Transparencias para la asignatura de tecnología (temas de electricidad y energía) de 3º de ESO.

1. Electricidad Bloque 7 3º ESO Tecnología

2. El circuito eléctrico 7.1 3º ESO Existen dos tipos de corriente eléctrica: continua (c.c.) y alterna (c.a.). En esta Unidad se va a estudiar la corriente continua, que es la que proporciona las dinamos, baterías y pilas. 3º ESO Tecnología

3. 3º ESO 3º ESO Tecnología

4. 3º ESO Diferentes métodos para producir electricidad. Generador de corriente continua o dinamo. Si se mueve rápidamente un cable en un campo magnético (próximo a un imán permanente), se establece una corriente de electrones a través del cable . Mediante frotación. Al frotar una barra de ámbar contra un trozo de lana, uno de ellos robará los electrones del otro, quedando los dos cargados eléctricamente. Pilas de hidrógeno o pilas de combustible. (Se hace reaccionar químicamente hidrógeno líquido y oxígeno). Placas fotovoltaicas. Cuando inciden fotones (energía electromagnética) sobre ciertos semiconductores se origina corriente eléctrica. Conversores termoeléctricos. Cuando se calienta la zona de contacto entre dos metales distintos, se produce un voltaje entre ambos. De momento, su eficacia es muy pequeña. 3º ESO Tecnología

5. 3º ESO Características de un circuito de corriente continua Para que un receptor (bombilla, motor, resistencia, etc.) pueda funcionar es necesario que la corriente eléctrica generada (corriente de electrones) llegue a ese receptor a través de un conductor (cable). Luego tendrá que atravesarlo, cediendo su energía, y regresar de nuevo al generador. Por tanto, será necesario que tanto el generador como el receptor posean dos tomas de corriente. Tal y como se puede observar en la figura, se necesitará una energía externa, generalmente mecánica, que se transforme en energía eléctrica a través del generador (arrastrando electrones de un borne al otro). Estos electrones, que tienen un “nivel de energía” determinado, se dirigen por el cable hasta el receptor, donde ceden su energía (transformándola en otro tipo de energía). Finalmente, los electrones regresan al borne positivo del generador. ► Circuitos cerrados. La corriente de electrones circula a lo largo del circuito, atravesando el receptor y regresando al generador. ► Circuitos abiertos. No hay circulación de electrones (corriente eléctrica); por tanto, no hay transmisión ni conversión de energías. El receptor no funciona. 3º ESO Tecnología

6. 3º ESO Simil hidraúlico El comportamiento de la electricidad es muy parecido al del agua en un circuito hidráulico. Por ello, con objeto de que resulte más fácil entender el funcionamiento de un circuito eléctrico, conviene establecer una analogía entre ambos tipos de circuito. 3º ESO Tecnología

7. 3º ESO Como los electrones son una unidad de medida muy pequeña, se emplea el culombio . Un culombio (C) es igual a la carga eléctrica de unos electrones. La fórmula es: Intensidad de corriente es la cantidad de electrones que circulan por un punto cualquiera del circuito en la unidad de tiempo, es decir, en un segundo. La unidad de la intensidad de corriente es el amperio (A), que se define como la intensidad de corriente que circula por un punto de un circuito cuando por ese punto pasa un culombio en un segundo (1 A = 1 C/s). El amperio es una unidad grande, por lo que a veces se usan submúltiplos, como el miliamperio y el microamperio (véase la siguiente tabla). Magnitudes eléctricas 7.2 3º ESO Tecnología

8. 3º ESO La intensidad de corriente se mide con un aparato denominado amperímetro. El amperímetro siempre se coloca en serie en el circuito, de manera que toda la corriente pase por él. Su símbolo se muestra en la figura. Ejercicios 1. Determina qué carga habrá pasado durante 2 horas por una bombilla si la intensidad ha sido de 0,5 A. (Sol.: 3.600C) 2. Calcula qué intensidad de corriente habrá circulado por un cable si por él han pasado 20 C en 10 segundos. (Sol.: 2A) 3. ¿A cuántos miliamperios y microamperios equivalen 0,27 A? (Sol.: 270mA; 2,7·10 5 μ A ) 4. ¿Cuánto tiempo tardarán en pasar 36 culombios si la intensidad es de 3A? (Sol.: 12 s) 5. ¿Qué cantidad de electrones habrá atravesado un radiador si la intensidad ha sido de 8 A y ha estado funcionando durante 2 horas?. (Sol.: 3,59·10 23 electrones) 3º ESO Tecnología

