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Resolución · PAU Convocatoria Extraordinaria Julio 2024 · Extraordinaria 2024
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 8 resultados comprobados en 5 apartados
- Revisión humana pendiente
En la siguiente figura se puede observar la curva tensión-deformación obtenida al someter a una barra de acero a tracción. A partir de 350 MPa, las deformaciones que aparecen son plásticas. [Figura: gráfica σ (MPa, 0 a 600) frente a ε (%, 0 a 0,8). Tramo recto desde el origen hasta el punto A (ε≈0,12 %, σ≈270 MPa); después la curva se curva y sigue subiendo (≈350 MPa en 0,2 %, ≈400 MPa en 0,3 %), pasa por el punto B (ε≈0,41 %, σ≈470 MPa), alcanza el máximo de 500 MPa en 0,5 % y desciende hasta terminar en ≈400 MPa en 0,8 %.]
- a)Determina el valor del módulo de elasticidad de Young.
- b)A la vista de la curva, indica el valor de la tensión máxima y del límite elástico.
- c)Si la sección de la barra de acero que se ha sometido a tracción era de 150 mm2, ¿cuál será la carga a la que finalmente se rompe?
- d)¿Qué deformación presentará la barra en el punto A y en el punto B (elástica, plástica o ambas)?
- e)¿Crees que la barra de acero sufrirá estricción? Razona tu respuesta.
Apartado a
1. Zona elástica y pendiente
En el tramo recto inicial se cumple la ley de Hooke, E=εσ. Se lee el punto A, que está sobre la recta: εA≈0,12 %=1,2⋅10−3 y σA≈270 MPa
—
El eje horizontal está en tanto por ciento: 0,12 %=0,0012.
2. Módulo de Young
E=1,2⋅10−3270 MPa
E≈225000 MPa =225 GPa
Valor típico de un acero (entre 200 y 225 GPa según la lectura de la gráfica).
Apartado b
1. Tensión máxima
Es el máximo de la curva, en ε≈0,5 %
σmax=500 MPa
—
2. Límite elástico
El enunciado dice que a partir de 350 MPa las deformaciones son plásticas
σe=350 MPa
—
Apartado c
1. Carga de rotura
La barra se rompe en el último punto de la curva, σ≈400 MPa (ε=0,8 %): F=σS0=400⋅106⋅150⋅10−6
Frotura=60000 N =60 kN
La carga máxima soportada (a 500 MPa) sería 75 kN, pero la barra rompe a 60 kN porque la tensión nominal baja tras la estricción.
Apartado d
1. Punto A
σA≈270 MPa<350 MPa y está en el tramo recto
Deformación elástica
—
2. Punto B
σB≈470 MPa>350 MPa
Deformación plástica (y elástica: ambas)
La deformación total es la suma de una parte plástica, permanente, y de una parte elástica, recuperable al descargar.
Apartado e
1. Estricción
Después del máximo (ε=0,5 %, 500 MPa) la tensión nominal F/S0 disminuye hasta romper
Sí, sufrirá estricción
En un material dúctil, pasado el máximo la deformación se concentra en una zona de la probeta cuya sección se reduce (cuello); por eso baja la tensión nominal mientras la probeta sigue alargándose.
Respuesta final
E≈225 GPa; σmax=500 MPa, σe=350 MPa; Frotura=60 kN; A elástica, B plástica (con parte elástica); sí hay estricción.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 8 resultados comprobados en 3 apartados
- Revisión humana pendiente
Se dispone de un cilindro de doble efecto con un diámetro interior de 80 mm y un diámetro de vástago de 22 mm. La presión de trabajo es de 8 bar y la carrera es de 200 mm. Equivalencia de unidades: 1 bar = 105 Pa; 1 atm = 1.01325⋅105 Pa. Se pide:
- a)Calcula las fuerzas netas de avance y de retroceso si hay un 10 % de pérdidas debido al rozamiento.
- b)Determina el volumen de aire atmosférico, en litros, consumido en una hora si se realizan 10 ciclos por minuto.
- c)Si se sabe que la energía eléctrica consumida por el compresor de la instalación en una hora ha sido de 0.6 kWh, determina el rendimiento global de la misma si se considera como trabajo útil únicamente el trabajo realizado por el vástago durante el avance.
