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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE GUAYAQUIL
CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa la obtención del Título de:
INGENIERO ELÉCTRICO
TEMA
ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO
TECNOLOGÍAS TICS.
PORTADA
AUTOR
Carlos Luis Arichábala Gutiérrez
Sergio Daniel Cerezo Yánez
DIRECTOR: Ing. David Humberto Cárdenas Villacrés. Msc.
GUAYAQUIL
2019
CERTIFICADOS DE RESPONSABLILIDAD Y AUTORÍA DEL TRABAJO DE
TIULACIÓN
Nosotros, CARLOS LUIS ARICHÁBALA GUTIÉRREZ y SERGIO DANIEL
CEREZO YÁNEZ autorizamos a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
la publicación total o parcial de este trabajo de titulación y su reproducción sin fines de
lucro.
Además, declaro que los conceptos, análisis desarrollados y las conclusiones del
presente trabajo son de exclusiva responsabilidad de los autores.
Guayaquil, 26/03/2019
_______________________ ______________________
Carlos Luis Arichábala Gutiérrez Sergio Daniel Cerezo Yánez
CI: 0921971990 CI: 0924781040
CERTIFICADO DE SESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN A LA UPS
Yo, CARLOS LUIS ARICHABALA GUTIERREZ, con documento de identificación
N° 0921971990, manifiesto mi voluntad y cedo a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
SALESIANA la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor
del trabajo de grado titulado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA
CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS”
mismo que ha sido desarrollado para optar por el título de INGENIERO
ELÉCTRICO, en la Universidad Politécnica Salesiana, quedando la universidad
facultada para ejercer plenamente los derechos antes cedidos.
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de
autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia, suscrito
este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y
digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.
Guayaquil, 26/03/2019
________________________
Carlos Luis Arichábala Gutiérrez
CI: 0921971990
CERTIFICADO DE SESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN A LA UPS
Yo, SERGIO DANIEL CEREZO YANEZ con documento de identificación N°
0924781040, manifiesto mi voluntad y cedo a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
SALESIANA la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor
del trabajo de grado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS
ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE
GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS” mismo que ha sido
desarrollado para optar por el título de INGENIERO ELÉCTRICO, en la Universidad
Politécnica Salesiana, quedando la universidad facultada para ejercer plenamente los
derechos antes cedidos.
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de
autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia, suscrito
este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y
digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.
Guayaquil, 26/03/2019
____________________
Sergio Daniel Cerezo Yánez
CI: 0924781040
CERTIFICADO DE DIRECCIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
SUSCRITO POR EL TUTOR
Yo, DAVID HUMBERTO CARDENAS VILLACRÉS, director del proyecto de
Titulación denominado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA
CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS”
realizado por los estudiantes CARLOS LUIS ARICHABALA GUTIÉRREZ y
SERGIO DANIEL CEREZO YANEZ, certifico que ha sido orientado y revisado
durante su desarrollo, por cuanto se aprueba la presentación del mismo ante las
autoridades pertinentes.
Guayaquil, 26/03/2019
______________________
David Cárdenas Villacrés
MSc.
vi
DEDICATORIA
Dedico este trabajo de titulación a Dios y a toda mi familia padres, hermanos, abuelos,
tíos, primos, esposa y de manera especial a los integrantes más jóvenes de mi familia
Isabela, Benjamín, Matías, Emily, Kirstel y mi querida hija Javiera ya que espero ser
ejemplo para ellos y siempre tengan ganas de superarse estudiando y siendo muy
humildes.
Carlos Arichabala
vii
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios Padre celestial por guiarme en esta meta que se consigue con esfuerzo
y dedicación, también agradezco a mis padres Luis Arichabala y Rosario Gutiérrez por
ser pilar fundamental en mi vida, gracias a sus desvelos y arduo trabajo hoy en día soy
lo que soy una persona de bien y con la dicha de poder haber culminado una carrera
universitaria. Agradezco también a mi abuelita Panchita por ser mi otra madre que me
ayudo siempre en todos los aspectos positivos para culminar mi carrera universitaria y
que un hijo puede esperar de una madre. Agradezco a mis hermanos y toda mi familia
que siempre han estado de manera incondicional con su apoyo y alentándome a seguir
adelante. Agradezco también a Génesis Avellán mi querida esposa que con sus consejos
y buenos deseos me alentó a seguir siempre a paso firme hacia la meta de este objetivo.
Agradezco a Javiera mi querida hija que fue y es mi motor, mi motivo de siempre seguir
adelante y nunca desfallecer en para conseguir este objetivo. También agradezco a todos
los docentes de la Universidad Politécnica Salesiana que con sus enseñanzas me han
llenado de conocimientos para poder culminar la carrera universitaria, y de manera
especial al Ing. David Cárdenas que estuvo siempre presto a escuchar, resolver y disipar
dudas en nuestro proyecto de titulación. A Sergio Cerezo compañero de titulación con el
cual se pasó por diferentes etapas complejas del proyecto de titulación y con su
predisposición y compromiso con el trabajo se pudo resolver y salir adelante. Gracias a
todas las personas que conforman la Universidad Politécnica Salesiana ya que de una u
otra manera siempre tienen predisposición por ayudar a los estudiantes.
Carlos Arichabala
viii
DEDICATORIA
Esta dedicatoria está dirigida especialmente a Sergio y Martha quienes son base
fundamental en mi vida, gracias por todo el esfuerzo y dedicación que me brindaron
para poder alcanzar mis metas. A mis hermanas y familia por tener esa confianza y
predisposición en que lo lograría.
Sergio Cerezo
ix
AGRADECIMIENTOS
No hay palabras suficientes que demuestren hacia mis padres Sergio y Martha gratitud
y respeto que les tengo para ustedes es este trabajo, Kerly y Yury que en todo momento
que las he necesitado siempre e contado con ellas. A Carlos aunque el camino de este
proyecto se tornó largo y dificultoso pero se pudo concluir, a mi tutor Ing. David
Cárdenas quien siempre estuvo presto para despejar cualquier inquietud e inconveniente
que se nos presentó y a todas las personas que de una u otra manera fueron parte de este
proceso.
Sergio Cerezo
x
RESUMEN
Tema: ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS
DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE GUAYAQUIL
UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS
Autores: Carlos Luis Arichábala Gutiérrez, Sergio Daniel Cerezo Yánez
Director de tesis: David Humberto Cárdenas Villacrés, Ing.
Palabras clave: Tecnologías TICS, Simulación, Análisis, módulo didáctico, parámetros
eléctricos.
La Universidad Politécnica Salesiana Sede Guayaquil cuenta con la carrera de
Ingeniería Eléctrica, la cual entre las materias que ofrece en su malla curricular a los
estudiantes esta circuitos eléctricos I y II. Estas materias son muy fundamentales para
la formación de los estudiantes así que la carrera consta con laboratorios dotados de
módulos y banco de pruebas para fortalecer con prácticas en tiempo real y despejar
dudas en los estudiantes. Estos laboratorios no cuentan con módulos actualizados,
modernizados y que se adapten a la tecnología de hoy en día. Por lo cual surge la
necesidad de construir módulos donde los estudiantes puedan analizar y comprobar
mediante TICS los resultados obtenidos teórica y prácticamente. El modulo consta de
tres bancos de pruebas que son: banco de pruebas resistivo, banco de pruebas
inductivo y banco de pruebas capacitivo, adicional se integró en el módulo 5 fuentes
DC, 4fijas y una variable cada una con un display indicador de voltaje y corriente.
También se integró una fuente trifásica AC variable con la ayuda de un
autotransformador con su respectivo analizador de redes trifásico. Para la
verificación del correcto funcionamiento de nuestro modulo didáctico se ha
propuesto 14 practicas relacionadas a los circuitos eléctricos en AC y DC. Estas
xi
prácticas se validaron usando instrumentos de medición (multímetro y amperímetro)
con verdadero valor RMS de la marca FLUKE y Schneider Electric y los datos
obtenidos se tabularon en una tabla de resultados, en la cual al final se comprobaron
mediante una tabla de porcentaje de errores, para verificar que los valores cumplan
con los porcentajes de errores establecidos según las normas de la IEEE.
xii
ABSTRACT
Topic: ANALYSIS OF THE TEST BANK FOR ELECTRICAL CIRCUITS OF THE
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA GUAYAQUIL HEADQUARTERS
USING TECHNOLOGIES TICS
Authors: Carlos Luis Arichábala Gutiérrez, Sergio Daniel Cerezo Yánez
Thesis Director: David Humberto Cárdenas Villacrés, MSc.
Keywords: TICS Technologies, Simulation, Analysis, didactic module, electrical
parameters.
The University Politécnica Salesiana Headquarters Guayaquil has a degree in Electrical
Engineering, which among the subjects offered in its curricular network to the students,
this electrical circuits I and II. These subjects are very fundamental for the formation of
the students so the career consists of laboratories equipped with modules and a test
bench to strengthen with real-time practices and clear doubts in the students. These
laboratories do not have updated, modernized modules that adapt to today's technology.
Therefore, there is a need to build modules where students can analyze and check
through ICT the results obtained theoretically and practically. The module consists of
three test benches that are: resistive test bench, inductive test bench and capacitive test
bench, additional 5 DC sources, 4 fixed and one variable each with a voltage and
current indicator display were integrated into the module. . A variable AC three-phase
source was also integrated with the help of an autotransformer with its respective three-
phase network analyzer. For the verification of the correct functioning of our didactic
module, 14 practices related to electrical circuits in AC and DC have been proposed.
These practices were validated using measuring instruments (multimeter and ammeter)
with true RMS value of the brand FLUKE and Schneider Electric and the data obtained
were tabulated in a table of results, in which at the end they were checked by a table of
error percentage, to verify that the values comply with the percentages of errors
established according to the IEEE standards.
xiii
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PORTADA ........................................................................................................................ i
CERTIFICADOS DE RESPONSABLILIDAD Y AUTORÍA DEL TRABAJO DE
TIULACIÓN .................................................................................................................... ii
CERTIFICADO DE SESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN A LA UPS .............................................................................................. iii
CERTIFICADO DE SESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE
TITULACIÓN A LA UPS .............................................................................................. iv
CERTIFICADO DE DIRECCIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN SUSCRITO
POR EL TUTOR .............................................................................................................. v
DEDICATORIA .............................................................................................................. vi
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................. vii
DEDICATORIA ............................................................................................................ viii
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................... ix
RESUMEN ....................................................................................................................... x
ABSTRACT ................................................................................................................... xii
ÍNDICE DE CONTENIDOS ......................................................................................... xiii
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................ xvii
ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................... xx
ÍNDICE DE ECUACIONES ......................................................................................... xxi
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 22
CAPITULO I .................................................................................................................. 23
1. EL PROBLEMA ..................................................................................................... 23
Descripción del Problema ........................................................................................... 23
Antecedentes. .............................................................................................................. 23
Importancia y alcance. ................................................................................................ 23
Delimitación ................................................................................................................ 24
Objetivos ..................................................................................................................... 24
1.1.1 Objetivo general ....................................................................................... 24
1.1.2 Objetivo especifico ................................................................................... 24
Marco metodológico. .................................................................................................. 24
CAPITULO II ................................................................................................................. 25
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 25
2.1 Carga Eléctrica ........................................................................................................ 25
xiv
2.2. Tensión .................................................................................................................... 25
2.3. Corriente Eléctrica .................................................................................................. 26
2.4. Potencia ................................................................................................................... 26
2.5. Resistencia .............................................................................................................. 26
2.6. Inductor ................................................................................................................... 27
2.7. Capacitor ................................................................................................................. 28
2.8. Circuitos en serie ..................................................................................................... 28
2.7. Circuitos en paralelo ............................................................................................... 29
2.8. Circuitos serie-paralelo. .......................................................................................... 29
2.9. Conversión Delta – Estrella, Estrella -Delta. .......................................................... 30
2.10. Leyes de Circuitos. ................................................................................................ 32
2.10.1. Ley de Ohm. ....................................................................................................... 32
2.10.2. Ley de corrientes de Kirchhoff. ......................................................................... 32
2.10.3. Ley de voltaje de Kirchhoff. .............................................................................. 33
2.11. Análisis de corriente por malla. ............................................................................ 34
2.12. Análisis de tensiones por nodos. ........................................................................... 34
2.13. Tecnologías TICS. ................................................................................................ 35
CAPÍTULO III ............................................................................................................... 36
3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS. 36
3.1. Diseño y construcción del módulo. ......................................................................... 36
3.2. Vista Frontal del módulo ......................................................................................... 37
3.3. Vista Superior del módulo ....................................................................................... 38
3.4. DESCRIPCIÓN DE CADA EQUIPO Y ELEMENTO QUE CONFORMA EL
MÓDULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS. ................................................................ 39
CAPITULO IV ............................................................................................................... 44
4. MANUAL DE PRÁCTICAS PARA EL MÓDULO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
........................................................................................................................................ 44
4.1. DESARROLLO DE PRÁCTICAS ......................................................................... 46
4.2. Práctica # 1 .............................................................................................................. 46
4.2.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................. 46
4.2.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................... 46
4.3. MANUAL DE USUARIO DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS
ELÉCTRICOS ................................................................................................................ 50
4.4. NOTIFICACIONES DE SEGURIDAD ............................................................. 50
4.5. SECCIONES Y ELEMENTOS DEL BANCO DE PRUEBAS .......................... 52
xv
4.6. MANUAL DE RUTINA Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DIDÁCTICO CON
TECNOLOGÍAS TICS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS........................................ 53
4.3. Práctica # 2 .............................................................................................................. 58
4.3.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................. 58
4.3.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................... 58
4.4. Práctica #3 ............................................................................................................... 77
4.4.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................. 77
4.4.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................... 77
4.5. Práctica # 4 .............................................................................................................. 92
4.5.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................. 92
4.5.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................... 92
4.6. Práctica # 5 ............................................................................................................ 103
4.6.1 DATOS INFORMATIVOS ................................................................................. 103
4.6.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................. 103
4.7. Práctica # 6 ............................................................................................................ 112
4.7.1. DATOS INFORMATIVOS ................................................................................ 112
4.7.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................. 112
4.8. Práctica # 7 ............................................................................................................ 121
4.8.1. DATOS INFORMATIVOS ................................................................................ 121
4.8.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................. 121
4.9. Práctica # 8 ............................................................................................................ 130
4.9.1. DATOS INFORMATIVOS ................................................................................ 130
4.9.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................. 130
4.10. Práctica # 9 .......................................................................................................... 138
4.10.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 138
4.10.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 138
4.11. Práctica # 10 ........................................................................................................ 155
4.11.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 155
4.11.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 155
4.12. Práctica # 11 ........................................................................................................ 166
4.12.1 DATOS INFORMATIVOS ............................................................................... 166
4.12.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 166
4.13. Práctica # 12 ........................................................................................................ 177
4.13.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 177
4.13.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 177
xvi
4.14. Práctica # 13 ........................................................................................................ 189
4.14.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 189
4.14.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 189
4.15. Práctica # 14 ........................................................................................................ 202
4.15.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 202
4.15.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 202
CAPITULO V .............................................................................................................. 214
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES FINALES .................................. 214
5.1. CONCLUSIONES ................................................................................................ 214
5.2. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 214
xvii
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. RESISTENCIA ELÉCTRICA ............................................................................................... 27 FIGURA 2. INDUCTOR. .......................................................................................................................... 27 FIGURA 3. CAPACITOR ......................................................................................................................... 28 FIGURA 4. CIRCUITO EN SERIE .......................................................................................................... 28 FIGURA 5. CIRCUITO EN PARALELO ................................................................................................ 29 FIGURA 6. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO .................................................................................... 30 FIGURA 7. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO .................................................................................... 30 FIGURA 8. RED DIBUJADA EN DELTA (IZQUIERDA), RED DIBUJADA EN ESTRELLA
(DERECHA) .............................................................................................................................................. 31 FIGURA 9. CORRIENTES EN UN NODO ............................................................................................. 32 FIGURA 10. CIRCUITO PARA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF ................................................ 33 FIGURA 11. CIRCUITO DE FORMA PLANA ....................................................................................... 34 FIGURA 12. CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO ................................................................................... 36 FIGURA 13. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS PLANOS EN
SOFTWARE AUTOCAD .......................................................................................................................... 37 FIGURA 14. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS .............................. 37 FIGURA 15. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS ............................. 38 FIGURA 16. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS ............................. 38 FIGURA 17. DISYUNTOR TRIFASICO 3P-10 A-1 ............................................................................... 39 FIGURA 18. VARIAC TRIFASICO DE 3KVA – 1(0-230VAC) ............................................................ 39 FIGURA 19. ALIMENTACION TRIFASICA (0 – 220 VAC) ................................................................ 40 FIGURA 20. FUENTE DC (0 – 32 VDC)................................................................................................. 40 FIGURA 21. ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS POWER LOGIC PM700 .............................. 41 FIGURA 22. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA ................................................................................ 41 FIGURA 23. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA ................................................................................. 42 FIGURA 24. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA .............................................................................. 42 FIGURA 25. FUENTE DE VOLTAJE 5VDC .......................................................................................... 43 FIGURA 26. FUENTE DE VOLTAJE 12 VDC ....................................................................................... 43 FIGURA 27. BARRA DE ALIMENTACIÓN .......................................................................................... 53 FIGURA 28. AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO ......................................................................... 54 FIGURA 29. FUENTE DC ....................................................................................................................... 54 FIGURA 30. ANALIZADOR DE RED 3F ............................................................................................... 55 FIGURA 31. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA ................................................................................ 55 FIGURA 32. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA ................................................................................. 56 FIGURA 33. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA .............................................................................. 56 FIGURA 34. DIAGRAMA ELÉCTRICO EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS
RESISTIVOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #2 ......................................................................................... 62 FIGURA 35. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 –
PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL ..................................................................................... 63 FIGURA 36. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 –
PRÁCTICA # 2- EveryCircuit ................................................................................................................... 64 FIGURA 37. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 65 FIGURA 38. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 66 FIGURA 39. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL. ......................................................................................................... 67 FIGURA 40. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 68 FIGURA 41. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL. ......................................................................................................... 69
xviii
FIGURA 42. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 70 FIGURA 43. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 71 FIGURA 44. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 72 FIGURA 45. SIMULACION Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 73 FIGURA 46. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 74 FIGURA 47. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE.
PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #3 .................................................................................................................. 81 FIGURA 48. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ..................................................... 82 FIGURA 49. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................... 83 FIGURA 50. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ................................................... 84 FIGURA 51. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 85 FIGURA 52. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
18V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ................................................... 86 FIGURA 53. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
18V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 87 FIGURA 54. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
23V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ................................................... 88 FIGURA 55. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE
23V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 89 FIGURA 56. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y
CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRUEBA # 4 ............................................................... 96 FIGURA 57. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES
DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 4 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL .............................. 97 FIGURA 58. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES
DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 4 – EveryCircuit ............................................................ 98 FIGURA 59. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1
– PRÁCTICA # 5 ..................................................................................................................................... 107 FIGURA 60. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 5 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ...................................................................................................... 108 FIGURA 61. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 5 - EveryCircuit ..................................................................................................................................... 109 FIGURA 62. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 . 116 FIGURA 63. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 –
PROTEUS 8 PROFESSIONAL ............................................................................................................... 117 FIGURA 64. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 –
EveryCircuit ............................................................................................................................................. 118 FIGURA 65. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN DC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA
# 7 ............................................................................................................................................................. 125 FIGURA 66. SIMULACION DE CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTÍNUA. PRUEBA #
1 – PRÁCTICA # 7 – PROTEUS PROFESSIONAL 8 ............................................................................ 126 FIGURA 67. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE MALLAS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 -
EceryCircuit ............................................................................................................................................. 127 FIGURA 68. DIAGRAMA ELÉCTRICO TEOREMA DE THEVENIN. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 8
.................................................................................................................................................................. 134 FIGURA 69. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. PROTEUS 8
PROFESSIONAL PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9................................................................................. 135
xix
FIGURA 70. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. EveryCircuit PRUEBA
# 1 – PRACTICA # 9 ............................................................................................................................... 136 FIGURA 71. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 ............................................................................................................... 142 FIGURA 72. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1
– PRÁCTICA # 9 –PROTEUS 8 PROFESSIONAL................................................................................ 143 FIGURA 73. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1
– PRÁCTICA # 9 –EveryCircuit .............................................................................................................. 144 FIGURA 74. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 ............................................................................................................... 146 FIGURA 75. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #
2 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ............................................................................ 147 FIGURA 76. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #
2 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit .......................................................................................................... 148 FIGURA 77. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 3 –PRÁCTICA # 9 ................................................................................................................ 150 FIGURA 78. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA
# 3 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ......................................................................... 151 FIGURA 79. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 –
EveryCircuit ............................................................................................................................................. 152 FIGURA 80. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE
ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 ........................................................................................ 159 FIGURA 81. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ...................................................... 160 FIGURA 82. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – EveryCircuit .................................................................................... 161 FIGURA 83. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON
IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 ................................................................................ 170 FIGURA 84. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON
IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................... 171 FIGURA 85. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA PRUEBA # 1 –
PRÁCTICA # 11 – EVERYCIRCUIT ..................................................................................................... 172 FIGURA 86. DIAGRAMA ELÉCTRICO POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN
CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 ................................................................. 182 FIGURA 87. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN
CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 ................................................................. 183 FIGURA 88. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN
CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 - EveryCircuit ......................................... 184 FIGURA 89. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA.
PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13 ............................................................................................................. 194 FIGURA 91. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA PRUEBA #
1 – PRÁCTICA # 13 - EveryCircuit ........................................................................................................ 195 FIGURA 92. DIAGRAMA ELECTRICO CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRUEBA # 1 – PRACTICA
# 14 ........................................................................................................................................................... 206 FIGURA 94. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #
1 – PRÁCTICA # 14. EveryCircuit .......................................................................................................... 207
xx
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1. RESISTENCIA SERIE- PARALELO. PRÁCTICA # 2 ......................................................... 75 TABLA 2. SIMULACIÓN DE LA RELACIÓN VOLTAJE - CORRIENTE. PRÁCTICA # 3 ............... 90 TABLA 3. MEDICIONES DE RESISTORES DE LOS MÓDULOS. PRÁCTICA # 4 ........................... 99 TABLA 4. MEDICIONES DE LA LEY DE VOLTAJES DE KIRCHHOFF. PRACTICA # 4 ............. 100 TABLA 5. VERIFICACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. PRÁCTICA # 4 ..... 101 TABLA 6. CONVERSIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 6 ..................................................... 110 TABLA 7. SIMULACIÓN - CIRCUITO DE NODOS. PRACTICA # 6 ................................................ 119 TABLA 8. CIRCUITO MALLA DC. PRÁCTICA # 7 ........................................................................... 128 TABLA 9. CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 .......................... 145 TABLA 10. CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 ........................ 149 TABLA 11. CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 ..................... 153 TABLA 12. CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 10
.................................................................................................................................................................. 162 TABLA 13. VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRÁCTICA # 10 ..................................... 163 TABLA 14. PORCENTAJE DE ERROR – PRÁCTICA 10 ................................................................... 164 TABLA 15. TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 11 ...................................... 173 TABLA 16. MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS. PRÁCTICA # 11 ........................................ 174 TABLA 17. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN
PROTEUS. PRÁCTICA # 11 ................................................................................................................... 174 TABLA 18. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN
EVERY CIRCUIT PRÁCTICA # 11 ....................................................................................................... 175 TABLA 19. DATOS DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRACTICA # 12 .......................................... 185 TABLA 20. DATOS DE POTENCIAS PARCIALES SIMULADAS. PRACTICA # 12....................... 186 TABLA 21. POTENCIAS TOTALES DE LA RED. PRACTICA # 12 .................................................. 187 TABLA 22. PORCENTAJE DE ERROR DE POTENCIAS TOTALES ENTRE VALORES
PRÁCTICOS Y SIMULADOS PRÁCTICA # 12 ................................................................................... 187 TABLA 23. CIRCUITO MALLA EN AC. PRÁCTICA # 13 ................................................................. 196 TABLA 24. CORRIENTES DE MALLA EN AC. PRACTICA # 13 ..................................................... 197 TABLA 25. VOLTAJES. PRACTICA # 13 ............................................................................................ 198 TABLA 26. CORRIENTES. PRÁCTICA # 13 ....................................................................................... 199 TABLA27. PORCENTAJE DE ERROR ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS
PRÁCTICA # 13 ...................................................................................................................................... 200 TABLA 28. CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRACTICA # 14 ........................................................... 208 TABLA 29. CORRIENTES DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 14 ................. 209 TABLA 30. VOLTAJES. PRÁCTICA # 14 ............................................................................................ 210 TABLA 31. CORRIENTES. PRÁCTICA # 14 ....................................................................................... 211
xxi
ÍNDICE DE ECUACIONES
ECUACIÓN 1. TENSIÓN ELÉCTRICA ................................................................................................ 25 ECUACIÓN 2. CORRIENTE ELÉCTRICA ........................................................................................... 26 ECUACIÓN 3. POTENCIA ELÉCTRICA .............................................................................................. 26 ECUACIÓN 4. RESISTENCIA ELÉCTRICA ........................................................................................ 27 ECUACIÓN 5. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN SERIE ................................................................. 29 ECUACIÓN 6. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN PARALELO........................................................ 29 ECUACIÓN 7. CONVERSIÓN DE ESTRELLA A DELTA .................................................................. 31 ECUACIÓN 8. CONVERSIÓN DE DELTA A ESTRELLA. ................................................................. 31 ECUACIÓN 9. LEY DE OHM ................................................................................................................ 32 ECUACIÓN 10. LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF ................................................................. 33 ECUACIÓN 11. APLICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF .................................. 33 ECUACIÓN 12. ANÁLISIS DE TENSIONES POR NODO .................................................................. 35
22
INTRODUCCIÓN
Nuestro trabajo de titulación se refiere al tema Análisis del banco de pruebas para
circuitos eléctricos de la universidad Politécnica Salesiana sede Guayaquil utilizando
TICs. Para ello se repotenció los módulos del laboratorio de circuitos eléctricos.
En el nuevo módulo se podrán realizar las prácticas de las asignaturas de circuitos
eléctricos I y circuitos eléctricos II, además de poder simularlas mediante diferentes
tipos de softwares integrados en laptop y en Smartphone.
En el proyecto encontrara conceptos amplios de las materias de circuitos eléctricos,
explicación del uso de las TICs, elementos utilizados en el nuevo módulo de prácticas,
comparaciones entre ejercicios simulados y ejercicios reales en el módulo didáctico.
El estudio de los circuitos eléctricos es fundamental en el día a día de la carrera de un
estudiante de ingeniería y más aún de ingeniería eléctrica. El estudio de los circuitos
eléctricos es el primer paso para poder comprender y analizar problemas que se
presentan en el área de electricidad, por lo cual hemos citado en los siguientes capítulos
las leyes más importantes de los circuitos eléctricos, para así poder comprender de
mejor manera su comportamiento.
El diseño del módulo de circuitos eléctricos integrara el estudio de estas leyes ya que en
la carrera de ingeniería eléctrica era un gran problema no contar con este módulo a
tiempo completo.
El tema de tesis tiene como alcance llenar de una forma u otra la falta de conocimientos
en el ámbito de los circuitos eléctricos para los estudiantes de la carrera de ingeniería
eléctrica de la Universidad Politécnica Salesiana.
23
CAPITULO I
1. EL PROBLEMA
Descripción del Problema
La Universidad Politécnica Salesiana cuenta con módulos de circuitos eléctricos que
requieren una modernización ya que no cuentan con un sistema para poder verificar y
comparar datos con programas de simulación. Debido a ese inconveniente se ha optado
por la construcción de un módulo implementando equipos que satisfagan las
necesidades actuales que requiere los estudiantes y docentes. Los nuevos módulos
permitirán la conexión con varios tableros y equipos que cuenta el laboratorio de
circuitos eléctricos.
Antecedentes.
La política de la Universidad Politécnica Salesiana es de mejorar y formar
profesionales que vallan a la par del avance tecnológico y esto implica modernizar sus
laboratorios.
Por su parte la carrera de ingeniería eléctrica de la universidad politécnica salesiana
sede Guayaquil ve la necesidad de tener módulos que se ajusten a la tecnología actual
para que los estudiantes puedan resolver problemáticas en el campo laboral.
Importancia y alcance.
Con la implementación del proyecto técnico de titulación docentes y estudiantes de la
universidad politécnica salesiana sede Guayaquil se beneficiaran en lo siguiente:
Maximizar el uso correcto de las TICs. La modernización del laboratorio de circuitos
eléctricos lo cual es necesario para la formación de futuros profesionales.
