Resolución · PAU Convocatoria Extraordinaria Julio 2012 · Extraordinaria 2012

Industrial: armario de chapa de acero (galvanizado o inoxidable) con aislamiento de espuma de poliuretano y puerta con ventana de vidrio. Portátil: cuerpo de poliestireno expandido o de plástico (ABS) con tapa transparente de metacrilato

Resistencia eléctrica calefactora, sensor de temperatura (termistor NTC o Pt100) y termostato o controlador con relé o triac

Bandeja o depósito de agua con evaporación (o humidificador ultrasónico) y sensor de humedad capacitivo (higrómetro)

Ventilador (motor con hélice o turbina) y rejillas de entrada y salida de aire

Lámpara LED de bajo consumo y ventana

Motor con reductor, mecanismo biela-manivela y bandeja giratoria; sensor de ángulo

Microcontrolador o PLC, fuente de alimentación, pantalla o botonera y piloto luminoso exterior

1 = congelador (compartimento a unos $-18$ °C); 2 = evaporador (tubos por los que se evapora el refrigerante y absorbe calor); 3 = termostato (mide la temperatura y conecta o desconecta el compresor); 4 = refrigerador (compartimento de alimentos a unos 4 °C)

5 = condensador (serpentín exterior que cede calor al ambiente); 6 = compresor (motor-compresor hermético que hace circular y comprime el fluido)

El refrigerante circula por un ciclo cerrado: absorbe calor $Q_f$ al evaporarse a baja presión en el evaporador y lo cede ($Q_c$) al condensarse a alta presión en el condensador, gracias al trabajo $W$ del compresor

1→2 compresión del vapor (aumentan $p$ y $T$); 2→3 condensación a presión constante (cede calor y pasa a líquido); 3→4 expansión en el tubo capilar o válvula (baja $p$ y $T$ sin trabajo apreciable); 4→1 evaporación a presión constante (absorbe calor del interior)

1→2 curva adiabática ($p$ sube, $V$ baja); 2→3 isobara a alta presión con gran disminución de volumen (condensación); 3→4 caída de presión con pequeño aumento de volumen (laminación); 4→1 isobara a baja presión con gran aumento de volumen (evaporación)

El motor gira; el reductor reduce la velocidad y aumenta el par; el tornillo sin fin engrana con una rueda dentada y reduce aún más la velocidad (relación $i=z_{rueda}/z_{tornillo}$, con $z_{tornillo}$ el número de entradas del sinfín)

La manivela es un pasador excéntrico en la rueda; la biela lo une al borde de la plataforma y transforma el giro en un movimiento alternativo

El encoder mide el giro del motor y permite detener la plataforma en el ángulo deseado

Un cilindro neumático de doble efecto empuja el borde de la plataforma, que pivota sobre su eje; una electroválvula 5/2 gobernada por un temporizador lo hace avanzar y retroceder

Compresor o red de aire, regulador de presión, electroválvula 5/2, cilindro con finales de carrera magnéticos, estructura y temporizador o microcontrolador

Ambos usan el mismo ciclo de compresión de vapor con compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador, y transportan calor de un foco frío a otro caliente aportando trabajo

El frigorífico quiere extraer $Q_f$ del interior (el efecto útil es el frío); la bomba de calor quiere aportar $Q_c$ al local (el efecto útil es el calor)

Con $T_f=268$ K ($-5$ °C) y $T_c=303$ K ($30$ °C): $CO{P}_{ref}=268/35$ y $CO{P}_{bc}=303/35$

Una bomba de calor reversible usa una válvula de cuatro vías para intercambiar los papeles de condensador y evaporador y funcionar también como aire acondicionado

Un potenciómetro rotativo acoplado al eje da una tensión proporcional al ángulo, $V=V_{cc}\theta /{\theta }_{max}$; un encoder absoluto da el ángulo en código digital

Un sensor MEMS mide la componente de la gravedad: $a_x=g\sin \theta$, de donde $\theta =\arcsin (a_x/g)$

Finales de carrera o sensores Hall o inductivos que detectan los extremos de la inclinación

Resistor semiconductor cuya resistencia varía mucho con la temperatura: NTC (disminuye al aumentar $T$, $R=R_0{e}^{B(1/T-1/T_0)}$) o PTC (aumenta)

Dos metales distintos soldados por un extremo: si las uniones están a distinta temperatura aparece una fuerza electromotriz (efecto Seebeck) proporcional a $\Delta T$

Piloto encendido si $C=1$, $D=1$ y $B=0$ (aireación activada); $A$ no interviene

Salida $E$ para cada $(A,B,C,D)$: (A,B,C,D): 0000→0; 0001→0; 0010→0; 0011→1; 0100→0; 0101→0; 0110→0; 0111→0; 1000→0; 1001→0; 1010→0; 1011→1; 1100→0; 1101→0; 1110→0; 1111→0

Un inversor sobre $B$ y una AND de tres entradas ($\overline{B}$, $C$, $D$)

Aislamiento de las paredes del armario y de la puerta

Carcasa exterior y puerta

Tubos y placas del evaporador y el condensador

Consigna (temperatura deseada) → comparador ($e=T_{ref}-T_{medida}$) → termostato o regulador → resistencia calefactora (actuador, con relé) → habitáculo (proceso) → temperatura $T$. El sensor mide $T$ y la realimenta con signo negativo

La resistencia se conecta un tiempo fijo sin medir la temperatura de salida: la salida no influye en el mando

Ventajas: precisión, corrige perturbaciones y errores del modelo. Inconvenientes: necesita sensor y regulador, más coste y complejidad y riesgo de oscilaciones o inestabilidad si está mal ajustado

La salida depende solo del valor actual de las entradas, sin memoria; se describen con tabla de verdad y puertas

La salida depende de las entradas actuales y también del estado anterior: tienen memoria (biestables, contadores, registros) y suelen usar reloj