Title: Energía y potencia eléctrica
Course: Tecnología y Digitalización 3º ESO 25-26 > Section: Electricidad

POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA

¿Qué tipo de energía consumen: una bombilla, una lavadora, una televisión, una tostadora? ¿En qué la convierten? ¿Cuál consume más y cuál menos?

  1. la energía eléctrica se define como:

E = V.I.t

En el sistema internacional se mide en Julios (J).

- V es el voltaje medido en voltios (V)
- I la intensidad medida en amperios (A)
- t el tiempo medido en segundos (s)

Por otro lado, potencia eléctrica es la cantidad de energía que es capaz de proporcionar dicha corriente eléctrica en un tiempo determinado. En el sistema internacional se mide en vatios (W).

P = E/ t

- E es la energía y se mide en Julios (J)
- t es el tiempo y se mide en segundos (s)

A partir de esta fórmula podemos despejar la energía y nos resulta la siguiente expresión:

Si la potencia se expresa en vatios (W) y el tiempo en segundos (s), la energía se mide en Julios (J).

Si la potencia se expresa en kilovatios (KW) y el tiempo en horas (h), la energía se mide en kilovatio-hora (KWh). (1 kW son 1000 W)

1 kwh = 3.600.000 J (Julios)

Ejemplo:

Si una lavadora gasta una potencia de dos kilovatios a lo largo de 3 horas, su consumo total es de W = 2 kw·3horas = 6 kwh.

Si sustituimos la primera expresión de la energía en la fórmula anterior de la potencia resulta esta otra fórmula (que es la que emplearemos para calcular la potencia en circuitos eléctricos):

P = V.I

- P es potencia y se mide en vatios (W)
- V es el voltaje y se mide en voltios (V)
- I es la intensidad y se mide en amperios (A)

2. Efecto Joule

Si por un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.

Se expresa en la siguiente fórmula:

Q = R·I2·t·0,24 calorías

Donde Q es el calor emitido por el circuito medido en calorías.

En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras, las calefacciones eléctricas y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc. en los que el efecto útil buscado es precisamente el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica de un circuito o de un receptor es el producto del voltaje al que está conectado por la intensidad que circula por él. Viene a ser multiplicar la energía de cada electrón (voltaje) por el número de electrones que pasan (intensidad). Se mide en watios

P=V x I

Ejemplo: Si tenemos una bombilla conectada a 12V y por ella circula una intensidad de 3A la potencia será P= 12 V x 3 A = 36 w.

Cada receptor tiene una potencia eléctrica, dependiendo de sus características de construcción y para lo que esté pensado. En la tabla siguiente puedes ver ejemplos de potencias de aparatos comunes en casa y de las intensidades que los atraviesan cuando están conectados a 230 V.

Los aparatos que generan calor en general tienen altas potencias y por tanto necesitan bastante intensidad de corriente. Y por tanto cables adecuados para esas corrientes elevadas

El precio de la energía eléctrica. Ahorro eléctrico

La comodidad de tener energía eléctrica en casa hay que pagarla. Cada mes o cada dos meses llega una factura de la compañía eléctrica a nuestras casas que hay que abonar. Cada consumidor paga por dos conceptos:

a) El consumo de electricidad que ha hecho ( se calcula multiplicando la potencia de los aparatos encendidos por el tiempo que han estado encendidos). Se mide en Kwh. Cada Kwh cuesta en torno a 0,15 € (en el año 2017)

Por ejemplo, si tengo una aspiradora de 800 w encendida durante 2 horas el consumo de electricidad será: Consumo= 800 w x 2 h = 1600 wh = 1,6 Kwh

b) La potencia contratada o la disponibilidad de potencia . El límite máximo de potencia que puede usar. Con la compañía eléctrica se llega a un compromiso por el cual le digo que no voy a necesitar más de X watios de potencia ( o sea que no voy a usar a la vez más que unos aparatos que en conjunto no necesiten ás de esa potencia). Si todo el mundo conectase todos sus aparatos a la vez la intensidad sería altísima y las redes de electricidad no están preparadas para ello. Los cables tendrían que ser más gruesos, las plantas de generación de energía mayores...así que llegamos a un compromiso entre todos con lo que las compañías electricas saben cual es el máximo de demanda que tendrían que abastecer .

