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1° EMS · Física
La energía · Los circuitos eléctricos

Potencia y consumo eléctrico

Te conviene dominar: Cambio de unidades (7.° grado de Educación Básica Integrada (1.° de liceo))

Una plancha y una lamparita LED transforman electricidad en otra cosa (calor, luz). La plancha lo hace "a lo bruto" y la lamparita casi sin gastar. Esa diferencia se llama potencia, y es la que explica por qué algunos aparatos disparan la factura de UTE y otros casi no se notan.

La potencia: energía cada segundo

Si tocás una lamparita LED de $10\ \text{W}$ y una estufa de $2\,000\ \text{W}$ conectadas al mismo tomacorriente, la estufa desprende muchísimo calor en segundos y la lamparita apenas se entibia. ¿Por qué dos aparatos conectados a la misma tensión transforman cantidades de energía tan distintas cada segundo?

Comparación de la potencia eléctrica de tres aparatos: una lamparita LED de 10 W, un secador de 1500 W y un horno de 2500 W; el área de cada cuadrado es proporcional a su potencia. Energía transformada cada segundo (área proporcional a la potencia) lamparita LED 10 W secador 1500 W horno 2500 W

Fijate en que el vatio es energía por segundo: un horno de $2\,500\ \text{W}$ transforma $2\,500\ \text{J}$ cada segundo. La lamparita LED es un cuadrito casi invisible: su potencia es 250 veces menor. En Uruguay la red doméstica de UTE es de $230\ \text{V}$, y es la que usamos en casi todos los problemas. La fórmula es la misma con cualquier tensión; solo cambian los datos.

Practica★☆☆Sin empezar
Una tostadora conectada a $230\ \text{V}$ es atravesada por una corriente de $2\ \text{A}$. Calculá su potencia en vatios.

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

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

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

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Practica★☆☆Sin empezar
Ordená de menor a mayor potencia típica estos aparatos: un horno ($2500\ \text{W}$), una lamparita LED ($10\ \text{W}$), un televisor ($100\ \text{W}$) y un secador de…

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

5001000150020002500 P (W) 2500 W10 W100 W1500 W hornoLEDtelevisorsecador

¿Cuál transforma más energía eléctrica cada segundo?

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De la potencia a la intensidad

En la placa de un microondas leés «$230\ \text{V}$» y «$1\,380\ \text{W}$». Necesitás saber cuántos amperios circularán por el cable para no sobrecargar un alargue: ¿cómo se obtiene la corriente si el fabricante solo indica la potencia?

Triángulo mnemotécnico de P = V · I: la potencia P arriba, y el voltaje V y la intensidad I abajo. Triángulo de P = V · I P V I Tapá la magnitud que buscás y leé la operación que queda P = V · I V = P / I I = P / V
Practica★☆☆Sin empezar
Una estufa eléctrica de $1150\ \text{W}$ se conecta a la red de $230\ \text{V}$. ¿Qué intensidad pasa por ella?

Una estufa eléctrica de $1150\ \text{W}$ se conecta a la red de $230\ \text{V}$. ¿Qué intensidad pasa por ella?

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Practica★★☆Sin empezar
Un horno de $2300\ \text{W}$ está conectado a la red de $230\ \text{V}$. a) ¿Qué intensidad pasa por él? b) El enchufe y el cable de la cocina aguantan hasta…

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 enchufe y el cable de la cocina aguantan hasta $16\ \text{A}$: ¿hay peligro de sobrecarga usando solo el horno? Justificalo.
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Potencia y energía no son lo mismo

Un secador de pelo de $2\,000\ \text{W}$ usado diez minutos apenas mueve el medidor, mientras que una heladera de solo $150\ \text{W}$, enchufada día y noche, pesa mucho en la factura de UTE. ¿De qué depende la energía que pagamos?

Un aparato de 1 kW que funciona durante 1 hora consume 1 kWh; con 2 horas consumiría 2 kWh. 1 kW × 1 h = 1 kWh El kWh es energía: potencia por tiempo
Practica★☆☆Sin empezar
En la factura 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…

En la factura 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 $1\ \text{kWh}$.

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Practica★☆☆Sin empezar
Una lamparita de $100\ \text{W}$ permanece encendida durante $10\ \text{h}$. a) ¿Cuánta energía consume, en vatios-hora? b) Expresala en kilovatios-hora.