9. 3º ESO Se representa por la letra R y se expresa en ohmios u ohms ( Ω ). La resistencia eléctrica depende del tipo de material empleado como conductor, de su longitud y de su sección, según la fórmula: Resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Los múltiplos del ohmio (no se suelen utilizar submúltiplos) son el megaohmio y el kiloohmio. La resistencia eléctrica se mide con un aparato denominado óhmetro u ohnímetro. 3º ESO Tecnología

10. 3º ESO Atendiendo a su comportamiento frente a la corriente eléctrica, los materiales se pueden clasificar en: Materiales aislantes. No conducen o son malos conductores de la electricidad. Algunos ejemplos son la cerámica, la mayoría de los plásticos o el vidrio. Materiales conductores. Conducen bien la electricidad, aunque ofrecen cierta resistencia al paso de los electrones. Superconductores. Son materiales de última generación que no ofrecen ninguna resistencia al paso de la corriente. No obstante, pese a que en un futuro no muy lejano lleguen a no necesitarlo, de momento tienen que ser enfriados a temperaturas muy bajas. Semiconductores. Permiten el paso de la corriente solamente cuando son alimentados con un voltaje mínimo determinado. Se emplean en componentes electrónicos. 3º ESO Tecnología

11. 3º ESO Voltaje, tensión y diferencia de potencial Se denomina voltaje, tensión o diferencia de potencial (dpp) a la energía necesaria para transportar la unidad de carga (culombio) desde un punto a otro de un circuito eléctrico. El aparato encargado de generar el voltaje en el circuito eléctrico es el generador. Se denomina fuerza electromotriz (fem) a la energía consumida por un generador de corriente para transportar la unidad de carga (culombio) desde el polo positivo hasta el negativo, por el interior del generador, para mantener en sus bornes una tensión determinada. 3º ESO Tecnología

12. Tanto la fuerza electromotriz como el voltaje se miden en voltios (V) con un aparato denominado voltímetro , en paralelo con el elemento del circuito del que queremos conocer su diferencia de potencial. El múltiplo y el submúltiplo del voltaje y la fem más empleados son el kilovoltio y el milivoltio. Medición del voltaje en un circuito 3º ESO 3º ESO Tecnología

13. Ejercicios 6. Determina la resistencia total que ofrece un cable de cobre cuya distancia entre el generador y el receptor es de 250 m y tiene un diámetro de 4mm. (Sol.: 0,68 Ω ) 7. Determina la resistencia que ofrece una barra de grafito de 2,5m de larga y 3 cm 2 de sección. (Sol.: 0,0004 Ω ) 8. ¿Qué longitud deberá tener un hilo de cobre si su diámetro es de 0,3mm y queremos que ofrezca una resistencia de 7 Ω ? (Sol.: 28,77 m) 9. Determina la intensidad de corriente que atraviesa una bombilla si su resistencia es de 4 Ω y el voltaje de 6V. Se desprecia la resistencia del conductor. (Sol.: 1,5 A) 10. Calcula la resistencia que tendrá un radiador eléctrico que al conectarle una tensión de 220 V deja pasar una intensidad de 8 A. (Sol.: 27,5 Ω ) 3º ESO 3º ESO Tecnología

14. Ley de Ohm Es una fórmula que relaciona las tres magnitudes eléctricas estudiadas anteriormente. Energía y potencia eléctrica. Efecto Joule Se define como energía eléctrica consumida por un receptor al producto de la carga que lo atraviesa multiplicado por el voltaje que hay entre sus bornes (nivel de energía que posee esa carga). 3º ESO 3º ESO Tecnología

15. Demostración 3º ESO Según la definición de intensidad de corriente: Se define como potencia: 3º ESO Tecnología

16. 3º ESO Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor (cable), parte de su energía se transforma en calor. La cantidad de calor emitido dependerá de la resistencia que ofrezca el cable al paso de la corriente. A este fenómeno de transformación de la energía en calor se le conoce como efecto Joule. Su valor es: Donde, resistencia del cable en ohmios ( Ω ). 11. Calcula la energía consumida, en Wh, por un brasero eléctrico que se conecta a una tensión de 220 V si su resistencia es de 17 Ω y está funcionando durante 8 horas. Averigua también la energía calorífica producida en kcal . (Sol.: 22.776 Wh; 19.616,10 kcal ) Algunos ejemplos de máquinas reales que funcionan por efecto Joule. Ejercicio 3º ESO Tecnología

