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ACTIVIDAD COLABORATIVA - PASO 2 - EXPLORANDO LOS FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD

FÍSICA ELECTRÓNICA - 100414A_291

PRESENTADO POR:

KATTY LISETH HERNADEZ CODIGO: 167718804 CAMILO ANDRÉS VEGA GONZÁLEZ CÓDIGO: 1065807800 FRANKLIN JOSE ALARZA CODIGO: OLGA MARIA MURGAS CODIGO: RAFAEL BARRIOS ARIAS CÓDIGO: 1065807800

GRUPO – 73 TUTOR WILMER HERNAN GUTIÉRREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD OCTUBRE DEL 2016

Contenido OBJETIVOS ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. ACTIVIDADES INDIVIDUALES .............................................................................................. 4 Actividad individual - Katty Liseth Hernández ............................................................. 4 Actividad individual - Camilo Andrés Vega ................................................................... 6 Actividad individual - Franklin José Alarza ................................................................... 8 Actividad individual - Olga Murgas ............................................................................... 10 Actividad individual – rafael Barrios Arias ............................................................... 10

1) Teniendo en cuenta el diagrama del anexo 2. Diagrama base para el análisis, identifique si la conexión de todas las tomas es correcta y de acuerdo a su análisis complete la siguiente tabla. ................................................................................. 13 2) Diseñe un circuito con resistencia de valor R que se conectarían en cada una de los 12 puntos de conexión y determine la resistencia total del mismo. ... 14 3) Teniendo en cuenta que se va alimentar el circuito con un voltaje de 110V y que se van a conectar las siguientes resistencias a los diferentes tomacorrientes enunciaos en as siguiente tabla. Calcule: resistencia total, corriente total entregada por la fuente de alimentación, voltaje en cada resistencia, potencia entregada por la fuente de alimentación y consumida por cada una de las resistencias.............................................................................................................................. 18 CONCLUSIONES Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ................................................. 23 REFERENCIAS ........................................................................................................................ 24

OBJETIVO GENERAL



Conocer los fundamentos de la electricidad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  

Investigar acerca de los diferentes tipos de circuitos. Investigar acerca de los principales conceptos y leyes de la electricidad y la electrónica. Interactuar por medio de un software de simulación con circuitos sencillos

ACTIVIDADES INDIVIDUALES

Actividad individual - Katty Liseth Hernández

1. Verifique el consumo de por lo menos tres electrodomésticos. Tenga en cuenta su promedio de uso en el mes y el valor de Kw/h de su factura de la luz (envié una evidencia fotográfica del consumo del aparato).

Electrodoméstico: sandwichera Televisor

Electrodoméstico: Lavadora

electrodoméstico:

Calculo de consumo Al realizar la verificación encontré: -

Un aparato que consume 750W y lo uso 2 horas por semana Un aparato que consume 48W y lo uso 12 horas por semana Un aparato que consume 525W y lo uso 3 horas por semana

Tendría que: Consumo en w/h por mes=750w* 2h*4sem+ 48w*12h*4sem + 525w*3h*4sem

Consumo en Kw/h por mes=750w *2h*4sem+ 48w*12h*4sem + 525w*3h*4sem 1000

Consumo en Kw/h por mes= 1460 Kw/h 1000 Consumo en Kw/h por mes= 1.46 Kw/h

Sabiendo que el costo del Kw/h es de $ 392, podemos decir que el consumo en pesos de los aparatos relacionados es de.

Consumo: 14.6 Kw/h* $392= $ 5723

¿Por qué sucede que en algunos electrodomésticos aparece un consumo con el que se realiza el cálculo se evidencia un costo muy alto, pero en la práctica de acuerdo a su experiencia, no es tan elevado dicho costo? Basado en la experiencia de cálculo de consumo evidentemente como se menciona en la pregunta nos damos cuenta que el consumo es elevado pero que al momento de hacer la práctica resulta un costo bajo, esto se debe a la frecuencia con la cual se utiliza en aparato por eso al momento de hacer el cálculo se toma como dato el tiempo que se utiliza. Por ejemplo, la lavadora en su referencia podemos ver que tiene un alto consumo en W pero que solo se utiliza 3 horas por semana entonces se evidencia que no tendrá un costo mensual tan alto a pesar de que su consumo es alto.

