El consumo de energía y la eficiencia energética

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2 El consumo de energía y la eficiencia energética Qué debo hacer para usar eficientemente la energía? I. Introducción Los estudiantes comprenderán la importancia del uso eficiente de la energía para reducir los costos de producción de bienes y servicios y proteger el ambiente. Averigua el consumo de energía. 1 2 Usa equipos eficientes. Cambia tus hábitos de consumo. 3 1 II. Fundamentación teórica La energía es una necesidad principal en la vida diaria de la sociedad actual. Sin ella no tendríamos iluminación, no usaríamos artefactos eléctricos en el hogar y las maquinarias y equipos de las empresas dejarían de producir bienes y servicios. El consumo de energía depende del estilo de vida de cada persona, y cuando este es excesivo e innecesario genera un impacto ambiental negativo en nuestro planeta, como el calentamiento global y el cambio climático. A medida que la sociedad es más desarrollada, consume más energía, pero no siempre lo hace de manera eficiente. Qué diferencia hay entre ahorro de energía y eficiencia energética? Uso eficiente de la energía Consiste en reducir el consumo de energía produciendo la misma cantidad de bienes, servicios y comodidad o confort. Ahorro de energía Consiste en reducir el consumo de energía, reduciendo la producción, servicios o incluso la comodidad o confort. Cuáles son los beneficios del uso eficiente de la energía? Reduce los gastos de energía eléctrica y combustibles utilizados en los hogares, escuelas, comercios, PYMES. Reduce los costos de producción de bienes y servicios, mejorando la competitividad de las PYMES y empresas. Mejora los hábitos que nos conduce al uso racional de energía. Reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. Mejora la calidad de aire y reduce la contaminación. Prolonga el tiempo de duración de nuestros recursos energéticos. Nos ayuda a practicar el modelo de desarrollo sostenible, que es la única manera de garantizar el futuro del planeta y de las futuras generaciones. Ficha informativa 1/1

3 Pasos para usar eficientemente la energía eléctrica 1. Cuánta energía consumen las maquinarias, los equipos y los artefactos eléctricos? La cantidad de energía eléctrica que consume un artefacto depende de la potencia indicada en la etiqueta del aparato y de la cantidad de horas que se utiliza. Se mide en kilowatts-hora (kwh). Energía consumida (kwh) = potencia (kw) x tiempo (h) Ejemplo: Una sierra circular tiene una potencia de 2 caballos de fuerza (HP) y está prendida durante 6 horas diarias. Cuál sería su consumo de energía en un mes? Cuánto se pagaría en el recibo de energía eléctrica? Primero: Convertir la potencia de caballos de fuerza (HP) a watts (W): 2 HP x 746 = 1492 W. Luego convertir a kilowatts W /1000 = 1,492 kw. Segundo: Son 6 horas diarias x 26 días = 156 horas al mes. Tercero: Calcular el consumo y costo de la energía. Energía consumida (mensual) = 1,49 kw x 156 h Energía consumida (mensual) = 232,44 kwh Costo en S/. (mensual) = 232,44 kwh x S/. 0,34/kWh = S/. 79,03 Tabla para calcular el consumo y costo mensual de energía eléctrica Maquinarias y herramientas Sierra circular (cortar) Taladro (hacer huecos) Caballos HP * Potencia Watts (W) Kilowatts kw (**) Total horas de consumo diarias Días de uso al mes Total de kwh/mes Tarifa eléctrica (S/./kWh) Costo mensual , ,44 S/. 0,34 S/. 79, , ,90 S/. 0,34 S/. 5,75 Este es el valor en nuevos soles del consumo de energía de los dos equipos. Subtotal S/. 84,78 Al valor anterior se le debe añadir el Impuesto General a las Ventas que es el 18%. IGV (18%) S/. 15,26 Total S/. 100,04 * 1HP = 746 W ** El kw se calcula dividiendo W/1000. *** Tarifa para Lima = S/. 0,34/kWh. Enero 2013 sin IGV. 2. Qué hábitos de consumo debemos cambiar? Cambiar hábitos de consumo de energía no tiene costos, por el contrario nos produce un gran ahorro no solo energético sino también económico. Ficha informativa 1/2