Apartado a
1. Áreas del émbolo
Avance: Aa=4πD2=4π⋅0,082=5,027⋅10−3 m2. Retroceso (por el lado del vástago): Ar=4π(D2−d2)=4π(0,082−0,0222)=4,646⋅10−3 m2
—
En el retroceso el aire actúa sobre la corona circular, porque el vástago ocupa parte del área.
2. Fuerzas teóricas
Fa=pAa=8⋅105⋅5,027⋅10−3; Fr=pAr=8⋅105⋅4,646⋅10−3
Fa=4021 N; Fr=3717 N
8 bar=8⋅105 Pa.
3. Fuerzas netas (10 % de pérdidas)
Fa,n=0,9⋅4021; Fr,n=0,9⋅3717
Fa,n≈3619 N; Fr,n≈3345 N
La fuerza neta de retroceso es menor porque el área útil es menor.
Apartado b
1. Volumen por ciclo a presión de trabajo
Vciclo=(Aa+Ar)c=(5,027+4,646)⋅10−3⋅0,2=1,935⋅10−3 m3=1,935 L
—
Cada ciclo llena la cámara de avance y la de retroceso a lo largo de la carrera de 0,2 m.
2. Paso a aire libre (ley de Boyle)
pabs=8 bar+1,013 bar=9,013 bar; Vatm=Vciclopatmpabs=1,935⋅1,0139,013=17,21 L por ciclo
17,2 L/ciclo
Se supone proceso isotermo y la presión de trabajo de 8 bar como manométrica (sobre la atmosférica).
3. Consumo en una hora
10 ciclos/min⋅60 min=600 ciclos; Vh=600⋅17,21
Vh≈10330 L de aire libre por hora
Si se tomase 8 bar como presión absoluta saldría ≈9160 L/h: el planteamiento es el mismo.
Apartado c
1. Trabajo útil
Wciclo=Fa,n⋅c=3619⋅0,2=723,8 J; en una hora W=600⋅723,8=434,3 kJ
Wu=0,1206 kWh
Solo cuenta el avance del vástago.
2. Rendimiento global
η=EcompresorWu=0,60,1206
η≈0,201 (20,1 %)
Un rendimiento bajo es típico de la neumática: el aire comprimido es una forma cara de energía.
Respuesta final
Fa,n=3619 N, Fr,n=3345 N; V≈10330 L/h de aire libre; η≈20 %.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 6 resultados comprobados en 3 apartados
- Revisión humana pendiente
Un circuito de corriente alterna en serie que consta de una resistencia de R=150 Ω y una autoinducción de valor L=0.2 H está alimentado por un generador cuya tensión eficaz es de Ve=12 V y cuya frecuencia es de f=1000 Hz. Se pide calcular:
- a)Valor eficaz y valor máximo de la caída de tensión en la autoinducción y en la resistencia.
- b)Desfase entre la tensión del generador y la intensidad.
- c)Capacidad que debe tener un condensador, conectado en serie con R y L, para que el circuito entre en resonancia (la impedancia total del circuito sea mínima).
Apartado a
1. Reactancia e impedancia
ω=2πf=6283,2 rad/s; XL=ωL=6283,2⋅0,2=1256,6 Ω; ∣Z∣=R2+XL2=1502+1256,62=1265,6 Ω
—
—
2. Intensidad
I=∣Z∣Ve=1265,612
Ie=9,48 mA (Imax=13,41 mA)
Imax=Ie2.
3. Caídas de tensión
VR=IeR=9,482⋅10−3⋅150; VL=IeXL=9,482⋅10−3⋅1256,6
VR=1,42 V eficaces (2,01 V máx.); VL=11,92 V eficaces (16,85 V máx.)
Los valores máximos son 2 veces los eficaces. Comprobación: 1,422+11,922=12 V.
Apartado b
1. Desfase
tanφ=RXL=1501256,6
φ=arctan(8,38)≈83,2∘
φ>0: la tensión del generador adelanta a la intensidad (circuito inductivo).
Apartado c
1. Condición de resonancia
La impedancia es mínima (∣Z∣=R) cuando XL=XC, es decir, ωL=ωC1
C=ω2L1
En resonancia la corriente es máxima y está en fase con la tensión.