El nuevo módulo contara con un autotransformador, laptop, quemador de pick, lo cual
nos permitirá realizar los circuitos en físico y al mismo tiempo poder comparar los
resultados en programas simulados. Se adjuntara un libro con varios ejercicios de
diversas dificultades para la resolución por parte de los estudiantes, esto permitirá un
mayor beneficio tanto para los estudiantes como para la carrera de ingeniería eléctrica.
24
Delimitación
El tiempo estimado para el desarrollo del proyecto es de 12 meses.
El proyecto se lo realizo en el nuevo laboratorio de circuitos eléctricos, el cual nos
facilitaron debido que se utilizó equipos de los módulos anteriores las cuales fueron
necesarias para la elaboración y diseño del nuevo proyecto de modernización.
El modulo didáctico trabajara en conjunto con una laptop y programas de simulación
para así poder entender cuáles son los beneficios de las TICs
Objetivos
1.1.1 Objetivo general
Analizar el banco de pruebas de circuitos eléctricos utilizando TICs.
1.1.2 Objetivo específico
• Dimensionar y seleccionar los equipos a utilizar para el diseño y
construcción de un módulo didáctico.
• Demostrar las leyes de los circuitos eléctricos de manera practica en el
módulo didáctico construido.
• Realizar un manual de 14 prácticas referente a las materias de circuitos
eléctricos I y II.
Marco metodológico.
Se utilizó el método analítico, deductivo y empírico para resolver ciertos ámbitos
problemáticos que tiene la carrera de Ingeniería Eléctrica.
Para validar y certificar que nuestro modulo este correctamente fabricado se realizó
diferentes tipos de prácticas donde se tomó mediciones mediante instrumentos
certificados como multímetro FLUKE y analizador de redes Schneider Electric, estos
valores prácticos se los contrasto con los valores teóricos y simulados en los softwares
Proteus Professional 8 y Every Circuit y se los tabulo en una tabla de resultados.
25
CAPITULO II
2. MARCO TEÓRICO
El análisis de los circuitos eléctricos ayuda a la comprensión de articulados científicos y
conocimiento empírico que se generan día a día en problemas de ingeniería, se lo
representa de forma matemática para comprenderlo y calcular variables, además de un
conocimiento profundo del funcionamiento del circuito para realizar un buen diseño
eléctrico. Dichos circuitos comprenden fenómenos físicos (tensión, corriente y potencia)
y componentes eléctricos como las resistencias, capacitores e inductores.
2.1 Carga Eléctrica
Acorde a la definición de la conservación de la carga, existen dos tipos: la carga positiva
correspondiente al protón y la carga negativa correspondiente al electrón y éstos no se
crean ni se destruyen cuando se operan los circuitos eléctricos. La unidad de medida es
el coulomb (C) y se simboliza con la letra “Q” para la carga constante y para la que es
invariante en el tiempo se representa con la letra “q”. Del mismo modo, la carga es
cualquier dispositivo que consume energía como la resistencia, nevera, radio, batería,
etc. [1]
2.2 Tensión
Se define como la energía o medida del trabajo que se necesita para desplazar la carga
eléctrica para moverse de un bajo a un alto potencial. La unidad de medida es el volt, se
simboliza con la letra “V” representada por un par de signos más-menos (+ -)”; también
se lo conoce como potencial, diferencia de potencial y caída de voltaje [1]. Ver
Ecuación 1.
V = I ∗ R
ECUACIÓN 1. TENSIÓN ELÉCTRICA
26
2.3 Corriente Eléctrica
La corriente es el movimiento ordenado de cargas libres normalmente de electrones que
circulan a través de un material conductor eléctrico desde un punto de referencia hacia
otro punto en un tiempo determinado. La unidad de medida es el ampere (A) y se
simboliza con la letra “I” representada por una flecha que indica la dirección. La
corriente eléctrica puede controlarse por la tensión y la resistencia en un circuito [1].
Ver Ecuación 2.
𝐼 = 𝑉
𝑅
ECUACIÓN 2. CORRIENTE ELÉCTRICA
Existen dos tipos de corriente: la que se denomina continua es aquella que permanece
constante en el tiempo mientras que denominada alterna es aquella que cambia de
sentido cada cierto tiempo.
2.4 Potencia
Es la velocidad con la que se absorbe la energía para trasladar la carga eléctrica. La
unidad de medida es el watt (W) y se simboliza con la letra “P” [1]. Ver Ecuación 3.
P = V ∗ I = I2 ∗ R =V2
R
ECUACIÓN 3. POTENCIA ELÉCTRICA
2.5 Resistencia
Oposición que presenta un material al paso de la corriente, fue descubierto por el físico
alemán George Simón Ohm y la unidad de medida es el ohm (Ω). Ver Figura 1 (
27
FIGURA 1. RESISTENCIA ELÉCTRICA
La resistencia (R) que ofrece un material es necesario conocer el coeficiente de
resistividad de dicho material (ρ), la longitud que posee (I) y el área de su sección
transversal (S). [2]. Ver Ecuación 4.
R = ρI
S
ECUACIÓN 4. RESISTENCIA ELÉCTRICA
2.6 Inductor
Componente pasivo formado por alambre enrollado que acumula energía en forma de
campo magnético y reacciona a los cambios bruscos de corriente generando un voltaje
opuesto proporcional al voltaje aplicado. La unidad de medida es el henrio (H) y este
valor depende de la longitud del inductor, número y diámetro de las espiras [3]. Ver
Figura 2.
FIGURA 2. INDUCTOR.
28
2.7 Capacitor
Elemento pasivo conformado por placas paralelas separados por un material dieléctrico
que almacena energía en forma de campo eléctrico, se lo conoce como capacitancia (C)
con la unidad de medida faradio (F) y depende únicamente de la geometría y el tipo de
material dieléctrico (material que se polariza fácilmente) ubicado entre las placas [3].
Ver Figura 3.
FIGURA 3. CAPACITOR
2.8 Circuitos en serie
Un circuito serie está conformado de dos o más resistencias que ofrecen un solo camino
a la corriente y si se retira cualquiera de ellos, el camino abierto imposibilita el paso de
la misma. Ver Figura 4.
FIGURA 4. CIRCUITO EN SERIE
La corriente es igual en cada dispositivo y la caída de tensión en cada elemento
dependerá del valor del resistor, a medida que aumenta la resistencia mayor será la
tensión [1]. Ver Ecuación 5.
29
Vdc = Vr1 + Vr2 + Vr2 = I(R1 + R2 + R3)
ECUACIÓN 5. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN SERIE
2.7 Circuitos en paralelo
Circuitos de carga múltiple con más de una trayectoria para la corriente denominada
rama. Cada rama tiene su propia carga y es independiente de todas las demás. Ver
Figura 5.
FIGURA 5. CIRCUITO EN PARALELO
En este tipo de instalaciones, el voltaje de la fuente aparece en los extremos de cada
rama del circuito en paralelo [1]. Ver Ecuación 6.
𝐼 =𝑉
𝑅1+
𝑉
𝑅2+
𝑉
𝑅3
ECUACIÓN 6. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN PARALELO
2.8 Circuitos serie-paralelo.
En los circuitos serie-paralelo se reúnen características de ambos circuitos. Para la
figura 4 se tiene la resistencia R2 y R3 que se encuentran en paralelo y se aplican las
fórmulas explicadas anteriormente, después de hallar el equivalente, ésta resistencia
quedará en serie con R1. Ver Figura 6.
30
FIGURA 6. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO
En la figura 5, R7 y R8 se encuentran en serie y lo aprendido anteriormente se aplica
para las dos resistencias. Después de la simplificación, el equivalente de ésta quedará en
paralelo con R9 [1]. Ver Figura 7.
FIGURA 7. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO
2.9 Conversión Delta – Estrella, Estrella -Delta.
Cuando los elementos no se encuentran en serie o paralelo existe la dificultad para la
simplificación del circuito, es por ello que existe la técnica de conversión que surge de
la teoría de redes (red en estrella y red en delta) [1]. Ver Figura 8.
31
FIGURA 8. RED DIBUJADA EN DELTA (IZQUIERDA), RED DIBUJADA EN ESTRELLA (DERECHA)
Para la conversión de un circuito en red estrella a red delta se utiliza una ecuación que
relaciona ambos elementos. Ver Ecuación 7.
RA =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)
R2
RB =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)
R3
RC =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)
R1
ECUACIÓN 7. CONVERSIÓN DE ESTRELLA A DELTA
Para la conversión de un circuito en red delta a red estrella se utiliza una ecuación que
relaciona ambos elementos. Ver Ecuación 8.
𝑅1 =𝑅𝐴 ∗ 𝑅𝐵
𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶
𝑅2 =𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝐶
𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶
𝑅3 =𝑅𝐶 ∗ 𝑅𝐴
𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶
ECUACIÓN 8. CONVERSIÓN DE DELTA A ESTRELLA.
32
2.10 Leyes de Circuitos.
Para determinar los conceptos de las variables de un circuito dado necesitamos conocer
leyes fundamentales que gobiernan los circuitos electricos , es por ello que aparte de la
ley de Ohm se requiere el estudio de la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) y la ley de
tensiones de Kirchhoff (LVK) que son arreglos de la ley de carga (cargas de signo
opuesto se repelen y signos iguales se atraen) y la ley de la conservación de energía (la
energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). [8]
2.10.1 Ley de Ohm.
Se estipula que el voltaje de un material conductor es proporcional a la corriente que
circula por él y la resistencia (constante de proporcionalidad) que presenta el material
[1] [8]. Ver Ecuación 9.
𝐼 =𝑉
𝑅
ECUACIÓN 9. LEY DE OHM
2.10.2 Ley de corrientes de Kirchhoff.
La ley de corriente de Kirchhoff indica que la sumatoria de todas las corrientes que
ingresan por un nodo es igual a la sumatoria de las corrientes que salen por dicho nodo.
[8] Ver Figura 9.
FIGURA 9. CORRIENTES EN UN NODO
33
Tomando en cuenta la grafica anterior, la sumatoria de las corrientes que ingresan y
salen al nodo deben ser igual a cero, esto confirma que la energía no se acumula en el
nodo [1]. Ver Ecuación 10.
𝐼𝐴 + 𝐼𝐵 + (−𝐼𝐶) + (−𝐼𝐷) = 0
ECUACIÓN 10. LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF
2.10.3 Ley de voltaje de Kirchhoff.
La ley de voltaje de Kirchhoff demuestra que la suma de voltajes de todos los elementos
que conforman el circuito es igual al voltaje que emite la fuente. Ver Figura 10.
FIGURA 10. CIRCUITO PARA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF
Tomando en cuenta la gráfica anterior, la suma de los voltajes en una trayectoria cerrada
es igual a cero [1]. Ver Ecuación 11.
−𝑉𝑠 + 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 = 0
ECUACIÓN 11. APLICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF
34
2.11 Análisis de corriente por malla.
Se basa en la ley de tensiones de Kirchhoff y se aplica a circuitos de forma plana
(ninguna rama pasa sobre o por debajo de otra rama) en el que se define M mallas y M
ecuaciones independientes. El procedimiento consiste en determinar si el circuito es
plano, contar el número de mallas del circuito, identificar las corrientes de malla, definir
la ecuación LVK de la malla, organizar las ecuaciones agrupando los términos y
resolver el sistema de ecuaciones. Ver Figura 11.
FIGURA 11. CIRCUITO DE FORMA PLANA
2.12 Análisis de tensiones por nodos.
Se utiliza en circuitos donde hay 2 o más nodos y por ende el número de incógnitas y
ecuaciones aumenta significativamente, es decir si un circuito tiene 10 nodos (N) se
formarán nueve ecuaciones (N-1) y nueve tensiones desconocidas (N-1). Las ecuaciones
son simples y provienen de la ley de corrientes de Kirchhoff. El método consiste en
escoger un nodo de referencia, de preferencia el nodo que contenga el mayor número de
ramas posibles; se identifica el nodo a tierra para facilitar la obtención de las incógnitas
[1].
Generalmente, los autores de libros de análisis de circuitos arreglan las ecuaciones de tal
manera que las corrientes queden en un lado y las resistencias del otro lado. Ver
Ecuación 12.
35
∑ 𝑖 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎𝑛 𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
= ∑ 𝑖 𝑎𝑏𝑎𝑛𝑑𝑜𝑛𝑎𝑛 𝑒𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠
ECUACIÓN 12. ANÁLISIS DE TENSIONES POR NODO
2.13 TICS.
Denominadas como tecnologías de la información y comunicación, son sistemas que
recogen, tratan y procesan todo tipo de información, facilitando la comunicación entre
los interlocutores. Las nuevas TIC introducen nuevas fuentes de conocimiento e
incrementan las capacidades de innovación para los países en vías de desarrollo.
Los individuos y comunidades interactúan con las computadoras y los procedimientos
para finiquitar negocios, intercambiar conocimientos y divisas entre los continentes;
esto representa una sociedad de la información que busca mitigar la pobreza y manejar
con eficiencia los recursos del Estado. [5], [6].
36
CAPÍTULO III
3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO DE CIRCUITOS
ELÉCTRICOS
3.1. Diseño y construcción del módulo.
La construcción del módulo se realizó con planchas de acero de 3 mm, las cuales se
sometieron a etapas de corte, soldadura, doblada y troquelado, ajustándose a un plano
diseñado en AutoCAD con medidas previamente aprobadas.
FIGURA 12. CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO
37
3.2. Vista Frontal del módulo
FIGURA 13. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS PLANOS EN SOFTWARE AUTOCAD
FIGURA 14. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS
38
3.3.Vista Superior del módulo
FIGURA 15. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS
FIGURA 16. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS
39
3.4. DESCRIPCIÓN DE CADA EQUIPO Y ELEMENTO QUE CONFORMA EL
MÓDULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS.
