Exercicis d'instal·lacions de l'habitatge — Tecnologia i Digitalització 4t ESO

Perquè si un circuit falla o salta la seva protecció, els altres segueixen funcionant (no es queda tota la casa sense llum). A més, cada circuit té una protecció ajustada al seu consum i és més segur i fàcil de mantenir.

El comptador mesura quanta aigua es gasta per poder facturar el consum. La clau de pas general permet tallar tota l'aigua de la casa de cop, cosa útil per fer reparacions o davant d'una avaria important.

Vol dir que és molt eficient: gasta poca energia per fer la seva feina. Es consulta a l'etiqueta energètica de l'aparell, que classifica els electrodomèstics de la A (la millor, menys consum) a la G (la pitjor, més consum).

P = V · I, per tant I = $\tfrac{P}{V} = 2300$ $\tfrac{W}{230}$ V = 10 A.
El perquè: la intensitat que circula pel cable depèn de la potència de l'aparell; com més potència, més intensitat, i per això cal que el cable i la protecció siguin adequats.

Consum diari = 4 × 120 = 480 L.
En 30 dies: 480 × 30 = 14 400 L.
1 $m^{3}$ = 1000 L, per tant 14 400 L = 14,4 $m^{3}$.
El perquè: el comptador d'aigua mesura en $m^{3}$, així que cal passar els litres a $m^{3}$ dividint entre 1000.

No. Dos interruptors normals en sèrie només encenen el llum si tots dos estan tancats, i en paral·lel només l'apaguen si tots dos estan oberts: cap dels dos muntatges permet canviar l'estat des de qualsevol extrem.
Calen dos commutadors, connectats entre si amb dos fils: cada commutador canvia el camí del corrent i, per tant, qualsevol dels dos pot encendre o apagar el llum.
El perquè: un commutador té tres terminals i dues posicions; el llum s'encén o s'apaga segons la combinació de les dues posicions.

El cable de terra condueix cap a terra el corrent si hi ha una fuita de l'aparell (per exemple, si un cable pelat toca la carcassa).
Així la carcassa no queda a tensió i, si algú la toca, el corrent no passa pel seu cos. A més, ajuda que el diferencial detecti la fuita i es desconnecti.
El perquè: és una mesura de seguretat per protegir les persones.

Ordre: (d) caixa general de protecció → (a) comptador → (c) quadre de protecció → (b) circuits interiors.
El perquè: el corrent entra pel punt de connexió amb la xarxa, es mesura al comptador i passa pel quadre, on les proteccions vigilen cada circuit abans d'arribar a llums i endolls.

Cal tancar la clau de pas del gas, obrir les finestres per ventilar i trucar al servei d'urgències de gas des de fora de la casa.
S'ha d'evitar encendre o apagar llums, tocar el timbre, fer servir encenedors o llumins, i connectar o desconnectar aparells, perquè una espurna podria provocar una explosió.
El perquè: el gas pot formar una barreja explosiva amb l'aire.

El diferencial protegeix les persones: salta quan hi ha una fuga de corrent cap a terra (una derivació). El magnetotèrmic protegeix els cables i el circuit: salta davant d'una sobrecàrrega (massa consum) o un curtcircuit. Un vigila les fugues, l'altre l'excés de corrent.

El sifó és un tram de tub en forma de U que sempre queda ple d'aigua. Aquesta aigua fa de tap i impedeix que els gasos i les males olors del clavegueram pugin cap a dins de casa. És imprescindible perquè, sense ell, la casa faria pudor de claveguera.

L'aigua freda va directament des de l'entrada als punts de consum. L'aigua calenta sanitària passa primer per un escalfador o caldera que l'escalfa, i després arriba a dutxes i aixetes. Són dues xarxes de tubs diferents que arriben als mateixos aparells.

Els sensors (mesuren o detecten alguna cosa, com la presència o la llum), el sistema de control (rep la informació i decideix què cal fer) i els actuadors (executen l'acció, com encendre un llum o baixar una persiana). Junts automatitzen la casa.

$P_{màx}$ = V · I = 230 × 16 = 3680 W.
Les dues juntes necessiten 2000 + 1800 = 3800 W, més que 3680 W. La intensitat seria $\tfrac{3800}{230} \approx 16{,}5$ A, superior a 16 A, i el magnetotèrmic acabaria saltant.
El perquè: el magnetotèrmic protegeix el circuit de sobrecàrregues; no s'han de connectar a un mateix circuit més aparells dels que pot suportar.

Primer tram: 9 × 1,20 = 10,80 €.
Segon tram: 14,4 − 9 = 5,4 m³; 5,4 × 1,80 = 9,72 €.
Total = 10,80 + 9,72 = 20,52 €.
El perquè: les tarifes per trams fan pagar més cada unitat quan s'augmenta el consum, per fomentar l'estalvi d'aigua.

Lúmens = 300 lux × 20 $m^{2}$ = 6000 lm.
Potència = 6000 lm / 100 lm/W = 60 W.
El perquè: una bombeta incandescent dona uns 12 lm/W, de manera que per obtenir els mateixos 6000 lm n'hi caldrien uns 500 W. Per això la LED estalvia tant.