Actividad individual - Camilo Andrés Vega

1. Verifique el consumo de por lo menos 3 electrodomésticos. Tenga en cuenta su promedio de uso en el mes y el valor de KW/h de su factura de luz (Envíe una evidencia fotográfica del consumo del aparato).

Crispetera

abanico

Televisor

Al realizar la verificación encontré:   

Un aparato que consume 1250W y lo uso 1 horas por semana. Un aparato que consume 60W y lo uso 5 horas por semana. Un aparato que consume 35W y los uso 6 horas por semana.

Tendría que: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 ℎ

= 1250𝑊 ∗ 1𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 5𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 35𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 Al valor anterior debemos dividirlo en 1000 para determinar el consumo en Kw/h.

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

=

𝐾𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 ℎ

1250𝑊 ∗ 1𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 5𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 35𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 1000

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝐾𝑤 7040 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 = ℎ 1000

𝐾𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 = 7.04𝐾𝑤/ℎ ℎ

Sabiendo que el costo del Kw/h es $400, podemos decir que el consumo en pesos de los aparatos relacionados es de:

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 7.04

𝐾𝑤 ∗ 400 = $2816 ℎ

¿Por qué sucede que en algunos electrodomésticos aparece un consumo con el que al realizar el cálculo se evidencia un costo muy alto, pero en la práctica, de acuerdo a su experiencia, no es tan elevado dicho costo?

Pienso que sucede porque en la etiqueta nos dan el consumo eléctrico que necesita el aparato para funcionar, pero no todo el tiempo estará consumiendo esa cantidad ya que dependiendo la tarea que esté realizando gastará menos o esa cantidad. Por ejemplo, en mi caso seleccione un ventilador, si pongo esté al mínimo no va a estar consumiéndome los 60W que marque ya que necesitara menos energía para mantener el nivel.

Actividad individual - Franklin José Alarza 1. Verifique el consumo de por lo menos 3 electrodomésticos. Tenga en cuenta su promedio de uso en el mes y el valor de KW/h de su factura de luz (Envíe una evidencia fotográfica del consumo del aparato).

Micro componente

Mini computador

Lavadora

Analizando el estudio: 1er Aparato: Consume 16,7 W/h y el uso es de 1 hora por día 2ndo Aparato: Consume 39.97 kW/ciclo y el uso es de 0.52 ciclos por día (sacando media de uso al mes) (El ciclo normalmente es de 57min - 60min) 3er Aparato: Consume 65 W/h y el uso es de 4 horas al día Consumo mensual de los aparatos

1er Aparato: 16,7 Wh x 30 días = 501 Wh / mes 2ndo Aparato: 39.97 kW x 0.52h = 20.78 kWh x 30 días = 623.532 kWh / mes 3er Aparato: 65 W x 4h = 260 Wh x 30 días=7800 Wh / mes

Convertimos en kWh los aparatos 1 y 3 para solventar el problema 501 Wh/1000 = 0.501 kWh 7800 Wh/1000 = 7.8 kWh

Ahora sumamos todos los consumos para hallar el consumo de todos los aparatos en el mes Consumo del mes en kWh: 0.501 kWh + 7.8 kWh + 623.532 kWh = 631,833 kWh

Sabemos que el valor del kWh es de $ 400, operamos 631.833kWh*400 kWh = $ 252.733,2

INTERROGANTE: ¿Por qué sucede que en algunos electrodomésticos aparece un consumo con el que al realizar el cálculo se evidencia un costo muy alto, pero en la práctica, de acuerdo a su experiencia, no es tan elevado dicho costo? Considero que eso sucede, debido a que muchos de los aparatos se usan en simultáneo y como las instalaciones de redes eléctricas proveen de esta manera para que se suministre energía en simultaneo, se contrasta el consumo entre varios aparatos eléctricos que se usan durante el periodo del mes que se estipula el valor en la factura.

