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ACTIVITATS: ENERGIA
ONDA SENOIDAL
1. Dibuixa un corrent altern que tinga les característiques següents:
- Amplitud màxima 20A
- Freqüència 3 Hz.
2. Si una bobina de un generador tarda 0.02 segons en donar una volta completa. Quina es
la freqüència (f) de la corrent generada? I el període (T)?
3. A Espanya la freqüència del corrent elèctric és de 50Hz, per lo tant, quant tarda el
generador a fer una volta sencera? I als Estats Units, si allà la freqüència és de 60Hz?
4. Un alternador està acoblat a una turbina que fa 3000 voltes cada minut. Calcula la
freqüència i el període del generador.
ELECTRICITAT BÀSICA
5. Calcular que intensitat circula per una perilla de 80w, per un secador de 1800w i per
una estufa de 2500w.
6. Que tensió necessites per a que pase una intensitat de 2A per una resistència de 1000Ω?
POTÈNCIA ELÈCTRICA
7. Es el Kwh una unitat de mesura de la energía o de la potencia? Raona la resposta.
8. Que intensitat passaria per una perilla que ofereix una resistència de 600 Ω quan la
connectem a una tensió de 230v.? I quan la connectem a una tensió de 4.5v.?
Quina seria la potencia elèctrica en cada un dels casos? I quin seria el consum (en Kwh)
en cada un dels casos si la deixem engegada durant 8 hores?
9. Hidroelèctrica cobra el Kwh a 8.04 cent €/kwh. Quant costa secarse els cabells amb un
secador de 1800w. durant un mes (30 dies) si es tarda aproximadament 5 minuts en
secarse els cabells?
10. Quin es el cost d’operació de tornejar una peça si s’utilitza una màquina de 2500w. i
es tarden 90 minuts en realitzar dita operació.
(Preu de l’electricitat: 8.04 cent €/kwh)
11. Si te’n vas de vacances durant 20 dies i se t’oblida apagar el radiador (2500w.), quin
cost et suposa pel que respecta a la factura elèctrica.
(Preu de l’electricitat: 8.04 cent €/kwh)
PÈRDUES DE POTENCIA
12. Calcula la potència que transporta una línia de 380kV i una intensitat de 525 A.
Calcula també les pèrdues si estes són el 5% de l’energia transportada.
13. Si la pèrdua de potencia a un circuit és de 5W i sabem que la resistència del fil
conductor és de 0.1 Ω. Que intensitat circula per la línia?
14. En un edifici de 15 altures, la línia elèctrica que va dels contadors de la planta baixa
fins l’últim pis, té una resistència de 0.3 Ω. Calcula les pèrdues de potència en el moment
en el que la línia transporta 25A.
15. Calcula les pèrdues de potència d’una línia d’alumini de 2Km. De longitud i 16mm2 si
hi circula una intensitat de 12A. La resistivitat de l’alumini és ρ=0.028 Ω mm2/m.
R(Ω ) = ρ(Ω mm2/m) L(m) / S(mm2)
16. Quins motius fan que siga necessari elevar la tensió del generador de la central per a
transportar-la?
17. Una línia de transport de 200Km transfereix una potència de 500MW. Calcula les
pèrdues de potència si s’alimenta primer amb una tensió de 20kV i després amb un altra
de 380kV, tenint en compte que el material utilitzat és alumini. La resistivitat de l’alumini
és ρ=0.028 Ω mm2/m.
R(Ω ) = ρ(Ω mm2/m) L(m) / S(mm2)
18. Calcula per al problema anterior, la secció del conductor en els dos casos, si la pèrdua
de potència és d’un 5%.
TRANSFORMADORS
19. En un transformador el bobinatge de entrada te 25 espires i el de sortida 5 espires.
Si la tensió de entrada es de 230v. Quina és la tensió de eixida?
20. La tensió de red a Espanya es de 230v. en canvi l’ordinador sols necessita 12v. per
funcionar, per tant utilitzarem un transformador. Si sabem que el bobinatge de entrada de
tensió te 50 espires, quantes espires tindrà el de sortida?