4 Haz uso responsable y sostenible de la energía en el hogar y en los establecimientos comerciales. Apaga las luces de las habitaciones y ambientes en las que NO haya personas. Limpia el polvo de los focos para asegurar la máxima iluminación, porque el polvo reduce en 20% la luz. Usa focos de menor potencia en patios y pasadizos. Apaga y desenchufa los electrodomésticos después de usarlos y también el cargador del celular. Abre el refrigerador lo menos posible y solo por el tiempo necesario. Averigua si la tarifa de luz que pagas está de acuerdo a tus necesidades y selecciona la que más te convenga. Evita usar las maquinarias en horas punta porque recargan el recibo de luz. Averigua qué otros consejos de eficiencia de la energía puedes aplicar en tu hogar o en establecimientos comerciales. Revisa si hay fugas de energía en las instalaciones eléctricas de tu casa, escuela o en los establecimientos comerciales. Apaga y desenchufa todos los artefactos. Observa el medidor de luz, si continúa girando como si hubiese algún aparato encendido, hay fuga de energía. Llama a la empresa eléctrica o a un técnico electricista para que solucione el problema. 3. Qué tecnologías y equipos podemos utilizar para reducir el consumo de energía? Utilizar tecnologías y equipos eficientes es una inversión y no un gasto. Pintar las paredes y techos con colores claros para mejorar la iluminación es una de las medidas de bajo costo. Aprovechar la luz natural durante el día instalando planchas de calamina o policarbonato translúcidos en el techo. Realizar el mantenimiento periódico de las maquinarias y equipos reduce el consumo de la electricidad y el costo de la energía. Cambiar los focos incandescentes por focos ahorradores y los fluorescentes T-12 por los fluorescentes T-8 y T-5 según la actividad que desarrollamos, seleccionando la lámpara más adecuada. Utilizar energías limpias, como la solar en el funcionamiento de las termas solares, el biogás en la cocción, calentamiento de agua, iluminación e incluso producción de la energía eléctrica. Comprar equipos más eficientes, revisando las etiquetas de eficiencia energética que contienen una escala de consumo eléctrico en diferentes colores, que van desde la letra A (equipos ahorradores) hasta la letra G (equipos de mayor gasto). Ficha informativa 1/3

5 Sabías que El flujo luminoso de las lámparas se mide con una unidad denominada lumen, lo que te servirá para compararlos. Un foco incandescente de 100 W tiene 1350 lúmenes, mientras que un foco ahorrador de 23 W tiene 1380 lúmenes. III. Actividades Investiga Por qué un artefacto en stand by consume energía? Para qué sirven las etiquetas de eficiencia energética? La tarifa de electricidad para el sector residencial es igual que para el sector industrial o comercial? Explica. Reflexiona Qué sucedería con el planeta si las personas siguen consumiendo indiscriminadamente la energía eléctrica? IV. Referencias bibliográficas Tarifas eléctricas de las diferentes localidades del Perú. Guía de la etiqueta de eficiencia energética. Educación para el uso racional y ahorro de la energía eléctrica (EDUCAREE). Glosario PYMES: Pequeña y mediana empresa. Potencia: Es la cantidad de energía que un artefacto consume en una unidad de tiempo. Watt (W): Es la unidad de medida de la potencia en el Sistema Internacional de unidades. Caballo de fuerza o Horse Power (HP): Es la unidad de medida de la potencia en el sistema de medición inglés. Ficha informativa 1/4