17. Elementos de un circuito 7.3 3º ESO Todo circuito eléctrico ya sea (neumático, eléctrico, hidráulico, etc.) consta de los siguientes elementos: conversores (generador), acumulador, elementos de protección, elementos de control y receptores. 3º ESO Tecnología

18. 3º ESO Generador de corriente eléctrica Todos los generadores están constituidos internamente por un circuito que ofrece una cierta resistencia al paso de los electrones, que se denomina resistencia interna y se designa por la letra minúscula r . Este valor es muy pequeño y en muchos casos se suele despreciar. En esta resistencia, una parte muy pequeña de energía eléctrica se transforma en calor ( ) por el efecto Joule. Su valor es: Los generadores de corriente eléctrica son todas aquellas máquinas que transforman cualquier tipo de energía en electricidad. Despreciando este valor, la fuerza electromotriz (fem) del generador es igual a la diferencia de potencial (ddp) en sus bornes. 3º ESO Tecnología

19. 3º ESO Tipos de generadores . Según el tipo de energía eléctrica obtenida, existen, principalmente dos tipos de generadores: Generadores de corriente continua. Se caracterizan porque producen una corriente constante a lo largo del tiempo. Generadores de corriente alterna. Se caracterizan porque los electrones se mueven a lo largo del conductor en un sentido y al instante siguiente hacia el otro. Ello se debe a que la polaridad del generador está cambiando constantemente de signo, pasando de un valor positivo a negativo y viceversa. 3º ESO Tecnología

20. 3º ESO 3º ESO Los más empleados son condensadores (con muy pequeña capacidad), pilas y baterías (que son pilas recargables). Los acumuladores de corriente son son dispositivos eléctricos que sirven para almacenar energía eléctrica. Condensadores. Constan de dos placas conductoras separadas entre sí mediante un aislante. Los condensadores, cuando se cargan, se comportan como un receptor en el que la placa conectada al negativo del generador se carga de electrones y la otra, la conectada al positivo, de cationes. Cuando se descargan, se comportan como generadores, pero no existe circuito cerrado, ya que el condensador tiene un aislante en su interior. La corriente cesa muy rápidamente. Los condensadores no dejan pasar la corriente continua, sólo la alterna. Son muy empleados en electrónica y electricidad. Existen condensadores de diversos tipos. 3º ESO Tecnología

21. 3º ESO 3º ESO Capacidad de un condensador. La cantidad de carga (en culombios) que puede almacenar un condensador. Viene expresada por: La unidad de la capacidad es el faradio. Como es excesivamente grande normalmente se emplean submúltiplos como el microfaradio . 3º ESO Tecnología

22. 3º ESO 3º ESO Acoplamiento de condensadores. En la siguiente tabla están las posibles configuraciones para la agrupación de condensadores. 12. Calcula la carga almacenada en un condensador de capacidad 10 μ F que está conectado a una batería de 12 V. (Sol.: 1,2·10 -4 C). Ejercicio 3º ESO Tecnología

23. Pilas y baterías. Las pilas y baterías son acumuladores que transforman la energía eléctrica en energía química. Tienen la cualidad de trabajar también como generadores de corriente eléctrica, transformando la energía química en energía eléctrica. Su rendimiento supera el 90 %. Características de las pilas y baterías: • Resistencia interna. Las pilas internamente transportan electrones desde el polo positivo hasta el polo negativo (a través del electrolito), gracias a su energía interna. Este electrolito ofrece una resistencia al paso de la corriente, que se denomina resistencia interna (r). Este valor es constante para cada pila o batería. • Capacidad. Es la cantidad de electricidad que puede suministrar la pila o batería en una descarga completa. Se mide en amperios hora (Ah) o miliamperios hora (mAh). Además, 1Ah = 3.600 culombios (C). La capacidad depende de las dimensiones y materiales con los que esté fabricada. • Fuerza electromotriz (e). Es el voltaje que hay entre sus bornes cuando está en circuito abierto. Cuando el circuito al que está conectada está cerrado, la tensión en los bornes (V) disminuye y es igual a V = e – (r · I); donde la intensidad de corriente será igual a I = e / (R + r). Acoplamiento de pilas y baterías: de igual modo que los condensadores. 3º ESO 3º ESO Tecnología

