Eficiencia: energía aprovechada versus energía

degradada

En la primer parte del TP vimos que

cuando producimos transformaciones

energéticas una parte de la energía

empleada no la podíamos utilizar para

nuestro provecho. Una de las causas que

producen este efecto es el rozamiento

interno que tienen todas las maquinas (en

particular las usinas) debido al contacto entre

las piezas que la componen. Esa energía

que “perdemos” junto con la que

aprovechamos suman lo mismo que la

energía que utilizamos de la fuente. Para

tener una idea de que tan bien, nuestras

maquinas transforman la energía fuente en

energía aprovechable usamos el concepto de

eficiencia. La eficiencia es el porcentaje que

se obtiene de hacer la división entre la

energía aprovechada y la energía utilizada

de la fuente y multiplicar por 100%. Por

ejemplo, una lamparita tiene un 5% de

eficiencia, o sea que si utilizo 100 wh de

energía eléctrica solo transformo 5 wh de

energía eléctrica en lumínica.

Potencia

Cuando estamos en presencia de un proceso de transformación energética no

solamente nos interesa saber cuanta energía vamos a aprovechar de la

maquina, sino que también nos interesa saber en cuanto tiempo se nos

entregara dicha energía. El concepto de potencia une estos dos

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requerimientos, se define como la división entre “energía” y “tiempo”. Donde

“energía” es la energía que utiliza una maquina mientras esta funcionando, o la

energía eléctrica que produce una usina, o cualquier transferencia de energía;

y “tiempo” representa el tiempo en que, la maquina esta funcionando, la usina

esta generando energía eléctrica, lo que dura una determinada transferencia

de energía. La formula es: , la unidad de potencio que vamos a utilizar es

el Watt, el cual se define como . Otras unidades son: el KiloWatt

(1KW = 1000 W), el MegaWatt ( MW = 1.000.000 W), el GigaWatt (1 GW =

1.000.000.000 W)

Actividad 4: (continuación)

5) Calculen cuanta energía gasta una vieja lamparita incandescente de 100

watt de potencia si la dejamos encendida durante un minuto. Recuerden que la

forma de calcular la energía consumida es la misma que la usada para calcular

la energía generada por una usina.

6) Una lámpara de bajo consumo -lámpara compacta fluorescente o CFL (sigla

del inglés compact fluorescent lamp)-de 18 watts ilumina de la misma manera

que la antigua lamparita de 100 watts (observen la tabla). Calculen cuanta

energía consume en un minuto y compárenla con la lamparita incandescente.

Recuerda que al estar expresada la potencia en watt, el tiempo debe estar

medido en segundos, no en minutos.

Comparación de consumos

Incandescente Compacta CFL CCFL ó T-Thin LED

25 W 5 W - 4,5 a 9 W

40 W 8 W 5 W 6 a 12 W

60 W 12 W 7 W 5 W

75 W 15 W 11 W 10 W

100 W 18 W 14 W 12 W

125 W 25 W 18 W 15 W

150 W 30 W 23 W 20 W

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7) ¿Cuanta energía se “ahorra” en un minuto cuando se usa una lámpara de

bajo consumo en lugar de una vieja lamparita incandescente?

La energía disipada: el efecto Joule y sus aplicaciones.

Actividad Nº 5:

Lee el siguiente fragmento del libro “Física y Química” de Alejandro Ferrari,

Ricardo López Arriazu y Gabriel D. Serafin. Luego observa el video “Así

Funciona una Tostadora” y responde el cuestionario.

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Cuestionario

1) ¿En qué consiste el efecto Joule? ¿Cómo nos damos cuenta que en un

sólido que es atravesado por una corriente eléctrica se está produciendo este

efecto?

2) ¿Este efecto se presenta sólo en los sólidos?

3) ¿Qué le está pasando a la energía eléctrica que nos envía la empresa

distribuidora de electricidad? ¿Sufre algún cambio? ¿Cuál?

4) La energía que se libera en forma de calos, ¿es siempre energía que no

puede ser aprovechada de forma útil, (como ocurría con el calor liberado en las

usinas)?

5) Enumera artefactos eléctricos en los cuales podemos ver que sucede este

fenómeno de calentamiento. Indica en qué casos te parece que este efecto es

deseable y en cuales casos no lo es.

6) La energía eléctrica que recibe una lámpara de cualquier tipo a través de los

cables se convierte parcialmente en otras formas de energía, ¿en qué otros

dos tipos de energía se convierte? Ayuda: una de ellas es energía que cumple

con el propósito deseado en una lámpara, la otra energía es consumida

inútilmente.

7) ¿Te parece que existe alguna relación entre el efecto Joule en los artefactos

eléctricos y su consumo de energía?

8) De acuerdo a lo que contestaste en la pregunta 7, ¿cuáles artefactos

domésticos, suponés, consumen más energía?

9) Según el video, ¿cual calor emitido por una resistencia de 150 ohm (R) por

la que circula una corriente de 20 A (I) durante 30 segundos (t)?

Actividad Nº 6:

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El consumo de energía eléctrica domiciliario:

El trabajo siguiente deberá ser entregado al docente en documento Word con

el nombre y apellido de su autor, o en hoja de carpeta. Además, se deberá

entregar la fotocopia de la boleta de luz junto con el trabajo.

El documento Word será escrito con letra Arial 12, espaciado 1,5.

a) Observen la boleta de luz y busquen algún número que represente la

cantidad de energía eléctrica consumida en sus casas a lo largo de un período

de dos meses. Márcalo con un circulo sobre la fotocopia de la boleta.

b) Busca en la boleta y responde, ¿cuál es el precio de un KWh de energía

eléctrica en nuestro país?