6 La huella de carbono y la eficiencia energética Sabías que todos dejamos una huella de carbono? I. Introducción Esta ficha informativa te permitirá conocer acciones para reducir la huella de carbono y mitigar el calentamiento global y el cambio climático del planeta. CO 2 2 II. Fundamentación teórica La huella de carbono es la medición de los gases de efecto invernadero (GEI) expresadas en kilogramos de dióxido de carbono (CO 2 ) que son liberados a la atmósfera como resultado de nuestras actividades cotidianas o la producción de un bien o servicio. Comprende todo el proceso de producción desde las materias primas hasta el tratamiento de los residuos. Por qué medir la huella de carbono y cuál es su relación con la eficiencia energética? La medición de la huella de carbono personal o comercial permite identificar las principales fuentes de emisiones de CO 2, diseñar programas efectivos de reducción y alcanzar mejoras ambientales, económicas y sociales. La eficiencia energética es la tecnología más importante para reducir la huella de carbono, porque si usamos eficientemente la energía, reducimos las emisiones de CO 2. Qué son los gases de efecto invernadero (GEI)? Los gases de efecto invernadero son esenciales para la vida, porque gracias a ellos la temperatura de nuestro planeta es de aproximadamente 15 ºC, de lo contrario sería muy frío y tendría una temperatura de -18 ºC. Sin embargo, cuando estos gases se incrementan en exceso, la temperatura del planeta aumenta más allá de los niveles normales poniendo en riesgo la supervivencia de los seres vivos. Los gases de efecto invernadero son producidos por el uso de combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón, leña, etc.), siendo el dióxido de carbono, el principal contaminante que origina el incremento de la temperatura del planeta. CH 4 14,3% CO 2 (deforestación, degradación de biomasa, etc.) 17,3% N 2 O 7,9% CO 2 (otros) 2,8% Gases fluorados 1,1% CO 2 uso de combustibles fósiles 56,6% Fuente: Ficha informativa 2/1

7 Cuáles son las principales actividades que originan la huella de carbono? Actividades Descripción Consumo de energía eléctrica. Es la cantidad de energía eléctrica expresada en kwh que consume una familia, un establecimiento comercial o industrial y se encuentra detallada en el recibo de energía eléctrica. Consumo de combustibles en el transporte local. Comprende el consumo de combustible: gasolina, gas natural, GLP o diésel expresado en galones, kilogramos o metros cúbicos que se utiliza para ir a trabajar, ir al colegio, hacer compras o repartir bienes o servicios. Consumo de combustibles que utilizan para cocinar o producir un bien. Es la cantidad de gas licuado de petróleo (GLP), gas natural, diésel o leña expresado en galones, kilogramos, metros cúbicos que utiliza una familia para cocinar, o una industria o establecimiento comercial para producir un bien. Cómo calculo la huella de carbono? Para calcular las emisiones de CO 2 se emplea la siguiente fórmula directa: Emisiones (kg CO 2 ) = consumo de energía (un) x factor de emisión (kg CO 2 /un) Donde: Consumo de energía es la cantidad de energía eléctrica, gasolina, diésel, GLP, gas natural, leña, etc., expresado en sus unidades correspondientes: kwh, galones, kilogramos, metros cúbicos. Factor de emisión es un valor definido que expresa la cantidad de CO 2 emitido por cada unidad del combustible. Ficha informativa 2/2

