Ejercicios: Estimación de la energía consumida en la vida cotidiana

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

1. a) ¿Cuántos kilovatios-hora ha consumido la familia en ese periodo?
2. b) Explica 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) Calcula la energía que consume, en $\text{kWh}$.
2. b) El kilovatio-hora, ¿es una unidad de potencia o de energía? Justifícalo a partir de cómo se calcula.

Sabiendo que $1\ \text{kWh} = 3.6\times10^{6}\ \text{J}$, expresa en julios una energía de $4\ \text{kWh}$. Da el resultado en notación científica.

En una factura mensual el consumo es de $240\ \text{kWh}$ y el precio del kilovatio-hora es de $3.40\ \text{\$/kWh}$. ¿Cuánto cuesta esa energía?

Un auto 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 camión 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) Compara ese valor con los $7\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$ de un auto en el que viaja solo el conductor y comenta el resultado.

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

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

La factura bimestral de la luz de una familia indica un consumo de $460\ \text{kWh}$.

1. a) Estima el consumo anual de la vivienda, suponiendo que todos los bimestres son iguales.
2. b) Si el precio medio es de $3.20\ \text{\$/kWh}$, ¿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) Calcula la energía consumida, en $\text{kWh}$ (cuidado con las unidades de tiempo).
2. b) Si el precio es de $4\ \text{\$/kWh}$, ¿cuánto cuesta cocinar esa cena?

Cada litro de gasolina contiene una energía química de unos $9.5\ \text{kWh}$.

1. a) Un auto consume $6\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$: ¿cuánta energía, en $\text{kWh}$, gasta en ese recorrido?
2. b) Expresa el consumo del auto 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 $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\times^\circ\text{C)}$.

La figura resume los datos del calentamiento del agua:

1. a) Calcula la energía necesaria, en julios, usando $Q = m\times c_e\times\Delta T$.
2. b) Pásala a $\text{kWh}$, sabiendo que $1\ \text{kWh} = 3.6\times10^{6}\ \text{J}$, y redondea 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 $3\ \text{\$/kWh}$?

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) Expresa el consumo en litros cada $100\ \text{km}$ por pasajero.

Un tren de cercanías 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 viajero en ese trayecto?
2. b) Expresa el consumo en $\text{kWh}$ cada $100\ \text{km}$ por viajero.

Una factura de la luz tiene dos partidas: un término fijo de potencia de $\$24$ al mes y un término de energía de $0.16\ \text{\$/kWh}$, como se muestra en el esquema.

1. a) Si el consumo del mes ha sido de $300\ \text{kWh}$, ¿cuál es el importe total de la factura, sin contar impuestos?
2. b) ¿Qué porcentaje del total corresponde al término fijo? Redondea a un decimal.

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

1. a) ¿En qué porcentaje supera esa vivienda el consumo promedio?
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 pesos (a $3.40\ \text{\$/kWh}$) 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 $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\times^\circ\text{C)}$.

1. a) Calcula la energía de una ducha usando $Q = m\times c_e\times\Delta T$ y exprésala en $\text{kWh}$ redondeando a un decimal (recuerda: $1\ \text{kWh} = 3.6\times10^{6}\ \text{J}$).
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 $0.15\ \text{\$/kWh}$?

Un grupo de amigos quiere hacer un viaje de $300\ \text{km}$ y compara tres opciones (cada litro de combustible equivale a $9.5\ \text{kWh}$):

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

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

• Boiler 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.

• Parrilla 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) Calcula los $\text{kWh}$ mensuales de cada rubro.
2. b) Suma 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, explica a qué puede deberse.
4. d) Señala los dos rubros que más consumen y propón una medida concreta para reducir cada uno.

Un auto de gasolina consume $6.5\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$ y un auto 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) Expresa el consumo del auto 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? Redondea a un decimal. Explica 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) Calcula el costo de cada uno cada $100\ \text{km}$ si la gasolina cuesta $31\ \text{\$/L}$ y la electricidad $3\ \text{\$/kWh}$.

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) Compara el costo anual de ambas opciones si el gas cuesta $1.20\ \text{\$/kWh}$ y la electricidad $3\ \text{\$/kWh}$.

Una familia tiene una tarifa eléctrica con discriminación horaria: la energía en horario valle cuesta $2\ \text{\$/kWh}$ y en horario punta $4.40\ \text{\$/kWh}$. En un mes consume $200\ \text{kWh}$ en valle y $100\ \text{kWh}$ en punta.

1. a) Calcula el costo de la energía ese mes.
2. b) Si la familia logra trasladar $50\ \text{kWh}$ del horario punta al valle (por ejemplo, usando la lavadora en la noche), ¿cuál sería el nuevo costo?
3. c) ¿Qué porcentaje de ahorro representa ese cambio de hábitos? Redondea 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) Expresa la energía de ese consumo en $\text{kWh}$.
3. c) Compárala con el consumo eléctrico anual de una vivienda, $3600\ \text{kWh}$: ¿qué porcentaje representa un solo vuelo por pasajero? Comenta el resultado.