1. Analiza a partir del artículo, las posibles consecuencias del aumento del precio del
petróleo y cuales son sus causas
2. Indica que diferencia existen entre energías renovables y no renovables.
2. Confecciona un dibujo esquemático de un yacimiento de petróleo y explica, a partir
de él, el procedimiento de extracción de crudo y las ventajas que supone inyectar agua a
presión en el interior de la bolsa.
3.Analiza por grupos a partir de la documentación entregada el consumo energético en
España, comparando energía renovables y no renovables y extrayendo conclusiones.
4. Calcula el volumen de gas natural (11500 kcal/m3) necesario para obtener un poder
calorífico equivalente al que poseen 85 m3 de gas de alumbrado (4200 kcal/m3).
4. Explicar brevemente los principios de funcionamiento central eléctrica
5. Explica las principales acciones sobre el Medio Ambiente de la producción de energía
mediante combustibles fósiles.
6. Debate con tus compañeros las posibles causas del cambio climático.
8. Determina la reducción de pérdida de potencia que se obtendrá en una línea de alta
tensión si triplicamos la tensión de salida.
9. Calcula la pérdida de potencia que se producirá en una línea de cobre (r = 0,017 Ω.
Mm2/m) de 20 km de longitud y 10 mm2 de sección cuando por ella circula una corriente
de 5 A.
10. Justifica las ventajas e inconvenientes del uso de la energía nuclear y averigua
donde se encuentra la central nuclear más cerca de tu casa.
11. Busca en Internet datos estadísticos acerca del consumo energético en España en la
última década y analiza los datos.
UD2: RECURSOS ENERGÉTICOS: Fuentes de energía renovables
1. Calcula la energía irradiada por el Sol a lo largo de 3 horas sobre un conjunto de
colectores planos que ocupan una superficie de 20 m2 suponiendo una densidad de
radiación de 1200 w/m2 y un rendimiento de la instalación del 45 %.
2. A partir de la tabla de radiación Solar en Valencia en función del mes del año y la
inclinación del panel, analizar cuales serían las condiciones óptimas y porqué.
3. Analiza el esquema del aerogenerador y explica cuales serían las funciones de cada
una de las partes así como su principio de funcionamiento.
5. Analiza el mapa eólico de la Comunidad Valenciana y elabora una listas de ventajas e
inconvenientes de este tipo de energía, haciendo hincapié especialmente en el impacto
ambiental que provoca.
6. El poder calorífico de la madera de olivo es de 5000 kcal/kg. Calcula en kWh la
energía desprendida si quemamos 2 toneladas de madera de olivo y la energía eléctrica
que podemos producir si el rendimiento de la instalación es del 55 %.
7. Confecciona un cuadro con las ventajas y los inconvenientes de cada una de las
formas de energía estudiadas. Ten en cuenta el impacto medioambiental de su
aprovechamiento.
7. Construye una central minihidráulica usando el agua del grifo a partir de material
doméstico, usando un motor de CC como generador, de forma que se consigan encender
dos bombillas. Realizar las medidas de tensión y e intensidad una vez funcione la central.
UD3: CONSUMO Y AHORRO ENERGÉTICO
1. Analiza el consumo energético en España a partir de las gráficas de los artículos.
2. Debate acerca de las conductas de ahorro energético
3. Realizar circuitos eléctricos sencillos con el objetivo de medir su consumo energético
4. Realiza un tabla de consumos energéticos de los electrodomésticos comunes
buscando e identificando los datos de las placas características de cada aparato.
5. Trabajando por grupos, suponiendo que se les nombra Ministros del Consejo
Nacional de Energías, elaborar un plan de ahorro energético a nivel doméstico.
6. Analizar el Plan de ahorro y eficiencia energética de la Comunidad Valenciana.
7. Un vehículo consume 7,5 l de gasolina por cada 100 km. Determina el consumo
energético en kcal y en kJ por cada km recorrido. (Densidad de la gasolina: 0,78 kg/l;
PCS = 11 350 kcal/kg)
8. Una caldera de agua de 100 l de capacidad se calienta con carbón de coque de 7000
kcal/kg. Si el sistema tiene un rendimiento del 50%, calcula cuántos kg de carbón
necesitaremos para calentar el agua desde 15 °C de temperatura ambiente hasta 75 °C.