8 Ejemplo: Cuántos kilogramos de CO 2 emite una familia o industria que consume 2500 kwh de energía eléctrica en un año? Huella de carbono (energía eléctrica) = 2500 kwh x 0,615 kgco 2 /kwh Huella de carbono (energía eléctrica) = 1537,5 kgco 2 Factores de emisión de kgco 2 Factor Unidades Energía eléctrica 0,615 kgco 2 /kwh GLP 2,75 kgco 2 /kilogramo Diésel 9,7 kgco 2 /galón Gasolina 7,9 kgco 2 /galón Leña 1,7 kgco 2 /kilogramo Qué impacto tiene la huella de carbono? Es muy difícil para la mayoría de personas reconocer que nuestras actividades diarias emiten dióxido de carbono (CO 2 ), puesto que este gas es incoloro, que en la mayoría de los casos, como el consumo de energía eléctrica, agua y papel, las emisiones de CO 2 se generan durante el proceso de producción del bien o servicio y no en el consumo final. Pero su incremento está ocasionando daños muy significativos en el planeta, como: 1. Cambios climáticos: incremento de la temperatura global del planeta Tierra, deshielo de los glaciares y los polos, incremento o disminución de las precipitaciones. 2. Cambios en la producción: pérdidas o disminución en la producción agricola, pecuaria (ganadera) y pesquera. 3. Salud humana: reaparición de enfermedades tropicales ya erradicadas, como el dengue, la malaria, el cólera e incremento de casos de cáncer a la piel, etc. 4. Provisión de agua: evaporación adicional de ríos y lagos, disminución en la productividad de la energía eléctrica y, en consecuencia, menor suministro de agua potable. 5. Biodiversidad: daños irreversibles en los ecosistemas que desaparecen con pequeños cambios de temperatura. Entonces, cuáles son las razones por las que debemos reducir la huella de carbono? En el caso del Perú, para que nuestro país sea más competitivo comercialmente a nivel nacional e internacional, mejorar la economía familiar, prolongar la duración de nuestros recursos energéticos y paralelamente reducir el calentamiento global. Ficha informativa 2/3

9 Qué debo hacer para reducir mi huella de carbono? Ser un consumidor responsable! En otras palabras: practicar la eficiencia energética! Algunas acciones para utilizar la energía eficientemente y reducir la huella de carbono: Mejorar nuestros hábitos de consumo: apagar y desenchufar todos los equipos que no se utilicen. Cambiar los equipos convencionales por equipos eficientes: focos incandescentes por focos ahorradores, fluorescentes o lámparas LED (diodo emisor de luz). Realizar el mantenimiento de las maquinarias y equipos para evitar el mayor consumo de energía. Utilizar combustibles o energías que contaminen menos, como el gas natural, GLP, la energía solar y otros. Otras actividades: caminar, utilizar bicicleta o transporte público de ser necesario, practicar el reuso de papel y la reducción del uso de bolsas plásticas, etc. III. Actividades Investiga Qué son los sumideros de carbono? Qué importancia tienen los sumideros de carbono? En qué consiste ser carbono neutral? Reflexiona Es importante conocer la huella de carbono? Por qué? IV. Referencias bibliográficas Huella de carbono del Ministerio del Ambiente (MINAM) - Informe Final Conoce y valora el cambio climático Experiencia Peruana en huella de carbono El cambio climático y sus efectos en el Perú Revista Moneda pdf Ficha informativa 2/4

10 Ficha El Sol, fuente de energía renovable Cómo se podría utilizar la energía solar? I. Introducción En esta ficha encontrarás información que permitirá comprender cómo funciona un calentador solar de agua a partir de principios físicos básicos, promoviendo la construcción de los mismos o la adquisición de equipos eficientes. II. Fundamentación teórica El aprovechamiento de la energía solar consiste en captar por medio de diferentes tecnologías la radiación del Sol que llega a la Tierra con el fin de emplear esa energía para diferentes usos, como calentar agua, generar electricidad, etc. El Sol es el origen de todas las principales fuentes de energía actuales. Usar la energía solar de manera eficiente implica utilizar diseños, materiales y técnicas de acuerdo al lugar donde se utilice. La energía solar puede utilizarse para generar electricidad mediante paneles fotovoltaicos, realizar procesos de secado, cocción y calentar agua (terma solar). En el país se han instalado aproximadamente termas solares, pero con la radiación solar que tiene nuestro país pueden ser utilizados por millones de familias. El agua fría desciende desde el tanque y pasa por unos tubos de un panel pintado de color negro absorbiendo la radiación solar. El agua que se calienta sube hasta la parte superior del tanque y el agua asciende nuevamente, produciéndose una corriente de recirculación, calentándose paulatinamente el agua del tanque mientras hay Sol. Aislante que evita la fuga de calor Tanque de agua Calentador solar tipo tanque que funciona con energía solar (conocido como terma solar) Tubo de salida de agua caliente hacia la ducha Colector solar de placa plana El calentamiento del agua en las termas solares se produce por el efecto denominado termosifón que permite que el agua circule sin que exista una bomba entre el tanque y el colector solar. Ello sucede porque el agua cuando se calienta pierde densidad y tiende a ascender y el agua fría por su mayor densidad tiende a bajar, lo que origina que el agua caliente se acumule en la parte superior del tanque. Sabías que El principio físico es muy simple: el agua al calentarse disminuye su densidad, ascendiendo a niveles superiores y el agua fría desciende a ocupar el lugar dejado por el agua caliente. Estableciéndose así un circuito de recirculación del agua que se va calentando paulatinamente en cada ciclo. Ficha informativa 3/1 3