Disyuntor trifásico de 3P-10 A- 1
FIGURA 17. DISYUNTOR TRIFASICO 3P-10 A-1
Autotransformador trifásico de 3KVA – 1 (0-230VAC)
FIGURA 18. VARIAC TRIFASICO DE 3KVA – 1(0-230VAC) [7]
40
Alimentación trifásica (0 – 220 VAC)
FIGURA 19. ALIMENTACION TRIFASICA (0 – 220 VAC)
Fuente DC (0 – 32 VDC)
FIGURA 20. FUENTE DC (0 – 32 VDC)
41
Analizador de redes eléctricas POWER LOGIC PM700
FIGURA 21. ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS POWER LOGIC PM700
Módulo de carga inductiva. De L1 A L3 (0.2 A), De L4 A L6 (0.4 A), De L7 A L9
(0.6 A)
FIGURA 22. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA
42
Módulo de carga resistiva. De R1 A R3 (300Ω), De R4 A R6 (700Ω), De L7 A L9
(1500Ω)
FIGURA 23. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA
Módulo de carga capacitiva. De C1 A C3 (2 uF), De C4 A C6 (4 uF), De C7 A C9
(7.5 uF)
FIGURA 24. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA
43
Fuente de voltaje (5 VDC)
FIGURA 25. FUENTE DE VOLTAJE 5VDC
Fuente de voltaje (12 VDC)
FIGURA 26. FUENTE DE VOLTAJE 12 VDC
44
CAPITULO IV
4. MANUAL DE PRÁCTICAS PARA EL MÓDULO DE CIRCUITOS
ELÉCTRICOS
Las catorce prácticas presentadas en este capítulo permiten utilizar el módulo didáctico
desarrollado con diversos temas: circuitos serie y paralelo, ley de Ohm, ley de
Kirchhoff, circuitos en corriente continua y alterna, potencia eléctrica y métodos de
resolución utilizando mallas y/o nodos. Cada una de las prácticas está relacionadas con
la malla curricular a seguir en la materia de Circuitos Eléctricos 1 y 2 para la carrera de
Ingeniería Eléctrica impartida en la Universidad Politécnica Salesiana Sede Guayaquil.
PRÁCTICA N°1.- Manual de usuario, normas de seguridad y protocolos de
mantenimiento del tablero del banco de pruebas para circuitos eléctricos.
PRÁCTICA N°2.- Resistencia en circuitos serie-paralelo.
PRÁCTICA N°3.- Ley de Ohm en corriente continua.
PRÁCTICA N°4.- Leyes de Kirchhoff en corriente continua.
PRÁCTICA N°5.- Transformación de circuitos estrella-delta con resistencias.
PRÁCTICA N°6.- Análisis de circuitos en corriente continua mediante el método de
corrientes de malla.
PRÁCTICA N°7.- Análisis de circuitos en corriente continua mediante el método de
tensiones de nodo.
PRÁCTICA N°8.- Máxima transferencia de potencia en circuitos de corriente continua.
PRÁCTICA N°9.- Circuito resistivo, inductivo y capacitivo en corriente alterna.
PRÁCTICA N°10.- Circuito mixto en corriente alterna.
PRÁCTICA N°11.- Transformación de circuitos estrella-delta con impedancias.
PRÁCTICA N°12.- Potencia eléctrica y factor de potencia en corriente alterna.
45
PRÁCTICA N°13.- Análisis de circuitos en corriente alterna mediante el método de
corriente de mallas.
PRÁCTICA N°14.- Análisis de circuitos en corriente alterna mediante el método de
tensiones de nodos.
46
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.1. DESARROLLO DE PRÁCTICAS
4.2. Práctica # 1
4.2.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 1
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.2.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA:
MANUAL DE USUARIO, DEL MÓDULO DIDÁCTICO QUE
ANALIZA EL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS
ELÉCTRICOS UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS
b. OBJETIVO GENERAL:
Conocer el funcionamiento general del módulo didáctico que aplica
tecnologías TICS, aplicar correctamente las normas de seguridad y
protocolos de mantenimiento preventivo para el buen uso de los equipos.
47
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Entender el funcionamiento generalizado del módulo didáctico
desarrollado con las tecnologías TICS.
2. Conocer cada uno de los componentes que participan en el módulo
didáctico que analiza el banco de pruebas para circuitos eléctricos.
3. Tratar las normas de seguridad para el encendido y buen uso de los
equipos además de la protección del personal que manipule el módulo
didáctico.
4. Estar al tanto de los protocolos de mantenimiento preventivo para cada
elemento del módulo didáctico desarrollado.
d. MARCO TEÓRICO
1. Aprendizaje y funcionamiento de los módulos de cargas resistivos,
inductivos y capacitivos.
2. Aprendizaje y desempeño general de los analizadores de red.
3. Desempeño de los disyuntores trifásicos de 3 polos, selectores
monofásicos y trifásicos, luces piloto.
4. Funcionamiento general de los autotransformador trifásicos.
e. PROCEDIMIENTO
1. Repasar el manual de usuario y seguridad del módulo didáctico
desarrollado con tecnologías TICS.
2. Probar el desempeño de cada dispositivo del módulo didáctico usar
aplicando los protocolos de mantenimiento preventivo delineados.
3. Estipular el valor porcentual de operatividad total del módulo didáctico.
48
f. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando las tecnologías TICS.
2. Aparatos de medición.
3. Formato para registro de valores experimentales del protocolo de
mantenimiento preventivo de cada dispositivo.
g. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Protocolo de mantenimiento preventivo para fuente de voltaje DC.
2. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas resistivas.
3. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas inductivas.
4. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas capacitivas.
5. Protocolo de mantenimiento preventivo para autotransformador
trifásico.
6. Protocolo de mantenimiento preventivo para analizador de red.
7. Protocolo de mantenimiento preventivo para transformador y rectificador.
h. CUESTIONARIO
1. ¿Qué tipo de mantenimiento se debe realizar al módulo didáctico?
2. ¿Qué normas de seguridad debo seguir antes de la puesta en marcha del
módulo didáctico?
3. Mencione dos actividades de mantenimiento preventivo aplicado al
módulo didáctico.
4. ¿Por qué es tan importante la colocación de los fusibles del amperaje en
el módulo didáctico?
49
i. ANEXOS
Configuración de sistemas de alimentación del Analizador Schneider
PM700
j. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
j. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
50
4.3.MANUAL DE USUARIO DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS
ELÉCTRICOS
Es de suma importancia que se sigan todas las normas de seguridad al poner en marcha
y al desconectar el tablero ya que de esto depende el correcto funcionamiento de los
equipos y la operatividad máxima del módulo didáctico.
4.4.NOTIFICACIONES DE SEGURIDAD
-Revisar detenidamente las especificaciones técnicas de todos los equipos e
instrumentos instalados en el módulo didáctico para no causar daños debido a excesos
en los niveles permitidos de operación.
-Utilizar materiales adecuados y herramientas debidamente aisladas para ejecutar cada
una de las prácticas.
-Cerciorarse de que disyuntores, selectores, luces pilotos y equipos en general se
encuentren apagados o en posición off antes del encendido; asimismo no se debe tocar
cables ni equipos por la parte trasera del módulo. Si visualiza una anomalía comunicar
inmediatamente al docente.
-Por cada prueba a ejecutar, se deben colocar los fusibles de amperaje en la porta
fusibles para evitar que se quemen equipos y/o módulos de cargas resistivas, inductivas
y capacitivas.
-Para realizar cambios en la práctica (desconectar o mover cables, realizar nuevas
conexiones, etc.) es necesario poner los selectores en posición off y desenergizar el
módulo didáctico para proceder con los cambios deseados. Bajo ningún concepto se
permiten maniobras mientras el tablero esté energizado ya que esto provoca mal
funcionamiento, descalibración y futuros daños en los equipos y elementos pasivos.
-Tomando en cuenta el punto anterior, se deben cambiar los fusibles quemados cuando
el módulo didáctico esté desenergizado.
51
-Utilizar cables de conexión adecuados y en buen estado para el tablero, ya que los
empalmes o roturas de los mismos ocasionan riesgo eléctrico al personal causado por la
corriente eléctrica que fluye por el conductor.
52
4.5.SECCIONES Y ELEMENTOS DEL BANCO DE PRUEBAS
El módulo didáctico posee 14 sectores ubicadas de forma simétrica con distintos
equipos y dispositivos como se observa en la Figura detallados a continuación:
Sector 1: Alimentación trifásica; R, S, T y el neutro N.
Sector 2: Autotransformador trifásico; Autotransformador. (Autotransformador 3Փ) de
0-220VAC, 3KVA. [7]
Sector 3: Fuente 0-32VDC; posee un transformador monofásico de 250 VA,
(120/24VAC) un rectificador de 25 Amp tipo puente, un medidor de corriente y voltaje
en mA; un disyuntor y una luz piloto.
Sector 4: Analizador de red 3F – 1
Sector 5: Módulo de Carga Inductiva 120AC; Contiene 3 inductores de 0.2Amp, 3
inductores de 0.4Amp y 3 inductores de 0.6Amp, todos los inductores contienen porta
fusible y fusible de 0.5Amp.
Sector 6: Módulo de Carga Resistiva 50W; contiene 3 resistencias de 300 Ω, 3
resistencias de 750Ω, 3 resistencias de 1500 Ω cada una, todas las resistencias
contienen porta fusible y fusible de 0.5Amp.
Sector: 7: Módulo de Carga Capacitiva 370 VAC; contiene 3 capacitores de 2uf, 3
capacitores de 4uf, 3 capacitores de 7.5uf, todas los capacitores contienen porta fusible
y fusible de 0.5Amp.
Sector: 8: Fuente 12V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta
fusible y fusible de 0.5Amp, Luz piloto.
Sector: 9: Fuente -12V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta
fusible y fusible de 0.5Amp, Luz piloto.
Sector: 10: Fuente 5V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta
fusible y fusible de 0.5Amp, Luz piloto.
53
Sector: 11: Fuente -5V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta
fusible y fusible de 0.5Amp, Luz piloto.
Sector: 12: Protoboard de tres regletas con sus respectivas borneras de conexión.
Sector: 13: Placa arduino mega con cables de conexión.
Sector: 14: Programador quemador de PIC.
4.6.MANUAL DE RUTINA Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DIDÁCTICO CON
TECNOLOGÍAS TICS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS
El módulo didáctico que utiliza tecnologías TICS fue perfilado para maniobrar acorde a
lo siguiente:
Sector 1: Barra de alimentación trifásica
Es la fuente para dotar de energía los circuitos eléctricos que cumplan las siguientes
características:
VLL = 0-220V
VL-N = 0-127V
IL (MAX) = 8A.
FIGURA 27. BARRA DE ALIMENTACIÓN
54
Sector 2: Autotransformador trifásico
FIGURA 28. AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO [7]
Sector 3: Fuente 0-32 VDC
La tensión de operación es 0-24VDC. El medidor DC interiormente está acoplado con
la salida de la fuente DC, éste dará los valores de voltaje (DC) y corriente (DC) durante
la prueba.
FIGURA 29. FUENTE DC
55
Sector 4: Analizador de red 3F
Dispositivo que realiza el cotejo de los parámetros del sistema, la calibración del TC es
1000/1 (los valores de corriente y potencia se dividen para 1000) que entrega la mayor
cantidad de decimales para exactitud en la medición.
FIGURA 30. ANALIZADOR DE RED 3F
Sector 5: Módulo de Carga Inductiva
Cada conjunto posee 3 inductores y cada uno cuenta con protección.
L1, L2, L3: Imáx= 0.2 Amp.
L4, L5, L6: Imáx= 0.4 Amp.
L7, L8, L9: Imáx= 0.6 Amp.
FIGURA 31. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA
56
Sector 6: Módulo de Carga Resistiva
Cada conjunto posee seis resistores de 300Ω, 750Ω y 1500Ω sumando 9 resistores con
protección para cada uno.
FIGURA 32. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA
Sector 7: Módulo de Carga Capacitiva
Cada conjunto tiene seis capacitores que se derivan en cuatro grupos; tres de 2 µf, tres
de 4 µf, tres de 7.5 µf a 370VAC.
FIGURA 33. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA
57
CONCLUSIONES
Se ha elaborado el manual de procedimientos y normas de seguridad con la finalidad de
regularizar el uso de los dispositivos del módulo didáctico además de advertir sobre
posibles daños de los equipos por el uso indebido de los mismos.
Las normas y reglas sólo son aplicables para el módulo didáctico que funcionará junto
con el banco de pruebas de circuitos eléctricos.
El mantenimiento preventivo da a conocer la bitácora y características técnicas de cada
uno de los equipos y las secciones que conforman el módulo, además de cómo
reaccionar frente a una irregularidad mientras se lo utiliza.
58
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.3. Práctica # 2
4.3.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 2
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.3.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: RESISTENCIA EN CIRCUITOS SERIE – PARALELO
b. OBJETIVO GENERAL:
Hallar la resistencia equivalente (RT) teórica y experimental de un
circuito serie-paralelo.
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Diseñar una red serie – paralelo con el módulo de cargas resistivas.
2. Medir las resistencias parciales y la resistencia equivalente del
circuito trazado.
59
3. Resolver el circuito aplicando los conceptos de los elementos en serie y
paralelo.
d. MARCO TEÓRICO
1. Resistencia eléctrica.
2. Circuito en conexión serie.
3. Circuito en conexión paralelo.
4. Circuito serie-paralelo.
e. PROCEDIMIENTO
1. Realizar el circuito planteado con el módulo de carga resistiva
conectando los elementos en serie – paralelo.
2. Medir de forma experimental el circuito serie-paralelo.
3. Registrar los datos obtenidos del equipo de medición en la tabla Nº1
4. Revisar los resultados alcanzados y exponer las conclusiones en un
reporte.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Circuito Serie - Paralelo.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico.
60
2. Diagrama eléctrico.
4. Aparatos de medición y cables de conexión.
5. Simulación en software PORTEUS 8 professional.
6. Simulación en software EveryCircuit aplicación de celular.
7. Formato para asentar los resultados.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Serie - Paralelo.
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Explique las pautas requeridas para hallar la resistencia equivalente
de un circuito serie – paralelo.
2. Manifieste porque es fundamental desconectar la alimentación del
circuito antes de medir la resistencia con un óhmetro.
3. ¿Qué medidas se requieren para encontrar la corriente en cada
resistencia de un circuito serie – paralelo?
4. ¿Qué características cumple un circuito eléctrico para decir que sus
elementos están en serie?
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
61
3. Formato para registro de valores experimentales, teóricos y simulados
del circuito trazado.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
62
PRUEBA N°1: PRUEBA EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS RESISTIVOS
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 34. DIAGRAMA ELÉCTRICO EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS RESISTIVOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #2
63
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 35. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL
64
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 36. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
65
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 37. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL
66
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 38. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
67
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 39. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL.
68
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 40. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
69
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 41. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL.
