Situación de aprendizaje: la factura de la luz de mi casa

Criterios: 2.3, 3.1, 4.1, 4.2

Propuesta para adaptar al grupo y al centro, tal como se plantea en la programación de la asignatura.

Contexto

La factura de la luz es uno de los pocos documentos con física que llegan a todas las casas. En ella aparecen dos magnitudes que casi todo el mundo confunde: la potencia contratada, en kW, y la energía consumida, en kWh. La pregunta de partida es concreta: ¿en qué se va la energía que pagamos en casa y qué se puede hacer, con fundamento, para gastar menos?

La situación recorre el bloque B. Se lanza en la unidad 2, cuando el modelo de partículas explica qué es calentar algo; pasa por la unidad 4, que permite calcular cuánto CO₂ produce quemar un combustible; y se resuelve en la unidad 5, con la potencia, el consumo, el rendimiento y la práctica del hervidor eléctrico. Todos los datos de partida son los de la propia vivienda del alumnado o, para quien no quiera o no pueda aportarlos, los de una vivienda de referencia: los tres aparatos del ejercicio 7 de la unidad 5 (bombilla LED, televisor y aparatos en espera, 206 kWh al año) más un hervidor de 2000 W usado dos veces al día como en el ejemplo 5.2, que es un supuesto propio de esta ficha (unos 118 kWh al año más).

Competencias específicas y criterios de evaluación

• CE2. Comprender y explicar los procesos del entorno y explicarlos, utilizando los principios, leyes y teorías científicos adecuados, para adquirir una visión holística del funcionamiento del medio natural.
  • 2.3 Reconocer y analizar los fenómenos fisicoquímicos más relevantes, explicándolos a través de las principales leyes o teorías científicas.
• CE3. Argumentar sobre la importancia de los estilos de vida sostenibles y saludables, basándose en fundamentos científicos, para adoptarlos y promoverlos en su entorno.
  • 3.1 Adoptar y promover hábitos compatibles con un modelo de desarrollo sostenible y valorar su importancia utilizando fundamentos científicos.
• CE4. Aplicar el pensamiento científico y los razonamientos lógico-matemáticos, mediante la búsqueda y selección de estrategias y herramientas apropiadas, para resolver problemas relacionados con las ciencias experimentales.
  • 4.1 Resolver problemas relacionados con fenómenos y procesos físicos, químicos, biológicos y geológicos, utilizando el pensamiento científico y el razonamiento lógico-matemático y buscando estrategias alternativas de resolución cuando sea necesario.
  • 4.2 Analizar críticamente la solución de un problema relacionado con fenómenos y procesos físicos, químicos, biológicos y geológicos, modificando las conclusiones o las estrategias utilizadas si la solución no es viable, o ante nuevos datos aportados.

Saberes: B.6 (energía, conservación, termodinámica y consumo) como eje; B.1-B.2 (modelo de partículas, temperatura y calor, cambios de estado), B.3 (enlace metálico y conducción) y B.5 (combustión y estequiometría) como apoyo.

Secuencia de sesiones

Seis sesiones tomadas de las de las unidades: una de la U2 (7 sesiones), una de la U4 (9) y cuatro de la U5 (8), una de ellas la práctica del hervidor.