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

  1. a) ¿Cuánta energía consume, en vatios-hora?
  2. b) Expresala en kilovatios-hora.
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Practica★☆☆Sin empezar
Un ventilador de $50\ \text{W}$ está encendido $4\ \text{h}$. ¿Cuánta energía consume? Expresala en $\text{Wh}$ y en $\text{kWh}$.

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

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Distinguir potencia de energía

Una batería para acampar guarda cierta cantidad de energía. Lo que cambia según el aparato es la potencia con la que la gasta, y de eso depende cuánto dura.

Practica★★☆Sin empezar
Una batería de camping almacena $1\ \text{kWh}$ de energía. a) ¿Cuántas horas puede alimentar una conservadora portátil de $50\ \text{W}$? b) ¿Y una lamparita de…

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

  1. a) ¿Cuántas horas puede alimentar una conservadora portátil de $50\ \text{W}$?
  2. b) ¿Y una lamparita de $10\ \text{W}$? Justificá por qué dura más con una que con otra.
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Practica★★★Sin empezar
Daniela dice: «Mi secador es muy potente: gasta $2000\ \text{kWh}$». a) Corregí la frase: ¿qué unidad corresponde a la potencia? b) Explicá la diferencia entre potencia…

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 $\text{kWh}$?
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El costo en la factura de UTE

En Uruguay, UTE cobra por los $\text{kWh}$ consumidos y te manda la factura todos los meses. El precio por $\text{kWh}$ depende de la tarifa contratada. En los problemas usaremos precios de ejemplo redondos, como $\$8$ por $\text{kWh}$, no cifras oficiales.

Esquema del cálculo del costo: la energía en kWh multiplicada por el precio de cada kWh da el importe en pesos. energía 90 kWh × precio $8 por kWh = costo 720 pesos Primero la energía en kWh; después, el precio
Practica★★☆Sin empezar
Un calefactor de $1200\ \text{W}$ se enciende $2\ \text{h}$ al día durante un mes de $30$ días. a) Expresá su potencia en kilovatios. b) Calculá la energía que consume…

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 $8\ \text{\$/kWh}$, ¿cuánto cuesta ese uso?
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Practica★★☆Sin empezar
Una cocina vitrocerámica de $2\ \text{kW}$ funciona durante $15\ \text{min}$. a) Expresá ese tiempo en horas. b) Calculá la energía consumida, en $\text{kWh}$. c)…

Una cocina vitrocerámica 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 $8\ \text{\$/kWh}$?
Resolver
Practica★★☆Sin empezar
Una consola de videojuegos tiene una potencia de $200\ \text{W}$ y la usás $3\ \text{h}$ al día. a) ¿Cuánta energía consume al día? b) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consume en…

Una consola de videojuegos tiene una potencia de $200\ \text{W}$ y 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 $8\ \text{\$/kWh}$.
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Consumo de toda la casa

El recibo suma lo que gasta cada aparato. Para estimarlo, calculá la energía de cada uno y sumá.

Practica★★★Sin empezar
En casa de Lucía se usan cada día: un horno de $2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$, diez lamparitas LED de $10\ \text{W}$ encendidas $5\ \text{h}$ y una heladera de…

En casa de Lucía se usan cada día: un horno de $2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$, diez lamparitas LED de $10\ \text{W}$ encendidas $5\ \text{h}$ y una heladera 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 $8\ \text{\$/kWh}$?
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Practica★★★Sin empezar
¿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 lamparitas LED de $10\ \text{W}$ encendidas…

¿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 lamparitas 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 $8\ \text{\$/kWh}$.
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Ahorrar energía: comparar aparatos

Muchas heladeras y otros aparatos traen una etiqueta de eficiencia energética (en Uruguay, la del MIEM). Un aparato más eficiente hace el mismo trabajo con menos energía.

Al elegir entre dos aparatos parecidos, conviene el de letra más cercana a la A (o el de menos $\text{kWh}$ al año): gasta menos energía y, por tanto, pagás menos en la factura de UTE.

Practica★☆☆Sin empezar
En la etiqueta energética de una heladera aparece una letra entre la A y la G. a) ¿Qué indica esa letra? b) ¿Qué letra conviene elegir para pagar menos en la factura de…

En la etiqueta energética de una heladera 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 de UTE? ¿Por qué?
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Practica★★☆Sin empezar
La etiqueta de una heladera nueva indica un consumo de $150\ \text{kWh}$ al año, mientras que la vieja de casa gasta $450\ \text{kWh}$ al año. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$…

La etiqueta de una heladera nueva indica un consumo de $150\ \text{kWh}$ al año, mientras que la vieja de 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 $8\ \text{\$/kWh}$?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
Un televisor antiguo consume $300\ \text{kWh}$ al año y uno nuevo, de tecnología LED, $100\ \text{kWh}$ al año. El televisor nuevo cuesta $\$16\,000$ y el $\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 $\$16\,000$ y el $\text{kWh}$ está a $8\ \text{\$/kWh}$.

