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Clase 1
20-Enero-2015
Cuando se tienen dos o mas elementos simples de un circuitoconectados entre sí, estos forman un red eléctrica. Si esta redcontiene por lo menos una trayectoria cerrada, a través de lacual circulan las corrientes eléctricas, se conoce como uncircuito eléctrico.
Una red eléctrica que contiene por lo menos un elemento activo(una fuente de voltaje o de corriente) se llama red activa;mientras que una red que no contiene ningún elemento activoserá red pasiva.
Con dependencia en el tipo de elementos que contenga unarreglo de elementos, será el nombre que reciba; por ejemplo,un arreglo formado exclusivamente por resistores será unarreglo resistivo (R).
Cuando contiene resistores e inductores, será un arregloresistivo – inductivo (RL); será resistivo-capacitivo (RC)cuando sea una conexión formada por resistores y capacitoresó bien será un arregló RLC (resistivo-inductivo-capacitivo)cuando lo integren elementos pasivos de los tres tipos que sehan visto.
Cuando contiene resistores e inductores, será un arregloresistivo – inductivo (RL); será resistivo-capacitivo (RC)cuando sea una conexión formada por resistores y capacitoresó bien será un arregló RLC (resistivo-inductivo-capacitivo)cuando lo integren elementos pasivos de los tres tipos que sehan visto.
A continuación se verán algunos aspectos básicos en los que serefiere a la representación y los tipos más usados en lasolución de problemas en ingeniería, en lo general, y enanálisis de circuitos en particular.
REPRESENTACIÓN ICÓNICA Es el tipo de representación que se utiliza para aquellas
reproducciones de seres u objetos de la vida real; pueden ser endos dimensiones (en un plano) o tres dimensiones.
REPRESENTACIÓN DIAGRAMÁTICA Esta forma de representación, aun cuando no tiene parecido
alguno con su prototipo refleja alguna realidad del mismo.
Diagramas esquemáticos
Se utilizan para construir una replica de los circuitos reales ypara ayudar a localizar fallas en su funcionamiento. Es decirson una especie de mapas que ayudan al experimentador allevar un seguimiento del sistema en cada una de sus partes.
DIAGRAMAS DE UN CIRCUITO EQUIVALENTE Es una representación muy relacionada con la idea del modelo
de un circuito. Se obtiene al reemplazar en el diagramaesquemático, los símbolos de cada componente, por su circuitoequivalente. El circuito equivalente se forma a partir de loscinco elementos ideales y de los símbolos extras que designanlas condiciones ideales de un circuito.
DIAGRAMAS A BLOQUES
Se utilizan para ayudar al experimentador y al diseñador adescribir la operación, de manera global y general de undispositivo, un instrumento o equipo o todo un sistema, que ensu esencia resultan complejos.
La idea es utilizar dibujos de forma de rectangulos, llamadosbloques, para cada uno de los cuales existe una o varias vías deentrada y una o mas vías de salida.
DIAGRAMAS A BLOQUES
Los bloques se dibujan ordenadamente para que describan lasecuencia del proceso que representan.
DIAGRAMAS A BLOQUES
REPRESENTACIÓN GRÁFICA Este tipo de representación, mediante segmentos de recta,
barras, sectores circulares, curvas es posible representarmagnitudes de naturaleza muy diversa como temperatura,tiempo, presión, intensidad de corriente, potencia eléctrica.Este tipo de representación es útil para fines de comunicacióny predicción de fenómenos o procesos.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA
REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA La expresión 𝑣 𝑡 = 𝐴𝑠𝑒𝑛𝜔𝑡
Es un modelo matemático que describe la forma en que unvoltaje adquiere valores instantáneos en función del tiempo ypredice el valor de dicho voltaje cuando se conoce el valor deltiempo en 𝑡 en segundos, la amplitud 𝐴 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠 y la frecuencia
𝜔𝑟𝑎𝑑
𝑠.
Con este nombre se reconoce al conjunto de figuras, formas, oimágenes mediante las que se representan conceptos e ideas.Cada símbolo construye de acuerdo con alguna relación queexiste entre la propia imagen que lo constituye y elentendimiento que el conocimiento percibe a través de ella.
En el estudio de los circuitos eléctricos y electrónicos tambiénse usan los símbolos que representan a los diferenteselementos, dispositivos, sistemas y procesos. Con base a ellosse hacen las diversas representaciones que se han mencionado,lo cual facilita enormemente el estudio y el conocimiento desistemas y circuitos complejos como los que en la actualidadutilizan los diversos campos de la tecnología y la ciencia.
