1) Un aspirador tiene una potencia de 800W. Calcular (en julios y en vatios-hora):
a) La energía que consumirá si se conecta durante medio minuto.
b) La energía que consumirá si se conecta durante 5 minutos.
c) La energía que consumirá si se conecta durante una hora.
Sol.: a) 24.000J; 6,67Wh b) 240.000J; 66,7Wh c) 2.880.000J; 800Wh
2) Un horno eléctrico conectado a un enchufe de 230V consume una corriente de 6A. Calcular (en julios y en vatios-hora):
a) La energía que consumirá si se conecta durante 10 minutos.
b) La energía que consumirá si se conecta durante media hora.
Sol.: a) 828.000J; 230Wh b) 2.484.000J; 690Wh
3) En un momento determinado, en una vivienda se encuentran conectados los siguientes aparatos:
- Dos lámparas de 80W.
- Una lavadora de 1700W.
- Una televisión de 300W.
Calcular la energía consumida durante 3 minutos (en kilojulios y vatios-hora).
Sol.: 388.800J; 108Wh
4) Un panel fotovoltaico, en unas determinadas condiciones de radiación solar, genera una potencia de 195W. Calcular (en julios y en vatios-hora):
a) La energía que generará en medio minuto.
b) La energía que generará en 5 minutos.
Sol.: a) 5850J; 1,63Wh
5) Un aerogenerador, en unas determinadas condiciones de viento, genera una potencia de 500kW. Calcular (en megajulios y en kilovatios-hora):
a) La energía que generará en 3 minutos.
b) La energía que generará en un cuarto de hora.
Sol.: a) 90MJ; 25kWh
6) Se desea construir una central hidroeléctrica en una zona con un desnivel de 95 metros. Calcular la potencia generada (en megavatios) si:
a) Se turbina un caudal de 3m3/s.
b) Se turbina un caudal de 20m3/s.
Dato: la eficiencia de la instalación es del 82%.
Sol.: a) 2,29MW; b) 15,27MW
7) Una central hidroeléctrica se denomina minicentral hidroeléctrica cuando genera menos de 10MW. Indicar si una central con los siguientes parámetros es, o no, una minicentral hidroeléctrica.
– Rendimiento 85%
– Altura 73m
– Caudal 35m3/s
Sol.: No es una minicentral hidroeléctrica.
8) Una central hidroeléctrica con un salto de 150 metros genera una potencia de 33,075MW cuando el caudal turbinado es de 30m3/s.
a) Calcular su rendimiento (en porcentaje).
b) Calcular la energía que produce cada minuto (en megajulios y en megavatios-hora.
Sol.: a) 75% b) 1984,5MJ; 0,55MWh
9) Una central hidroeléctrica dispone de cuatro grupos generadores capaces de turbinar 7 m3/s cada uno. Calcular el salto que deberá tener la central para generar una potencia de 15MW, tendiendo en cuenta que el rendimiento de la instalación es del 81%.
Sol.: 67,49m
10) Calcular la potencia (en kilovatios) generada por un aerogenerador cuyas aspas miden 28 metros si tiene una eficiencia del 45% en los siguientes casos:
a) Si la velocidad del viento es de 3m/s.
b) Si la velocidad del viento es de 6m/s.
c) Si la velocidad del viento es de 12m/s.
Dato: considerar que la densidad del aire es de 1,2kg/m3.
Sol.: a) 17,96kW b) 143,64kW c) 1.149,14kW
11) Se quiere generar una potencia de 415kW mediante un generador con un rendimiento del 51% cuando sopla un viento de 8m/s.
a) Calcular qué longitud deben tener las aspas del aerogenerador
b) Calcular la energía que produce cada 5 minutos (en megajulios y en kilovatios-hora).
Dato: considerar que la densidad del aire es de 1,2kg/m3.
Sol.: a) 29,04m b) 124,5MJ; 34,58kWh
12) ¿Qué rendimiento tiene un pequeño aerogenerador con unas aspas de dos metros de longitud si genera 1388,79W cuando el viento sopla a 25km/h?
Dato: considerar que la densidad del aire es de 1,2kg/m3.
Sol.: 55%
13) Calcular el número de aerogeneradores que será necesario instalar si se pretende generar una potencia de 11MW cuando el viento sopla a 10m/s empleando un modelo con las siguientes características:
- Longitud de las aspas: 35m.
- Rendimiento: 51%
Dato: considerar que la densidad del aire es de 1,2kg/m3.
Sol.: 10
14) Se está buscando una ubicación para construir una central eólica de 55 aerogeneradores que produzca 40MW de media a lo largo del año. El modelo de aerogenerador que se va a instalar tiene un rendimiento del 49% y la longitud de sus aspas es de 48m. Calcular la velocidad media que debe tener el viento en la zona.
Dato: considerar que la densidad del aire es de 1,2kg/m3.
Sol.: 6,99m/s
15) Calcular la tensión, la intensidad y la potencia que genera un panel fotovoltaico de 36 células (4×4) si cada célula genera una intensidad de 6 amperios con una tensión de medio voltio.
