FÍSICA ONDULATORIA y ESTÁTICA

Universidad Autónoma del Estado de México

Plantel “Isidro Fabela Alfaro” de la Escuela Preparatoria

Avance 4

Integrantes:

Oscar Uriel Figueroa Cruz
Diego Arturo García Martínez
Freddy Aldair Martínez González
Diana Becerril Hernández
Jairo Piña López

FÍSICA ONDULATORIA Y ESTÁTICA

Grupo J1

2018A

Aparatos que usamos y pueden dañar la salud o el medio ambiente

1. Refrigerador

• Principios físicos que sustentan su funcionamiento

Segunda ley de la termodinámica (eficiencia de una máquina térmica): Es la relación entre el trabajo mecánico producido por una máquina térmica y la cantidad de calor que se le suministra.

Efecto Joule: Nos dice cuando circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor y eleva la temperatura de este.

• Impacto en la vida cotidiana

Los avances tecnológicos siempre han sido la mano derecha del hombre al momento de realizar trabajos y ayudar con las necesidades básicas, era de esperarse que al tener cierta necesidad básica (comer) tengamos que adquirir energía mediante la ingesta de alimentos pero como conservar tanta comida sin que entre en estado de putrefacción o bien se descomponga.

Es aquí que entra el refrigerador el cual su función principal es la de mantener los alimentos en buenas condiciones por más tiempo, es decir, prolongar su conservación; aunque también tiene otras utilidades, como enfriar bebidas u otros alimentos que resultan más placenteros a disfrutarse a bajas temperaturas. Qué sería de nosotros si no pudiéramos disfrutar de un gélido bocadillo en verano, hacer cubitos de hielo para esos días calurosos o bien mantener fresca la carne.

En términos de física un refrigerador enfria alimentos para evitar la proliferación de bacterias. Así como usamos este electrodoméstico como bueno también tiene su lado malo, comúnmente se dice que en exceso todo es malo y en efecto, el refrigerador no se salva de ser uno de ellos pues el mal impacto que este causa es conocido de manera genérica como CFC (Cloro Fluoro Carburos) los cuales son los principales causantes de la destrucción de la capa de ozono por lo que ha quedado restringido su uso.

• Algoritmo

Funcionamiento del refrigerador (iniciando por el compresor)

1. El refrigerante, al pasar por el compresor aumenta su presión (se comprime y aumenta su temperatura)
2. Se convierte en un vapor sobrecalentado con alta presión y cambia del estado gaseoso al estado líquido (licuefacción) al pasar por el condensador.
3. En la válvula de expansión  se experimenta la repentina reducción en la presión sobre el refrigerante
4. Una parte del refrigerante se evapora y se expande
5. La parte que se expande causa un descenso en la temperatura del refrigerante
6. la parte que experimenta la evaporación del líquido refrigerante, está presente en el evaporador, el cual absorbe el calor de los alimentos que están en el refrigerador y por lo tanto, los mantiene fríos.
7. El refrigerante elevó su temperatura y pasa a su fase gaseosa.
8. El refrigerante que es ahora un gas, entra de nuevo al compresor y el ciclo se repite.

• Diagrama de flujo del funcionamiento

• Daños a la salud y medio ambiente

Los refrigeradores viejos no sólo representan un peligro en casa, pues pueden provocar una explosión, sino también en todo el planeta. Los gases y aceites que permanecen en su interior adelgazan la capa de ozono, y según una especialista, los problemas en la atmósfera están relacionados con la exposición a los rayos ultravioleta y el cáncer.

2. Bomba de agua

Es la máquina que transforma energía, aplicándola para mover el agua. Este movimiento, normalmente es ascendente. Las bombas pueden ser de dos tipos “volumétricas” y “turbo-bombas”. Todas constan de un orificio de entrada (de aspiración) y otro de salida (de impulsión). Las volumétricas mueven el agua mediante la variación periódica de un volumen. Es el caso de las bomba de émbolo. Las turbobombas poseen un elemento que gira, produciendo así el arrastre del agua. Este elemento “rotor” se denomina “Rodete” y suele tener la forma de hélice o rueda con paletas.

El movimiento de las paletas del molino de viento se transmite a una bomba que extrae agua de un pozo. Cuando la bomba recibe la energía a través de un motor acoplado (eléctrico, de gasóleo o gasolina), al conjunto se le llama moto-bomba. El motor puede también estar separado de la bomba. Entonces hace falta un elemento que le transmita el movimiento. Puede ser una polea, un eje, etc.

Tipos de bomba

• Bomba de embolo
• Bomba de pistón
• Bomba de paletas
• Bomba de lóbulos
• Bomba de engranajes
• Bomba de tornillo
• Bomba peristáltica
• Bomba centrífuga
• Bomba de ariete
• Principios físicos que sustentan su funcionamiento
• Cilindrada

Su expresión es en cm3/r, donde r son las revoluciones. La cilindrada es el volumen de fluido desplazado según la rotación completa del eje de la bomba. Rendimiento volumétrico. Nunca es del 100%, por dos causas, el rendimiento total y la presión. El rendimiento volumétrico es la relación existente entre el caudal efectivo y el teórico. Caudal. Se expresa en litros/minutos, y su fórmula teórica es:

Cavitación. Es un fenómeno físico que se produce cuando el fluido tiene dificultad de ser aspirado por la bomba, por lo cual, se pierde presión, dando lugar a burbujas en el propio fluido. Las burbujas están constituidas por los vapores del propio fluido.

• Presión Hidráulica

La presión del fluido que se ejerce realmente juega un papel muy importante en esta “Multiplicación de Fuerza” y en este contexto hay dos características de la presión hidráulica que conviene recordar.