24. 3º ESO Ejercicio 13. Calcula la ddp en los bornes de una batería si su fem es de 4,5 V, su resistencia interna r = 0,5 Ω y está acoplada a una bombilla de resistencia R = 6 Ω . (Sol.: I = 0,69A; V=4,15V.). 14. Determina la fem generada por tres dinamos, conectadas en serie, cuando la fem (en circuito abierto) de cada una de ellas es: e 1 =9V; e 2 =6V; e 3 =4,5V. Si la resistencia interna de cada una es de 1 Ω y se encuentran conectadas a un receptor de 200 Ω , ¿cuál será la energía perdida, por efecto Joule, al cabo de 12 horas en los generadores?. (Sol.: e = 19,5V; I = 0,096A; E=1.195,86J.). 3º ESO Tecnología

25. 3º ESO Elementos de control y maniobra. Permiten la apertura y cierre de un circuito eléctrico a voluntad del usuario. Los más empleados son: interruptores, conmutadores, pulsadores y relés. 3º ESO Tecnología

26. 3º ESO Elementos de protección de circuitos. Son elementos que permiten proteger a las personas que están en las proximidades de instalaciones eléctricas, así como las instalaciones mismas, contra sobre intensidades que puedan provocar incendios. Los más utilizados son: fusibles, interruptores magnetotérmicos e interruptores diferenciales. 3º ESO Tecnología

27. 3º ESO Receptores. Tipos de receptores. Son aquellos elementos colocados en el circuito para que transformen la energía eléctrica en otro tipo de energía (calorífica, mecánica, química, etc.).Dependiendo de la energía transformada, tendremos los distintos tipos de receptores. 3º ESO Tecnología

28. 3º ESO Código de colores para los resistores. Un resistor de carbón típico regularmente tiene cuatro bandas de colores, que nos ayudan a calcular el valor en ohmios de la resistencia. Las bandas se leen de izquierda a derecha; las tres primeras bandas nos dan la magnitud de la resistencia y la cuarta banda la tolerancia (o precisión). Para obtener el valor del resistor nos vamos a la Tabla 1 para conocer cuales son los dos dígitos significativos y con la tercera banda (también observando la Tabla 1 ) sabremos por qué valor tenemos que multiplicar. La cuarta banda nos indica la tolerancia gracias al valor que nos indique la Tabla 2 . % 3º ESO Tecnología

29. 3º ESO Con a la tolerancia (la cuarta banda dorada nos indica que es del 5 %) podemos obtener los valores sobre los que oscila el valor nominal de la resistencia. 3º ESO Tecnología

30. 3º ESO Acoplamiento de receptores. En corriente continua (c.c.), todos los receptores pueden ser considerados, a efectos de cálculos, como resistencias eléctricas. Los receptores se pueden acoplar o conectar de las siguientes maneras: en serie, en paralelo y mediante acoplamiento mixto (serie-paralelo). „ Acoplamiento en serie. Dos receptores están acoplados en serie cuando la corriente que sale de uno de ellos pasa íntegramente por el otro. Los métodos para determinar las magnitudes estudiadas anteriormente son: - Cálculo de la intensidad total que atraviesa el circuito . Todas las resistencias se pueden hacer equivalentes a una, denominada resistencia equivalente . Cuyo valor es: R eq = R 1 + R 2 + … - De esta manera, el circuito se transforma en uno que solamente tiene un receptor, al que se le puede aplicar la ley de Ohm. I = V / R eq - Cálculo de la tensión entre los bornes de cada receptor . Se aplica la ley de Ohm a ese tramo del circuito. I = V 1 / R 1 ; I = V 2 / R 2 ;… V 1 = I · R 1 ; V 2 = I · R 2 Al despreciar las pérdidas por efecto Joule, la suma de los voltajes o diferencias de potencial en los extremos de cada receptor es igual a la fem del generador y, por tanto, se considera que no tiene resistencia interna. 3º ESO Tecnología

31. 3º ESO Acoplamiento en paralelo. Aquí la corriente que atraviesa uno de los receptores ya no pasa por ningún otro. Cálculo de la resistencia equivalente. Viene dado por la expresión: Donde R1, R2, … son cada una de las resistencias en paralelo de las que consta el circuito La intensidad total que atraviesa el circuito viene dada por: Las diferencias de potencia en los extremos de cada receptor son iguales a la fuerza electromotriz que tiene el generador ( despreciando la resistencia interna). La intensidad total 3º ESO Tecnología

