viernes, 22 de abril de 2016

Análisis de circuitos en ingeniería

Conversión de Unidades

Relaciones entre sistemas de medida

Conversiones

Para realizar conversiones vamos a usar las unidades de energía

Tabla de equivalencias de unidades de energía

Para llenar la tabla anterior (calcular L2, L3, etc.) se hacen conversiones. Vamos a considerar que son conocidas las relaciones indicadas en verde, es decir, las que se relacionan con el JOULE.

Ejemplo 1 conversiones paso a paso

Convertir 1 Lbf-pie a Cal, BTU, KWH (C1, B1, K1)

PASO 1: escribir la cantidad a convertir:

PASO 2: determinar la primera unidad hacia dónde voy.

Es decir, a que unidad quiero llegar:

PASO 3: determinar si hay alguna relación directa

Determinar una relación directa (que yo conozca) entre lbf-pie y calorías:

PASO 4: determinar alguna relación intermedia

Determinar alguna unidad intermedia que relacione Lbf-pie y calorías:

Por tanto, debo primero convertir lbf-pie a Joule y luego los Joule resultantes a calorías:

PASO 5: elección del denominador

Sin escribir la relación numérica entre ellas, coloco en el denominador la unidad que cancela (de donde vengo), y en el numerador la unidad a la que quiero llegar:

Ahora coloco la relación numérica conocida entre Joule y Lbf-pie, sabiendo que

Ahora, aplico el mismo proceso al resultado anterior, es decir multiplicando por una fracción cuyo denominador sea Joule y numerador calorías, convirtiendo así los J a cal.

Por tanto,

Esta es C1, una de las conversiones solicitadas.

PASO 6: convertimos lbf-pie a BTU.

Ahora, vamos a determinar alguna relación directa o intermedia entre Lbf-pie y BTU

La unidad o relación intermedia es el JOULE.

PASO 7: convertimos lbf-pie a Joule y luego los Joule a BTU

Esta es B1, otra de las conversiones solicitadas.

PASO 8: convertimos lbf-pie a KWH

Determinar alguna relación entre Lbf-pie y KWH

La unidad o relación intermedia es el JOULE.

PASO 9: convertimos lbf-pie a Joule y luego a KWH

Esta es K1, una más de las conversiones solicitadas.

Se puede notar que E-07 es 10-7

Qué tal si intentas hacer las que faltan y comparas tus resultados con la tabla. Observa que la tabla está dada en unidades de ingeniería. La Tabla completa es:

Ejemplo 2 conversiones

Una típica lámpara incandescente opera a una potencia de 60 W. Si se deja encendida permanentemente, ¿Cuánta energía en KWH y en joule se consume diario, y por semana, y cuál es el costo diario y semanal si la energía se cobra a una tarifa de $328 colombianos, mayo 2012 (18,52 centavos de dólar) por kilowatt hora? (el dólar está hoy 24 de abril de 2012 a $1771,13).

Paso 1: determinar la fórmula que relaciona energía, potencia y tiempo.

Paso 2: determinar la energía en KWH que consume la lámpara en un día.

Paso 3: convertir la energía en Joule

Paso 4: determinar la energía en KWH y en Joule que consume la lámpara semanalmente

Paso 5: calcular el costo diario y semanal

Este es el costo del consumo de una lámpara de 60W que se deja encendida permanentemente

Ejemplo 3 conversiones

Un computador de 800 watt consume 0,8 KWH y una bombilla de 60 watt consume 0,060 KWH. Si usted deja encendidos un bombillo y un computador una hora diaria, sin aprovechar y desperdiciando energía, ¿cuánto tiene que pagar por el desperdicio diario, semanal, mensual y anualmente, si el costo de 1 KWH es de $328 pesos colombianos? (el dólar está hoy 24 de abril de 2012 a $1771,13). Las respuestas se pueden ver en la tabla. Se anexa la producción de energía de algunas centrales hidroeléctricas en Colombia para efectos de comparación.

Descargue archivo en Excel: cálculo consumo energía, abajo a la derecha, en ZONA DE DESCARGAS.

Ejemplo 4 conversiones

Medellín es una ciudad de 3,5 millones de habitantes. Si imaginamos que una familia está compuesta por 5 personas, entonces hay 700000 familias. Cuanta energía y dinero se puede ahorrar si todas las familias ahorran el consumo de un bombillo y un PC durante 1 hora diaria por un año. La respuesta se ve en la tabla.

Descargue archivo en Excel: cálculo consumo energía, abajo a la derecha, en ZONA DE DESCARGAS

¡¡¡Se observa que habría un ahorro de 220 MWH en un año, y us$40 millones de dólares. 40 millones de dólares tirados a la basura, o mejor aprovechados por la empresa de energía de Medellín. Para efectos de comparación se adjunta el aporte anual al sistema de generación de algunas centrales de EPM.