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UPAO - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

3P D

Electrotecnia

2018 10

Apellidos y Nombres

1.- El calentador de una terma consume 3.5 Kilovatios en una instalación de 220 V. Se pide determinar: a) La corriente que circula por el calentador

I = 15.09 Amp

b) El tipo de de conductor conductor que se debe utilizar utilizar

# 12 AWG

c) La resistencia equivalente del calentador

Req = 13.8 Ω

d) El costo de la energía que consume si se usa 4 horas todos los días durante un mes

Costo = S/. 420

Solución: P = 3500 W

I = P/V = 2500/220 = 15.09 Amp.

V = 220 v

Req = V/I = 220/15.09 = 13.8 Ohmios Tipo de conductor a utilizar: Alambre Alambre # 12 AWG (20 Amp 3.389 mm2) aislamiento TW E = P ( T ) = 3500 x (30 dias)(4 horas/día) = 420,000 W-h = 420 KW-h KW-h

Costo = S/.420

2.- La terma del problema anterior debe calentar un depósito de 50 litros de agua desde 20 °C hasta 90 °C. Se desea determinar el tiempo en minutos que tomará esta operación, para poder utilizarla en la sala de maternid maternidad ad del Hospital Lazarte de Trujillo. e) tiempo estimado:

t = 69.44 minutos

f) Si se utiliza un alambre de Nicrom Nicr om de 12 Ohmios por metro; Calcular la logitud del alambre de Nicrom a utilizar Lnicrom = 1.15 metros

Solución: Q = m (Ce) [∆T°] = 50,000 ( 1 ) [90 ) [90 - 20] = 50,000 (70) = 3,500,000 Cal = 3500 K Cal Q = 0.24 E = 0.24 ( P ) t

----------------------------------------> ->

t = 3500 000 / [0.24 (3500)] = 4166 seg t = 69.44 minutos

R = 13.8 Ohmios = (12 Ohmios/metro) x (Lmetros) -------------> L metros = 1.15 metros

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3.- En la iluminación del muelle de Pacasmayo, se colocan luminarias de 90 vatios, 220 v cada 5 metros. El trayecto a iluminar es de 225 metros. Un practicante de IIND UPAO propone utilizar la línea de media tensión con un transformador de 10,000 voltios y colocar todas las luminarias en serie a este voltaje. g) Calcular la corriente por los conductores I = 0.41 Amp. h) Determinar la potencia del transformador de 10,000 v P(transformador) = 4100 V.A

Si un alumno de ELECTROTECNIA propone la conexión en paralelo de las luminarias, calcular: i) El tipo de de conductor conductor a colocar colocar = # 10 AWG j) Cuál es es la ventaja ventaja y desventaja desventaja de esta propuesta? propuesta?

Solución: alternativa 1: Conexión en serie a 10,000 v Luminarias: V = 220 v

P = 90 W

I = P/V = 0.409 Amp

Req = 537.7 Ohmios = Rx

Si se colocan en serie a una tensión de 10,000 v en la cantidad de 225/5 = 45 luminarias: .... 537.7

537.7

537.7

537.7

V(Rx) = 10 000 / 45 = 222.22 v (casi el voltaje nominal = no hay problema en su funcionamiento) I = V / I = 10,000/ [45(537.7)] = 0.413 Amp (todos tienen la misma corriente) El tipo de conductor sigue siendo el alambre # 14 AWG de acuerdo al CNE la potencia del transformador transformador de 10,000 v

P = V (I) = 10,000 (0.41) = 4100 Watts P(transformador) = 4.1 K Volt-Amperes

Ventaja: La Ventaja: La corriente es muy pequeña y el conductor está sobredimencionado por el CNE



45(0.41) = 18.59 A

I total

0.41A

537.7

0.41A

537.7

0.41A

0.41A

537.7

537.7

Todas las luminarias se conectan a los mismos cables y a la misma tensión La corriente total, mas cerca a la fuente, es: I(total) = 45 (Iluminaria) = 45 ( 0.41 0.41 Amp ) = 18.59 Amp Amp El conductor a colocar en la instalación será el # 10 AWG AWG

(30 Amp)

( mayor costo)

Ventaja:Independencia Ventaja:Independencia de operación: si falla una, las otras siguen en condiciones normales Se puede hacer uso de electricidad en cualquier parte de la instalación, pues está a 220 v AC Desventaja: El conductor debe ser de mayor calibre, costo y mas cerca a la fuente lleva mas corriente. No usa transformador de 220 a 10,000 voltios, usa la red industrial de AC 4.- En el circuito mostrado, Determinar el voltaje indicado como Vo

k) Vo = ..................... .......................... ..... l) La potencia de la fuente IA P(IA) = ......................

IA

m) Si Vo debe ser 60 voltios, determinar el nuevo valor de la corriente IA IA´ = ......................... Ing. Oscar Morales Gonzaga

Solución: Existen muchos métodos de solución. Utilizaremos el de la homogeneidad (Propiedad de las redes lineales). Suponiendo una corriente Ix en Ix en una de las resistencias: Ix=9 A



- 60 + Ix=9 A + 90 -

1A

10 A

+

+ V= 150 -

Usando divisor de voltaje: 20 150 x ----------- = 100 v 20 + 10

Iz Por Ley de Ohm Iz = 100/20 = 5 Amp

Por lo tanto, tanto, en el el nodo nodo superior:

I = 10 10 Amp + Iz = 15 Amp. Amp.

Entonces por una regla de 3 simple: Si con Entonces: con

(Linealidad – Homogeneidad) Homogeneidad)

I = 15 se obtiene ----------------> ----------------> Vo = 90v IA = 2.4 se obtendrá ---------------> ---------------> Vo = 90 (2.4) / (15) = 14.4 v

Para el voltaje en la fuente de corriente Si con Entonces, con

I = 15 se obtiene ----------------> ----------------> V(I) = 150v IA = 2.4 se obtendrá --------------> --------------> V(I) = 150(2.4)/(15) 150(2.4)/(15) = 24 v

y se calcula la potencia de la fuente IA:

P(IA) = (2.4Amp)[24 voltios) = 57.6 W

Nuevamente, por una regla d 3 simple: simple: Si con entonces:

I = 15 se obtiene ----------------> ----------------> Vo = 90v IA´ = 2 ?

---------------> ---------------> Vo = 60

IA´ = (15) [60] / 90 = 10 Amp.

se calcula de:

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