32. 3º ESO Acoplamiento mixto de receptores. Se da cuando hay receptores acoplados en serie y en paralelo. - Para determinar la resistencia equivalente, se hace por partes. En nuestro ejemplo, primero se calcula la resistencia equivalente de los dos receptores que están acoplados en serie y luego se determina la resistencia equivalente total en el circuito en paralelo. - La intensidad total se calcula mediante la ley de Ohm. - Por último, quedará por resolver las intensidades y tensiones en cada uno de los elementos. 3º ESO Tecnología

33. 3º ESO Ejercicios 15. Un circuito eléctrico que alimenta las luces de un árbol de Navidad dispone de 35 lámparas iguales de 5 Ω cada una, conectadas en serie. Sabiendo que se conectan a 220 V, calcula: a.) intensidad total que atraviesa el circuito; b.) potencia de cada lámpara; c.) energía consumida si están conectadas 8 horas. (Sol.: I = 1,26A; P=7,90W; E=2,2 kWh.). 16. Un circuito en serie dispone de dos lámparas y un motor de 8,4 y 3 Ω , respectivamente. Sabiendo que se encuentra conectado a una batería de 12 V, calcula: a.) Intensidad de corriente que atraviesa el circuito; b.) Voltaje o tensión en cada uno de los receptores; c.) Energía consumida por cada receptor al cabo de 10 horas. (Sol.: a.) 0,8A: b.) 6,4 V; 3,2V y 2,4V; c.) 51,20 Wh, 25,60 Wh y 19,20 Wh ). 3º ESO Tecnología

34. 3º ESO Ejercicios 17. Un circuito eléctrico está formado por tres bombillas y un motor de c.c. acoplado en paralelo. Sabiendo que las resistencias tienen un valor de 3, 5 y 7 Ω y que la del motor es de 4 Ω , determina: a.) intensidad que atraviesa todo el circuito; b.) intensidades que circulan por cada receptor; c.) energía total consumida al cabo de cinco horas. El generador es de 12 voltios. (Sol.: a.) 11,11A: b.) 4A; 2,4A y 1,71A y 3A; c.) 666,86 Wh ) . 18. Determina la intensidad total en el circuito de la figura. (Sol.: 2,80A ). 19. Hay cuatro receptores en paralelo en un circuito, de valores resistivos: 7,3, 9 y 6 Ω . Si la tensión de alimentación es de 6V, determina la energía total consumida al cabo de 24 horas y la diferencia de potencial en los extremos del receptor de resistencia 9 Ω . (Sol.: E=651,42Wh; V3=6V ). 3º ESO Tecnología

35. Leyes de Kirchhoff 7.4 3º ESO Primera Ley de Kirchhoff. En cualquier nodo del circuito (punto de la red donde concurren dos o más conductores), la suma de las intensidades de corriente que llegan es igual a la suma de las intensidades que salen. Las leyes de Kirchhoff se aplican en el análisis de circuitos que no se pueden resolver aplicando la ley de Ohm. 3º ESO Tecnología

36. 3º ESO Segunda Ley de Kirchhoff. En todo circuito cerrado, la suma algebraica de las fuerzas electromotrices (tensiones que producen los generadores) es igual a la suma algebraica de las caídas de tensión (debido a los receptores existentes). Es decir: 3º ESO Tecnología

37. 3º ESO Criterio de signos Ley de Kirchhoff aplicada a una malla Previo a la resolución de cualquier ejercicio, siempre es necesario definir, de manera arbitraria, dos sentidos. Sentido de la intensidad de la corriente (I). Se elige al azar. Si al final el valor de alguna intensidad sale negativo, quiere decir que tiene sentido contrario. En el ejemplo de la figura, se ha elegido el sentido antihorario. Una vez elegido el sentido de la corriente, se escribe al lado de cada receptor su polaridad, mediante un signo más (+) por donde entra la intensidad y un signo menos (-) por donde sale. Sentido del recorrido (S). Se elegirá en sentido horario o antihorario. No tiene por qué coincidir con el sentido de la corriente. Diremos que un generador tiene una fem positiva si el sentido (S) elegido va del borne negativo (-) al positivo (+). Se considerará caída de tensión positiva cuando recorramos (según S) el receptor del polo positivo (+) al polo negativo (-). En nuestro caso, la suma de las fem es igual a : Se denomina malla a un circuito cerrado en el que puede haber varios generadores y receptores. Para determinar la intensidad de corriente, se parte de un punto cualquiera del circuito (por ejemplo, del generador e1), siguiendo el sentido (S). Así obtenemos la siguiente ecuación: 3º ESO Tecnología