70
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 42. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
71
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 43. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL
72
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 44. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
73
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 45. SIMULACION Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL
74
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 46. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit
75
RESULTADOS DE SIMULACIONES DE CIRCUITOS SERIE PARALELO EN
LOS MÓDULOS RESISTIVOS
TABLA Nº1: CIRCUITO DE RESISTORES SERIE – PARALELO
SIMULACIONES
RESISTENCIA VALOR
REFERIDO [Ω]
VALOR
PROTEUS 8 [Ω]
VALOR EVERY
CIRCUIT [Ω]
R1 1500 1500 1500
R2 300 300 300
R3 750 750 750
R4 1500 1500 1500
R5 750 750 750
R6 750 750 750
R7 1500 1500 1500
R8 300 300 300
RBC 214.28 214.29 214
RDF 750 750 747
RAC 1714.28 1741.43 1710
RAD 3214.28 3214.3 3210
RBD 1714.28 1741.43 1710
RAF 3964.28 3964.3 3960
RAG 4264.28 4264.3 4260
TABLA 1. RESISTENCIA SERIE- PARALELO. PRÁCTICA # 2
76
CONCLUSIONES
En los circuitos serie, la corriente que circula es la misma y el voltaje es distinto en cada
elemento dependiendo de la resistencia; es decir que el voltaje es más bajo a medida que
la resistencia va en aumento. El valor de la resistencia equivalente es mayor que los
otros resistores.
En los circuitos en paralelo, el voltaje es el mismo para cada elemento mientras que la
corriente depende del valor de la resistencia. El valor de la resistencia equivalente es
menor que los otros resistores.
77
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.4. Práctica #3
4.4.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 3
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.4.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: LEY DE OHM EN CORRIENTE CONTINUA
b. OBJETIVO GENERAL:
Medir los voltajes y las corrientes teóricas y experimentales de un
circuito resistivo para comprobar la Ley de Ohm en corriente continua.
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Observar y experimentar la relación entre corriente, voltaje y
resistencia en un circuito.
78
2. Aprender las ecuaciones y conceptos correspondientes a la Ley de
Ohm.
3. Aplicar las unidades de medida y diferenciar el concepto de voltaje
y de corriente.
d. MARCO TEÓRICO
1. Ley de Ohm.
2. Resistencia eléctrica.
3. Corriente eléctrica.
4. Tensión eléctrica.
e. PROCEDIMIENTO
1. Energice la barra de alimentación con el disyuntor principal y
acople la fuente de alimentación de corriente continua (DC).
Amplifique pausadamente la tensión hasta 8V. Registre en la tabla
Nº1 bajo la columna “8V”, el valor que marca el miliamperímetro.
2. Incremente la tensión hasta que el voltímetro indique 14V. Registre
en la tabla Nº1 bajo la columna “14V”, el valor que marca el
miliamperímetro.
3. Incremente la tensión hasta que el voltímetro indique 18V. Registre
en la tabla Nº1 bajo la columna “18V”, el valor que marca el
miliamperímetro.
4. Incremente la tensión hasta 23V. Registre en la tabla Nº1 bajo la
columna “23V”, el valor que marca el miliamperímetro. Desconecte el
disyuntor.
5. Deduzca el valor de V/R para cada valor de tensión y resistencia.
Registre los resultados en la columna “V/R” de la tabla.
6. Calcule el valor de V/I para cada valor de tensión y corriente.
Registre los resultados en la columna “V/I” de la tabla.
79
7. Simule en el software PROTEUS 8 professional y EveryCircuit y
registre los resultados en una tabla.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Relación de voltaje – corriente con valor constante de 300Ω.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando las tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
5. Software Proteus 8 profesional, Every Circuit.
6. Multímetro.
7. Formato para colocar los resultados.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Relación de voltaje – corriente con valor constante de
300Ω.
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Al observar la tabla Nº1 ¿qué concluye sobre la relación entre la
corriente (I), voltaje (V), y resistencia (R) de un circuito? Explique.
2. Escriba con fórmulas matemáticas las respuestas examinadas en la
pregunta 1.
80
3. Defina con sus propias palabras el concepto de la ley de Ohm.
4. Grafique la relación corriente-tensión de los datos experimentales
obtenidos en la tabla N°1. Tome en cuenta que la tensión está en el
eje x y la corriente está en el eje y.
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales, teóricos y
simulados del circuito trazado.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
81
PRUEBA N°1: PRUEBA DE RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE CON
VALOR CONSTANTE DE 300Ω
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 47. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #3
82
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 48. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
83
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 49. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit
84
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 50. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
85
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 51. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit
86
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 52. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 18V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
87
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 53. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 18V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit
88
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 54. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 23V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
89
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 55. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 23V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit
90
RESULTADOS DE SIMULACIONES DE LA PRUEBA DE LA LEY DE OHM
TABLA 2. SIMULACIÓN DE LA RELACIÓN VOLTAJE - CORRIENTE. PRÁCTICA # 3
TABLA Nº1: LEY DE OHM SIMULACIONES EN PROTEUS 8 PROFESSIONAL &
EVERY CIRCUIT
VOLTAJE
TEÓRICO
[v]
RESISTENCIA
TEÓRICA [Ω]
I= V/R
[mA]
VOLTAJE
SIMULADO
[v]
CORRIENTE
SIMULADA
[mA]
R= V/I
[Ω]
8 300 16 8 26.7 299.62
14 300 28 14 46.7 299.78
18 300 36 18 60 300
23 300 46 23 76.7 299.86
91
CONCLUSIONES
Poniendo el autotransformador del módulo didáctico a distintos niveles de voltaje DC,
se obtuvo diferentes valores de corriente (simulados) concluyendo que la tensión de los
extremos del conductor es directamente proporcional a la corriente que pasa por él, de
esta manera se comprueba la Ley de Ohm en circuitos resistivos.
92
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.5. Práctica # 4
4.5.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 4
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.5.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: LEYES DE KIRCHHOFF EN CORRIENTE CONTINUA
b. OBJETIVO GENERAL:
Evidenciar de forma experimental la Ley de tensiones de Kirchhoff y la
Ley de corrientes de Kirchhoff, como instrumento de análisis en
circuitos eléctricos.
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Demostrar la ley de voltajes de Kirchhoff en un circuito serie.
2. Demostrar la ley de corrientes de Kirchhoff en un circuito paralelo.
93
3. Plantear y construir los circuitos (elementos resistivos) en los
simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.
4. Tomar los datos de simulaciones de voltaje, corriente y resistencias
de los circuitos para verificar el cumplimiento de LCK y LVK.
d. MARCO TEÓRICO
1. Resistores en serie.
2. Resistores en paralelo.
3. Ley de Ohm.
4. Leyes de Kirchhoff.
e. PROCEDIMIENTO
1. Mida con el óhmetro las resistencias y plasme su valor en la tabla
Nº1-A.
2. Con la tensión de la fuente (VFA) a 15V visualizando la figura 57,
calcule las caídas de tensión V1, V2, V3, V4, V5. Escriba los datos
en la tabla Nº1-B, así como VFA y la suma de las tensiones
calculadas.
3. Construya el circuito de la figura 57, energice la barra de
alimentación y regule la fuente al VFA=15V.
4. Tome los voltajes V1, V2, V3, V4, V5, sume las tensiones
anteriores, escriba las mediciones y los resultados en la tabla Nº1-B.
5. Energice la barra de alimentación. Tome las Corrientes ITA, I2, I3,
ITB, ITC, I5, I6, I7, ITD e ITE. Calcule la suma de I2 e I3
(ITA=ITB) y la suma de I5, I6, e I7 (ITC=ITD); escriba las
mediciones y los resultados en la tabla Nº1-C.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Verificación de la ley de voltajes y corrientes de Kirchhoff.
94
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando las tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico
4. Simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.
5. Aparatos de medición.
6. Formato para registro de valores experimentales y resultados.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Verificación de la ley de voltajes y corrientes de
Kirchhoff.
Tabla Nº1.A
Tabla Nº1-B
Tabla Nº1-C
i. CUESTIONARIO
1. Exprese la relación entre las caídas de voltaje en resistores
conectados en serie y el voltaje aplicado al circuito. Y escriba como
fórmula matemática.
2. En base a la tabla Nº1, ¿los valores experimentales respaldan sus
respuestas a la pregunta 1? Explique si tiene una discrepancia.
(Utilice únicamente valores reales de la tabla).
95
3. Explique la relación entre las corrientes que entran y salen de un
nodo en un circuito.
4. Escriba como fórmula matemática la relación que explicó en la
pregunta anterior.
c. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico
2. Tabla de prácticas para registro de resultados.
3. Formato para registro de datos experimentales y teóricos.
d. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
e. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
96
PRUEBA N°1: SIMULACIÓN Y VERIFICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHHOFF
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 56. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRUEBA # 4
+
_VFA0 a 15V
A
A
A
AA
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
A BC D
ITB ITC ITD ITE
I2
I3
I5
I6
I7
+_
+_
+_
+_
V1 V2 V3 V4 V5
A
+_
R1A
A
A
ITA
A
97
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 57. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 4 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
98
SIMULACION EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 58. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 4 – EveryCircuit
99
RESULTADOS DE PRUEBA DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHHOFF
TABLA 1-A: VALORES DE LOS MÓDULOS DE RESISTORES DE LA PRÁCTICA DE LA LEY DE
KIRCHHOFF
VALOR
NOMINAL
R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] R4 [Ω] R5 [Ω] R6 [Ω] R7 [Ω] R8 [Ω]
300 750 1500 1500 300 300 750 1500
VALOR
MEDIDO 309 750 1509 1505 300.6 301.6 751 1512
TABLA 3. MEDICIONES DE RESISTORES DE LOS MÓDULOS. PRÁCTICA # 4
100
TABLA 1-B: VERIFICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF
VALOR
CALCULADO
VT [V] V1 [V] V2 [V] V3 [V] V4 [V] V5 [V]
15 1.1463 1.9105 5.73 0.4776 5.98
VALOR
SIMULADO 15 1.15 1.90 5.73 0.478 5.73
TABLA 4. VALORES CALCULADOS Y SIMULADOS DE LA LEY DE VOLTAJES DE KIRCHHOFF. PRACTICA # 4
101
TABLA 1-C: VERIFICACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF
CORRIENTE ITA I2 I3 ITB ITC I5 I6 I7 ITD ITE I2+I3 I5+I6+I7
CORRIENTE
CALCULADA
[mA]
3.821 2.546 1.273 3.819 3.8219 1.593 1.593 0.637 3.821 3.821 3.819 3.823
CORRIENTE
SIMULADA
[mA]
3.82 2.55 1.27 3.82 3.82 1.59 1.59 0.637 3.82 3.82 3.79 3.817
TABLA 5. VERIFICACIÓN DE VALORES CALCULADOS Y SIMULADOS DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. PRÁCTICA # 4
102
CONCLUSIONES
Los experimentos realizados concluyen que la suma de voltajes de un circuito cerrado
es cero de acuerdo con la ley de voltajes de Kirchhoff y la suma de corrientes de un
nodo es cero según la ley de corrientes de Kirchhoff.
103
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.6. Práctica # 5
4.6.1 DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 5
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.6.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: CONVERSIÓN CIRCUITOS ESTRELLA – DELTA CON
RESISTENCIAS
b. OBJETIVO GENERAL:
Transformar un circuito compuesto por resistencias conectados en
estrella (Y) a otro circuito con configuración delta o triángulo (∆).
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Identificar las resistencias conectadas en estrella.
2. Dibujar el nuevo circuito después de la transformación a triángulo.
104
3. Medir las resistencias tanto en la conexión estrella como en la
conexión triángulo.
4. Comparar las fórmulas de transformación de resistores estrella a
triángulo o triángulo a estrella.
d. MARCO TEÓRICO
1. Resistencias equivalentes.
2. Transformación estrella a triángulo.
3. Transformación delta a triángulo.
e. PROCEDIMIENTO
1. Construya en el módulo didáctico el circuito expuesto en la figura
59.
2. Mida los resistores con el óhmetro y complete la tabla Nº1.
3. Evalúe la resistencia equivalente en los puntos A y B, coloque el
valor en la tabla Nº1.
4. Coloque los valores teóricos de los resistores.
5. Halle teóricamente la resistencia equivalente en los puntos A y B
empleando los procedimientos de transformación de resistencias.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Transformación Y-∆
2. Análisis y Conclusiones.
105
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando las tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico.
3. Cables de conexión
4. Simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Transformación Y-∆
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Indique las características de conexión de resistores en Y.
2. Indique las características de conexión de resistores en ∆.
3. ¿Por qué se realiza transformación de una red a otra en un circuito?
4. Escriba la fórmula para la transformación estrella-delta de un
circuito que tenga tres resistores.
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico.
2. Diagrama de conexiones.
3. Formato de la práctica para registro de resultados.
106
4. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
107
PRUEBA N°1: CONVERSIÓN ESTRELLA A DELTA
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 59. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5
108
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 60. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
109
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 61. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5 - EveryCircuit
110
RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN DE LA CONVERSIÓN ESTRELLA -
DELTA
TABLA Nº1:CONVERSIÓN ESTRELLA DELTA;
SIMULACIONES EN PROTEUS 8 PROFESSIONAL &
EVERY CIRCUIT
RESISTENCIAS
VALOR
TEÓRICO
[Ω]
VALOR
SIMULADO
[Ω]
PORCENTAJE
ERROR [%]
R1 1500 1500 0
R2 1500 1500 0
R3 750 750 0
R4 300 300 0
R5 300 300 0
R6 1500 1500 0
RAB 523.6 525 0.38
TABLA 6. CONVERSIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 6
111
CONCLUSIONES
La transformación estrella – triángulo (Y-∆) facilita la reducción de aquellos circuitos
que no tienen sus elementos conectados en serie o paralelo, de esta manera permite
obtener circuitos equivalentes en los que no se altera las variables eléctricas, pero si
reducen enormemente el circuito para hallar la resistencia equivalente.
112
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.7. Práctica # 6
4.7.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 6
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.7.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA
MEDIANTE EL MÉTODO DE TENSIONES DE NODOS
b. OBJETIVO GENERAL:
Analizar el circuito con la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK)
implementando ecuaciones algebraicas según el número de nodos
(incógnitas) denominadas “Voltajes de nodos”
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
113
1. Construir el circuito DC en el módulo didáctico, medir los
parámetros de corrientes y voltajes.
2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente y
voltaje utilizando el método de tensiones de nodo.
3. Comparar los resultados obtenidos con las respectivas simulaciones
en PROTEUS 8 Profesional y EveryCircuit
d. MARCO TEÓRICO
1. Ley de corrientes de Kirchhoff.
2. Circuitos serie y paralelo de resistencias.
3. Métodos para resolución de sistemas de ecuaciones.
e. PROCEDIMIENTO
1. Armar el circuito de la figura 63 en el módulo didáctico. Tomar en
cuenta que la fuente de alimentación esté desconectada.
2. Medir las resistencias con el aparato de medición y escribir los
valores en la tabla Nº1.