1. La presión hidráulica se mide como una fuerza por unidad de área, por ejemplo bar (=kg/cm²) o PSI (Pounds per Square Inch = Libras por pulgada cuadrada).

2. La presión hidráulica en cualquier punto del fluido es la misma en todas direcciones siempre que, por supuesto, el fluido esté estático (sin moverse)

• Presión y fuerza

La ecuación para calcular la fuerza de salida de un cilindro, dado que se conocen el área eficaz y la máxima presión de trabajo de diseño, es sencillamente:

Area eficaz (cm²) x Presión (bar)  / 981 = Fuerza de Salida (Toneladas)

Por ejemplo el modelo de Hi-Force con referencia HLS502 tiene un área eficaz de 71,3 cm² y una presión máxima de trabajo de 700 bar, por lo tanto,

71,3 (cm²) x 700 (bar) / 981 = 50,88 Toneladas

• Impactos en la vida cotidiana

Las bombas hidráulicas  son indispensables en la actualidad y preguntémonos ¿por qué? De estas obtenemos el agua de una forma más rápida, ya no tenemos que levantarnos temprano, bajar la cubeta y llenarla en el pozo, recogerla y caminar hasta nuestra casa, ahora basta con abrir la llave y sale el agua, o cuando queremos bañarnos, al momento de conducir en los autos, los amortiguadores pero es importante recalcar que el uso de estas ha sido un gran avance tecnológico para la humanidad.

• Algoritmo

Funcionamiento de una bomba de agua

1. El agua es aspirada por el tubo de entrada de la Bomba de Agua
2. Posteriormente es impulsada por un motor que utiliza como cualquier motor
3. A través de bobinas e imanes se crear un campo magnético y así logra que el impulsor gire de una manera contínua.
4. A medida que el rotor gira, se mueve el fluido alimentado así la bomba.

• Diagrama de flujo del funcionamiento

• Daños a la salud y medio ambiente

Los daños que este aparato puede traer consigo y repercute al medio ambiente, son fugas y que deriva en desperdicio de agua, esto se puede ejemplificar cuando las personas tienen alguna fuga y no se percatan de ello, en las calles y los edificios se nota el desperdicio y la población no da cuenta de ello.

Por otra parte en la salud este aparato no está directamente relacionados a problemas de este aspecto.

3. Estufa

Existen distintas clases de estufa. Entre las más populares se encuentran las estufas de gas, que producen el calor a través de la combustión de butano u otro gas. Las estufas eléctricas, por su parte, suelen contar con un radiador que recurre a la energía eléctrica para generar calor, que luego es transmitido por convección o radiación. Como elemento de cocina, la estufa también apela a la combustión o a la electricidad para producir el calor que se necesita para la cocción de los alimentos. Estas estufas suelen tener un horno, un asador y varias hornallas, hornillas, hornillos o quemadores.

Su principio de funcionamiento está, como no podía ser menos, directamente relacionado con su nombre, la inducción. La inducción consiste en la generación de un campo magnético, que por sí mismo, no genera calor, pero que en contacto con un recipiente metálico, hace que este se caliente, y por tanto que caliente los alimentos. Este principio, conocido como ley de Faraday (quien descubrió e investigó este fenómeno), hace que sean más eficiente energéticamente que otros tipos de cocina, y por tanto, que nos permitan ahorrar energía y dinero.

• Algoritmo

Funcionamiento de una estufa de gas

1. El gas fluye desde la válvula principal de gas a un colector que tiene válvulas para cada quemador de la estufa.
2. Las válvulas de los quemadores regulan la cantidad de gas enviado a cada quemador de la superficie de cocción a través de una perilla de control localizada en el exterior de la estufa.
3. Cuanto más gas dejes fluir a cada quemador, mayor será la llama y más calor liberará, mientras que menos cantidad de gas significa una llama más baja y menos calor.

• Diagrama de flujo del funcionamiento

• Impactó en la vida cotidiana

Ante la necesidad de calentar la comida con la obtención del fuego, los electrodoméstico fueron creados e impulsados hace casi un siglo, y más que un simple invento mas de cocina, la estufa llegó a revolucionar la vida como la conocían, ya que con la estufa de gas no se tuvo que recurrir más a los fogones y cortar leña para tener que cocinar, posteriormente se inventó la estufa eléctrica y con ella aún se intenta hacer a un lado el uso de gas LP como combustible para cocinar, al menos la mayoria de la población no podría cocinar si se les quitaran las estufas, es por eso que estamos muy ligados a esta nueva era de cocinas con estufa, creemos que impacta de forma radical en el estilo de vida de millones de personas.

• Daños a la salud y medio ambiente

La  combustión  de estos materiales  genera una mezcla peligrosa  de cientos de contaminantes principalmente  monóxido de carbono y partículas pequeñas también  se encuentran óxidos de nitrógeno, benceno, butadieno, formaldehído, hidrocarburos  poliaromáticos y muchos otros productos químicos nocivos para la salud.

El aire  contaminado  en el interior de  las viviendas crea  problemas respiratorios  como EPOC (enfermedades pulmonares  obstructivas crónicas, por ejemplo bronquitis  crónica o enfisema), problemas de irritación  en ojos y cataratas; además, se aumenta el riesgo  de neumonía y otras infecciones agudas de las vías respiratorias inferiores.

La problemática expuesta permite argüir que cocinar es una  actividad peligrosa. De hecho, según la OMS, la contaminación  del aire generada al quemar combustibles sólidos es uno de los diez principales riesgos mundiales de  salud.