potencia y energía

POTENCIA Y ENERGÍA 4º ESO
Curso 2009/10
VI. La energía y su transformación
Recordatorio sobre energía
POTENCIA es la cantidad de trabajo efectuado en la unidad de tiempo. Se mide en WATIOS
y su expresión matemática es:
P = Trabajo/Tiempo
Cuando se trata de expresar la potencia de grandes máquinas o centrales de producción,
se emplean múltiplos del vatio:
1 kilovatio (kW) = 1.000 W
1 megavatio (MW) = 1.000.000 W
Cuando estudiamos circuitos eléctricos de corriente continua, la potencia de un elemento
se calcula por la siguiente expresión:
P=V·I
En la que V es la tensión expresada en voltios e I es la intensidad expresada en amperios.
ENERGÍA es la capacidad de los cuerpos para producir trabajo. Se mide, al igual que éste,
en julios y su expresión matemática, en función de la potencia es:
E=P·t
La energía consumida por un receptor eléctrico (bombilla, motor, etc.) se calcula también
en función de la potencia, es decir:
E=P·t=V·I·t
Si expresamos la energía en función de la potencia, su unidad se expresa en Wxs (Watios
por segundo), aunque la expresión mas utilizada cuando se trata de instalaciones eléctricas
industriales o de vivienda, la unidad utilizada es Kwxh (KILOVATIO POR HORA)
Se llama rendimiento energético a la relación entre la energía útil que obtenemos y la
energía total suministrada; pero ésta no se destruye, únicamente se transforma. No toda la
energía que se obtiene al quemar la gasolina en el motor de un coche se aprovecha para
desplazarlo; parte se pierde en forma de calor, en vencer la resistencia del aire, en el
rozamiento de las ruedas contra el asfalto, etc.
Es frecuente expresarlo por medio de porcentajes y su expresión es:
Página 1 de 2
POTENCIA Y ENERGÍA 4º ESO
Curso 2009/10
PROBLEMAS
1. Una placa vitrocerámica de 220 V por la que circula una intensidad de 5 A, está conectada durante dos
horas. ¿Qué energía ha consumido?
2. Una bombilla conectada a 220 V, que tiene una potencia de 100 W, está encendida una media de 3 horas
diarias. Calcular la energía que consume durante el mes de noviembre (en Kwh y julios)
3. La bombilla del ejercicio anterior tiene un rendimiento del 60%. ¿Qué cantidad de energía se consume en
iluminación y cuánta en calor?
4. Un panel de energía fotovoltaica es capaz de captar una densidad de energía de 100 W/m2. ¿Cuántos
metros cuadrados de este panel serán necesarios para suministrar la energía necesaria de una vivienda que
dispone de 800 W para iluminación, 500 W para frigorífico, y 1.200 W para otras aplicaciones? Si el rendimiento
de los paneles es del 45%, ¿cuántos metros cuadrados serán necesarios instalar ahora para cubrir las
necesidades de la vivienda?
5. Calcular la energía que consume una bombilla durante una hora, si esta conectada a la red eléctrica y
consume 0,5 Amperios.
6. Un calefactor eléctrico está alimentado con una tensión de 220 V y consume una corriente de 10 A, Calcular
la potencia y la energía consumida si está funcionando durante 5 horas.
7. Una turbina eólica Produce una potencia eléctrica de 24 KW. Si su rendimiento es del 55%, calcular la
potencia mecánica que generan las aspas al girar. Calcular la energía producida en 8 horas.
8. En el aula taller de Tecnología se tienen dos taladros de sobremesa de 600 W de potencia, una sierra de calar
de 500 W y cuatro soldadores de 50 W. Los taladros funcionan una media de 2 horas diarias, la sierra, 1 hora, y los
cuatro soldadores funcionan una media de 4 horas diarias. Calcular la energía consumida por todos estos
aparatos durante un día.
9. Calcular la intensidad de corriente que consume un motor eléctrico de 2 CV de potencia que está
alimentado con una tensión de 220 V. Si el motor se pudiese conectar a una tensión de 380 V. ¿Cuánta corriente
consumirá ahora? Comparar los resultados.
10. Un motor industrial desarrolla una potencia útil de 75 Kw. Funciona con corriente alterna trifásica de 380
Voltios. Cuando se mide la corriente que consume, el amperímetro da una lectura de 205 Amperios. ¿Cual es el
rendimiento del motor?
11. Suponiendo una radiación solar media de 1 Kw/m2 y un rendimiento medio del 40%, calcular la superficie
necesaria a instalar para suministrar energía eléctrica a una vivienda por medio de paneles fotovoltaicos, si se
desea obtener una potencia total de 5Kw.
12. Las radiaciones solares que llegan a la superficie terrestre son, aproximadamente, de de 1000 W/m2. Calcular
la potencia que se obtendrá en una central formada por un total de de 140 espejos de 3m2 cada uno, si el
rendimiento es del 40%
13. ¿Que potencia se desarrolla al efectuar un trabajo de 720.000 J durante dos horas?
14. Las empresas suministradoras de electricidad facturan el kWh consumido aproximadamente a 0,1 €. Aparte
de la energía consumida, cargan otras cantidades fijas en concepto de alquiler del contador y la llamada
«facturación por potencia». En este ejercicio vamos a suponer que entre las dos cantidades suman 1 €. A la
suma de las cantidades de energía consumida y la cuota fija, añádele un 16% de IVA. Calcular el importe total
de la factura que emitirá la compañía eléctrica para el consumo del ejercicio anterior.
15. El contador de electricidad de una vivienda tiene las siguientes lecturas:
Lectura anterior 141.621 kWh
Lectura actual 146.063 kWh
La cuota por facturación de potencia asciende a 40 € y el alquiler del contador a 4 € en los dos meses de
facturación. Si el precio del kWh es 0,1 €, calcular el importe total de la factura, incluido el 16% de IVA.
Página 2 de 2