Marca éste valor en la boleta

con un círculo.

c) ¿Cómo harías para calcular

el precio total de los KWh que

se consumieron en tu casa?

Ayuda: lo único que necesitas

son los números que te

pedían los puntos (a) y (b).

d) ¿El precio al que llegaste

en el cálculo anterior aparece en algún lugar de la boleta? Señálalo con un

círculo. ¿Coinciden tu cálculo con el valor que aparece en la boleta?

e) ¿Cuáles de estos artefactos creés que consume más energía eléctrica?

Observa la lista, y ordénalos según su consumo eléctrico, de menor a mayor.

DVD

radio

bomba de agua de ½ HP

Horno microondas

ventilador

Plancha

Televisor

Lavarropas automático

PC5

Secador

Tubo fluorescente de 40 watts

reloj

f) Lee el siguiente texto informativo:

¿Qué es el etiquetado energético?

Aparentemente todos los electrodomésticos son iguales, y muchas veces la

diferencia de precios entre marcas y modelos no responde a ninguna razón

clara. Sin embargo, la etiqueta energética nos puede ayudar a conocer la

eficiencia energética de los electrodomésticos de una forma sencilla y que

permite compararlos.

El etiquetado energético de los electrodomésticos pretende mostrar al

consumidor la diferencia entre los consumos de dos aparatos

electrodomésticos de similares prestaciones. Una vez que hayamos

identificado dos aparatos similares podremos compararlos según su etiqueta y

su consumo energético anual.

Aparatos sujetos al etiquetado energético

Los aparatos que están obligados a mostrar la etiqueta de calificación

energética son:

Heladeras

Lavadoras, secadoras y lavadoras-secadoras

Lavavajillas

Hornos

Máquinas de aire acondicionado

Bombillas

Información que proporciona el etiquetado

La información que proporciona la etiqueta energética varía en función del

aparato, pero en todos se muestra la clase energética.

Clasificación energética

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La etiqueta energética clasifica los electrodomésticos mediante la asignación

de letras y colores. Existe una lista de 7 letras y 7 colores que van desde la A

hasta la G, y del verde hasta el rojo, siendo la letra A y el color verde

indicativos de un electrodoméstico de máxima eficiencia y la G y el color rojo el

de menor eficiencia.

Las heladeras también disponen de etiquetado, pero en su caso existen

además dos clases energéticas más exigentes, la A+ y la A++, siendo ésta

última la más eficiente de todas.

Según la legislación vigente es obligatorio mostrar la etiqueta energética de los

diferentes modelos de electrodomésticos en los puntos de venta de los

mismos, al igual que el fabricante está obligado a facilitar esta información al

vendedor.

Ejemplo de uso

A modo de ejemplo, podemos decir que el consumo energético de un frigorífico

clasificado con la letra A respecto a otro de clasificación energética G, puede

llegar a ser 3 veces mayor. La diferencia de consumo puede alcanzar 460

kWh/año.

© GAS NATURAL FENOSA 2009

www.hogareficiente.com/es/electrodomesticos-eficientes/etiquetado-energetico

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Ahora responde la siguiente pregunta: ¿la única manera de ahorrar energía en

el hogar es la de mantener a los artefactos eléctricos encendidos menos

tiempo? ¿De qué otra manera se puede reducir el consumo de energía

eléctrica?

g) ¿Cómo influye la potencia de cada aparato en el consumo de energía

eléctrica?

Actividad N º 7:

1) Expliquen con sus palabras, cómo es el modelo de corriente eléctrica que

encontraron en los libros que leyeron, es decir, cómo se la representa.

Agreguen un gráfico donde se vea claramente el modelo explicado.

2) ¿La corriente eléctrica puede “fluir” con igual facilidad a través de todos los

materiales? Explica tu respuesta.

¿Cómo se los llama a los diversos materiales según su comportamiento frente

a la corriente eléctrica?

Actividad Nº 8:

1) El cable de una “zapatilla” de 4 tomacorrientes tiene impreso ciertas

especificaciones técnicas del producto, entre ellas 10 A. Esto significa que, si

enchufáramos varios aparatos eléctricos a la zapatilla, y los encendiéramos

todos al mismo tiempo, la intensidad de corriente eléctrica que demandan todos

los aparatos juntos no debería superar los 10 amperios. Ahora supongan que,

en una zapatilla como la descrita, enchufo una estufa que demanda 12

culombios cada 3 segundos, una plancha que necesita 15 culombios cada 5

segundos, un calentador eléctrico, para calentar agua para el mate, que

requiere 8 culombios cada 4 segundos, y un equipo de audio que funciona sólo

si recibe 9 culombios cada 3 segundos. ¿Es prudente hacer eso? ¿Por qué?

2) Se ha demostrado experimentalmente que es la intensidad de corriente que

atraviesa el cuerpo humano, y no la tensión, la que puede ocasionar lesiones 8

debido a accidentes eléctricos.

A partir de 1 mA (1 miliamperio es igual a 0,001 amperios, es decir, la milésima

parte de un amperio) de corriente eléctrica se comienzan a percibir

hormigueos, y hasta intensidades de 10 mA (0,01 A) de corriente, la persona

aún es capaz de soltar un conductor, es decir, no se queda “pegada”. Pero la

corriente capaz de matar a una persona ronda los 100 mA (0,1 A). Entonces, si

una persona toca por accidente un cable que tiene la cobertura de plástico

dañada, y recibiera 3 culombios en un minuto, ¿qué le sucedería? ¿Sobrevive?

¿Puede soltar el cable o se queda “pegada”?

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