Problema 8 Seminario 1 Requerimientos de energía Duración 29 minutos

Summary

El guion trata sobre un problema de ingeniería relacionado con el diseño de un sistema de calefacción para una piscina. Se discute cómo calcular el consumo de combustible semanal y mensual para mantener una temperatura deseada, teniendo en cuenta la pérdida de calor a través de la superficie y las paredes de la piscina. El problema involucra cálculos de volumen, flujo de calor, eficiencia del calentador y poder calorífico del combustible, para determinar la cantidad de combustible necesario para calentar el agua de 20 a 30 grados centígrados en un período de 24 horas.

Takeaways

• 😀 El seminario discute un problema de diseño de un sistema de calefacción para una piscina de 2 metros de profundidad y 25 metros de largo y ancho.
• 🔍 Se requiere que el sistema eleve la temperatura del agua de 20 a 33 grados centígrados en 24 horas, con un enfoque en las primeras tres horas.
• 📏 Se calcula el volumen de agua de la piscina como 1250 metros cúbicos, equivalente a 1250000 litros o 1250000 kilos de agua.
• 🔥 Se menciona una tasa de pérdida de calor de 0.96 kilos por metro cuadrado por segundo, con una superficie total de 625 metros cuadrados.
• 🌡️ El problema involucra la compensación de calor perdido y la necesidad de mantener una temperatura constante en la piscina.
• 🛠️ Se utiliza un quemador de gas natural con un poder calorífico de 40.000 kilos por kilogramo y una eficiencia del 80%.
• 📉 El análisis incluye la división del problema en dos partes: el calentamiento inicial en las primeras tres horas y el mantenimiento de temperatura en las siguientes 21 horas.
• 📊 Se calcula el flujo de calor perdido y el calor necesario para mantener la temperatura, resultando en diferentes requerimientos de energía para cada período.
• 🔢 Se realiza un cálculo detallado para determinar la cantidad de combustible que se quema en función de la energía requerida por el calentador.
• 📈 Se concluye con el cálculo del consumo mensual de combustible, que se determina sumando los requerimientos diarios y multiplicando por 30 días.
• 👨‍🏫 El seminario enfatiza la importancia de comprender el flujo de calor y la aplicación de la ley de conservación de la energía para resolver el problema.

Q & A

¿Cuál es el problema principal tratado en el seminario?

El problema principal tratado en el seminario es diseñar un sistema de calefacción para una piscina que pueda aumentar la temperatura del agua de 20 a 33 grados centígrados en un período de 24 horas.

¿Cuáles son las dimensiones de la piscina para la que se está diseñando el sistema de calefacción?

Las dimensiones de la piscina son de 2 metros de profundidad, 25 metros de largo y 25 metros de ancho.

¿Cuál es el volumen de agua que contiene la piscina?

El volumen de agua que contiene la piscina es de 1250 metros cúbicos, lo que equivale a 1250000 litros o 1250000 kilos de agua.

¿Cuál es la tasa de pérdida de calor por la superficie de la piscina?

La tasa de pérdida de calor por la superficie de la piscina es de 0.96 kilos por metro cuadrado por segundo.

¿Cuál es el flujo de calor perdido por la superficie de la piscina?

El flujo de calor perdido por la superficie de la piscina es de 600 kilos por segundo, ya que la superficie total es de 625 metros cuadrados.

¿Cuál es la eficiencia del quemador de gas natural utilizado en el sistema de calefacción?

La eficiencia del quemador de gas natural utilizado en el sistema de calefacción es del 80%.

¿Cuántos kilos de combustible se queman durante las tres primeras horas para calentar la piscina?

Durante las tres primeras horas, se queman aproximadamente 1835 kilos de combustible para calentar la piscina.

¿Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura del agua de 20 a 30 grados centígrados?

Se necesitan 52 millones 250 mil kilos de calor para elevar la temperatura del agua de 20 a 30 grados centígrados.

¿Cuántos kilos de combustible se queman en total en un día para mantener la temperatura de la piscina?

En total, se queman 417.5 kilos de combustible en un día para mantener la temperatura de la piscina.

¿Cuántos kilos de combustible se necesitan al mes para el sistema de calefacción de la piscina?

Se necesitan 97 mil 584 kilogramos de combustible al mes para el sistema de calefacción de la piscina.

¿Cómo se justifica la cantidad de combustible que se quema durante las 21 horas restantes del día?

Durante las 21 horas restantes, el objetivo no es calentar el agua sino compensar las pérdidas de calor al ambiente, lo que requiere una cantidad menor de combustible comparado con las tres primeras horas.