(dagua = 1 kg/l; ce del agua = 1 cal/g °C)
9 Un recipiente que contiene 1 kg de garbanzos y 2 l de agua a temperatura ambiente
(20 °C) necesita 10 minutos para llegar a ebullición. Calcula la potencia del quemador
de gas natural empleado sabiendo que el rendimiento de transferencia de calor es 0,55.
(ce del agua = 1 cal/g °C; ce de los garbanzos = 0,6 cal/g°C; dagua = 1 kg/l)
10. Averigua el coste de la energía consumida durante 9 meses por el flexo de un
estudiante que lo utiliza durante 3 horas diarias, si emplea una lámpara de filamento de
60 W, o bien, una de bajo consumo de 25 w. Aplica la tarifa eléctrica general 2,0.
11. Una vivienda con tarifa general 2.0 y 3,3 kw de potencia contratada ha consumido
500 kwh en un bimestre. Calcula el importe del recibo teniendo en cuenta que el
contador es alquilado.
12. Una habitación de 15 m2 necesita un aporte de 50 kcal/hm2 durante 4 horas para
climatizarse. Calcula el tiempo que necesitaría estar conectado un acumulador de calor
de 1500 w, en horas nocturnas, para llevar a cabo dicho suministro si su rendimiento es
de 0,85.
13. Explica la función que desempeñan los magnetotérmicos y el diferencial como
elementos de protección.
1. La intensidad de la corriente inducida en una bobina cuando se acerca y se aleja de un
imán depende de la velocidad con que se acercan y alejan el imán y la bobina, de la
potencia del imán y del número de espiras de la bobina. ¿Cómo crees que influirá cada
uno de estos factores?
2. Describe el funcionamiento de un alternador en el que un imán se acerca y se aleja,
en línea recta, de una bobina.
3. Investiga y explica las analogías y diferencias existentes entre un alternador, una
dinamo y un motor eléctrico.
4. En un alternador bipolar, cada período de la corriente alterna corresponde a una
vuelta del rotor. Según esto, ¿con qué velocidad tendrá que girar el rotor para conseguir
una frecuencia de 50 Hz?
UNIDAD 8: ENERGÍAS RENOVABLES Y NO RENOVABLES. TIPOS DE
CENTRALES ELÉCTRICAS.
1. En la actualidad, la energía solar está siendo aprovechada para fines energéticos a
través de dos vías diferentes: la vía térmica y la vía fotovoltaica. ¿Cuáles son las
diferencias entre ellas?
2. Haz una tabla con las principales ventajas e inconvenientes de las distintas formas de
obtener energía eléctrica que se explican en la unidad (centrales térmicas, nucleares,
eólicas, etc.)
3. ¿Cómo inciden las centrales termoeléctricas sobre el medio ambiente?
4. ¿Qué relación existe entre la altura del embalse con relación a la turbina y la potencia
que puede proporcionar una central eléctrica? ¿Cómo influye el caudal en esa potencia?
5. ¿En qué consisten las reacciones de fisión nuclear?
1.
¿Serías capaz de indicar y dibujar tres máquinas utilizadas por el
hombre en la antigüedad que hayan utilizado energías renovables?
2.
¿Sabes cómo funciona una central hidroeléctrica?
3.
¿Podrías explicar la analogía, si es que existe, entre el funcionamiento de
un ventilador y el de un aspirador?
4.
Señala los pasos para construir un generador eólico, es decir, un
ventilador.
5.
¿Sabrías construir una bomba de agua sumergible a partir de materiales
impermeables, tales como cartón de tetrabrick, láminas de plástico,
rollos de fotos, etc.?
1ª EVALUACIÓN:
Explica brevemente:
a) La lluvia ácida se produce principalmente por la emisión de ...
b) Problemas de la energía nuclear
c) ¿Para qué sirve el bombeo en una central hidráulica?
d) ¿Relaciona las energías renovables que conoces?
e) ¿En que se diferencian un colector de una célula fotovoltaica?
f) ¿Los biocarburantes tienen ventajas?