Lo normal es que cada casa se adscriba a uno de estos tramos de potencia, sabiendo que por cada tramo que subimos pagamos un fijo al mes cada vez mayor.

Hay que tener en cuenta que la parte b de la factura, la potencia contratada se paga siempre, es fija, aunque nos vayamos de vacaciones y no gastemos energía eléctrica nos la van a cobrar , así que es importante escoger bien el tramo de potencia que nos conviene.

Ahorro energético

Para ahorrar dinero y electricidad deberemos:

- Elegir electrodomésticos de menor potencia y consumo (por ejemplo cambiar las luces a tipo LED) Tenerlos encendidos sólo el tiempo necesario.
- En hornos y cocinas electricas aprovechar el calor residual.
- Usar lavadoras y lavavajillas a tope de carga.
- No dejar electrodomésticos en stand by.
- Si bajamos la potencia de nuestras luces y electrodomésticos y sabemos como usarlos de manera NO simultánea podremos bajar el tramo de potencia que tenemos contratado y ahorrar bastante dinero.
- Si la calefacción es eléctrica podremos ahorrar mucha energía aislando bien la casa, ventilando en los momentos adecuados y limitando la temperatura a 21 º

Una estufa eléctrica de 500 W estuvo encendida durante 10 horas. ¿Qué energía consumió?. Solución: 5Kw-h ó 18.000.000 Julios

Una bombilla de incandescencia tiene la siguiente inscripción 100 W, 220 V. ¿Qué intensidad de corriente pasa por ella?. Solución: 0.4545 A

3. Una estufa tiene una potencia de 2000 w y está conectada durante 3 horas a un voltaje de 220 v.

Calcula: a. Energía consumida en Kwh. b. Intensidad que circula por la plancha. c. Resistencia de la plancha

14. Calcular el costo del consumo de energía eléctrica de un foco de 60 w que dura encendido 1 h con 15 minutos. El costo de 1 Kw.-h. 0´083007 €/kW h 15. Un foco de 100 w se conecta a una diferencia de potencial de 120v. Determinar A. La resistencia del filamento. B. La intensidad de la corriente eléctrica que circula por el C. La energía que consume el foco durante una hora 30 minutos en Kw.-h D El costo de la energía consumida si un Kw.-h es igual a 1 Kw.-h. 0´083007 €

16. Por una resistencia de 30Ω de una plancha eléctrica circula una corriente de 4 A, al estar conectada a una diferencia de potencial de 120v. ¿Qué cantidad de calor produce en 5 minutos?.

17. Por un embobinado de un cautín eléctrico circulan 5 amperios al estar conectado a una diferencia de potencial de 120v. Que calor genera en un minuto. Respuesta 8640 Calorías. 18. Un tostador eléctrico de pan tiene una resistencia de 20Ω y se conecta durante dos minutos a una diferencia de potencial de 120v. Que cantidad de calor produce. 19. Una bombilla tiene la siguiente inscripción: 40 W, 220 V. Calcular la potencia que disipará cuando se la conecte a 125 V, suponiendo que la resistencia no varíe con la temperatura.

Potencia Eléctrica. ¿Qué gasto en euros supone encender durante 1 h y 20 minutos una linterna que funciona con dos pilas de 1,5 V y por la que circula una intensidad de 3 A? ¿Y un horno eléctrico que funciona a 230 V por la que circula una intensidad de 7A durante 130 minutos? Datos: 1kW.h=10 céntimos de euro. Solucion: linterna cuesta 0,12 centimos de Euro, horno cuesta 34,8 centimos de euro.

21. Calcula la corriente que circula por una bombilla de 16 W y 230 V. Haciendo uso de la ley de Ohm, determina luego la resistencia de la bombilla. Solucion: I=14,37 A, R=16Ω