38. 3º ESO 3º ESO Los transformadores eléctricos son máquinas estáticas que se emplean para transformar la energía eléctrica primaria en energía eléctrica secundaria, elevando o reduciendo la tensión o la intensidad de corriente alterna. Distribución de energía eléctrica 7.5 Su funcionamiento se basa en el principio de inducción electromagnética, que dice: siempre que exista una variación de flujo electromagnético en un circuito estático o corte de flujo en un circuito en movimiento se genera una fem. Por lo tanto, los transformadores no pueden funcionar con corriente continua. La variación de flujo se produce debido al comportamiento de la corriente alterna. Los transformadores constan de tres partes fundamentales: Chapas de hierro : lugar por donde circula el flujo magnético. Bobinado primario : formado por N 1 espiras o vueltas, que se conecta a la red. Bobinado secundario : formado por N 2 espiras, en el que se genera una fem. 3º ESO Tecnología

39. 3º ESO Como se observa en la figura, el primario y el secundario están separados físicamente entre sí. La tensión del primario (V 1 ) crea una intensidad (I 1 ) y ésta genera un flujo magnético ( Φ ) que circula por el núcleo. En el bobinado secundario se genera una fem o tensión (V 2 ) debido a la variación de flujo en el primario; si se cierra el circuito secundario mediante un receptor, habrá una corriente I 2 . Con objeto de evitar pérdidas de corrientes parásitas o de Foucalt, que se generan en el núcleo debido a las variaciones de flujo, los núcleos se construyen de chapas de hierro muy finas (acero al silicio), separados mediante aislantes. Transformador El rendimiento de estas máquinas ronda el 99%. Por tanto, considerando que no hay pérdidas de energía y potencia, se puede decir que la potencia de entrada en el primario es igual a la potencia de salida (secundario). Es decir P 1 = P 2 . El número de espiras del primario y del secundario son proporcionales a sus tensiones respectivas. Por tanto: 3º ESO Tecnología

40. 3º ESO Caída de tensión en el transporte de electricidad Para el transporte de la energía eléctrica, resulta muy rentable aumentar su voltaje y, más tarde, cuando llegue a su destino, volver a reducirlo. De esta manera, se producen muchas menos pérdidas de potencia y energía durante el transporte, debido al efecto Joule. Para comprender este hecho, supongamos dos casos hipotéticos en los que hay que suministrar una potencia P = 1.000kW a una fábrica que dista 100km del punto de suministro. Para ello se emplea un cable de aluminio con una sección de 400mm 2 . La resistencia que ofrece el cable es: R = ρ · L/S = (0,0278 · 200.000)/400 = 13,9 Ω ● Caso A. Si se elevase la tensión mediante un transformador (para ello deberá ser corriente alterna) hasta 10.000V, la intensidad que circularía por los conductores sería I = P/V = 1.000.000 / 10.000 = 100ª La potencia disipada en calor, debido a la resistencia de los cables, sería: P = V · I = I 2 · R = 100 2 · 13,9 = 139.000 W = 139kW La potencia que llega a la fábrica es de 861kW, perdiéndose un 13,9%. ● Caso B. Ahora la tensión se eleva hasta los 100.000V, con lo que la intensidad será: I = P/V = 1.000.000/100.000 = 10A. La potencia disipada en forma de calor, por efecto Joule, será: P = I 2 · R = 10 2 · 13,9 = 1.390 W = 1,39kW La potencia que llega a la fábrica será de 998,61kW, perdiéndose el 0,14%. 3º ESO Tecnología

41. 3º ESO Cálculo de líneas Se trata de determinar qué sección mínima tiene que tener un cable para que las pérdidas de potencia o energía estén por debajo de un valor determinado. Si tenemos un generador de corriente continua (G) que se encuentra a una distancia (L) del receptor (R), la diferencia de potencial (V 1 ) en los extremos de este receptor es menor que la fuerza electromotriz del generador (e), debido a la resistencia de los cables. Podemos decir que: Interesa que V 2 sea pequeño, su valor es: En función de la potencia será: También se puede poner la caída de tensión en tanto por ciento: 3º ESO Tecnología

