Guía básica sobre Energía y potencia eléctrica

Transcripción

1 Guía básica sobre Energía y potencia eléctrica Por qué aprender sobre energía y potencia eléctrica? Porque todos consumimos energía en nuestro día a día para calentar, refrigerar, cocinar, limpiar y para nuestra higiene personal. Es esencial para nuestro bienestar. Es un producto costoso y parece que subirá el precio muy por encima de la tasa de inflación cada año. Sin embargo, si comprendemos dónde y por qué la utilizamos, podemos controlarlo. CONTENIDO 1. Energía 2. Cuánta energía hay en 1 kwh? 3. Energía en combustibles 4. Potencia eléctrica 5. Cuánta potencia eléctrica hay en 1 kwh? 6. Relación entre energía y potencia eléctrica 7. Ejemplos 8. Conclusión 1

2 1. ENERGÍA Qué es la energía? La gente suele decir que tiene energía cuando siente que puede llevar a cabo muchas actividades. Ésta no es una mala definición. Muchos tipos de energía están asociados con el movimiento, como la circulación del viento, la marea y las olas. Podríamos considerar el calor como una medida del movimiento de moléculas. Podríamos considerar la electricidad como el movimiento de electrones sobre una cuerda. [Los combustibles son un poco más complicados, puesto que la energía que los compone está ligada a la creación y ruptura de los enlaces entre las moléculas.] En general, la energía es la capacidad de llevar a cabo una acción. Como muchas veces ocurre, las unidades de energía se nombran en honor al investigador cuya contribución a este campo en particular haya sido fundamental para su entendimiento. El científico y cervecero James Joule ( ) pasó su carrera (35 años) examinando varios tipos de transformación energética consiguiendo una precisión mayor que otros investigadores anteriores en este mismo campo. La unidad de energía internacional más conocida (excepto en Estados Unidos) es consecuentemente el Joule (Julio), en su honor. El julio es la unidad de energía utilizada por científicos e ingenieros. Un julio es una cantidad muy pequeña de energía, por lo cual otra unidad, conocida como el kilovatio-hora (abreviado como kwh), es más común. Las facturas de energía que le envía su proveedor de servicios usualmente se indican en función de la cantidad de kwh que ha consumido. [Existe una conversión de kwh a julios (1kWh = 3,6 millones julios) pero probablemente no necesite saber esto.] 2

3 2. CUÁNTA ENERGÍA HAY EN 1 kwh? A efectos comparativos, 1 kwh de energía habitualmente le proporcionará: 2 días de uso de una lámpara fluorescente pequeña y compacta; 10 horas de uso de un televisor LCD; 5 horas de uso de un ordenador de sobremesa PC; 4 horas de uso de un televisor plasma; 60 minutos de uso de un cortacésped; 30 minutos de uso de un horno microondas; 6 minutos en la ducha (a máxima potencia); 4 minutos de uso de una caldera doméstica (a máxima potencia ininterrumpida); 100 segundos de uso de un coche pequeño (a máxima potencia ininterrumpida). 3

4 Los fabricantes de algunos electrodomésticos, como lavadoras y frigoríficos, ahora mencionan el consumo energético anual 'típico' (kwh/año) de sus productos. Por ejemplo: Frigoríficos pequeños: 150 kwh/año Lavadoras con tambor de capacidad de 6kg: 200kWh/año Lavavajillas pequeños: 250 kwh/año Congeladores de los frigoríficos: 300 kwh/año [En cuanto a secadoras, los fabricantes prefieren describir el consumo de energía según el ciclo. Cifras de 3-5 kwh/ciclo son las más habituales] Los ejemplos previamente mencionados son para electrodomésticos nuevos y en buenas condiciones. Es muy probable que los electrodomésticos de más de 5 años tengan un consumo de energía considerablemente mayor que el de las mencionadas. Las cifras quizás no sean relevantes para aquellas personas con un estilo de vida diferente. 4

