}$.

1. a) ¿Qué intensidad pasa por él?
2. b) El tomacorriente y el cable de la cocina aguantan hasta $16\ \text{A}$: ¿hay peligro de sobrecarga usando solo el horno? Justifíquelo.

Una cocina eléctrica de $2\ \text{kW}$ funciona durante $15\ \text{min}$.

1. a) Exprese ese tiempo en horas.
2. b) Calcule la energía consumida, en $\text{kWh}$.
3. c) ¿Cuánto cuesta a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$?

Nos vamos de la casa un día entero y dejamos encendida por error una lámpara de $100\ \text{W}$ durante $10\ \text{h}$.

1. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ ha consumido?
2. b) ¿Cuánto dinero hemos desperdiciado, a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$?

La etiqueta de una refrigeradora nueva indica un consumo de $150\ \text{kWh}$ al año, mientras que la vieja de la casa gasta $450\ \text{kWh}$ al año.

1. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ se ahorran cada año con la nueva?
2. b) ¿Cuánto dinero representa ese ahorro a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$?

Una consola de videojuegos tiene una potencia de $200\ \text{W}$ y usted la usa $3\ \text{h}$ al día.

1. a) ¿Cuánta energía consume al día?
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consume en un mes de $30$ días?
3. c) Calcule el costo mensual a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$.

Una batería para acampar almacena $1\ \text{kWh}$ de energía.

1. a) ¿Cuántas horas puede alimentar una refrigeradora portátil de $50\ \text{W}$?
2. b) ¿Y un bombillo de $10\ \text{W}$? Justifique por qué dura más con una que con otro.

En casa de Lucía se usan cada día: un horno de $2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$, diez bombillas LED de $10\ \text{W}$ encendidas $5\ \text{h}$ y una refrigeradora de $200\ \text{W}$ funcionando las $24\ \text{h}$.

1. a) Calcule los $\text{kWh}$ que consume cada aparato al día.
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ se consumen en total en un mes de $30$ días?
3. c) ¿A cuánto asciende la factura del mes a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$?

En casa de Nico, los aparatos en espera (el televisor apagado con el piloto rojo, los cargadores enchufados, la consola en reposo...) consumen $20\ \text{W}$ de forma continua, las $24\ \text{h}$.

1. a) ¿Cuánta energía gastan al día, en $\text{kWh}$?
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ gastan en un año de $365$ días?
3. c) ¿Cuánto dinero se ahorraría al año desconectándolos, a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$?
4. d) ¿Le parece un ahorro importante? Justifique su opinión con los datos.

La instalación eléctrica de una vivienda admite como máximo $3450\ \text{W}$ a la vez; si se supera, salta el interruptor de control y se va la luz. La red es de $230\ \text{V}$. La figura compara la potencia de los aparatos con ese máximo.

1. a) ¿Qué intensidad máxima permite la instalación?
2. b) ¿Podemos usar a la vez el horno ($2300\ \text{W}$) y la lavadora ($2000\ \text{W}$)? Justifíquelo con números.
3. c) ¿Y el horno junto con el microondas ($1150\ \text{W}$)?

La tarifa de energía eléctrica de la casa tiene dos precios: $7.50\ \text{\text{L}\ /kWh}$ en hora pico y $2.50\ \text{\text{L}\ /kWh}$ en hora valle. La lavadora, de $2\ \text{kW}$, hace un programa de $2\ \text{h}$.

1. a) ¿Cuánto cuesta ponerla en hora pico?
2. b) ¿Y en hora valle?
3. c) Si se ponen $12$ lavadoras al mes, ¿cuánto se ahorra al mes haciéndolas siempre en hora valle?

Daniela dice: «Mi secador es muy potente: gasta $2000\ \text{kWh}$».

1. a) Corrija la frase: ¿qué unidad corresponde a la potencia?
2. b) Explique la diferencia entre potencia y energía usando el ejemplo del secador.
3. c) Si el secador es de $2000\ \text{W}$ y se usa durante $15\ \text{min}$, ¿cuánta energía consume, en $\text{kWh}$?

Un televisor antiguo consume $300\ \text{kWh}$ al año y uno nuevo, de tecnología LED, $100\ \text{kWh}$ al año. El televisor nuevo cuesta $\text{L}\ 10\,000$ y el $\text{kWh}$ está a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$.

1. a) ¿Cuánto dinero se ahorra cada año con el televisor nuevo?
2. b) ¿Cuántos años tardará el ahorro en compensar el precio del televisor?
3. c) ¿Cree usted que vale la pena el cambio? Razone su respuesta con los datos.

¿Qué consume más en un mes de $30$ días: un aire acondicionado de $1.5\ \text{kW}$ usado $2\ \text{h}$ al día o veinte bombillas LED de $10\ \text{W}$ encendidas $10\ \text{h}$ al día?

1. a) Calcule el consumo mensual de cada opción, en $\text{kWh}$.
2. b) ¿Cuál gasta más?
3. c) Calcule el costo mensual de cada opción a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$.

En la factura de este mes aparecen $240\ \text{kWh}$ consumidos a $5\ \text{\text{L}\ /kWh}$.

1. a) ¿Cuánto cuesta la energía consumida?
2. b) La familia ajusta el termostato del calentador eléctrico de agua y consigue reducir el consumo un $25\ \%$: ¿cuántos $\text{kWh}$ ahorra al mes?
3. c) ¿Cuánto dinero supone ese ahorro en un año?

Reto del tema. ¡Conviértase en auditor energético de su propia casa! Investigue el consumo eléctrico de su hogar para diseñar una propuesta de ahorro realista:

1. Magnitudes y ley de Ohm: Elija $3$ aparatos conectados a la red ($V = 230\text{ V}$). Anote la potencia nominal ($P$) indicada en sus etiquetas y calcule la intensidad ($I = P/V$) y la resistencia ($R = V/I$) de cada uno.

2. Experimento y tratamiento de datos: Mida con el cronómetro del celular el tiempo de funcionamiento de uno de ellos (p. ej., secador o microondas) en $4$ usos distintos, considerando una incertidumbre de $t \pm 0.5\text{ s}$. Elabore una tabla con los tiempos y la energía consumida ($E = P \times t$, en $\text{kWh}$) y dibuje a mano la gráfica $E$ frente a $t$.

3. Circuito y factura real: Justifique por qué los tomacorrientes de su casa están conectados en paralelo y calcule la $R_{\text{eq}}$ si funcionaran a la vez. Consulte en la web de la Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) el precio medio de la energía de hoy ($\text{L}\ /\text{kWh}$) y calcule el costo semanal de la energía si se usan $1.5\text{ h}$ al día (es una estimación: la factura incluye además cargos e impuestos).

Presente sus resultados en un informe breve con una propuesta razonada de eficiencia.

Se valorará:

• Aplicación rigurosa de la ley de Ohm, potencias y cálculo de $R_{\text{eq}}$ en paralelo.

• Tratamiento de datos experimentales: tabla, gráfica e inclusión de la incertidumbre ($\pm 0.5\text{ s}$).

• Uso correcto de datos reales de la ENEE y coherencia de las medidas de ahorro propuestas.