1.Un aerogenerador de potencia eléctrica máxima 500 Kw con un diámetro de barrido
de 20 m, tiene un rendimiento de conversión de energía mecánica de rotación en
eléctrica un 65%. ¿ Qué velocidad lleva el viento?
P mecánica = 0.29·D2·v3
1.- Completa el esquema de transformación de la energía hidráulica en eléctrica.
2.-En el río Duero se ha construido la presa representada en
el dibujo.
Indica que tipo de presa se trata y sus características más
destacables. ¿Crees que existe algún otro tipo de presa
mejor?, ¿Qué componentes encontraremos en la sala de
máquinas? ¿Para que sirve un transformador de tensión?. A
la vista del dibujo ¿como clasificarías este centro de
producción eléctrica?
¿Qué problema medio ambiental crees que ha podido generar
la construcción de esta presa?. Si a una distancia no muy
lejana existiese una central térmica, ¿Sería interesante instalar bombeo? ¿Para qué sirve
el bombeo? ¿En tal caso como clasificarías la central de bombeo?
3.-El plano corresponde a una vivienda situada en la población
de Monteagudo de las Salinas provincia de Cuenca, si
disponemos de terreno suficiente para poder orientarla hacia
donde queramos. ¿Cuál será la orientación óptima para
aprovechar la energía solar pasiva? (Justifica brevemente tu
respuesta) Indica donde quedaría el Norte, Sur, Este y Oeste.
¿Qué proceso natural utiliza la energía solar para permitir la
vida en la Tierra?
¿Para que sirve un colector? ¿En qué se diferencia de una célula fotovoltaica? ¿Cómo se
llaman los materiales que utilizan las células fotovoltaicas? ¿Qué inclinación le darías a
un panel solar fotovoltaico en el polo norte? ¿Y en el ecuador?¿Tiene algún problema la
idea de un gigantesco panel solar fotovoltaico en el espacio que genere energía electríca
para la tierra? ¿Y cual es la principal ventaja de colocarlo en el espacio? ¿Cómo
explicas el que al amanecer y aterdecer puedes mirar directamente al sol y al medio día
resulta imposible?
3.-¿Qué otra energía es la que origina la energía eólica? ¿Qué problemas de rendimiento
tiene un aerogenerador?
Un aerogenerador de potencia eléctrica máxima 250 kw con un diámetro de barrido 20
m, tiene un rendimiento de conversión de energía mecánica de rotación en eléctrica un
Pmecánica 0.29·D 2 ·v 3
65 %. ¿Qué velocidad lleva el viento.
¿Los biocarburantes tienen ventajas? O piensas que tiene algunos inconvenientes. ¿Cuál
es el principal componente del biogas?. Enumera los tratamientos que se hacen de los
RSU. ¿Qué ventaja medio ambiental tiene el reciclaje de RSU? ¿Cómo se manifiesta el
fenómeno del geiser? ¿Cuáles son las aplicaciones de la energía geotérmica de baja
temperatura?
4.-Una industria agropecuaria utiliza varias fuentes de biomasa para su funcionamiento.
Para lo cual diariamente aprovechan 2500 kg de Cáscara de almendro y de huesos de
frutos con un poder calorífico de 3500 cal/g. Además se introducen mensualmente en
un digestor (depósito en el que se produce la fermentación de la materia orgánica) se
introducen 3500 kg de estiércol de vaca y 5000 kg de paja de trigo, que generan un
máximo de 0.315 m3/kg y 0.3 m3/kg respectivamente. El poder calorífico del biogas son
8 kwh/m3. Al cabo de los 30 días se produce un 70% de la fermentación. Con toda esta
materia se utiliza en un sistema de reciclaje energético que garantiza un rendimiento
total del 45% (porcentaje de energía calorífica que se convierte en electrica)
Averigua el ahorro económico mensual que supone esta instalación si los gastos de
mantenimiento ascienden al 20 % de la energía eléctrica producida. El kwh se paga a
18 pta.