  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.
Resolver

Hábitos y horarios que ahorran

Ahorrar no es solo comprar aparatos nuevos. También cuenta cuánto y cuándo los usás.

  • Consumo en espera: televisores, cargadores y consolas conectados siguen gastando poca potencia, pero las $24$ horas.

  • Olvidos: una luz encendida de más es energía que pagás sin usar.

  • Tarifas por horario: algunas tarifas cobran distinto según la hora del día. El procedimiento es el mismo: energía por precio del horario.

Practica★★☆Sin empezar
Una lámpara LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que una bombilla antigua de $60\ \text{W}$, y ambas están encendidas $5\ \text{h}$ al día. a) Calculá la energía que…

Una lámpara LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que una bombilla antigua de $60\ \text{W}$, y ambas están encendidas $5\ \text{h}$ al día.

  1. a) Calculá la energía que consume cada una en un mes de $30$ días, en $\text{kWh}$.
  2. b) Con el $\text{kWh}$ a $8\ \text{\$/kWh}$, ¿cuánto dinero se ahorra al mes con la LED?
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Practica★★☆Sin empezar
Nos vamos de casa un día entero y dejamos encendida por error una lámpara de $100\ \text{W}$ durante $10\ \text{h}$. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ consumió? b) ¿Cuánto dinero…

Nos vamos de 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 $8\ \text{\$/kWh}$?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
En casa de Nico, los aparatos en espera (el televisor apagado con la lucecita roja, los cargadores enchufados, la consola en reposo...) consumen $20\ \text{W}$ de forma…

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

  1. a) ¿Cuánta energía gastan por 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 $8\ \text{\$/kWh}$?
  4. d) ¿Te parece un ahorro importante? Justificá tu opinión con los datos.
Resolver

Tarifas y factura

Una factura se reduce a $\text{costo} = E \times \text{precio}$. Si el precio cambia según el horario, calculá cada caso por separado y compará. Para un porcentaje de ahorro, calculá primero cuántos $\text{kWh}$ representa ($\%$ del consumo) y después su costo.

Practica★★★Sin empezar
La tarifa de luz de casa tiene dos precios: $12\ \text{\$/kWh}$ en hora pico y $4\ \text{\$/kWh}$ en hora valle. La lavadora, de $2\ \text{kW}$, hace un programa de…

La tarifa de luz de casa tiene dos precios: $12\ \text{\$/kWh}$ en hora pico y $4\ \text{\$/kWh}$ 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 $12$ lavadoras al mes, ¿cuánto se ahorra al mes haciéndolas siempre en hora valle?
Resolver
Practica★★★Sin empezar
En la factura de este mes aparecen $240\ \text{kWh}$ consumidos a $8\ \text{\$/kWh}…

En la factura de este mes aparecen $240\ \text{kWh}$ consumidos a $8\ \text{\$/kWh}$.

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

No sobrecargar la instalación

Barras apiladas de una estufa eléctrica de 1400 W y una plancha de 1000 W comparadas con el máximo de 2300 W de la instalación: la suma, 2400 W, lo supera. estufa 1400 W plancha 1000 W máximo 2300 W suma: 2400 W supera el máximo exceso: 100 W
Practica★★★Sin empezar
La instalación de una vivienda admite como máximo $3450\ \text{W}$ a la vez; si se supera, salta la llave térmica y se va la luz. La red es de $230\ \text{V}$. La figura…

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

1000200030004000 P (W) 2300 W2000 W1150 W hornolavarropasmicroondas máximo 3450 W
  1. a) ¿Qué intensidad máxima permite la instalación?
  2. b) ¿Podemos usar a la vez el horno ($2300\ \text{W}$) y el lavarropas ($2000\ \text{W}$)? Justificalo con números.
  3. c) ¿Y el horno junto con el microondas ($1150\ \text{W}$)?
Resolver

Volvé al principio: una estufa de $2\,000\ \text{W}$ consume en una hora $2\ \text{kWh}$, unos $\$16$ a $\$8$ por $\text{kWh}$. Una lamparita LED de $10\ \text{W}$ tendría que estar encendida $200$ horas seguidas para gastar lo mismo. Tiene más potencia, pero la factura depende también del tiempo.

Resumen

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