Ejercicios: Potencia y consumo eléctrico

Una tostadora conectada a $230\ \text{V}$ es atravesada por una corriente de $2\ \text{A}$. Calculá 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 el recibo de la luz el consumo aparece en $\text{kWh}$. ¿Es el kilovatio-hora una unidad de potencia o de energía? Explicá con tus 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) Expresá la respuesta en kilovatios-hora.

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

Ordená de menor a mayor potencia típica estos aparatos: un horno ($2500\ \text{W}$), un foco 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? Expresala 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 el recibo de la luz? ¿Por qué?

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

1. a) Expresá su potencia en kilovatios.
2. b) Calculá la energía que consume en el mes, en $\text{kWh}$.
3. c) Si el precio es de $0.20\ \text{\$/kWh}$, ¿cuánto cuesta ese uso?

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

1. a) Calculá la energía que consume cada uno en un mes de $30$ días, en $\text{kWh}$.
2. b) Con el $\text{kWh}$ a $0.20\ \text{\$/kWh}$, ¿cuánto dinero se ahorra al mes con la 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? Justificalo.

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

1. a) Expresá ese tiempo en horas.
2. b) Calculá la energía consumida, en $\text{kWh}$.
3. c) ¿Cuánto cuesta a $0.20\ \text{\$/kWh}$?

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 $\text{kWh}$ consumió?
2. b) ¿Cuánto dinero desperdiciamos, a $0.20\ \text{\$/kWh}$?

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 supone ese ahorro a $0.20\ \text{\$/kWh}$?

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

1. a) ¿Cuánta energía consume al día?
2. b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consume en un mes de $30$ días?
3. c) Calculá el costo mensual a $0.20\ \text{\$/kWh}$.

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 $10\ \text{W}$? Justificá por qué dura más con una que con otra.

En la 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) Calculá los $\text{kWh}$ que consume cada cosa 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 $0.20\ \text{\$/kWh}$?

En casa de Nico, los aparatos en espera (el televisor apagado con el foquito rojo, los cargadores conectados, 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 $0.20\ \text{\$/kWh}$?
4. d) ¿Te parece un ahorro importante? Justificá tu opinión con los datos.

La instalación 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 ($2000\ \text{W}$)? Justificalo 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: $0.30\ \text{\$/kWh}$ en hora pico y $0.10\ \text{\$/kWh}$ 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 $12$ lavadas 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) Corregí la frase: ¿qué unidad corresponde a la potencia?
2. b) Explicá 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 $\$400$ y el $\text{kWh}$ está a $0.20\ \text{\$/kWh}$.

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) ¿Creés que vale la pena el cambio? Razoná tu 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) Calculá el consumo mensual de cada opción, en $\text{kWh}$.
2. b) ¿Cuál gasta más?
3. c) Calculá el costo mensual de cada opción a $0.20\ \text{\$/kWh}$.

En el recibo de este mes aparecen $240\ \text{kWh}$ consumidos a $0.20\ \text{\$/kWh}$.

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. ¡Convertite en auditor energético de tu propia casa! Investigá el consumo eléctrico de tu hogar para diseñar una propuesta de ahorro realista:

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

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

3. Circuito y factura real: Justificá por qué los tomacorrientes de tu casa están conectados en paralelo y calculá la $R_{\text{eq}}$ si funcionaran a la vez. Consultá en la web de la Superintendencia General de Electricidad y Telecomunicaciones (SIGET) el precio medio de la energía de hoy ($\$/\text{kWh}$) y calculá 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).

Presentá tus 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 SIGET y coherencia de las medidas de ahorro propuestas.