A continuación se presentan algunos de los símbolos masusados para representar los elementos y dispositivos en el áreade electrónica.
A la técnica que consiste en realizar experimentación yobservación sobre una representación de un objeto o sistemareal, se le conoce como simulación.
En electrónica se utilizan principalmente dos tipos desimulación la analógica y la digital.
A diferencia de la simulación icónica, en el cual las realidadesfísicas se reducen a modelos en todo semejantes al prototipo,existe la simulación analógica, en la que el modelo no tieneningún parecido físico con su prototipo.
En este tipo de simulación se utilizan los sistemas electrónicosque son los encargados de llevar y traer señales eléctricasdesde el lugar donde se originan hasta algún puesto de controly seguimiento. De hecho, el mundo real es analógico y a travésde estos sistemas, este mundo puede ser simulado en untablero de control o en el monitor de alguna computadora,quedando representado por símbolos, luces colores, sonidos,cada uno con un significado definido por los experimentadores.
Básicamente consiste en una serie de cálculos numéricosrealizados paso a paso y de una serie de decisiones, conpequeños intervalos de variación, realizadas conforme a unconjunto de reglas especificas. Esta característica la haceadaptable a una computadora digital.
El proceso de simulación, digital y analógica, además de hacerposible la experimentación y mejores predicciones, presenta laventaja adicional de una escala de tiempos reducida; es decir,por estos medios es posible simular años de tiempo real enhoras o minutos.
Estos tipos de simulación, realizados en tiempossorprendentemente cortos, sintetizan experiencias que, encondiciones normales, requieren de años para adquirirlas. Estacualidad de ahorro de tiempo es una ventaja notable de lasimulación.
Las computadoras y calculadoras son ampliamente usadaspara el análisis y diseño de circuitos.
El software que se suele emplear para este propósito incluye elde simulación (tal como Multisim, Proteus y PSpice) y el deanálisis numérico como Mathcad y Matlab.
El software de simulación resuelve problemas al emular elcomportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos en vezde resolver conjuntos de ecuaciones.
Para analizar un circuito, se “construye” en la pantallamediante la selección de componentes (resistores, capacitores,transistores, etc.) de una biblioteca de partes, los cuales secolocan e interconectan para formarlo.
Se puede cambiar el valor de los componentes, las conexiones ylas opciones de análisis de forma instantánea con un clic delratón.
La mayoría de los paquetes de simulación usan una máquina
de software llamada SPICE, el acrónimo en inglés de
Programa de Simulación con Énfasis en Circuitos Integrados.
Tres de los productos más populares son Pspice, Multisim, y
Proteus las herramientas de simulación que se usan mas
comunmente. Cada una tiene sus ventajas, Multisim modela
acercándose más a una mesa de trabajo real (completa con
medidores reales) que Pspice y Proteus.
Los valores eléctricos varían tremendamente en tamaño. Por
ejemplo, en los sistemas electrónicos los voltajes pueden variar
desde unas cuantas millonésimas de volt hasta varios miles de
volts, mientras que en sistemas de potencia son comunes los
voltajes de hasta varios cientos de miles. Para manejar este
gran intervalo, se usa la notación de potencias de diez
utilizaremos la siguiente tabla.
Para expresar un número en la notación de potencia de diez, se
mueve el punto decimal a donde se quiera, y entonces se
multiplica el resultado por la potencia de diez requerida para
restaurar el número a su valor original. Entonces, 247 000 =
2.47 × 105. (El número 10 se llama la base y su potencia se
llama el exponente.)
Una manera fácil de determinar el exponente es contar el
número de lugares (derecha o izquierda) que se mueve el punto
decimal. Esto es
De manera similar, el número 0.00369 se puede expresar como
3.69 × 10−3 como se ilustra abajo.
En el trabajo científico es común encontrar números muy
grandes y muy pequeños expresados en notación de potencias
de 10. Sin embargo, en ingeniería, ciertos elementos de estilo y
práctica estándar han hecho surgir lo que se conoce como
notación de ingeniería, en la cual es más común usar prefijos
en lugar de potencias de 10.
Los prefijos más comunes (junto con sus símbolos) se enlistan
en la tabla siguiente. (Nota: La notación va en potencias de 10
de tres en tres.)
Como ejemplo, mientras que una corriente de 0.0045 A
(amperes) puede expresarse como 4.5 × 10−3𝐴 , se prefiere
expresar como 4.5 𝑚𝐴 𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑜 4.5 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠 . De aquí en
adelante se usará la notación de ingeniería casi
exclusivamente.