11 Calentador solar de agua de placa plana Los calentadores de agua con colectores de placa plana se caracterizan por no poseer métodos de concentración, ser más económicos y resultar eficientes para obtener agua caliente. Además, nos ofrecen la ventaja de usar una orientación fija y de aprovechar la radiación solar de manera directa. Un calentador solar está diseñado para capturar la energía térmica del Sol a través de la placa colectora donde se encuentran unos tubos por donde se hace discurrir el agua proveniente de un tanque elevado. El agua que se calienta en el colector retorna al tanque, debido al fenómeno físico que se produce por el calentamiento de este fluido. Estos colectores de placa plana se componen de tres elementos principales: el tanque de agua, el colector solar (superficie pintada de negro que va a absorber la radiación solar y por donde pasan unos tubos en los que se calienta el agua) y el tubo por donde discurre el agua fría del tanque al colector solar, así como el tubo que sale del colector solar al tanque llevando el agua caliente. Recuerda Usando eficientemente la energía reducimos costos y contribuimos con el planeta. III. Actividades Ahora, a partir de la ficha informativa, realiza las siguientes actividades: Actividad individual Indaga cuánta energía se consume mensualmente por usar una terma eléctrica de 110 litros que tiene una potencia de 2 kw y se enciende 3 horas diarias. Responde: Cuánto ahorrarías en consumo de energía si sustituyes una terma eléctrica por una terma solar? Reflexiona con tus compañeros En cuánto se reduciría el costo mensual de tu recibo si sustituyeras la terma eléctrica anterior por un terma solar? Si la terma solar cuesta 1500 nuevos soles, en cuántos meses recuperarías la inversión? Investiga con tus compañeros Qué tipos de fenómenos de transmisión de calor suceden en la terma solar durante el calentamiento? Investiguen acerca de las ventajas ambientales que representa utilizar una terma solar con respecto a una terma eléctrica. Registren la información encontrada y argumenten sus respuestas. En el país hay termas solares instaladas, de las cuales están en Arequipa. Encuentren tres razones por las que sucede esto, considerando que varias regiones del país tienen el mismo nivel de radiación solar. IV. Referencias bibliográficas Cómo funciona una terma solar con colector plano: Calentador solar casero explicativo: Ficha informativa 3/2

12 La energía y sus transformaciones Existe un método para conservar los alimentos sin electricidad? I. Introducción Esta ficha permite conocer técnicas de conservación de alimentos sin electricidad. 4 II. Fundamentación teórica En el curso de los cambios químicos y físicos invariablemente se transfiere energía, algunas veces en forma de calor. A continuación veamos algunos ejemplos de transferencia de energía en procesos físicos. Condensación, proceso inverso a la vaporización. Cambio: El vapor de agua se condensa a líquido. Causa: El vapor de agua transfiere calor a la atmósfera. Fusión, ocurre por la transferencia de calor del Sol al hielo. Cambio: El agua sólida cambia a agua líquida. Causa: Se transfiere calor del Sol al hielo. La compresa fría absorbe calor. Cambio: La compresa fría absorbe calor. Causa: Al entrar en contacto la compresa fría absorbe energía calorífica del cuerpo. Evaporación, ocurre al calentar la materia. Cambio: El líquido se convierte en vapor. Causa: La vaporización del agua se produce incluso antes de los 100 ºC, llevándose el vapor parte de la energía. Ficha informativa 4/1