2. Capacidad
C=6283,22⋅0,21
C≈1,27⋅10−7 F =0,127 μF =127 nF
Condensador pequeño porque la frecuencia es alta (1 kHz) y la bobina grande.
Respuesta final
VR=1,42 V (2,01 V máx.), VL=11,92 V (16,85 V máx.); φ=83,2∘; C=127 nF.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 5 resultados comprobados en 2 apartados
- Revisión humana pendiente
Dado un sistema de regulación en el que se conocen las relaciones entre diferentes señales de este, siendo E la señal de entrada; S la señal de salida; X1,X2,…,X7 son señales intermedias; G1,G2,…,G5 son funciones de transferencia; H1,H2,…,H4 son funciones de transferencia de realimentación: X1=E+H3X3−SH1; X2=G1X1; X3=G2X2; X4=X3−SH2; X5=G3X4; X6=X5−SH4; X7=G4X6; S=G5X7.
- a)Dibujar el diagrama de bloques del sistema.
- b)Calcular la función de transferencia entre la entrada E y la salida S.
Apartado a
1. Estructura del sistema
X1 es la salida del primer sumador (entrada E, realimentación positiva H3X3 y negativa SH1); X2=G1X1, X3=G2X2; X4 es la salida del segundo sumador (X3−SH2); X5=G3X4; X6 es la salida del tercer sumador (X5−SH4); X7=G4X6; S=G5X7
Tres sumadores, cinco bloques directos y cuatro realimentaciones
H3 realimenta X3 (positiva) al primer sumador; H1, H2 y H4 realimentan la salida S (negativas) al primero, segundo y tercer sumador.
2. Diagrama de bloques
Cadena principal E→⊕→G1→G2→⊕→G3→⊕→G4→G5→S con las realimentaciones indicadas
Ver figura
Se cuida que cada flecha de realimentación llegue al sumador con su signo.
Apartado b
1. Lazo interior con H3
X3=G1G2(E+H3X3−SH1)⇒X3=1−G1G2H3G1G2(E−SH1)=A(E−SH1)
A=1−G1G2H3G1G2
Realimentación positiva: el denominador lleva un signo menos.
2. Resto de la cadena
X4=AE−ASH1−SH2; X6=G3X4−SH4; S=G5G4X6. Sustituyendo: S=G3G4G5(AE−ASH1−SH2)−G4G5H4S
—
Se agrupan los términos en S en el primer miembro.
3. Función de transferencia
S[1+G4G5H4+G3G4G5H2+AG3G4G5H1]=AG3G4G5E; multiplicando numerador y denominador por (1−G1G2H3)
ES=(1−G1G2H3)(1+G3G4G5H2+G4G5H4)+G1G2G3G4G5H1G1G2G3G4G5
Resultado comprobado con SymPy resolviendo el sistema de ocho ecuaciones.
Respuesta final
ES=(1−G1G2H3)(1+G3G4G5H2+G4G5H4)+G1G2G3G4G5H1G1G2G3G4G5.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 2 resultados comprobados en 2 apartados
- Revisión humana pendiente
Electrónica digital: convertidor analógico/digital
- a)¿Qué es un convertidor analógico/digital?
- b)Si dicho convertidor dispone de 5 salidas digitales, ¿cuántas combinaciones diferentes se pueden establecer?
Apartado a
1. Convertidor analógico/digital
Circuito que convierte una señal analógica (continua en tiempo y amplitud, p. ej. la tensión de un sensor) en un código digital (binario) que puede procesar un microcontrolador. Proceso: muestreo, cuantificación y codificación
Convierte tensión analógica en número binario
Se usa, por ejemplo, para leer sensores de temperatura, sonido o luz.
Apartado b
1. Combinaciones con 5 salidas
Con n salidas digitales hay 2n combinaciones: 25
32 combinaciones (niveles de cuantificación de 0 a 31)
Con un rango de entrada de Vref, la resolución es Vref/32.
Respuesta final
El ADC convierte una señal analógica en código binario; con 5 salidas, 25=32 combinaciones.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 2 resultados comprobados en 1 apartado
- Revisión humana pendiente
¿Qué son las metodologías ágiles (método Agile)?