5 3. ENERGÍA EN COMBUSTIBLES Históricamente hemos adquirido la mayoría de la energía gracias al consumo de combustibles fósiles. Sería interesante tomarse un minuto de reflexión y comparar las fuentes de los mismos en lo que respecta a la cantidad de energía (kwh) que contienen por cada unidad de recurso. Presentamos a continuación algunos ejemplos (con valores estimados): 1 kg de antracita 10 kwh 1 kg de carbón 10,3 kwh 1 m 3 de gas natural 10,8 kwh 1 litro de gasolina 9,4 kwh 1 litro de diésel 11,1 kwh 1 litro de gasóleo 11,4 kwh 1 litro de fueloil 12,2 kwh En comparación, 1 kg de combustibles renovables como la biomasa forestal, por ejemplo, contiene normalmente unos 4 kwh. La tarificación según el contenido energético es un concepto interesante. Por ejemplo, un litro de diésel contiene aproximadamente un 18% más de energía que 1 litro de gasolina y, sin embargo, el precio en el surtidor es sólo un poco más alto que el de la gasolina. 5

6 4. POTENCIA ELÉCTRICA La potencia eléctrica mide la rapidez con que se realiza un trabajo o se utiliza energía. Al igual que con la energía, las unidades de potencia eléctrica se nombran en honor al investigador cuya contribución a este campo en particular haya sido fundamental para su entendimiento. La unidad de potencia eléctrica internacional más conocida (excepto en Estados Unidos) es el Vatio (Watt en inglés). El ingeniero e inventor escocés James Watt ( ) fue contratado por la Universidad de Glasgow, Reino Unido, para reparar el modelo más avanzado de una máquina de vapor: la máquina Newcomen. Watt diseñó una serie de mejoras térmicas y mecánicas que aumentaron la eficiencia en un 300%, lo que supuso que fuera aceptada universalmente en cualquier lugar en el que se necesitara potencia mecánica. En una época previa a la electricidad, su contribución a la generación de energía fue revolucionaria. Un Vatio es un gasto de energía de 1 Julio por segundo. 1 vatio no equivale a mucha potencia. Un múltiplo del vatio es el kilovatio, que se utiliza comúnmente. 1 kilovatio = 1000 vatios El término kilovatio a menudo se abrevia como kw. Convertir de vatios a kw es simple: sólo divida entre Por ejemplo: 500 vatios = 500/1000 = 0,5 kw (o ½ kw) vatios = 2000/1000 = 2 kw 6

7 5. CUÁNTA POTENCIA ELÉCTRICA HAY EN 1 kwh? El valor de la potencia nominal comúnmente se establece en dispositivos y electrodomésticos que consumen [y generan] energía, y nos dice con qué rapidez utilizan [o generan] la energía. Busque una pequeña lámina o etiqueta que se encuentra habitualmente en la parte posterior o inferior del electrodoméstico. Aspiradora Tetera Tostador Ejemplos de la potencia nominal en electrodomésticos. [Podrían contener mucha información, pero sólo buscaremos un número seguido por vatios, W o kw.] Como alternativa, puede estudiar el manual del fabricante. Suelen tener una tabla de información. 7

8 A efectos comparativos, la potencia nominal típica de algunos dispositivos domésticos cotidianos se presenta a continuación: Electrodoméstico Televisor LED 32 (80cm) Ventilador pequeño Ordenador portátil Televisor LED 32 (80cm) Televisor Plasma 3D 60 (150cm) Batidora de pie Ordenador de sobremesa Batidora de vaso Robot de cocina Tostador Máquina de café Cortacésped Secador de pelo Aspiradora Plancha de vapor Horno microondas (800 W potencia de salida) Tetera Ventilador eléctrico portátil y calefactor Caldera doméstica pequeña Nivel de potencia nominal W W 50 W W 180 W W W W W 1500 W 1500 W 1-1,7 kw 1,2-2,4 kw 1,2-2,4 kw 1,2-2,8 kw 2-2,25 kw 2,2-3,0 kw 2,0-3,0 kw kw Mire el valor del horno microondas. Resulta interesante y sería algo sobre lo que pensar. Los fabricantes de hornos microondas suelen indicar la potencia de éstos entre 650 W, 800 W o 900 W. Sin embargo, esta cifra se refiere sólo a la potencia del microondas. El horno puede consumir electricidad a razón de más de 2000 vatios (2 kw). Sabe por qué? [Respuesta: También utiliza electricidad para hacer girar el plato y mantener una luz encendida. Además, podría no convertir la electricidad en microondas de manera eficiente]. 8