42. 3º ESO 3º ESO Simbología, esquemas eléctricos y planos 7.6 3º ESO Tecnología

43. 3º ESO 3º ESO Normas de seguridad en instalaciones eléctricas 7.7 Las instalaciones interiores están reguladas por el REBT. Algunas de las normas de seguridad básicas en instalaciones eléctricas son las siguientes Características de los conductores (cables). „ Aislamiento. Tipo V (PVC) hasta 750 V los conductores rígidos y 440V los flexibles. „ Identificación de colores (corriente monofásica). - Amarillo-verde (a rayas) para las tomas de tierra. - Azul, negro y marrón para las fases. „ Secciones mínimas. - 1,5mm 2 para alumbrado. - 2,5mm 2 para enchufes. - 4mm 2 para lavadoras y calentador eléctrico. - 6mm 2 para cocina, horno, aire acondicionado, etc. „ Caída de tensión máxima. - Desde el origen al punto de consumo de 1,5%. 3º ESO Tecnología

44. 3º ESO Situación de los conductores en las paredes. Los cables que van por las paredes, dentro de tubos, deben estar dentro de las zonas con fondo verde, tal y como se observa en la figura. En los cuartos de baño o aseos hay dos zonas restringidas, denominadas: a) Volumen de prohibición, donde no se puede instalar ningún elemento eléctrico. b) Volumen de protección, en el que no se pueden instalar interruptores o conmutadores. 3º ESO Tecnología

45. 3º ESO 3º ESO Fuentes de energía 7.8 3º ESO Tecnología Fuentes de energía renovables Las energías renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables Son fuentes de energía renovables : - Energía Hidráulica - Energía Solar - Energía eólica - Energía mareomotriz - Energía de biomasa Fuentes de energía no renovables Las energías no renovables proceden de recursos que se encuentran de forma limitada en la naturaleza, por lo que se agotan al utilizarlas. Su generación es muy lenta: necesitan millones de años para volver a formarse. Son las más utilizadas en la actualidad. Son fuentes de energía no renovables : - Carbón - Petróleo - Gas Natural - Energía Nuclear

46. 3º ESO Tecnología Es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de agua de los ríos. El agua de un río se almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto a un nivel de referencia. El aprovechamiento de la energía hidráulica se lleva a cabo en las centrales hidroeléctricas, normalmente situadas en los embalses. Una central hidroeléctrica consta de las siguientes partes: ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

47. 3º ESO Tecnología ENERGÍA HIDROELÉCTRICA Ventajas - Es renovable - No contaminante - Produce mucha energía Inconvenientes - La construcción de centrales es muy costosa - Depende de los factores climáticos - Supone un impacto medioambiental ya que se inundan valles - Existe un riesgo de catástrofe por rotura de la presa

48. 3º ESO Tecnología ENERGÍA SOLAR El aprovechamiento de la energía solar básicamente se puede realizar de dos formas diferentes: para producir electricidad y para obtener calor. En el primer caso hablamos de energía solar fotovoltÁica y en el segundo caso de energía solar térmica. Se trata, de dos procesos tecnológicamente distintos, no comparten ninguna característica entre sí ni en su aplicación, ni en sus respectivas tecnologías de producción. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Se caracteriza porque el calor del sol es absorbido en unos colectores planos que calientan el agua que circula por unas tuberías situadas debajo de ellos.

49. 3º ESO Tecnología ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTÁICA Es la generación de energía eléctrica mediante paneles fotovoltáicos. Estos paneles están formados por células fotoeléctricas, capaces de transformar directamente la luz en electricidad. Se emplea en electrificaciones de viviendas tipo rurales, sistemas de bombeo para riego y consumo humano, naves ganaderas, depuradoras de aguas residuales, sistemas de señalización marítima y terrestre, repetidores de radio y televisión, iluminación de vallas publicitarias y carreteras, con clara ventaja sobre otras alternativas, dado el elevado coste de distribución de las redes de energía eléctrica en largas distancias.

50. 3º ESO Tecnología ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTÁICA En aquellos casos en los que, aun habiendo conexión a una red de distribución pública, el usuario desea contar con electricidad generada por una fuente limpia (solar), se pueden conectar los paneles solares a la red. Si se instalan suficientes paneles, los artefactos eléctricos en el hogar/edificio operarán, entonces, con electricidad solar.

51. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTÁICA En aquellos casos en los que, aun habiendo conexión a una red de distribución pública, el usuario desea contar con electricidad generada por una fuente limpia (solar), se pueden conectar los paneles solares a la red. Si se instalan suficientes paneles, los artefactos eléctricos en el hogar/edificio operarán, entonces, con electricidad solar. 3º ESO Tecnología

52. 3º ESO Tecnología ENERGÍA EÓLICA La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales. La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador .

53. 3º ESO Tecnología ENERGÍA EÓLICA Ventajas fundamentales Entre las muchas ventajas de la energía eólica se encuentran las siquientes: - Es una fuente de energía segura y renovable - No contamina. No produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos. - Permite aumentar la potencia instalada mediante la incorporación de nuevos módulos - Tiene una vida útil superior a 20 años - Es inagotable - Es una de las fuentes más baratas

54. 3º ESO Tecnología ENERGÍA GEOTÉRMICA Una central geotérmica es una instalación que aprovecha la energía geotérmica para producir energía eléctrica. Una central geotérmica no es nada más que una central térmica en la que la caldera ha sido reemplazada por el reservorio geotérmico y en la que la energía es suministrada por el calor de la Tierra, en vez del petróleo u otro combustible.

55. ENERGÍA MAREOMOTRIZ Se aprovecha la energía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y descenso de las mareas (flujo y reflujo). Ésta es una de las nuevas formas de producir energía. No sólo se está intentando el aprovechamiento del movimiento de las mareas sino de las olas, las ondas y de las corrientes marinas. Las corrientes marinas son grandes masas de agua que se desplazan horizontalmente; son, pues, verdaderos ríos salados que recorren la superficie de los océanos. Las ondas son masas de agua que avanzan y se propagan en la superfiecie en forma de ondulaciones cilíndricas que se suceden de forma paralela y separadas por intervalos regulares. Ventajas: ‐ Auto renovable. ‐ No contaminante. ‐ Silenciosa. ‐ Bajo costo de materia prima. ‐ No concentra población. ‐ Disponible en cualquier clima y época del año. Desventajas: ‐ Localización puntual. ‐ Dependiente de la amplitud de mareas. ‐ Traslado de energía muy costoso. ‐ Efecto negativo sobre la flora y la fauna. 3º ESO Tecnología

56. 3º ESO Tecnología ENERGÍA MAREOMOTRIZ

57. 3º ESO Tecnología ENERGÍA DE BIOMASA El término biomasa en su aceptación más amplia incluye toda la materia viva existente en un instante de tiempo en la Tierra. La biomasa energética también se define como el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial. Cualquier tipo de biomasa tiene en común con el resto el hecho de provenir en última instancia de la fotosíntesis vegetal. El concepto de biomasa energética, en adelante, simplemente biomasa, es aquella utilizada con fines energéticos. Una de las posibles clasificaciones que pueden realizarse de la biomasa atendiendo a su origen es la siguiente: - Residuos forestales o agrícolas - Residuos sólidos urbanos (RSU) - Residuos animales - Residuos de industrias agrícolas En cuanto a las perspectivas del aprovechamiento de la biomasa, se puede aprovechar de dos maneras: - Aplicaciones domésticas e industriales que pueden considerarse tradicionales o habituales y que funcionan mediante la combustión directa de la biomasa.

58. 3º ESO Tecnología - Aplicaciones vinculadas a la aparición de nuevos recursos y nuevas técnicas de transformación que últimamente han alcanzado un cierto grado de madurez. Entre las nuevas tecnologías disponibles puede citarse la gasificación de la biomasa, que permite utilizarla en centrales de cogeneración de ciclo combinado. Generación de biomasa

59. 3º ESO Tecnología Biocarburantes Constituyen una alternativa a los combustibles tradicionales en el área del transporte, con un grado de desarrollo desigual en los diferentes países. Bajo esta denominación se regogen dos líneas totalmente diferentes, la del bioetanol y la del biodiesel. Bioetanol Las principales aplicaciones van dirigidas a la sustitución de la gasolina o a la fabricación de ETBE (Etil-tel-butil eter, aditivo oxigenado de elevado índice de octano que se incorpora a la gasolina). En el caso del etanol, y en lo que se refiere a la producción de materia prima, actualmente se obitene de cultivos tradicionales. Biodiesel La principal aplicación va dirigida a la sustitución de gasóleo. Las tecnologías para la producción de biodiesel, en la actualidad parten del uso de las variedades comunes de especies convencionales como el girasol. Su uso suele ser mezclado como gasóleo en proporciones inferiores al 50 %. Biogás El biogás se obtiene por la acción de un determinado tipo de bacterias sobre los residuos biodegradables, utilizando procesos de fermentación anaerobia.