- a)Definición de las metodologías ágiles.
Apartado a
1. Qué son
Conjunto de metodologías de gestión y desarrollo de proyectos basadas en ciclos cortos e iterativos (sprints de 1–4 semanas), con entregas parciales funcionales, equipos pequeños y multidisciplinares que se autoorganizan, colaboración continua con el cliente y respuesta rápida al cambio
Gestión de proyectos iterativa, incremental y flexible
Frente al modelo en cascada, planificado por completo al inicio.
2. Ejemplos y valores
Surgen del Manifiesto Ágil (2001): personas e interacciones, producto funcionando, colaboración con el cliente y respuesta al cambio. Marcos habituales: Scrum (sprints, backlog, reuniones diarias, revisión y retrospectiva), Kanban (tablero y límite de trabajo en curso) y XP
Scrum, Kanban, XP
Reducen el riesgo y mejoran la adaptación a requisitos cambiantes.
Respuesta final
Las metodologías ágiles gestionan proyectos en iteraciones cortas con entregas incrementales, colaboración con el cliente y adaptación al cambio (Scrum, Kanban).
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 4 resultados comprobados en 2 apartados
- Revisión humana pendiente
Materiales: tratamientos térmicos del acero
- a)¿En qué consiste un tratamiento térmico para un acero?
- b)Nombra tres tratamientos térmicos que conozcas y descríbelos brevemente.
Apartado a
1. Concepto de tratamiento térmico
Conjunto de operaciones de calentamiento, mantenimiento a una temperatura y enfriamiento controlado, sin fundir, que modifican la microestructura del acero y con ella su dureza, resistencia, tenacidad o ductilidad, sin cambiar su composición
Cambia propiedades por la microestructura
Las fases son: calentamiento, permanencia y enfriamiento (con una velocidad determinada).
Apartado b
1. Temple
Calentamiento por encima de la temperatura crítica (austenización) y enfriamiento rápido (agua, aceite)
Aumenta mucho la dureza y la resistencia, pero vuelve el acero frágil
La martensita formada es dura y frágil.
2. Revenido
Calentamiento posterior al temple a una temperatura inferior a la crítica y enfriamiento
Reduce la fragilidad y las tensiones internas, a costa de algo de dureza
Se aplica casi siempre tras el temple.
3. Recocido (otros: normalizado, cementación)
Calentamiento y enfriamiento muy lento, normalmente dentro del horno
Ablanda el acero, elimina tensiones y mejora la maquinabilidad y la ductilidad
El normalizado es parecido pero enfriando al aire; la cementación aporta carbono en la superficie (tratamiento termoquímico).
Respuesta final
Un tratamiento térmico modifica las propiedades del acero mediante ciclos de calentamiento y enfriamiento; ejemplos: temple (dureza), revenido (tenacidad), recocido (ablandamiento).
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
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- 3 resultados comprobados en 2 apartados
- Revisión humana pendiente
Materiales: estricción
- a)Explique el fenómeno de la estricción en el contexto de la deformación plástica de los materiales y describa cómo se produce la estricción durante el ensayo de tracción.
- b)Proporcione ejemplos de situaciones en las que la estricción sea un factor importante a considerar en la fabricación o el diseño de componentes.
Apartado a
1. Fenómeno de estricción
En un ensayo de tracción de un material dúctil, al alcanzar la resistencia máxima la deformación deja de ser uniforme y se localiza en una zona de la probeta, donde la sección disminuye de forma apreciable (cuello). Se produce en la parte plástica de la curva, después del punto de tensión máxima
Reducción localizada de la sección
La tensión real aumenta en el cuello, pero la tensión nominal F/S0 baja y la probeta rompe poco después por esa zona.
2. Cómo se aprecia en el ensayo
Hasta la tensión máxima el alargamiento es uniforme a lo largo de la probeta; después se forma el cuello, la carga necesaria disminuye y la probeta rompe en la sección más reducida con la típica fractura de copa y cono
Aparece tras la tensión máxima y precede a la rotura
Los materiales frágiles rompen sin apenas estricción.
