Potencia y Energía electrica

Como sabrás la energía eléctrica es fundamental para actividades tan
cotidianas como ver televisión, escuchar música, iluminar habitaciones, etc.
ACTIVIDAD
Haz una lista de todos los artefactos que necesiten de energía eléctrica para
funcionar que se encuentren en tu hogar.
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica se puede entender, en general, como la rapidez con
que se transforma un tipo de energía en otro tipo de energía, en un
determinado intervalo de tiempo.
La potencia eléctrica, en particular, corresponde a la cantidad de energía
eléctrica que un objeto consume o genera en un intervalo de tiempo.
POR EJEMPLO: si tenemos dos equipos de sonido de distinta potencia
eléctrica cada uno, el de mayor potencia es capaz de transformar MÁS
ENERGÍA ELÉCTRICA en sonido, en el mismo tiempo, que el de menor
potencia; por ello es el sonido del equipo de mayor potencia se escucha
más intenso.
Matemáticamente la potencia eléctrica es:
P = E/t
donde P es la potencia eléctrica, E es la energía eléctrica (generada o
disipada) y t es el tiempo que demora en disiparse o generarse esta energía
eléctrica.
UNIDAD DE MEDIDA DE POTENCIA
En el sistema internacional de medida (MKS) la potencia se mide en
unidades de energía dividido por unidad de tiempo, a esta unidad se le
conoce como WATT en honor al físico inglés James Watt, y se designa con la
letra (W); esto es:
(Watt) = (Joule/segundo)
Generación de energía eléctrica
Las grandes centrales eléctricas son las encargadas de generara energía
eléctrica utilizando distintos tipos de energía para funcionar. Las más
comunes son las centrales hidroeléctricas, que funcionan con energía
hidráulica, y las centrales termoeléctricas, que funcionan con energía
térmica.
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Estas centrales utilizan energía de la caída
o el movimiento de un curso de agua para
mover sus turbinas. En Chile el 56% de
las turbinas que generan energía eléctrica
lo hacen con la caída de agua y se
conocen como centrales de embalse.
Hay otras centrales que aprovechan la
energía de un curso de agua, como un río,
y se llaman centrales de pasada.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS
En estas el movimiento de las turbinas se produce
por la acción de la fuerza del vapor de agua. Para
calentar el agua que produce el vapor se utilizan
distintos combustibles como gas natural, diesel o
carbón. La energía química de estos materiales se
transforma en energía calórica que permite hervir el
agua generando vapor a presión. Este vapor
adquiere energía mecánica moviendo la turbina al
chocar con sus aspas. En Chile el 43% de las
turbinas se mueven gracias al vapor. Y los
combustibles más usados en nuestro país son: licor
negro, desechos forestales, gas natural, diesel y
carbón.
Algunas centrales eléctricas chilenas
Nombre
Potencia
Tipo
instalada
Ralco
570 (MW)
Hidroeléctrica
Pehuenche
500 (MW)
Hidroeléctrica
Pangue
467 (MW)
Hidroeléctrica
Nehuenco
San Isidro
Nueva Renca
370 (MW)
370 (MW)
379 (MW)
Termoeléctrica
Termoeléctrica
Termoeléctrica
EJERCICIOS DE CÁLCULO
1. Para un evento deportivo se estima que se encenderán un millón de
televisores simultáneamente en todo el país. Calcular qué porcentaje
de la potencia total que entrega cada una de las seis centrales
nacionales mencionadas, si se considera que cada TV tiene una
potencia de 80 (W).
2. ¿Cuántas ampolletas de 60 (W) se pueden encender al mismo tiempo
con la central: Ralco, Pehuenche, Pangue, Nehuenco, San Isidro,
Nueva Renca?
OTRAS FORMAS DE GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA
a) Generación eólica: gracias
a la energía cinética del
viento es posible mover
grandes aspas que se
conectan al eje central de un
generador, transformando
este tipo de energía en
energía eléctrica.
b) Generación fotovoltaica:
se aprovecha la energía que
proviene de la radiación solar
que llega a la superficie del
Planeta. Celdas fotovoltaicas
capturan la energía solar y la
transforman en energía
eléctrica mediante los
fotones que llegan de la luz
del sol que excitan a los
electrones de las capas de
paneles construidos con
materiales semiconductores
hechos en base a silicio, lo
que genera una corriente
eléctrica.
¿Cuánta energía eléctrica consume un artefacto eléctrico en casa?
Cada aparato eléctrico tiene cierta potencia eléctrica que le permite
transformar cierta cantidad de energía eléctrica en otro tipo de energía en
determinado intervalo de tiempo, que nosotros recibimos y utilizamos según
nuestras necesidades, por ejemplo calentar agua, tostar pan, calentar
alimentos, aspirar residuos, etc. despejando la ecuación entrega al inicio
podemos obtener la energía que gasta un artefacto eléctrico en nuestro
hogar.
P*t = E
De esta relación podemos intuir de forma inmediata que mientras más
tiempo esté encendido un artefacto eléctrico más energía eléctrica consume
(o gasta). Por lo mismo ya sabemos cómo podríamos contribuir al ahorro de
energía en el pais. De esta ecuación podemos ver que la unidad de medida
de energía JOULE es igual a WATT por SEGUNDO.
(Watt*segundo) = (Joule)
DATO CURIOSO.
Normalmente las boletas de consumo de energía eléctrica, no cobran
por la luz utilizada, sino por la energía disipada al funcionar los
aparatos eléctricos que se encuentran en el hogar. Pero no miden la
energía consumida en Joule, sino en una unidad múltiplo de Watt por
Segundo, que es KiloWatt por Hora.
POR EJEMPLO: una ampolleta de 60 (W) de una habitación encendida
durante dos horas (7200 seg) es:
Medida en W*s:
E = P*t => E = 60(W)*7200(s) = 432000 (W*s)
Medida en kW*Hr
E = P*t => E = 0,06(kW)*2(Hr) = 0,12 (kW*Hr)
Problemas de Aplicación.
3. ¿Cuánta energía eléctrica consume una lavadora de 1200 (W) en
cuatro horas semanas si funciona durante tres horas, dos días a la
semana?
4. ¿Cuántos joule de energía consume un hervidor de agua eléctrico de
1850 (W) de potencia, si demora dos minutos en calentar el agua?
5. Calcular la energía que consume un equipo de sonido de 1400 (W) de
potencia si está encendido durante 8,5 horas al día.
PREGUNTAS DE DISCUSION
1. ¿Funcionan realmente las ampolletas de “ahorro de energía” que
venden en el mercado?
2. ¿Qué otro tipo de generación de energía eléctrica conoces?
3. Averigua qué porcentaje de toda la energía que disipa una ampolleta
normal se utiliza como fuente luminosa y qué porcentaje de libera en
forma de calor desde la resistencia de la ampolleta.