3. Para la prueba, regule la fuente de alimentación con un voltaje de
10V manteniéndola constante.
4. Evalúe las tensiones de cada una de las resistencias (de R1 a R6)
con el voltímetro y escriba los datos en la tabla Nº1.
5. Registrar en la tabla N°1, la corriente de cada una de las resistencias
aplicando la ley de Ohm ya que conoce el valor del resistor y la
tensión.
6. Para los datos teóricos, tome el valor nominal de las resistencias y
los nodos de la figura 63, calcule las tensiones de los nodos A, B, C,
D y coloque el resultado en la tabla Nº1. Adjunte los cálculos
realizados.
114
7. Calcular las tensiones de las resistencias con los voltajes de los
nodos A, B, C, D, definidos en el punto anterior.
8. Revisar y comparar las respuestas teóricas, experimentales y
simuladas para exponer las conclusiones.
9. Crear un reporte de la prueba realizada.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Circuito de Nodos en DC.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico.
3. Cables de conexión
4. Aparatos para medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Circuito de Nodos en DC.
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Mencione lo beneficios del método de voltajes de nodos.
115
2. ¿Qué acontecería en el análisis si se cambiara el nodo de referencia
por el nodo B?
3. ¿Qué método utilizó para la resolución de los sistemas de
ecuaciones? Indique porqué
4. ¿Qué ley se cumple en el nodo que analiza el método de voltajes de
nodo? Escriba el nombre de la ley y la definición de la misma.
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
116
PRUEBA N°1: CIRCUITO DE NODOS
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 62. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6
R5
R4
R3R1 B
R2
+
_0 a 23VDC
A C D
117
SIMULACION EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 63. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
118
SIMULACION EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 64. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 – EveryCircuit
119
RESULTADOS DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE CONTINUA
TABLA Nº1: VERIFICACIÓN DE LOS DATOS EXPERIMENTALES, SIMULADOS
Y TEÓRICOS DE VOLTAJES DE NODOS
RESISTENCIA DE LOS
MÓDULOS [Ω] CAÍDA DE
VOLTAJE
(SIMULADA)
[V]
CORRIENTE
SIMULADA
[mA]
VOLTAJE
CALCULADO
DEL MÉTODO
DE NODOS
[V] RESISTOR NOMINAL MEDIDA
R1 1500 1509 6.95 23.2 VR1=VA-
VB 6.95
R2 1500 1501 5.05 16.8 VR2=VB 5.05
R3 1500 1512 1.89 6.32 VR3=VB-
VC 1.89
R4 750 750 3.16 4.21 VR4=VC 3.16
R5 750 751 .1.58 2.11 VR5=VC-
VB 1.58
TABLA 7. SIMULACIÓN - CIRCUITO DE NODOS. PRACTICA # 6
120
CONCLUSIONES
Es necesario conocer métodos para la resolución de los sistemas de ecuaciones ya que el
circuito presenta N nodos que equivalen a (N-1) ecuaciones algebraicas, a su vez es
necesario colocar una referencia de tierra ya que facilita al momento de armar las
ecuaciones porque la tensión es una diferencia de potencial entre dos puntos.
121
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.8. Práctica # 7
4.8.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 7
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.8.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA
MEDIANTE EL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA
b. OBJETIVO GENERAL:
Analizar el circuito con la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK)
implementando ecuaciones algebraicas según el número de mallas
(incógnitas) denominadas “Corrientes de malla”
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
122
1. Construir el circuito DC en el módulo didáctico, medir los
parámetros de corrientes y voltajes.
2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente y
voltaje utilizando el método de corrientes de malla.
3. Comparar los resultados obtenidos con las respuestas teóricas.
d. MARCO TEÓRICO
1. Ley de voltajes de Kirchhoff.
2. Circuitos serie y paralelo de resistencias.
3. Métodos para resolución de sistemas de ecuaciones.
e. PROCEDIMIENTO
1. Armar el circuito de la figura 64 en el módulo didáctico. Tomar en
cuenta que la fuente de alimentación esté desconectada.
2. Medir las resistencias con el aparato de medición y escribir los
valores en la tabla Nº1.
3. Para la prueba, regule la fuente de alimentación con un voltaje de
10V manteniéndola constante.
4. Evalúe las tensiones de cada una de las resistencias (de R1 a R6)
con el voltímetro y escriba los datos en la tabla Nº1.
5. Registrar en la tabla N°1, la corriente de cada una de las resistencias
aplicando la ley de Ohm ya que conoce el valor del resistor y la
tensión.
6. Para los datos teóricos, tome el valor nominal de las resistencias y
las mallas de la figura 64, calcule las corrientes de malla I1, I2 e I3
y coloque el resultado en la tabla Nº1. Adjunte los cálculos
realizados.
7. Calcular las corrientes de las resistencias con las corrientes de malla
I1, I2 e I3 definidos en el punto anterior.
123
8. Revisar y comparar las respuestas teóricas y experimentales para
exponer las conclusiones.
9. Crear un reporte de la prueba realizada.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en DC.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos para medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en DC.
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Mencione lo beneficios del método de corrientes de malla.
124
2. Respecto a la figura 64, escriba las ecuaciones algebraicas
suponiendo que la corriente de la malla 2 tiene el sentido contrario
de las manecillas del reloj.
3. Deduzca las corrientes desde R1 a R6 con las ecuaciones resueltas
en el punto anterior.
4. Explique cómo influye el cambio de polaridad de la fuente de
voltaje en el sentido de la corriente que va de R1 a R6.
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
125
PRUEBA N°1: CIRCUITO DE MALLA DC
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 65. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN DC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 7
126
DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS PROFESSIONAL 8
FIGURA 66. SIMULACION DE CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTÍNUA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 7 – PROTEUS PROFESSIONAL 8
127
DIAGRAMA DE CONEXIÓN EVERY CIRCUIT
FIGURA 67. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE MALLAS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 - EceryCircuit
128
RESULTADOS DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTINUA
TABLA Nº1: VERIFICACIÓN DE LOS DATOS EXPERIMENTALES Y
TEÓRICOS DE CORRIENTES DE MALLA
RESISTENCIA DE LOS
MÓDULOS [Ω]
CAÍDA
DE
VOLTAJE
(MEDIDA)
[V]
CORRIENTE
MEDIDA
[mA]
CORRIENTE
CALCULADA
DEL MÉTODO
DE MALLA
[mA] RESISTOR NOMINAL MEDIDA
R1 300 309 6.95 6.19 I1 6.24
R2 300 300.6 5.05 3.87 I1-I2 3.9
R3 300 301.6 1.89 2.33 I2 2.34
R4 750 750 3.16 3.16 I2-I3 1.56
R5 750 751 1.58 0.78 I3 0.78
R6 750 750 1.58 0.77 I2 0.78
TABLA 8. SIMULACION DE CIRCUITO MALLA DC. PRÁCTICA # 7
129
CONCLUSIONES
Se recuerda que este método es ideal para la resolución de circuitos planos y las
corrientes de mallas solo son valores que se observan en teoría y lo que se visualiza en
la vida real son las corrientes que pasan por cada resistencia.
Es necesario conocer métodos para la resolución de los sistemas de ecuaciones ya que el
circuito presenta N mallas que equivalen a (N-1) ecuaciones algebraicas.
130
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.9. Práctica # 8
4.9.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I
b. PRÁCTICA N° 8
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.9.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA EN CIRCUITOS
DE CORRIENTE CONTINUA
b. OBJETIVO GENERAL:
Comprobar la máxima transferencia de potencia en cualquier punto del
circuito en corriente continua.
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Establecer un circuito equivalente que en cualquier punto represente
el mismo comportamiento usando el teorema de Thevenin.
131
2. Demostrar el teorema con las pruebas a realizar en el módulo
didáctico.
3. Comparar las respuestas teóricas con las experimentales.
d. MARCO TEÓRICO
1. Teorema de Thevenin.
2. Ley de Ohm.
3. Análisis de circuitos por corrientes de malla.
4. Ley de corrientes de Kirchhoff.
e. PROCEDIMIENTO
1. Arme el circuito de la figura 65 con la fuente de alimentación
desconectada.
2. Regular el voltaje de la fuente a 15V.
3. Para evaluar el voltaje Thevenin (Vth) ubicado entre los puntos B y
C, desconecte la resistencia de carga (RL). Escriba el valor en la
tabla Nº1 celda Vth (practico).
4. Para evaluar la resistencia Thevenin (Rth) se apaga la fuente y
desconecta RL; se unen los puntos A y D con un cable conductor
para luego medir la resistencia en los puntos B y C. Escriba el dato
en la tabla Nº1 celda Rth (practico).
5. Efectúe los procedimientos para los valores teóricos y plásmelo en
la tabla Nº1 celdas Rth y Vth teóricos.
6. Ponga una RL de 500Ω, 750Ω, 1000Ω, 1500Ω y tome la corriente
para cada resistencia. Ubique los datos en la tabla Nº2.
7. De los valores teóricos y experimentales, encuentre la potencia de la
resistencia RL, usando el equivalente Thevenin.
8. De todas las potencias, observe cual es el mayor valor y contraste
con la resistencia Thevenin.
132
9. Genere un reporte con toda la información de la práctica y los
cálculos realizados.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Teorema de Thevenin.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Tablero del banco de pruebas para circuitos eléctricos.
2. Diagrama eléctrico y de conexión.
3. Cables de conexión
4. Aparatos de medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Teorema de Thevenin.
Tabla Nº1
Tabla Nº2
i. CUESTIONARIO
1. Mencione los beneficios del teorema de Thevenin.
133
2. ¿Cómo determinar una RL (resistencia de carga) que entregue la
máxima potencia?
3. Contraste el teorema de Thevenin con una fuente real de
alimentación (voltaje), exprese sus resoluciones.
4. ¿Qué potencia se aprecia cuando solo participan resistencias en un
circuito?
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexión.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
134
PRUEBA N°1: TEOREMA DE THEVENIN
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 68. DIAGRAMA ELÉCTRICO TEOREMA DE THEVENIN. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 8
135
DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS PROFESSIONAL 8
FIGURA 69. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. PROTEUS 8 PROFESSIONAL PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9
136
DIAGRAMA DE CONEXIÓN EVERY CIRCUIT
FIGURA 70. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. EveryCircuit PRUEBA # 1 – PRACTICA # 9
137
CONCLUSIONES
El teorema de Thevenin permite la resolución de circuitos en forma reducida cuando se
quiere información en un punto específico, además se obtiene la resistencia de carga
(RL) que entregue la mayor cantidad de potencia en un punto. Como Rth y Vth son
valores equivalentes se usa cualquier método de solución de circuitos, acorde a su
conveniencia. En este caso al usar tecnologías tics, simulando en diferentes softwares
seria redundante ya que podemos obtener directamente valores que necesitemos sin
cortocircuitar el sistema.
138
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.10. Práctica # 9
4.10.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 9
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.10.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: CIRCUITO RESISTIVO, INDUCTIVO, CAPACITIVO
EN CORRIENTE ALTERNA
b. OBJETIVO GENERAL:
Ver la conducta de los elementos resistivos, inductivos y capacitivos
frente a la corriente alterna sinusoidal.
139
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Medir la resistencia, capacitancia y los parámetros de tensión y
corriente.
2. Dibujar en el plano cartesiano el fasor de voltaje y de corriente para
cada elemento.
3. Grafique como onda senoidal los parámetros de voltaje y corriente.
d. MARCO TEÓRICO
1. Números complejos.
2. Impedancia eléctrica.
3. Fasores de voltaje y corriente.
e. PROCEDIMIENTO
1. Elabore en el módulo didáctico el circuito de la figura 67 con la
información propuesta.
2. Coloque los valores de las mediciones en la tabla N1-A de la parte
teórica y práctica.
3. Repita los enunciados 1 y 2 con los gráficos de los incisos (b) y (c)
completando las tablas pertinentes.
4. Con el manejo de los números complejos, dibuje los fasores de
voltaje y corriente en cada circuito.
5. En el oscilograma expuesto, dibuje el voltaje y corriente en función
del tiempo.
6. Repita los enunciados 4 y 5 para el gráfico inductivo y capacitivo.
7. Elaborar el reporte con las respuestas y escribir las conclusiones.
140
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Circuito resistivo en corriente alterna.
2. Prueba Nº2: Circuito inductivo en corriente alterna.
3. Prueba Nº3: Circuito capacitivo en corriente alterna.
4. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos de medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Circuito resistivo, inductivo, capacitivo en A.C.
Tabla Nº1-A
Tabla Nº2-B
Tabla Nº2-C
i. CUESTIONARIO
1. Explique la relación entre la tensión y la corriente en una
resistencia.
2. Explique la relación entre la tensión y la corriente en un inductor.
141
3. Explique la relación entre la tensión y la corriente en un capacitor.
4. ¿Por qué se relaciona la corriente alterna con una onda de forma
sinusoidal?
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
142
CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 71. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9
R=750ohm+_VF=120V
A
IR V2V1
143
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 72. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 –PROTEUS 8 PROFESSIONAL
144
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 73. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 –EveryCircuit
145
RESULTADOS DE LA PRUEBA DEL CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA
TABLA Nº1-A: CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA
PARÁMETROS R [Ω] VF [V] V1 [V] V2 [V] I [mA]
TEÓRICOS 750 120 120 120 160
SIMULACIÓN PROTEUS 8
PROFESSIONAL 750 120 120 120 160
SIMULACIÓN EVERY
CIRCUIT 750 120 120 120 160
TABLA 9. VALORES SIMULADOS CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9
146
PRUEBA N°2: CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 74. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9
147
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 75. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
148
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 76. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit
149
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE LAS SIMULACIONES DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA
TABLA 10. VALORES SIMULADOS CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9
TABLA Nº1-B: CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA
PARÁMETROS Ri[Ω] L
[mH] VF [V] V1 [V] V2 [V] I [A]
TEÓRICOS 61.1 3.2 120 120 120 1.96
SIMULACION
PROTEUS 8
PROFESSIONAL
61.1 3.2 120 120 120 1.96
SIMULACION EVERY
CIRCUIT 61.1 3.2 120 120 120 1.96
150
PRUEBA N°3: CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 77. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 3 –PRÁCTICA # 9
C=7.5uf+_
A
V2V1 VF=120V IC
151
SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 78. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
152
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 79. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit
153
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE LAS SIMULACIONES DE CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA
TABLA Nº1-A: CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA
PARÁMETROS C [uF] VF [V] V1 [V] V2 [V] A [mA]
TEÓRICOS 7.5 120 120 120 340
SIMULACIÓN PROTEUS 8
PROFESSIONAL 7.5 120 120 120 340
SIMULACIÓN EVERY
CIRCUIT 7.5 20 120 120 340
TABLA 11. VALORES SIMULADOS DE CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9
154
CONCLUSIONES
El comportamiento del elemento pasivo denominado resistencia es el mismo en
corriente continua que en corriente alterna.