1. Lanzamiento (U2). Lectura de una factura con los datos personales tapados: dónde están la potencia contratada, la energía consumida y el periodo facturado. Pregunta inicial individual: «¿qué aparato de tu casa crees que gasta más energía en un año?». Con el modelo de partículas de la unidad 2 se discute por qué calentar agua cuesta energía y por qué dejar que hierva más tiempo no la calienta más (la meseta de la curva de calentamiento). Encargo para las semanas siguientes: inventario de aparatos con su potencia (etiqueta) y horas de uso estimadas durante una semana. Quien no aporte datos propios usa la vivienda de referencia.
2. ¿De dónde sale el CO₂? (U4). Se repasa el ejemplo resuelto 4.1 (CO₂ que emite 1 m³ de gas natural) y la idea de que el CO₂ pesa más que el combustible porque incorpora oxígeno del aire. Los grupos con caldera de gas estiman las emisiones de su consumo de gas; todos dejan preparada la pregunta: «¿y la electricidad, emite?».
3. Del inventario a los kWh (U5). Con E = P · t, cada grupo pasa su inventario a kWh por año, en una hoja de cálculo con una fila por aparato. Se calcula el coste con el precio de la factura (término de energía dividido entre los kWh facturados) o, si no se dispone de él, con el precio supuesto de 0,150 €/kWh de la unidad. Las emisiones se estiman con el factor medio del sistema eléctrico español de 2024 que obtiene el libro a partir de Red Eléctrica (unos 0,10 kg CO₂ eq/kWh). Puente con la unidad 3: por qué los cables son de cobre (enlace metálico, electrones libres).
4. Práctica: rendimiento de un hervidor (U5). Se hace la práctica de la unidad: energía consumida con el medidor y el cronómetro, energía útil con Q = m c ΔT, rendimiento y adónde va el resto de la energía.
5. Análisis crítico y propuestas (U5). Cada grupo revisa sus resultados con una lista de comprobación: unidades (kW frente a kWh), aparatos que no funcionan a potencia constante, rendimientos imposibles y cifras significativas. Después elige tres medidas de ahorro, calcula para cada una los kWh, euros y kg de CO₂ eq que ahorraría al año, y distingue si son de eficiencia (el mismo servicio con menos energía) o de ahorro (usar menos el servicio), como hace el libro.
6. Presentación (U5). Exposición de 4 minutos por grupo con el aparato que más consume, la medida más rentable y la menos útil que suele recomendarse. Coevaluación y comparación de la pregunta inicial con el resultado.

Producto final

Un informe de auditoría energética doméstica por grupo (3-4 páginas) con:

• la tabla de aparatos (potencia, horas de uso, kWh/año, €/año y kg CO₂ eq/año) y el total, comparado, si se dispone de factura, con el consumo facturado (y una explicación de la diferencia);
• el resultado de la práctica del hervidor, con su incertidumbre;
• tres medidas de ahorro con su cálculo y su justificación con la conservación de la energía;
• un apartado de límites: qué datos son estimados, qué factor de emisión se ha usado y por qué es una media anual y no el valor de cada hora.

Evaluación

Instrumentos

• Rúbrica del informe (abajo).
• Hoja de cálculo entregada, para comprobar los cálculos fila a fila (4.1).
• Informe individual de la práctica del hervidor, evaluado con su propia rúbrica.
• Coevaluación de la presentación.
• Pregunta individual de cierre: explicar en un párrafo por qué un aparato de poca potencia puede consumir más energía al año que uno de mucha potencia, con un ejemplo de la propia auditoría.

Rúbrica

La calificación se integra en el apartado «Prácticas, informes de laboratorio y situaciones de aprendizaje» de la programación.

Atención a la diversidad

• Privacidad y equidad: nadie está obligado a aportar la factura ni los datos de su vivienda. La vivienda de referencia permite hacer la situación completa y evita comparar el consumo de familias con situaciones económicas distintas.
• Andamiaje: plantilla de hoja de cálculo con las columnas y una fila resuelta (la bombilla LED); el ejemplo resuelto 5.2 del libro sirve de modelo para el hervidor.
• Graduación: el nivel básico calcula energía y coste; el intermedio añade emisiones y rendimiento; el de ampliación analiza un caso con rendimiento aparente mayor del 100 % (la bomba de calor del ejercicio 8 de la unidad 5).
• Roles: responsable de datos, de cálculo y de comunicación, que rotan entre la sesión 3 y la 5.
• Acceso: si no hay laboratorio, la práctica del hervidor se sustituye por su versión con datos de ejemplo; tiempos y formatos ajustados según el informe del departamento de orientación.

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