Sol.: V=18V; I=6A; P=108W
16) Se dispone de un panel fotovoltaico de 60 células, cada una de las cuales genera una intensidad de 4 amperios con una tensión de medio voltio. Se pide:
a) Calcular la tensión, la intensidad y la potencia generada por el panel.
b) Calcular (en julios y en vatios-hora) la energía que generará cada 10 minutos.
Sol.: a) V=30V; I=4A; P=120W b) 72.000J; 20Wh
17) Se dispone de un panel fotovoltaico de 72 células, cada una de las cuales genera una intensidad de 7 amperios con una tensión de medio voltio. Se pide:
a) Calcular la tensión, la intensidad y la potencia generada por el panel.
b) Calcular (en julios y en vatios-hora) la energía que generará cada 5 minutos.
Sol.: a) V=36V; I=7A; P=252W b) 75600J; 21Wh
18) Indicar cuántos paneles solares son necesarios para generar una potencia de, al menos, 2kW si cada uno genera una corriente de 5A y una tensión de 30V.
Sol.: 14
19) En el panel solar de la imagen cada célula genera una corriente de 6A y 0,5V. Dibujar un esquema de conexión que permita generar una corriente de 90V y 24A. A continuación, calcular qué potencia generaría la instalación en conjunto (dar el resultado en kilovatios.
Sol.: 2,16kW
20) Calcular la tensión, la intensidad y la potencia generadas por cada una de las siguientes instalaciones si cada panel genera una corriente de 36V y 7A. Dar el resultado de la potencia en kilovatios.
a)
b)
c)
Sol.: a) V=144V; I=7A; P=1kW b) V=108V; I=28A; P=3,02kW c) V=180V; I=21A; P=3,78kW
21) Calcular la eficiencia energética del panel de la imagen sabiendo que en condiciones óptimas (dato de la ficha técnica) genera una potencia de 280W.
Dato: considerar que la superficie terrestre recibe 1000W/m2 de radiación solar.
Sol.: 17,14%
22) Calcular la eficiencia energética del panel de la imagen sabiendo que en condiciones óptimas (dato de la ficha técnica) genera una potencia de 200W.
Dato: considerar que la superficie terrestre recibe 1000W/m2 de radiación solar.
Sol.: 19,87%
23) Calcular la potencia media (en vatios) generada por un panel con una potencia máxima de 250W a lo largo del mes de diciembre si durante este mes las horas de Sol pico en su ubicación es de HSP=3.
Sol.: 31,25W
24) Calcular la potencia media (en vatios) generada por un conjunto de 15 paneles, con una potencia máxima de 300W cada uno, durante un mes de junio en el que HSP=7.
Sol.: 1312,5W
25) Calcular la potencia media (en megavatios) generada por un conjunto de 60.000 paneles, con una potencia máxima de 280W cada uno, ubicados en la provincia de Zaragoza. Se sabe que las horas de Sol pico medias a lo largo del año en la zona en cuestión son:
Sol.: 3,57MW
26) Una central termoeléctrica de carbón con un rendimiento del 35% tiene capacidad para realizar la combustión de 100 toneladas de carbón cada 3 horas. Si utiliza hulla como combustible, calcular:
a) La energía que producirá cada minuto (en megajulios y en kilovatios-hora).
b) La potencia de la central en megavatios.
Sol.: a) 5950MJ; 1652,78kWh b) 99,17MW
27) Una central termoeléctrica de biomasa con un rendimiento del 30% tiene capacidad para realizar la combustión de 70 toneladas de materia orgánica cada 6 horas. Calcular:
a) La energía que producirá cada minuto (en megajulios y en kilovatios-hora).
b) La potencia de la central en megavatios.
Sol.: a) 828,33MJ; 230,09kWh b) 13,81MW
28) Una central termoeléctrica de carbón con un rendimiento del 38% tiene capacidad para realizar la combustión de 500 toneladas de carbón cada 4 horas. Si utiliza antracita como combustible, calcular:
a) La energía que producirá cada minuto (en megajulios y en kilovatios-hora).
b) La potencia de la central en megavatios.
Sol.: a) 27.154,17MJ; 7542,82kWh b) 452,57MW
29) Una central nuclear con un rendimiento del 33% tiene capacidad para fisionar un gramo de uranio (enriquecido al 5%) cada dos segundos. Teniendo en cuenta que tan solo el 0,1% del uranio U235 se transforma en energía durante la reacción nuclear. Calcular:
a) La energía que producirá cada minuto (en megajulios y en megavatios-hora).
b) La potencia de la central en megavatios.
Sol.: a) 44.550MJ; 12,375MWh b) 742,5MW
30) Una central nuclear con un rendimiento del 36% tiene capacidad para fisionar dos gramos de uranio (enriquecido al 5%) cada tres segundos. Teniendo en cuenta que tan solo el 0,1% del uranio U235 se transforma en energía durante la reacción nuclear. Calcular:
a) La energía que producirá cada minuto (en megajulios y en megavatios-hora).
b) La potencia de la central en megavatios.
Sol.: a) 64.800MJ; 18MWh b) 1.080MW