Apartado b
1. Ejemplos de interés
Diseño de estructuras y recipientes: la estricción avisa antes de la rotura (fallo dúctil) y se prefieren aceros dúctiles; conformado por estirado, trefilado o embutición de chapa, donde un exceso de estricción provoca grietas o roturas de la pieza; cables y tornillos
Importante en conformado y en seguridad estructural
La capacidad de estricción mide la ductilidad (estricción porcentual).
Respuesta final
La estricción es la reducción localizada de sección tras la tensión máxima en materiales dúctiles; importa en conformado (trefilado, embutición) y en seguridad estructural.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 4 resultados comprobados en 2 apartados
- Revisión humana pendiente
Para la instalación neumática representada en la figura: [Figura: cilindro de simple efecto con retorno por muelle, gobernado por una válvula 3/2 (1.1) con accionamiento neumático y retorno por muelle, cuyo pilotaje (línea discontinua) procede de la vía 2 de una válvula 3/2 (1.2) accionada por pulsador y con retorno por muelle. Ambas válvulas se alimentan por su vía 1 desde la fuente de aire comprimido.]
- a)Identifica cada uno de sus componentes.
- b)Explica cuál es el funcionamiento de la instalación.
Apartado a
1. Identificación de componentes
1.0: cilindro neumático de simple efecto con retorno por muelle. 1.1: válvula 3/2 normalmente cerrada con accionamiento neumático (pilotaje) y retorno por muelle. 1.2: válvula 3/2 normalmente cerrada con accionamiento manual por pulsador y retorno por muelle. Además, la fuente de aire comprimido (alimentación) y los escapes a la atmósfera de las vías 3
Cilindro SE, 3/2 pilotada y 3/2 con pulsador
Las vías de una válvula 3/2 son: 1 (alimentación), 2 (utilización) y 3 (escape).
Apartado b
1. Funcionamiento en reposo
En reposo ambas válvulas están cerradas (vía 1 bloqueada): la válvula 1.1 pone el cilindro a escape y el muelle mantiene el vástago retraído
Cilindro retraído
—
2. Al accionar el pulsador
Al pulsar 1.2 pasa aire de 1 a 2 y llega a la señal de pilotaje de 1.1, que conmuta; entonces el aire llega por 1.1 a la cámara del cilindro y el vástago avanza
Cilindro avanza
Mientras se mantiene el pulsador, el cilindro permanece avanzado.
3. Al soltar el pulsador
Se corta el pilotaje y 1.1 vuelve a su posición por el muelle; el cilindro se vacía por el escape 3 y el muelle recoloca el vástago
Cilindro retrocede
Es un mando indirecto: el pulsador solo maneja la señal de pilotaje y la válvula 1.1 gobierna el caudal que mueve el cilindro.
Respuesta final
Mando indirecto de un cilindro de simple efecto: el pulsador 1.2 pilota la válvula 1.1 y el cilindro avanza mientras se pulsa; al soltar, retrocede por el muelle.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 3 resultados comprobados en 1 apartado
- Revisión humana pendiente
En un escenario doméstico para personas mayores se pretende diseñar soluciones basadas en Inteligencia Artificial. Haz una propuesta de 2 funcionalidades justificadas que aporten mejoras basadas en paradigmas IA, en su actividad cotidiana en el hogar.
- a)Dos funcionalidades justificadas.
Apartado a
1. Propuesta 1: detección de caídas
Cámara con visión artificial o sensores de movimiento en el suelo, con red neuronal entrenada para reconocer una caída; avisa automáticamente a un familiar o al servicio de emergencias
Detección de caídas con visión por computador / aprendizaje automático
Justificación: las caídas son una causa frecuente de lesiones graves; la detección automática reduce el tiempo de respuesta y permite vivir de forma independiente sin que alguien vigile.
2. Propuesta 2: asistente por voz y recordatorios
Asistente conversacional (procesamiento del lenguaje natural) que recuerda medicación y citas, maneja luces y calefacción por voz y se adapta a los hábitos del usuario (aprendizaje automático)
Asistente inteligente doméstico
Justificación: facilita la vida diaria y la adherencia al tratamiento, sin obligar a manejar interfaces complejas; el sistema aprende rutinas y detecta cambios anómalos (p. ej. no levantarse).