El comportamiento del inductor es un resistor adicional en el circuito que se denomina
reactancia inductiva (XL).
El comportamiento del capacitor es un resistor que se opone al paso de corriente y se
denomina reactancia capacitiva (XC)
155
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.11. Práctica # 10
4.11.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 10
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.11.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE
ALTERNA
b. OBJETIVO GENERAL:
Solucionar redes de circuitos que cargas resistivas, inductivas y
capacitivas arregladas en serie y paralelo empleando la ley de Ohm y los
métodos para hallar impedancias equivalentes.
156
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Acoplar adecuadamente los elementos pasivos en conexión serie y
paralelo. La fuente de alimentación debe estar apagada.
2. Tomar los valores de las resistencias, inductancias y capacitancias,
asimismo los valores de voltajes y corrientes del circuito.
3. Comparar los datos teóricos obtenidos y los datos experimentales
de la práctica ejecutada.
d. MARCO TEÓRICO
1. Impedancia eléctrica.
2. Fasores.
3. Ley de Ohm.
4. Leyes de Kirchhoff.
e. PROCEDIMIENTO
1. Arme en el módulo didáctico el circuito visible en la figura 82, con
los valores indicados.
2. Tome los datos teóricos y prácticos de los elementos que conforman
el circuito y registre la información en la tabla Nº1-A. (La
inductancia no se puede medir con el multímetro de medición, para
ello se utiliza el teorema de Pitágoras).
3. Registre los valores dados por los voltímetros y amperímetros (la
ubicación se observa en la figura 82), en las celdas de datos
4. prácticos de la tabla Nº1-A, también calcule los valores teóricos y
regístrelos en la mencionada tabla.
5. Para la tabla Nº1-C, halle la impedancia de forma teórica, escriba
los valores de voltaje y corriente total en fasores y en función del
tiempo.
6. Realice el reporte con todas las respuestas obtenidas y dé sus
conclusiones.
157
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Circuito mixto de impedancias en corriente alterna.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos de medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Circuito mixto de impedancias en corriente alterna.
Tabla Nº1
Tabla Nº2
Tabla Nº3
158
i. CUESTIONARIO
1. Explique porque difieren los valores simulados con los prácticos.
2. ¿Cómo se comporta el inductor en el sistema?
3. ¿Cuál es la diferencia entre los desfasamientos en el inductor y
capacitor en los circuitos AC?
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente
159
PRUEBA N°1: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 80. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10
+_VF
120V
C2
V1
R2
A1 A3
V3
V4
V6
V7
A5
V2
A2 A4
V8V5
L1
C1
R1 R3
V9
V10
L3
C3
L2
160
SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 81. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
161
SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT
FIGURA 82. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – EveryCircuit
162
RESULTADOS DEL CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA
TABLA 12. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 10
TABLA Nº1: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA
PARÁMETROS R1
[Ω]
R2
[Ω]
R3
[Ω]
L1 (0,4 A) L2 (0,6 A) L3 (0,4 A) C1
[uf]
C2
[uf]
C3
[uf]
F
[Hz] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]
TEÓRICOS 300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60
PRÁCTICOS 309 750 300.6 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4.01 7.61 2.2 60
SIMULACIÓN
PROTEUS 8
PROFESSIONAL
300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60
SIMULACIÓN
EVERY CIRCUIT 300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60
163
TABLA Nº2: VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES
PARÁMETROS V1[v] V2[v] V3[v] V4[v] V5[v] V6[v] V7[v] V8[v] V9[v] V10[v] A1[A] A2[A] A3[A] A4[A] A5[A]
PRÁCTICOS 118 74.3 72.5 125 56 68 30.3 21.4 29.2 96.4 0.24 0.188 0.51 0.09 0.07
SIMULACIÓN
PROTEUS 8
PROFESSIONAL
118 72.5 75 128 57.7 67.3 30.9 22.6 28.8 98.3 0.25. 0.19 0.15 0.09 0.07
SIMULACIÓN
EVERY CIRCUIT 118 75.3 73 127 58.8 69.1 32.5 23 29 101 0.25 0.19 0.15 0.09 0.076
TABLA 13. VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRÁCTICA # 10
164
TABLA 14. PORCENTAJE DE ERROR – PRÁCTICA 10
PORCENTAJE DE ERROR %
DATOS
VALORES
PRÁCTICOS
VALORES
SIMULADOS
%
ERROR
V1 118 118 0
V2 74.3 74.4 0.13
V3 72.5 75 3.33
V4 125 128 2.34
V5 56 57.7 2.94
V6 68 67.3 1.02
V7 30.3 30.9 1.94
V8 21.4 22.6 5.3
V9 29,2 28.8 1.36
V10 96.4 98.3 1.97
A1 0.24 0.25 4
A2 0.188 0.19 1.05
A3 0.151 0.15 0.66
A4 0.09 0.09 0
A5 0.07 0.07 0
165
CONCLUSIONES
La reducción del circuito se da por el uso de los métodos de reducción aprendidos
previamente (reducción circuitos serie-paralelo y Ley de Ohm).
Los valores de corrientes obtenidos en la práctica se los realizo con la ayuda del
analizador de redes del banco de pruebas para circuitos eléctricos ya que dichos valores
están en escala de mili amperios.
Los valores de voltajes y corrientes obtenidos en las simulaciones difieren de los valores
prácticos en un bajo porcentaje de error por el motivo de que el comportamiento de los
inductores en el circuito desestabiliza el sistema.
166
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.12. Práctica # 11
4.12.1 DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 11
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.12.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: TRANSFORMACIÓN DE CIRCUITOS ESTRELLA – DELTA
CON IMPEDANCIAS
b. OBJETIVO GENERAL:
Obtener la impedancia equivalente de un circuito que contiene cargas
resistivas, inductivas y capacitivas utilizando el método de la
transformación de conexión estrella (Y) a conexión triangulo o delta
(∆).
167
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Ubicar las impedancias que se encuentran en conexión estrella y en
conexión delta o triangulo. Aplicar las fórmulas para la respectiva
transformación.
2. Encontrar la impedancia equivalente.
3. Hallar todas las tensiones y corrientes de los elementos.
d. MARCO TEÓRICO
1. Impedancias equivalentes.
2. Transformación estrella a triángulo.
3. Transformación triángulo a estrella.
e. PROCEDIMIENTO
1. Monte en el módulo didáctico el circuito de la figura 85.
2. En la tabla N°1, registre los valores de las cargas resistivas,
inductivas y capacitivas obtenidos mediante los aparatos de
medición.
3. En la tabla N°2, registre el valor de la impedancia equivalente
ubicada en los puntos A y B.
4. Para las tablas anteriores, considere llenar las celdas con los valores
teóricos de cada elemento.
5. Halle la impedancia equivalente (forma teórica) empleando la
transformación estrella-triángulo o triángulo-estrella.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Transformación Y-∆
168
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos de medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Transformación Y-∆
Tabla Nº1
i. CUESTIONARIO
1. Mencione las propiedades que tienen las impedancias en conexión
estrella.
2. Mencione las propiedades que tienen las impedancias en conexión
triángulo.
3. ¿Por qué razón se utiliza este método de transformación para
reducir circuitos y encontrar el equivalente? Justifique su respuesta.
4. ¿Se dificulta el uso de este método en corriente alterna? ¿Por qué?
169
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
170
PRUEBA N°1: TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS EN A.C.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 83. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11
R2
C2
R4
L3
R1 R3
C1L2
+_
IT
A
VT
VL1
VF=120V
171
DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 84. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL
172
DIAGRAMA DE CONEXIÓN EVERY CIRCUIT
FIGURA 85. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – EVERYCIRCUIT
173
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA
TABLA Nº1: COMPONENTES ELÉCTRICOS PARA LA TRANSFORMACIÓN Y-∆ CON IMPEDANCIAS
PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] R4 [Ω] L1 (0.4A) L2(0.2A) L3(0.6A)
C1 [uf] C2 [uf] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]
TEÓRICOS 300 750 1500 1500 29.4 1 61.1 1 8.1 1 7.5 4
PRÁCTICOS 309 750 1509 1505 29.4 1 61.1 1 8.1 1 7.52 4.08
TABLA 15. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 11
174
TABLA Nº2: MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS
PARÁMETROS V [V] A [mA]
PRÁCTICOS 118.7 386
SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL 118 367
SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT 118 399
TABLA 16. MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS. PRÁCTICA # 11
PORCENTAJE DE ERROR %
DATOS VALORES
PRÁCTICOS
VALORES SIMULADOS
PROTEUS PROFESSIONAL 8 % ERROR
V [V] 118.7 V 118V 0.58
A [mA] 386 367 4.92
TABLA 17. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN PROTEUS. PRÁCTICA # 11
175
PORCENTAJE DE ERROR %
DATOS VALORES
PRÁCTICOS
VALORES SIMULADOS
EVERY CIRCUIT % ERROR
V [V] 118.7 V 118V 0.58
A [mA] 386 399 3.25
TABLA 18. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN EVERY CIRCUIT
PRÁCTICA # 11
176
CONCLUSIONES
El método de transformación estrella- triangulo o viceversa ayuda a obtener el
equivalente de un circuito llevando los elementos pasivos a circuitos sencillos de serie y
paralelo. El uso de este método en corriente alterna es el mismo ya que los capacitores e
inductores se comportan como reactancias y equivalen a circuitos de resistencias como
se estudia en corriente continua.
177
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.13. Práctica # 12
4.13.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 12
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.13.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN
CORRIENTE ALTERNA
b. OBJETIVO GENERAL:
Evidenciar de forma experimental la potencia eléctrica y el factor de
potencia en un circuito sometido a corriente alterna.
178
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Usar el equipo analizador de red para hallar la potencia de los
elementos y el factor de potencia de la red monofásica.
2. Hallar los voltajes y corrientes de los elementos para aplicar la
fórmula de potencia eléctrica.
3. Optimizar el factor de potencia de una red inductiva.
d. MARCO TEÓRICO
1. Impedancia eléctrica.
2. Ley de Ohm.
3. Potencia Activa.
4. Potencia Reactiva.
5. Potencia Aparente.
6. Factor de Potencia.
e. PROCEDIMIENTO
1. Monte en el módulo didáctico el circuito de la figura 39 con los
datos de resistencias, inductancias y capacitancias indicadas.
2. En la tabla N°1, registre los datos prácticos de la tensión y la
corriente tomados del multímetro, asimismo los valores teóricos
obtenidos de los cálculos realizados.
3. En la tabla N°2, registre las respuestas de los cálculos y adjunte
todos los procedimientos en una hoja además del gráfico del
triángulo de potencias con el balance de potencias respectivo.
179
4. Para llenar la tabla N°3, acople el analizador de red como se
visualiza en el diagrama de conexión para red monofásica, registre
las potencias y el factor de potencia de la red.
5. Contraste los valores totales de potencias de la tabla Nº2 y Nº3.
6. Enchufe un capacitor en paralelo a la fuente de alimentación
(capacitores en serie o paralelo que ayuden a obtener el valor
requerido) para que el factor de potencia sea 0.95 en atraso.
Demostrar con fórmulas el cálculo realizado y use el triángulo de
potencias.
7. Para llenar la tabla N°4, calcule las potencias de la red (valores
teóricos) y registre los valores entregados por el analizador de red.
8. Realice el reporte con todas las respuestas obtenidas y dé sus
conclusiones.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Potencia eléctrica y factor de potencia en corriente alterna.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos de medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
180
1. Prueba Nº1: Potencia eléctrica y Factor de potencia en corriente
alterna.
Tabla Nº1.
Tabla Nº2
Tabla Nº3
Tabla Nº4
i. CUESTIONARIO
1. ¿Por qué se concluye que una red es predominantemente inductiva?
2. ¿Por qué se concluye que una red es predominantemente
capacitiva?
3. Las distribuidoras de energía eléctrica piden que el factor de
potencia no sea menor de 0.95 en atraso. ¿A qué se debe?
Fundamente bien su respuesta.
4. Mencione los beneficios de tener un factor de potencia cercano a 1.
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
181
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
182
PRUEBA N°1: POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 86. DIAGRAMA ELÉCTRICO POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12
183
SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL
FIGURA 87. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12
184
SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT
FIGURA 88. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 - EveryCircuit
185
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN A.C.
TABLA Nº1: VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES
PARÁMETROS V1[v] V2[v] V3[v] V4[v] V5[v] V6[v] A1[A] A2[A] A3[A] A4[A] A5[A]
PRÁCTICOS 76.8 82.6 119.4 109.4 28.56 119.6 0.55 0.247 0.16 0.071 0.168
SIMULACION PROTEUS 8 PROFESSIONAL 72.5 91.3 118 114 28.9 118 0.67 0.24 0.16 0.07 0.31
SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT 72.5 91.5 118v 114 28.7 118 0.66 0.24 0.15 0.07 0.30
TABLA 19. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS DATOS DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRACTICA # 12
186
TABLA Nº2: POTENCIAS TEÓRICAS PARCIALES Y TOTALES SIMULADAS
PARÁMETROS PR1
[W]
PR2
[W]
PR3
[W]
QL1 QL2
Ptotal[W] Qtotal[VAR] Stotal[VA] Fp
[Hz] PRi
[W]
QL
[VAR]
PRi
[W]
QL
[VAR]
SIMULACIÓN PROTEUS 8
PROFESSIONAL 45.63 19.2 9.52 1.23 9.83 1.65 44.19 310.8 0 310.8 1
SIMULACIÓN EVERY
CIRCUIT 45.63 19.2 9.52 1.23 9.83 1.65 44.19 310.8 0 310.8 1
TABLA 20. DATOS DE POTENCIAS PARCIALES SIMULADAS. PRACTICA # 12
187
TABLA Nº3: POTENCIAS TOTALES DE LA RED
PARÁMETROS Ptotal[W] Qtotal[VAR] Stotal[VA] Fp Red IT
PRÁCTICOS 65.28 39.69 76.40 0.854 0.55
TABLA 21. POTENCIAS TOTALES DE LA RED. PRACTICA # 12
PORCENTAJE DE ERROR %
DATOS VALORES PRÁCTICOS VALORES SIMULADOS % ERROR
P(W) 65.28 66 1.09
Q(VAR) 39.69 0
S(VA) 76.4 78.2 2.3
FP 0.854 1 14.6
TABLA 22. PORCENTAJE DE ERROR DE POTENCIAS TOTALES ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS
PRÁCTICA # 12
188
CONCLUSIONES
Al momento de medir potencias (activa, reactiva, aparente) y factor de potencia es
necesario un equipo que proporcione y compare el desfase de la tensión y de la
corriente, que muestre el ángulo de los mismos con la finalidad que haga los cálculos
para visualizarlo en una pantalla. El analizador de red cumple con lo descrito
anteriormente cuando se mide al mismo tiempo la tensión y la corriente.