9 6. RELACIÓN ENTRE ENERGÍA Y POTENCIA ELÉCTRICA La energía y la potencia eléctrica están vinculadas. La aplicación de potencia eléctrica en un momento dado tendrá como resultado el consumo de energía. Podemos predecir fácilmente cuánta energía consumirá un electrodoméstico si utilizamos correctamente las unidades (kwh, kw y horas). Es igual de sencillo que la multiplicación de dos números [ utilizar una calculadora no es trampa!] La relación entre aquello que aparece en una factura (kwh) y la potencia nominal (kw) en un electrodoméstico es: Energía (kwh) = Potencia (kw) x tiempo de uso (horas) [Si sabemos el coste de la energía (Euro/kWh) podríamos predecir el total de nuestras facturas de energía.] Algunos ejemplos breves sobre cómo utilizar esta relación eliminarán cualquier duda. 9

10 7. EJEMPLOS: Pregunta 1 Un calefactor eléctrico con un valor nominal de 1 kw se deja encendido durante 1 hora. Cuánta energía (kwh) consumirá? [Nos fijamos en que las unidades sean correctas] Luego Energía (kwh) = Potencia (kw) x tiempo de uso (horas) = 1 x 1 = 1kWh Pregunta 2 Un calefactor eléctrico con un valor nominal de 1 kw se deja encendido durante 30 minutos. Cuánta energía (kwh) consumirá? [Nos fijamos en que el tiempo de uso se nos da en minutos. - Tenemos que convertir esta cifra en horas] 30minutos = ½ horas Luego Energía (kwh) = Potencia (kw) x tiempo de uso (horas) = 1 x 1/2 = ½ kwh 10

11 Pregunta 3 Una lámpara fluorescente compacta con un valor nominal de 20 vatios permanece encendida durante 8 horas. Cuánta energía (kwh) consumirá? [Nos fijamos en que la unidad de potencia se nos da en vatios. - Tenemos que convertirla a kw dividiéndola entre Tal vez queramos utilizar una calculadora básica para este ejercicio, pero no tenemos que volver al colegio, la calculadora de su móvil probablemente sea suficiente!] 20 vatios = 20/1000 = 0,02KW Luego Energía (kwh) = Potencia (kw) x tiempo de uso (horas) = 0,02 x 8 = 0,16 kwh 11

12 8. CONCLUSIÓN La potencia eléctrica (medida en kilovatios) y la energía (medida en kilovatios-hora o Julios) no son idénticas o intercambiables. Sin embargo, la conversión resulta relativamente simple con un poco de práctica. Esto es todo en esta unidad. Qué puede hacer ahora? Intente encontrar la potencia nominal en alguno de sus electrodomésticos. La hallará en los mismos electrodomésticos o en los manuales del fabricante. Un día podría rellenar un diario de energía en el cual describa sus costumbres diarias, por ejemplo, qué encendió, cuándo lo encendió y cuánto tiempo estuvo encendido. Puede hacer el cuestionario rápido (por diversión) para comprobar cuánto sabe de Energía y potencia eléctrica. Buena suerte! 12

13 Autor Neil Packer es ingeniero colegiado y profesor titular en la Facultad de Informática, Ingeniería y Ciencias de la Universidad de Staffordshire, Reino Unido. Ha enseñado ingeniería medioambiental durante casi 20 años y actúa como consultor de LOW CARBON proporcionando varios servicios energéticos a negocios, industrias y autoridades locales. Datos de contacto: Faculty of Computing, Engineering and Science Staffordshire University Beaconside, Stafford, ST18 0AD Teléfono n.packer@staffs.ac.uk Esta información se presentó como parte del proyecto Participación de los Mayores la Economía Verde (SEE- GREEN) financiado por el Programa de Aprendizaje Permanente (Gruntdvig) de la Comisión Europea. El calendario del proyecto es de noviembre de 2011 a 2013 Para más información y para formar parte de nuestra comunidad virtual, visite: 13