Actividad individual - Olga Murgas 1. Verifique el consumo de por lo menos 3 electrodomésticos. Tenga en cuenta su promedio de uso en el mes y el valor de KW/h de su factura de luz (Envíe una evidencia fotográfica del consumo del aparato).

Bombilla ahorradora 20 W vs. Bombilla incandescente 100 W

La bombilla ahorradora con 5 horas diarias de uso al mes, consume 3 Kwh/mes, mientras que la bombilla incandescente con 5 horas diarias de uso al mes consume 15 Kwh/mes. Lavadora doméstica 450W

Con 5 horas semanales de uso al mes, consume 9 Kwh/mes Ventilador de techo 167W vs. Ventilador pequeño 57W

El ventilador de techo 167W con 12 horas diarias de uso al mes, consume 60 Kwh/mes, mientras que el ventilador pequeño 57W 12 horas diarias de uso al mes, consume 20 Kwh/mes. Calculo de consumo VERIFICACIÓN CONSUMO DE APARATOS BOMBILLA LAVADORA

20 W 450W

VENTILADOR

300 W

8 H DIARIAS 3H DIARIAS A LA SEMANA 7 H DIARIAS

Tendría que: Bombilla Consumo en W por mes=20w* 8h*7dias*4sem=4480 w Lavadora Consumo en W por mes=450w* 3h*4sem=5400 Ventilador Consumo en W por mes=300w*7h*7dias*4sem=58800 En kW Bombilla 4,48 KW Lavadora 5,4 KW Ventilador 58,8 KW Si el KW está valorado en $312 Entonces (4,48+5,4+58,8) *312=21428 sería el consumo de estos tres electrodomésticos

Actividad individual – Rafael Barrio 1. Verifique el consumo de por lo menos 3 electrodomésticos. Tenga en cuenta su promedio de uso en el mes y el valor de KW/h de su factura de luz (Envíe una evidencia fotográfica del consumo del aparato).

Al realizar la verificación encontré:   

Un aparato que consume 48W y lo uso 6 horas por semana. Un aparato que consume 60W y lo uso 6 horas por semana. Un aparato que consume 60W y los uso 1 horas por semana.

Tendría que: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 ℎ

= 48𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 1𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀

Al valor anterior debemos dividirlo en 1000 para determinar el consumo en Kw/h.

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

=

𝐾𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 ℎ

48𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 6𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 + 60𝑊 ∗ 1𝐻 ∗ 4𝑆𝐸𝑀 1000

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛

𝐾𝑤 3680 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 = ℎ 1000

𝐾𝑤 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑠 = 3,68𝐾𝑤/ℎ ℎ

Sabiendo que el costo del Kw/h es $400, podemos decir que el consumo en pesos de los aparatos relacionados es de:

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 3,68

𝐾𝑤 ℎ

∗ 400 = $1.472

1) Teniendo en cuenta el diagrama del anexo 2. Diagrama base para el análisis, identifique si la conexión de todas las tomas es correcta y de acuerdo a su análisis complete la siguiente tabla.

Toma corrientes Toma 1

Toma 2

Toma 3

Toma 4

Toma 5

Toma 6

Estado de la conexión Se encuentra bien conectado porque la fase y neutro están los lugares indicados. Esta mal conectado porque el neutro no está conectado en su lugar, además donde debe estar conectado el neutro esta la fase. Esta mal conectado porque el neutro no está conectado en su lugar, además donde debe estar conectado el neutro esta la fase Está mal porque la fase no está conectada directamente a la fuente, aunque se vea conectado, nunca llegara corriente. Se encuentra bien conectado porque la fase y neutro están los lugares indicados Se encuentra bien conectado porque la fase y neutro están los lugares indicados

2) Diseñe un circuito con resistencia de valor R que se conectarían en cada una de los 12 puntos de conexión y determine la resistencia total del mismo.