Vidre simple: P = 5,0 × 3 × 15 = 225 W.
Doble vidre: P = 2,8 × 3 × 15 = 126 W.
Estalvi = 225 − 126 = 99 W.
El perquè: l'aïllament tèrmic redueix la potència de calefacció necessària per mantenir la casa a temperatura.

Un pendent del 2 % vol dir 2 cm de desnivell per cada 100 cm de recorregut.
6 m = 600 cm: 600 × 0,02 = 12 cm.
El perquè: si el pendent és massa petit, l'aigua s'hi queda i s'embussa; si és massa gran, l'aigua corre més que els residus i els deixa enrere.

Energia de gas = 10 $\tfrac{000}{0{,}90} \approx 11$ 111 kWh.
Cost = 11 111 × 0,08 ≈ 888,89 €.
El perquè: un 10 % de l'energia del gas es perd en la combustió i els gasos de sortida; per obtenir 10 000 kWh útils cal comprar-ne més.

L'ICP limita el consum a la potència que tens contractada amb la companyia. Saltaria si connectessis alhora massa aparells i superessis aquesta potència contractada (per exemple, forn, rentadora, assecadora i vitroceràmica alhora). Per pujar aquest límit caldria contractar més potència.

Perquè l'aigua bruta baixa per gravetat: els tubs de desguàs tenen un pendent cap avall que fa que l'aigua caigui sola cap al clavegueram. Només caldria una bomba en casos especials, com un soterrani per sota del nivell de la claveguera.

Per exemple, una calefacció programada amb sensor de temperatura que només s'engega quan ets a casa i fins a la temperatura desitjada. Millora el confort perquè trobes la casa a bona temperatura, i estalvia energia perquè no escalfa quan no hi ha ningú o quan ja s'ha arribat a la temperatura fixada.

Suma = 2300 + 2000 + 1500 + 150 = 5950 W, més que 5750 W: se supera en 200 W.
Es pot evitar si no s'utilitzen alhora tres aparells grans; per exemple, si no es posa el calefactor (4450 W), o s'aplaça la rentadora (3950 W).
També es pot ampliar la potència contractada fins al valor normalitzat següent (6,9 kW), però això encareix el terme fix de la factura.
El perquè: l'ICP limita la potència total que es pot fer servir alhora; gestionar quan es connecta cada aparell és una forma d'estalvi.

Longitud total = 2 × 20 = 40 m (anada i tornada).
R = ρ · L / S = 0,0172 × 40 / 1,5 ≈ 0,459 Ω.
Caiguda de tensió = I · R = 10 × 0,459 ≈ 4,59 V.
Percentatge = 4,59 / 230 ≈ 0,0199 = 2,0 %.
El perquè: una caiguda de tensió massa gran fa que els aparells rebin menys tensió del necessari i escalfa el cable. En els circuits d'enllumenat es recomana mantenir-la per sota del 3 %, i per això s'escull la secció del cable.

A, B → llum:
0, 0 → 0 (apagat)
0, 1 → 1 (encès)
1, 0 → 1 (encès)
1, 1 → 0 (apagat)
Correspon a una porta XOR (OR exclusiva): la sortida val 1 només quan les dues entrades són diferents.
El perquè: cada cop que canvia un dels commutadors, el llum canvia d'estat, que és el que fa un circuit amb dos commutadors.

Massa d'aigua = 4 × 30 = 120 kg.
Q = m · c · ΔT = 120 × 4180 × (45 − 15) = 15 048 000 J.
Passem a kWh: 15 048 $\tfrac{000}{3}$ 600 000 ≈ 4,18 kWh.
Gas: $\tfrac{4{,}18}{0{,}90} \approx 4{,}64$ kWh.
El perquè: una instal·lació solar tèrmica podria cobrir part d'aquest consum.

p = ρ · g · h = 1000 × 9,8 × 20 = 196 000 Pa.
1 bar = 100 000 Pa, per tant p = 1,96 bar.
En edificis molt alts la pressió seria massa gran a les plantes baixes i podria fer petar les canonades, i massa petita a les altes. Per això es fan servir reductors de pressió o grups de pressió (bombes).
El perquè: la pressió d'un líquid creix amb la profunditat o l'alçada de la columna.

La regla és una condició AND: s'han de complir les dues coses alhora.
(a) 28 °C amb sol: es compleixen les dues, baixa les persianes.
(b) 28 °C i núvol: no hi ha sol, no les baixa.
(c) 22 °C amb sol: no fa prou calor, no les baixa.
Sensors: de temperatura i de llum. Controlador: la unitat que aplica la regla. Actuador: el motor de la persiana.
El perquè: la domòtica combina informació de diversos sensors per estalviar energia (menys aire condicionat) i millorar el confort.

Estalvi anual = 0,25 × 1200 = 300 €.
Amortització = 3000 / 300 = 10 anys.
En 30 anys s'estalvien 30 × 300 = 9000 €; descomptant els 3000 € de la reforma, el guany net és de 6000 €.
El perquè: les reformes d'eficiència són una inversió a llarg termini, a més de reduir les emissions.