189
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.14. Práctica # 13
4.14.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 13
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.14.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE ALTERNA
MEDIANTE EL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA
b. OBJETIVO GENERAL:
Analizar el circuito en corriente alterna con la ley de voltajes de
Kirchhoff (LVK) implementando ecuaciones algebraicas según el
número de mallas (incógnitas) denominadas “Corrientes de malla”
190
REVISIÓN 1/1
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Construir el circuito AC en el módulo didáctico, medir los parámetros
de corrientes y voltajes.
2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente y
voltaje utilizando el método de corrientes de malla.
3. Comparar los resultados obtenidos con las respuestas teóricas.
d. MARCO TEÓRICO
1. Ley de Ohm.
2. Impedancia eléctrica.
3. Métodos para resolución de ecuaciones con números complejos.
4. Ley de voltajes de Kirchhoff.
191
e. PROCEDIMIENTO
1. Arme el circuito de la figura 90.
2. En la tabla N°1, complete los valores teóricos que se muestran en la
figura 90 y mida los valores prácticos.
3. Para la tabla N°2, tome los valores de los elementos pasivos y
resuelva las ecuaciones de corrientes de malla (forma fasorial) en
una hoja adicional.
4. Para llenar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4 (corrientes) referente
a los datos teóricos, encuentre las tensiones y las corrientes de cada
elemento con la información dada en la tabla N°2.
5. Para llenar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4 (corrientes) referente
a los datos prácticos, mida con el multímetro las tensiones y las
corrientes de cada elemento.
6. Elaborar el reporte con las respuestas y escribir las conclusiones.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en A.C.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos para medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
192
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en A.C.
Tabla Nº1
Tabla Nº2
Tabla Nº3
Tabla Nº4
i. CUESTIONARIO
1. Mencione los beneficios del método de las corrientes de malla.
2. ¿Qué acontece si se invierte la fuente de voltaje en fuente de
corriente?
3. ¿Qué método utiliza para la resolución del sistema de ecuaciones de
corrientes de malla?
4. ¿A qué se refiere cuando se llama “circuito plano”?
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del circuito.
193
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
194
PRUEBA N°1: CIRCUITO DE MALLA A.C.
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 89. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13
195
DIAGRAMA DE SIMULACION EVERY CIRCUIT
FIGURA 90. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13 - EveryCircuit
196
RESULTADOS DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA
TABLA Nº1: DATOS DE LOS COMPONENTES PARA EL CIRCUITO DE MALLA
PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] L1 L2 L3 C1
[uf]
C2
[uf] C3 [uf] F [Hz]
Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]
TEÓRICOS 300 1500 750 8.1 1 8.2 1 8.3 1 7.5 7.5 7.5 60
PRÁCTICOS 309 1509 750 8.1 1 4.9 1 8.3 1 7.6 7.61 7.6 60
TABLA 23. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CIRCUITO MALLA EN AC. PRÁCTICA # 13
197
TABLA Nº2: CORRIENTES DE MALLA
263.7 259 125.6 120.3
TABLA 24. CORRIENTES DE MALLA EN AC. PRACTICA # 13
I2 [mA] I1 [mA] I3 [mA] I4 [mA]
198
TABLA Nº3: VOLTAJES
PARÁMETROS VF [V] VR1 [V] VR2 [V] VR3 [V] VL1 [V] VL2 [V] VL3 [V] VC1 [V] VC2 [V] VC3 [V]
PRÁCTICOS 118 68.4 26.3 84.7 90.8 21.1 62.7 38.6 76 58.9
SIMULACION EVERY CIRCUIT 118 70.8 26.8 86.2 91.2 20.7 62 38 75.8 59.4
TABLA 25. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS VOLTAJES. PRACTICA # 13
199
TABLA Nº4: CORRIENTES
PARÁMETROS A1 [mA] A2 [mA] A3 [mA] A4 [mA] A5 [mA] A6 [mA] A7 [mA] A8 [mA]
PRÁCTICOS 263.7 11.8 259 120.3 125.6 99.9 160.1 157.1
SIMULACION
EVERY CIRCUIT 265 11.2 253 121 126 104 153 158
TABLA 26. CORRIENTES. PRÁCTICA # 13
200
TABLA 27. PORCENTAJE DE ERROR ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS PRÁCTICA # 13
PORCENTAJE DE ERROR %
DATOS VALORES PRÁCTICOS VALORES SIMULADOS % ERROR
VF [V] 118 118 0
V1 [V] 68.4 70.8 3.3
V2 [V] 26.3 26.8 1.86
V3 [V] 84.7 86.2 1.74
V4 [V] 90.8 91.2 0.43
V5 [V] 21.1 20.7 1.89
V6 [V] 62.7 62 1.11
V7 [V] 38.6 38 1.55
V8[V] 76 75.8 0.26
V9[V] 58.9 59.4 0.84
A1[mA] 263.7 265 0.49
A2[mA] 11.8 11.2 5.08
A3[mA] 259 253 2.31
A4[mA] 120.3 121 0.57
A5[mA] 125.6 126 0.31
A6[mA] 99,9 104 3.94
A7[mA] 160.1 153 4.4
A8[mA] 157.1 158 0.569
201
CONCLUSIONES
El método de corriente de mallas se puede aplicar solo a circuitos planos en los cuales
no se crucen cables por encima de las mallas y de los elementos. Se hace énfasis que las
corrientes de mallas son valores que no se miden ya que solo son datos teóricos para
encontrar las tensiones y corrientes reales de los elementos que conforman el circuito.
202
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA
SEDE GUAYAQUIL
4.15. Práctica # 14
4.15.1. DATOS INFORMATIVOS
a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II
b. PRÁCTICA N° 14
c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20
d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.
e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas
4.15.2. DATOS DE LA PRÁCTICA
a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE ALTERNA
MEDIANTE EL MÉTODO DE TENSIONES DE NODOS
b. OBJETIVO GENERAL:
Analizar el circuito en corriente alterna con la ley de corrientes de Kirchhoff
(LCK) implementando ecuaciones algebraicas según el número de nodos
(incógnitas) denominadas “Voltajes de nodos”
c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Construir el circuito AC en el módulo didáctico, medir los
parámetros de corrientes y voltajes.
203
2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente
y voltaje utilizando el método de tensiones de nodo.
d. MARCO TEÓRICO
1. Ley de Ohm.
2. Impedancia eléctrica.
3. Ley de corrientes de Kirchhoff.
4. Métodos para resolución de ecuaciones con números complejos.
e. PROCEDIMIENTO
1. Armar el circuito de la figura 92.
2. Complete la tabla N°1 con los valores de la gráfica y los valores
medidos.
3. Para llenar la tabla Nº2, adjunte en una hoja las ecuaciones y
calcule los voltajes de nodos en forma fasorial.
4. Encuentre las tensiones y corrientes teóricos de cada uno de los
elementos para completar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4
(corrientes).
5. Tome lectura de las tensiones y corrientes con el multímetro para
llenar la tabla Nº3 y Nº4 en la parte práctica.
6. Elaborar el reporte con las respuestas y escribir las conclusiones.
f. ANÁLISIS Y PRUEBAS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Nodos.
2. Análisis y Conclusiones.
g. RECURSOS
204
1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.
2. Diagrama eléctrico y de conexión
3. Cables de conexión
4. Aparatos para medición.
5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.
h. REGISTRO DE RESULTADOS
1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Nodos.
Tabla Nº1
Tabla Nº2
Tabla Nº3
Tabla Nº4
i. CUESTIONARIO
1. Mencione los beneficios de utilizar el método de tensiones de
nodos.
2. ¿Qué acontece si se cambia el nodo de referencia por el nodo B?
3. ¿Las reactancias complican el uso de este método?
4. ¿Se utiliza coordenadas (polares, cilíndricas, cartesianas) para
representar las ecuaciones?
205
j. ANEXOS
1. Diagrama eléctrico y de conexiones.
2. Formato de tabla para asentar los resultados.
3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del
circuito.
k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.
l. CRONOGRAMA/CALENDARIO
De acuerdo a la planificación de cada docente.
206
PRUEBA N°1: CIRCUITO DE NODOS
DIAGRAMA ELÉCTRICO
FIGURA 91. DIAGRAMA ELECTRICO CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 14
207
SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT
FIGURA 92 SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 14. EveryCircuit
208
RESULTADOS DEL CIRCUITO DE NODOS
TABLA Nº1: DATOS DE LOS COMPONENTES PARA EL CIRCUITO DE NODOS
PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] L1 L2 L3 C1
[uf]
C2
[uf] C3 [uf] F [Hz]
Ir [Ω] L [mH] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]
TEÓRICOS 300 1500 750 8.1 1 8.2 1 8.3 1 7.5 7.5 7.5 60
PRÁCTICOS 309 1509 750 8.1 1 4.9 1 8.3 1 7.6 7.61 7.6 60
TABLA 28. CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRACTICA # 14
209
TABLA Nº2: VOLTAJES DE NODOS
68.4 59.6 75.6 22
TABLA 29. CORRIENTES DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 14
VB [V] VA [V] VC [V] VD [V]
210
TABLA Nº3: VOLTAJES
PARÁMETROS VF [V] VR1 [V] VR2 [V] VR3 [V] VL1 [V] VL2 [V] VL3 [V] VC1 [V] VC2 [V] VC3 [V]
PRÁCTICOS 118 68.4 26.3 75.6 72 22 62.7 59.6 85 69.1
SIMULACION EVERY CIRCUIT 118 70.8 26.8 86.2 91.2 20.7 62 38 75.8 59.4
TABLA 30. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS VOLTAJES. PRÁCTICA # 14
211
TABLA Nº4: CORRIENTES
PARÁMETROS A1 [mA] A2 [mA] A3 [mA] A4 [mA] A5 [mA] A6 [mA] A7 [mA] A8 [mA]
PRÁCTICOS 218 17.24 202 44.5 105.30 95.20 160.1 169.4
SIMULACION
EVERY CIRCUIT 265 11.2 253 121 126 104 153 158
TABLA 31. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CORRIENTES. PRÁCTICA # 14
212
213
CONCLUSIONES
Una vez que se conozca el módulo completamente y cada uno de sus elementos,
tenemos que conocer a fondo las leyes de circuitos eléctricos que se han usado en las
practicas propuestas ya que son fundamentales para poder realizar las mismas
correctamente, es necesario tener conocimiento, destreza y buen manejo de los
softwares que se han usado en la realización de las practicas propuestas. También se
debe dominar el manejo de toda la instrumentación proveída tanto en físico como
virtualmente.
214
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES FINALES
5.1. CONCLUSIONES
Al momento de dimensionar los equipos para la respectiva construcción del módulo
didáctico verificar y certificar que los datos de placa de los equipos a usar sean
correctos, ya que se podría dar el caso de que por tiempo de vida útil haya equipos que
muestren valores alterados, adicional calcular el correcto calibre de cable tanto como
para circuitos de fuerza y control.
Al analizar el banco de pruebas de circuitos eléctricos se concluye que es fundamental
el estudio de los mismos mediante una ayuda didáctica como se lo realizo en este caso,
ya que al poder comprobar y validar datos tanto teóricos como prácticos se pueden
obtener mejores conclusiones.
Al realizar las practicas propuestas en el manual del capítulo 4, se validó y comparo los
datos obtenidos usando las tablas de porcentaje de error así se pudo concluir la
efectividad de nuestro modulo didáctico.
5.2. RECOMENDACIONES
Para la utilización del módulo con alguna prueba a realizarse se debe seguir las normas
de seguridad y la revisión de los dispositivos para su óptimo uso y aprovechar de
manera eficiente la información que se genere.
Se recomienda para el desarrollo de cualquier práctica supervisión y asesoría de algún
tutor encargado o técnico docente
Cabe recalcar que el modulo brinda las prestaciones para realizar prácticas de materias
de niveles más avanzados los cuales se espera ser aprovechada.
215
BIBLIOGRAFÍA
[1] W. Hayt, J. Kemmerly and S. Durbin, Análisis de Circuitos en Ingeniería, 8th ed.
México: Pablo Roig Vásquez, 2019, pp. 9-103
[2] R. Barrales Guadarrama, V. Barrales Guadarrama, M. Rodríguez Rodríguez, E.
Vásquez Cerón, Circuitos Eléctricos: Teoría y Práctica, 1st ed. México: Javier
Enrique Callejas, 2014, pp. 1-50.
[3] J. G. sedeño, J. E .Candelo, Análisis de circuitos eléctricos de estado estable,
Universidad del Norte, 2011.
[4] R. González and G. Sbriz Zeitun, Fundamentos de Ingeniería Eléctrica: Manual
de Prácticas, 1st ed. Santo Domingo, 2002, pp. 13-25.
[5] J. Katz and M. Hilbert, "Los caminos hacia una sociedad de la información en
América Latina y el Caribe", Santiago de Chile, 2003.
[6] https://virtualeduca.org/documentos/2012/cepal_72(2003).pdf , recuperado el 31
de Enero del 2019
[7] http://www.electrom.cl/variac-monofasico-y-trifasicos, recuperado el 21 de
noviembre del 2018
[8] R. J. Fowler, Electricidad: principios y aplicaciones, REVERTÉ.S.A.,1994
[9] R. Ramírez Luz, Sistemas de radiocomunicaciones, 1st Edición, Paraninfo SA.
[10] M. R. Yánez, las nuevas tecnologías TIC y la institucionalidad social. hacia una
gestión basada en el conocimient, Naciones Unidas, Mayo del 2005.
[11] Vadillo, D.M. (2012). Montaje y reparación de sistemas eléctricos y electrónicos
de bienes de equipos y maquinas industriales. Innova.
[12] Irwin, J.D. (2003). Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería (6ed). México :
Limusa.
[13] Trifásicos, C.(s.f.). Circuitos Trifásicos. Obtenido de Circuitos Trifásicos:
http://www.trifasicos.com/wp/conceptos/
216
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