Efecto térmico de la electricidad con ejemplos

Descripción del efecto térmico con pocos ejercicios

1. EFECTO TÉRMICO DE LA ELECTRICIDAD Cuando la corriente eléctrica fluye por una resistencia eléctrica ésta se calienta. El calor producido depende de la energía eléctrica consumida por la misma, E = P * t Las aplicaciones del efecto térmico de la electricidad: Calefacción Cocinas Hornos . El efecto térmico también provoca inconvenientes cuando no es deseado, como por ejemplo el calentamiento que se produce en los conductores de las líneas eléctricas cuando son recorridos por corriente.

2. Efecto Joule Los conductores y las resistencia se calientan cuando son atravesados por una corriente eléctrica. Fenómeno conocido como “Efecto Joule". El físico P. James Joule estudió la relación que existe entre la energía y su transformación plena en calor. A base de experimentar con un calorímetro. Llegó a la conclusión de que la energía de 1 Julio es equivalente a 0,24 calorías. Q= 0,24 *E Q = calor en calorías E = energía en Julios Además, E = P * t E = I 2 *R*t

3. Efecto Joule - Ejemplos

4. Ejercicios Calcular el calor desprendido por un horno eléctrico de 2000W en 5 minutos de funcionamiento. Calcular el calor desprendido por un conductor de cobre de 100 m de longitud y 1,5 mm2 de sección que alimenta un grupo de lámparas de 1500W de potencia a una tensión de 230 V durante un día.

5. Calor específico El calor específico de una substancia es la cantidad de calor que se precisa para aumentar la temperatura en 1°C una masa de 1 gramo. Para elevar la temperatura en 1°C Se necesita 1 caloría para 1 gramo de agua. Se necesita 0,093 calorías para 1 gramo de cobre. Conociendo el calor específico de una substancia y su masa es posible calcular la cantidad de calor que es necesario aplicar para elevar su temperatura. Para ello aplicaremos la expresión: Q = m * c * ∆ t° Q= cantidad de calor (calorías) m = masa (gramos) c = calor específico (cal/gr °C) ∆ t° = Variación de temperatura

6. Calor específico Substancia Calor Específico Cal/ gr°C Agua 1 Cobre 0,093 PVC 0,210 Acero 0,110 Aluminio 0,220

7. EJERCICIOS Determinar el calor necesario para elevar la temperatura de un litro de agua de 20 a 50°C. Determinar la potencia que deberá tener un termo eléctrico de agua para calentar un depósito de 50 litros en 1 hora. El agua entra a 12°C y se desea calentarla hasta 60°C. Calcular también el valor óhmico de la resistencia de caldeo para una tensión de 230 V. Calcular el tiempo aproximado que hay que tener conectada la resistencia calefactora de un calentador eléctrico de agua sanitaria de 3500 W de potencia, si la capacidad de su depósito es de 75 litros, y el agua se calienta de 10°C a 50°C.

8. Resistencia de un conductor Material Resistividad ( Ω mm 2  /m) a 20°C Aluminio 0,028 Cobre 0,0172 Constatan 0,489 Plata 0,0159 Plomo 0,205 Tungsteno 0,0549   Donde: ρ resistividad del material L longitud del cable S el área de la sección transversal Hallar la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica un conductor de cobre de 500 m de longitud cuyo diámetro es 1,6 mm

9. Calentamiento de los conductores Calcular la potencia que se pierde en un conductor de cobre de 100m de longitud y 1,5 mm2 de sección que alimenta un motor eléctrico de 3 kW de potencia a una tensión de 230 V. La potencia perdida en un conductor produce calor que, al acumularse, eleva su temperatura, pudiendo fundir el aislante.

10. ¿Por qué se emplean altas tensiones en el transporte de energía? Con un voltaje de: 120 V 10 000 V    

11. Caídas de tensión en las líneas eléctricas Se desea suministrar energía eléctrica a un motor de 10 kW a 230 V. Para ello, se tiende una línea de cobre de 6mm2 de sección desde un trasformador de distribución situado a 75m. Calcular: a)resistencia de la línea. b)intensidad del circuito c) caída de tensión en la línea d) potencia perdida en la línea.

12. Cortocircuito Se llama cortocircuito a la unión de dos puntos, entre los cuales hay una tensión eléctrica, por un conductor con resistencia muy baja, lo que origina, una intensidad muy elevada. A una tensión de 100V se produce un cortocircuito mediante un conductor de 0,01 ohmios de resistencia. ¿Cuál es la intensidad de cortocircuito? Determinar la intensidad de cortocircuito que aparecerá en una toma de corriente si la energía proviene de un transformador de distribución de 125 V y la línea de alimentación consiste en cable de cobre de 4mm2 de sección con una longitud total de 100 m.

13. Sobrecarga Se produce una sobrecarga cuando hacemos pasar por un conductor eléctrico más intensidad de corriente que la nominal. Se provocan por: Conectar demasiados receptores en una línea eléctrica. Mal funcionamiento de un receptor que tiende a un mayor consumo eléctrico. Motor eléctrico que es obligado a trabajar a más potencia que su nominal. Las sobrecargas originan un aumento de intensidad por los conductores que, con el tiempo suficiente, puede llegar a provocar su destrucción por elevación de temperatura. Factores que afectan: El número de veces que se supera la intensidad nominal. El tiempo que dura la sobrecarga. Una sobrecarga provoca daños cuando estos dos factores son considerables.

14. Sobrecarga