Realizamos el paralelo en las cuatro resistencias de 1 Ω 1 1 1 1 1 = + + + 𝑅𝑒 1𝑘 1𝑘 1𝑘 1𝑘 1

= 0,004

𝑅𝑒

Re=

1 0,004

Re= 250 Ω Realizamos el paralelo en las resistencias de 2kΩ 1

1

𝑅𝑓

1

= 2𝑘 + 2𝑘

1

= 0.001

𝑅𝑓

1

Rf= 0,001 RF= 1000 Ω Realizamos el paralelo en las resistencias de 1kΩ 1

1

𝑅𝑠 1 𝑅𝑠

1

= 1𝑘+1𝑘

= 0,002 1

Rs= 0,002 Rs= 500 Ω

Las resistencias de 2k por estar en paralelo con un cable se anulan ya que la resistencia del cable se asume como cero.

El paralelo entre las resistencias de 1kΩ 1

1

1

= + 𝑅𝑜 1𝑘 1𝑘 1 𝑅𝑜

= 0,002

Ro= 500 Ω El circuito queda de la siguiente forma

Re= 250 Ω Rf= 1000 Ω Rs= 500 Ω Ro= 500 Ω Realizamos el paralelo entre Re y Rf 1

1

1

= + 𝑅𝑒 𝑅𝑘 𝑅𝑓 1 𝑅𝑘

=

1 𝑅𝑘

1

+

1000

1 250

= 0.005 1

Rk= 0,005 Rk= 200 Ω

El circuito quedaría así

Ro= 500 Ω Rs= 500 Ω Rk= 200 Ω Realizamos la serie entre Rs y Rk Rm= Rs + Rk Rm= 500 Ω + 200 Ω Rm= 700 Ω 1

1

1

1

1

1

= + 𝑅𝑚 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑂 = + 700 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 500 1 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

= 0,00342 1

Rtotal= 0,00342 Rtotal= 291,666Ω

Circuitos en el simulador

3) Teniendo en cuenta que se va alimentar el circuito con un voltaje de 110V y que se van a conectar las siguientes resistencias a los diferentes tomacorrientes enunciaos en as siguiente tabla. Calcule: resistencia total, corriente total entregada por la fuente de alimentación, voltaje en cada resistencia, potencia entregada por la fuente de alimentación y consumida por cada una de las resistencias.

Este es el circuito que resultaría:

La resistencia de 2,5 k se anula por estar en paralelo con un cable, se asume que el cable tiene R= 0 Realizamos el paralelo entre las 4 resistencias: 1 𝑅𝑜

1

1

1

1

= 3𝑘+ 4,7𝑘+ 4,7𝑘 + 1𝑀 1 𝑅𝑜

= 0,000759 1

Ro= 0,000759 𝑅𝑜 = 1316,021Ω

El circuito queda como se aprecia en la segunda figura de la imagen.

Realizamos la serie entre Ro y la resistencia de 5k 𝑅𝑎 = 𝑅𝑜 + 5000Ω = 1316,021Ω + 5000Ω 𝑅𝑎 = 6,316,021Ω

Circuito quedaría como se aprecia en la imagen.

Realizamos el paralelo entre las dos resistencias

1 1 1 = + 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 1000 6,316,021

1 = 0,00115 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =

1 0,00115

𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 863,313Ω

El circuito quedara de la siguiente manera hallando la resistencia total. Teniendo la Rtotal y el voltaje de alimentación podemos calcular la corriente total utilizando la ley de Ohm.

𝑉 = 𝐼. 𝑅 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =

𝑉 𝑅

110𝑉 863,313Ω

𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0,127 𝐴 Como la resistencia Ra y la de 1K están en paralelo el voltaje es el mismo puedo calcular la corriente que circula por la resistencia Ro.

