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Física y Química 3.º ESO · Energía y potencia eléctrica: el kilovatio hora

Recuerda: cuánto consumen los aparatos de casa

Objetivo: Al terminar, sabrás qué es la potencia de un aparato, calcular la energía que consume con E = P · t en kWh y elaborar una tabla de consumo diario de los aparatos de casa para averiguar cuál consume más.

Recuerda

La potencia de un aparato

Cada aparato eléctrico transforma la energía a un ritmo distinto: un horno, mucha energía en cada segundo; una bombilla LED, muy poca. Esa rapidez es la potencia ( $P$ ):

La potencia es la energía que transforma un aparato en cada segundo.
Se mide en vatios (W): 1 W = 1 J en cada segundo. También en kilovatios: 1 kW = 1000 W.
Viene en la placa de características del aparato, por ejemplo «230 V – 2000 W».

La energía que consume un aparato

La energía que consume un aparato depende de dos cosas: su potencia y el tiempo que está funcionando.

$E\ (\text{kWh}) = P\ (\text{kW}) \cdot t\ (\text{h})$

Para saber qué consume más en casa se hace una tabla de consumos:

Aparato	Potencia	Tiempo de uso al día	Energía al día
…	en W → pásala a kW	en h (los minutos, entre 60)	$P \cdot t$ en kWh

Algunas ideas:

La potencia viene en la placa de características o en las instrucciones.
Algunos aparatos no funcionan a su potencia todo el tiempo (el frigorífico enciende y apaga el motor; la lavadora solo calienta al principio). Para ellos se usa el consumo que da su etiqueta energética (en kWh al año o por lavado).
Un aparato muy potente que se usa poco tiempo (secador) puede consumir menos que uno poco potente que está encendido muchas horas (televisor, router).
Los aparatos «apagados» con la lucecita encendida (en espera o stand-by) también consumen.

El kilovatio hora y lo que cuesta

El kilovatio hora (kWh) es la energía que consume un aparato de 1 kW durante 1 hora: $1\ \text{kWh} = 1000\ \text{J/s} \cdot 3600\ \text{s} = 3\,600\,000\ \text{J}$

En la factura de la luz se paga cada kWh consumido. Si el kWh cuesta, por ejemplo, 0,15 €: $\text{coste} = \text{energía (kWh)} \cdot \text{precio del kWh}$

Puntos clave

$E = P \cdot t$ : el consumo depende de la potencia y del tiempo de uso.
Tabla de consumos: aparato, potencia (kW), horas al día y energía (kWh/día).
Para aparatos que se encienden y apagan solos se usa el dato de la etiqueta energética.
Un aparato poco potente encendido muchas horas puede consumir más que uno muy potente usado poco.
Potencia: energía que transforma un aparato en cada segundo; se mide en vatios (1 W = 1 J/s) o en kilovatios (1 kW = 1000 W).
1 kWh = 3 600 000 J; coste = energía (kWh) · precio del kWh.

Errores frecuentes

ErrorPensar que el aparato de más potencia es siempre el que más consume.
Cómo corregirloMultiplica por el tiempo: un secador de 1800 W usado 10 min consume 0,3 kWh; un televisor de 100 W durante 4 h, 0,4 kWh.
ErrorPoner los minutos como si fueran decimales de hora (10 min = 0,10 h).
Cómo corregirloDivide entre 60: 10 min = 10/60 h ≈ 0,17 h; 15 min = 0,25 h.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. La tabla de consumos de la familia de Irene numérico (tabla de consumos)

Irene ha anotado los aparatos que usa su familia en un día normal. Completa la tabla, calcula el consumo diario total y di qué aparato consume más.

Aparato	Potencia	Uso al día
Frigorífico	(etiqueta: 0,9 kWh al día)	todo el día
Vitrocerámica	1500 W	1 h
Televisor	100 W	4 h
6 bombillas LED	9 W cada una	5 h
Ordenador portátil	60 W	3 h
Secador de pelo	1800 W	10 min

Resolución

Aparato	$P$ (kW)	$t$ (h)	$E = P \cdot t$ (kWh)
Frigorífico	—	—	0,9 (dato)
Vitrocerámica	1,5	1	1,5
Televisor	0,1	4	0,4
6 LED	$6 \cdot 0{,}009 = 0{,}054$	5	0,27
Portátil	0,06	3	0,18
Secador	1,8	$10/60 \approx 0{,}17$	0,3
Total			3,55

Consumo diario: $0{,}9 + 1{,}5 + 0{,}4 + 0{,}27 + 0{,}18 + 0{,}3 = 3{,}55\ \text{kWh}$ . Lo que más consume es la vitrocerámica. El secador, aunque es el más potente, consume menos que el televisor porque se usa poco tiempo.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Completa la tabla y calcula el consumo diario total:

Aparato Potencia Uso al día

Horno 2000 W 30 min

Microondas 800 W 15 min

Ordenador de sobremesa 150 W 2 h

Router wifi 10 W 24 h

Videoconsola 150 W 1 h 30 min
Ver solución
Horno 1 kWh; microondas 0,2 kWh; ordenador 0,3 kWh; router 0,24 kWh; consola 0,225 kWh. Total ≈ 1,97 kWh.
- Horno: $2 \cdot 0{,}5 = 1\ \text{kWh}$ .
- Microondas: $0{,}8 \cdot 0{,}25 = 0{,}2\ \text{kWh}$ .
- Ordenador: $0{,}15 \cdot 2 = 0{,}3\ \text{kWh}$ .
- Router: $0{,}01 \cdot 24 = 0{,}24\ \text{kWh}$ .
- Consola: $0{,}15 \cdot 1{,}5 = 0{,}225\ \text{kWh}$ . Total: $1 + 0{,}2 + 0{,}3 + 0{,}24 + 0{,}225 = 1{,}965 \approx 1{,}97\ \text{kWh}$ .
2. Media
¿Qué consume más energía en un día: un hervidor de agua de 2000 W que se usa 6 min o una lámpara de pie de 40 W encendida 6 horas? ¿Por qué?

Ver solución
La lámpara (0,24 kWh) más que el hervidor (0,2 kWh).
Hervidor: $2\ \text{kW} \cdot \dfrac{6}{60}\ \text{h} = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2\ \text{kWh}$ . Lámpara: $0{,}04\ \text{kW} \cdot 6\ \text{h} = 0{,}24\ \text{kWh}$ . Consume más la lámpara: tiene 50 veces menos potencia, pero está encendida 60 veces más tiempo.
3. Media
En una casa hay 8 aparatos que se quedan en espera (con la lucecita encendida) unas 20 horas al día, y cada uno consume 3 W en espera. ¿Cuánta energía se consume así en un día? ¿Y en un año?

Ver solución
0,48 kWh al día; unos 175 kWh al año.
Potencia total en espera: $8 \cdot 3 = 24\ \text{W} = 0{,}024\ \text{kW}$ . Al día: $0{,}024 \cdot 20 = 0{,}48\ \text{kWh}$ . Al año: $0{,}48 \cdot 365 \approx 175\ \text{kWh}$ , energía que no sirve para nada.

Aparato	Potencia	Uso al día
Horno	2000 W	30 min
Microondas	800 W	15 min
Ordenador de sobremesa	150 W	2 h
Router wifi	10 W	24 h
Videoconsola	150 W	1 h 30 min

Para practicar más

1. Fácil
Haz la tabla de consumos de tu casa en un día normal con al menos seis aparatos (mira la potencia en la placa o en las instrucciones; si no la encuentras, búscala aproximada). Calcula el total y di qué aparato consume más.

Ver solución
Respuesta abierta (tabla con P en kW, t en h y E en kWh, total y aparato que más consume).
Respuesta abierta. Se valora: potencias pasadas a kW, tiempos en horas (los minutos divididos entre 60), cálculo correcto de $E = P \cdot t$ en cada fila, suma total en kWh/día y conclusión. Valores orientativos: lavadora, unos 1 kWh por lavado; frigorífico, 0,7–1 kWh al día; horno, 2 kW; vitrocerámica, 1,5–2 kW por zona.
2. Fácil
Un aparato de aire acondicionado de 1200 W funciona 6 horas al día durante todo el mes de julio. ¿Cuánta energía consume en el mes?

Ver solución
223,2 kWh.
Al día: $1{,}2 \cdot 6 = 7{,}2\ \text{kWh}$ . En julio (31 días): $7{,}2 \cdot 31 = 223{,}2\ \text{kWh}$ .
3. Media
Ordena de mayor a menor consumo diario: a) plancha de 2200 W, 20 min al día; b) lavavajillas, 1,2 kWh por lavado (un lavado al día); c) televisor de 100 W, 3 h al día; d) termo eléctrico de 1500 W, que calienta 2 h al día.

Ver solución
d) 3 kWh > b) 1,2 kWh > a) 0,73 kWh > c) 0,3 kWh.
a) $2{,}2 \cdot \dfrac{20}{60} \approx 0{,}73\ \text{kWh}$ . b) $1{,}2\ \text{kWh}$ . c) $0{,}1 \cdot 3 = 0{,}3\ \text{kWh}$ . d) $1{,}5 \cdot 2 = 3\ \text{kWh}$ . Orden: termo (3) > lavavajillas (1,2) > plancha (0,73) > televisor (0,3).