HernandezTexon Lorena M12S3AI6

 

Actvidad inegradora 6, módulo 12, semana 3.  

Aplicación de Leyes Elécricas

Nombre del estudiante: Lorena Hernández Texon. Nombre del asesor virtual: Job Israel Lino Pérez. Grupo: M12C2G23-012 Fecha de entrega: Lunes / 4 / Octubre / 2021

 

Lee los planteamientos y responde las preguntas:

1. Supong Supongamos amos qu que e tien tienes es un ca calenta lentador dor elé eléctrico ctrico en tu ccasa asa con capacidad de 110 litros de agua que funciona con una corriente de 20 A para 140 El calentador puede calentar el agua desde 15 °C apor 50 °C en 1 hora 36V. minutos. Supongamos que tu familia está compuesta cuatro personas y usa aproximadamente 220 litros de agua caliente para bañarse para bañarse a diario, con un costo de $2.80 por kilovatio/hora. 1.1. ¿Cuál es la potencia eléctrica  del calentador en kW 

Datos: Volumen = 110 l Intensidad = 20A Voltaje = 140V Tiempo = 96 minutos = 1.6 horas Temperatura = 15°c a 50°c Costo = $2.80 * 1kWh

Empleamos la fórmula para conocer la potencia:

P=V*l

Sustituyo datos de formula:

P = 140V * 20A P = 2800W

 

Ahora convierto el resultado en kilowatts:

P = 2800W/1000 P = 2.8 kW

1.2. ¿Cuál es la energía que gasta el calentador en media hora (escribe el resultado en kW∙h)? Considera que la potencia es la energía utilizada por unidad de tiempo, es decir =E/t ; donde, si la potencia se mide en kW y el tiempo en horas, entonces la energía se medirá en kW∙ h.

P=

 E t 

 

para poder usar la fórmula despejamos E

E=P*t

Ahora ya puedo sustituir mis datos en la fórmula y resolver operaciones:

Datos:

P = 2.8kW Tiempo = 30 minutos = 0.5 horas E = 2.8kW * 0.5 h

Energía en media hora = 1.4kW • h

P

 

1.3. Grafica el resultado de la energía que gasta el calentador y explícala.

Explicación:

El gasto de energía que tiene el calentador va aumentando de manera gradual conforma va pasando tiempo, en tal horas. como loY muestra la gráfica la cual en el ejeen X se localiza el tiempoelmarcado en el ejeen encuentra la energía  Y se kW, como se puede observar a los 30 minutos se tiene un gasto energético de 1.4 kW • h, y cuando ya transcurrió una hora, es decir 60 minutos el gasto de energía es de 2.8kW. Por lo cual se va generando un gasto cada vez mayor y en la gráfica se muestra una línea ascendente debido que entre más pasa el tiempo, mayor es el gasto de energía. La gráfica presenta valores por el tiempo de una hora.

 

1.4. Con el resultado del gasto de energía obtenido, calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que gastan 220 litros de agua; para ello: 1.4.1. Calcula el costo de dejar el calentador funcionando a su capacidad máxima por una hora.

Datos:

Energía gastada en media hora = E = 1.4kW•h P = 2.8kW Costo por kWh = $2.80

Costo de media hora = Energía de media hora * costo $ Costo por media hora = (1.4kW•h)(2.80) Costo por media hora = $3.92

Para conocer el costo por una hora, solo multiplicó por dos el costo de media hora. Costo por media hora = $3.92 * 2 Costo por una hora = $7.84

 

1.4.2. Calcula cuánto pagan por calentar de 15 °C a 50 °C 220 litros de agua caliente. Tiempo = 96 min • 2 = 192 min = 3.2 h Si el costo por una hora es de = $7.84 Entonces solo hay que multiplicar tiempo * costo

Costo total = 3.2 * 7.84 = $25.088 pesos

1.5. Si la resistencia del calentador se averiara, ¿qué valor deberá tener la resistencia para que funcione con una capacidad de 220 litros?

 

 Ahora, supongamos que tienes un calentador eléctrico con forma de cilindro circular recto, con un radio de 26.5 cm y un alto de 50 cm, que cuenta con capacidad de 110 litros de agua. 2.1. Calcula la presión hidrostática en el fondo del calentador eléctrico cuando éste se encuentra lleno de agua. Anota tu resultado en kPa.

Datos: Vol. = 110 l Radio = 26.5 cm Altura = 50 cm

Fórmula: P h = Pgh

Densidad del agua = p = 997 kg/m

3

Constante de gravedad= g = 9.81 m/s

2

 Altura = h = 50 cm = 0.5 m

Sustituyo valores en la fórmula y resuelvo operaciones:

P h = 997 * 9.81 * 0.5 P h = 4890.285 Pa El resultado es en pascales, por lo que debo dividir entre 1000 para obtener el resultado en kilopascales (kPa).

P h = 4890.285Pa /1000 P h = 4.890285kPa

2.2. El regulador de temperatura del calentador de agua dejó de funcionar, por lo que el agua en el interior de éste se evaporó totalmente, lo que provocó que el calentador se llene de vapor. El calentador contenía agua líquida hasta la mitad, antes de que comenzara a funcionar. Entonces ¿cuál será la densidad del vapor al interior del calentador? Considera que 1 litro de agua tiene masa igual a 1 kg.

 

Datos:

Masa = m = 1kg  Altura = h = 50cm = 0.5m Radio = r = 26.5cm = 0.265m 1 L = 1kg Densidad del agua= pkg/m 3 Para ello debo usar la fórmula P = m/v sin en cambio desconozco el valor del volumen.

Entonces primero, debo obtener el volumen del calentador (cilindro) con la fórmula V cilindro = Área de la base * Altura.

El calentador tenía la mitad de su capacidad con agua al momento de la falla, es decir 55 litros. ( por qué es la mitad de 110 litros que es la capacidad total del calentador). Para poder aplicar la fórmula P = m/v ya tengo V pero me falta la masa.

 

Debido a que 1 litro = 1 kilo, convierto litros a kilos, entonces: M = 55kg

Por lo tanto, ya puedo sustituir datos en la fórmula y realizar operaciones:

 P

=

55 kg 3 0.110309172 m

P= 498.5986115kg/m 3

3.1 ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué?

La Ley deenjoule, es laproducir ley quecalor tratacon de la calórica, otrasporque palabras, la conversión electricidad.de energía eléctrica en

3.2 ¿Qué ley se aplicó para reparar el calentador y por qué?

La ley de Ohm, porque es la ley que habla sobre la resistencia y nos presenta la fórmula que empleamos para el problema planteado R = V/I