𝑉 = 𝐼. 𝑅 𝐼𝑅𝑜 =

110𝑉 6,316,201Ω

𝐼𝑅𝑜 = 17,41 𝑚𝐴 Potencia en la resistencia de 1k 𝑉 2 (110)2 𝑃= = 𝑅 1𝐾 𝑃 = 12,1 𝑤 Potencia en la R de 5k 𝑃 = 𝐼 2 𝑋 𝑅 = (17,4𝑚𝐴)2 𝑋 5𝐾 𝑃 = 1,51 𝑊 Conociendo la corriente en Ro puedo calcular el voltaje para hallar la potencia

𝑉𝑅𝑜 = ( 17,41𝑚𝐴)(1316,021) 𝑉𝑅𝑜 = 22,91 𝑉 Como están en paralelo el voltaje es el mismo para las cuatro resistencias 𝑃

(22,91𝑉)2 = = 0,17𝑊 3𝐾

𝑉2 𝑅

𝑟3𝑘=

𝑃

(22,91𝑉)2 4,7𝐾

= 0,11𝑤

𝑃

(22,91𝑉)2 4,7𝐾

= 0,11𝑤

𝑟4,7𝑘=

𝑟4,7𝑘=

𝑃

𝑅1𝑚=

(22,91𝑉)2 1𝑚

= 0,52 𝑚𝑊

Potencia de la fuente 𝑃𝑓= 𝑉𝑓 ∗ 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑓=110𝑣∗( 0,127𝐴) 𝑃𝑓=13,97𝑊 𝑃𝑓=12,1𝑤+1,151𝑤+0,17𝑤+0,11𝑤+0,52𝑚𝑤+0,11= 14.00052𝑊 13,97𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 14,00052 𝑊 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑎 𝑎𝑏𝑜𝑠𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 Medida de la potencia en la resistencia total, debe ser igual a la potencia generada por la fuente.

Determine el codigo de colores de 4 bandas para los valores de resistencia dados si se considera una tolerancia del 10% y verifique si son resistencias comerciales de carbón (las resistencias de carbón son las más empleadas a nivel de montajes de circuitos electrónicos en laboratorio) para esto último deben investigar tablas de valores comerciales de resistencias.

Valor de resistencias 1KΩ 2.5KΩ 5KΩ 3KΩ 4,7KΩ 4,7KΩ 1MΩ

Colores Marrón –negro -rojo- plata Rojo- verde- rojo- plata Verde- negro –rojo -plata Naranja –negro –rojo -plata Amarillo -violeta- rojo -plata Amarillo - violeta- rojo- plata Marrón –negro –verde -plata

Dentro de la tabla de valores comerciales podemos notar que las resistencias de 1Ω Y 4,7Ω son de las más utilizadas.

CONCLUSIONES Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

A través de esta actividad grupal nosotros como estudiantes desarrollamos habilidades para la solución de algunos retos tecnológicos en el área de la electrónica, la electricidad y los sistemas digitales, en los que aplicamos los conocimientos adquiridos en el curso y empleáramos los procedimientos acordes con sus avances formativos. Además, nos sensibilizamos a través del trabajo en grupo y a través del compartir experiencias prácticas asociadas a la necesidad de comprender la naturaleza de la electricidad y el funcionamiento de los dispositivos electrónicos.

REFERENCIAS

Mijarez, C. R. (2014). Electrónica. ( pp 1-22 ) México: Larousse - Grupo Editorial Patria. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=11013 154&ppg=23

Buban, P., & Schmitt, M. L. (2009). Electricidad y electrónica básicas: conceptos y aplicaciones (pp 50-148). México, D.F., MX: McGraw-Hill Interamericana. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=61&docI D=10523022&tm=1466702544744

Grabación web conferencia de soporte para el desarrollo del Paso 2. Recuperado de: https://drive.google.com/file/d/0B8WbEkxsRbgOTHgza21fV0hxaVk/view?usp=s haring

Grabación Segunda web conferencia de soporte para el desarrollo del paso 2. Recuperado de: https://drive.google.com/open?id=0B8WbEkxsRbgObDJtN3l1M2ZpV0E