3. Precauciones
Privacidad y consentimiento (datos de salud y de imagen, RGPD), tratamiento local de los datos cuando sea posible y supervisión humana de las alertas
—
Se trata de apoyar, no de sustituir a las personas.
Respuesta final
Dos funcionalidades justificadas: detección de caídas mediante visión artificial y asistente de voz con recordatorios y domótica adaptativa.
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 4 resultados comprobados en 3 apartados
- Revisión humana pendiente
Corriente alterna: conceptos básicos
- a)Indica dos ventajas y una desventaja de la corriente alterna frente a la continua.
- b)¿Qué significado tiene el valor eficaz en corriente alterna?
- c)¿Qué relación hay entre los valores eficaces y máximos en la tensión, corriente y potencia alterna?
Apartado a
1. Ventajas de la corriente alterna
- Con transformadores se eleva y reduce la tensión con facilidad y poca pérdida, lo que permite transportar a alta tensión (menor intensidad, menores pérdidas RI2) y distribuir a baja tensión. 2) Los alternadores y los motores de inducción son sencillos, robustos y baratos
2 ventajas: transformación sencilla y generadores/motores simples
Es la razón histórica por la que la red eléctrica es alterna.
2. Desventaja
No se puede almacenar directamente (hay que rectificarla para cargar baterías o alimentar electrónica) y presenta pérdidas adicionales por efecto pelicular, reactancias y potencia reactiva
1 desventaja: no se almacena y hay potencia reactiva
—
Apartado b
1. Valor eficaz
Es el valor de una corriente (o tensión) continua que, aplicada a una misma resistencia, produce la misma potencia disipada (el mismo efecto calorífico) que la alterna; equivale a la media cuadrática: Vef=T1∫0Tv2dt
Equivalente en continua a efectos de potencia
Los voltímetros y amperímetros de alterna miden valores eficaces: «230 V» es eficaz.
Apartado c
1. Relación entre eficaz y máximo
Para una señal senoidal: Vef=2Vmax e Ief=2Imax; la potencia (activa) media vale P=VefIefcosφ=2VmaxImaxcosφ
Vmax=2Vef; Imax=2Ief; Pmax=2Pef (en resistiva)
La potencia instantánea en una resistencia oscila entre 0 y VmaxImax=2VefIef, con media VefIef.
Respuesta final
Ventajas: transformación sencilla y máquinas simples; desventaja: no almacenable y reactiva; eficaz = equivalente en potencia; Xef=Xmax/2 y P=VmaxImax/2 (cos φ=1).
Comprobado con cálculo simbólico · revisión humana pendiente
Cálculo simbólico: un programa de álgebra (SymPy) rehace las cuentas con fracciones y raíces exactas y comprueba que el resultado coincide.
Cómo se comprobó
- Método: SymPy rehace los resultados exactos y comprueba que coinciden.
- 3 resultados comprobados en 1 apartado
- Revisión humana pendiente
Describe la funcionalidad de la acción "P" en un controlador PID y explícalo mediante un ejemplo.
- a)Acción P y ejemplo.
Apartado a
1. Acción proporcional
La acción P hace que la salida del controlador sea proporcional al error actual: u(t)=Kpe(t), con e=r−y y Kp la ganancia proporcional (en Laplace C(s)=Kp)
u=Kpe
Cuanto mayor es el error, mayor es la corrección. Responde inmediatamente al error presente.
2. Efectos
Aumentar Kp reduce el error en régimen permanente y acelera la respuesta, pero no lo anula del todo y, si es excesiva, produce sobreimpulso y oscilaciones o inestabilidad
Reduce el error, no lo elimina
Por eso se combina con la acción integral (PI) y la derivativa (PID).
3. Ejemplo
Termostato de una calefacción con consigna 22 ∘C: si la temperatura es 20 ∘C, e=2 ∘C y con Kp=50 W/∘C el calefactor entrega u=100 W; al acercarse a 22 ∘C el error baja y la potencia también
Potencia proporcional al error
Cuando la potencia necesaria para mantener la temperatura no es nula, queda un pequeño error permanente (error estacionario) que la acción P sola no elimina.
Respuesta final
Acción P: salida proporcional al error, u=Kpe; reduce el error pero deja error permanente; ejemplo del termostato con Kp=50 W/∘C.