13 Las formas de transferencia de energía El calor se transmite de tres maneras: i) Por conducción, cuando la energía pasa directamente de un objeto sólido caliente a otro más frío que está en contacto. ii) Por convección, cuando la transferencia de energía es a través del movimiento de gases o líquidos desde un punto de mayor temperatura hacia otro punto más frío. iii) Por radiación, cuando la transmisión de calor es por ondas electromagnéticas, como ocurre con la luz y el calor del Sol que llegan a la Tierra. Conducción Convección Radiación En esta figura se puede observar que se dan los tres fenómenos de transferencia de calor. Los cambios de contenidos de calor y la transferencia de calor entre objetos constituyen los principales temas de la termodinámica. Los principios de la termodinámica se aplican a los procesos del uso de la energía en el hogar, como la cocción, la refrigeración y en general a todos los procesos productivos que se llevan a cabo en la industria. En realidad estos cambios físicos y químicos que van acompañados de transferencia de energía se dan a cada instante en nuestra vida diaria. Así, cuando sudamos, nuestros cuerpos se enfrían y la evaporación de agua a través del sudor, retira energía del organismo y ocasiona que nos sintamos más frescos. Es el principio en el que se basa el refrigerador Abba. Ficha informativa 4/2

14 El refrigerador Abba. Una técnica de conservación de alimentos sin electricidad El profesor nigeriano Mohammed Abba, motivado por la pobreza rural de su tierra, mostró interés en recuperar la tecnología ancestral africana y darle una utilidad práctica. Asi desarrolló un dispositivo de enfriamiento para la conservación de alimentos, sin utilizar electricidad, y que hoy se conoce como refrigerador ABBA, el mismo que se basa en principios ya conocidos en el antiguo Egipto y es de muy bajo costo. Por esta iniciativa el profesor Abba recibió diversos premios internacionales. El refrigerador Abba consta de un recipiente o una olla de arcilla porosa colocada dentro de una segunda maceta u olla de arcilla porosa de mayor tamaño y arena húmeda entre los dos recipientes. Las ollas se recubren con una tela húmeda y se colocan en un área bien ventilada. El agua de la arena húmeda atraviesa la pared de la olla externa, por los poros y se evapora rápidamente con ayuda del aire, perdiéndose de esta manera, una parte de la energía, por lo que el recipiente interno y su contenido bajan de temperatura. De esta manera los alimentos que se colocan en la olla o maceta interna pueden permanecer fríos durante más tiempo y durar más días sin descomponerse en comparación a si los dejaramos al medioambiente. El agua se evapora de las paredes del recipiente externo, enfriando la vasija interior. El proceso de evaporación reduce en varios grados centígrados la temperatura de la arena, lo que enfría la vasija interior, retarda la reproducción de los agentes de la descomposición y conserva los alimentos. Recuerda Usando nuevos sistemas de refrigeración contribuyes con un ambiente saludable y a la lucha contra la pobreza. Ficha informativa 4/3

15 III. Actividades Actividad individual Qué beneficios produce la energía? Cómo se dan los cambios de energía en los procesos físicos y químicos? Actividad grupal Diseñan un sistema de refrigeración casero que sea válido tanto para ámbito urbano como para ámbito rural. Describen sus características. Ahora, a partir de la ficha informativa, realicen las siguientes actividades: Reflexiona con tus compañeros Por qué consideras importante mantener los alimentos en buen estado y qué papel juega la energía? Por qué los sistemas de refrigeración ayudarían a la lucha contra la pobreza? Investiga con tus compañeros Qué sistemas de refrigeración se conocen en la actualidad en diversos contextos? Busquen información y elaboren un cuadro comparativo de conservación de alimentos con diferentes equipos de refrigeración. IV. Referencias bibliográficas Refrigerador ABBA gana un premio: Química y Reactividad. John C. Katz, Paul M. Truchel, Gabriela C. Refrigerador ABBA El advenimiento de la refrigeración mecánica altera la vida cotidiana y en las economías nacionales del mundo entero : Ficha informativa 4/4

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