1. CIRCUITOS Y MAQUINAS
ELÉCTRICAS
Ing° Saúl Montalván Apolaya
C.I.P. 72943
saulmontalvanapolaya@yahoo.es

2. “Una máquina puede hacer el trabajo de 50
hombres corrientes. Pero no existe ninguna
máquina que pueda hacer el trabajo de un
hombre extraordinario”
Elbert Hubbard

3. “Nunca consideres el estudio como una
obligación sino como una oportunidad para
penetrar en el bello y maravilloso mundo del
saber”
Albert Einstein

4. “No te preguntes qué puede hacer tu país por ti,
pregúntate que puedes hacer tú por tu país”
John F. Kennedy

5. “El conocimiento es la mejor inversión que se
puede hacer”
Abraham Lincoln

7. CAMISEA

8. Gaseoducto Camisea – Planta Melchorita

9. Planta Melchorita

10. Planta Melchorita

11. Planta de fraccionamiento – Pisco

12. CIRCUITO ELECTRICO

13. MAQUINA ELECTRICA

14. TRANSMISION ELECTRICA

15. Ejemplos de circuitos

16. Ejemplo de circuito

17. Ejemplo de circuito

19. Circuito eléctrico de un receptor de radio.
Reproducido con autorización de QST, agosto de 1995, p. 23

20. Conceptos fundamentales de cd
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Introducción
1.2 El sistema SI de unidades
1.3 Conversión de unidades
1.4 Notación de potencias de diez
1.5 Prefijos, notación de ingeniería y resultados
numéricos
1.6 Diagramas de circuitos
1.7 Análisis de circuitos mediante computadoras y
calculadoras

21. Conceptos fundamentales
de cd
La teoría de circuitos proporciona las
herramientas y conceptos que se
requieren para entender y analizar los
circuitos eléctricos y electrónicos. Las
bases de esta teoría fueron establecidas
a lo largo de varios cientos de años atrás
por varios investigadores pioneros.
En 1780, el italiano Alessandro Volta
desarrolló una celda eléctrica (batería)
que proporciono la primera fuente de lo
que hoy se conoce como voltaje de cd. Al
mismo tiempo se desarrolló el concepto
de corriente (aun cuando no se sabría
nada sobre la estructura atómica de la
materia sino hasta mucho tiempo
después).
1. Introducción.
2. Voltaje y
corriente
3. Resistencia
4. Ley de Ohm,
potencia y
energía.

22. Conceptos fundamentales
de cd
En 1826, el alemán George Simón Ohm
conjuntó ambas ideas y determinó de
manera experimental la relación entre
voltaje y corriente en un circuito
resistivo. Ese resultado, conocido como la
Ley de Ohm, estableció el escenario para
el desarrollo de la teoría de circuitos
moderna.
En la parte I se examinaran las bases de
esta teoría. Se consideran conceptos
como voltaje, corriente, potencia, energía
y la relación entre ellos. Las ideas que se
desarrollan en este capitulo se usaran a
lo largo de todo el curso y en la práctica.
Constituyen las ideas fundamentales
sobre las que está construida la teoría de
circuitos eléctricos y electrónicos.
1. Introducción.
2. Voltaje y
corriente
3. Resistencia
4. Ley de Ohm,
potencia y
energía.

23. TERMINOS CLAVE
Base
Caballo de potencia
Diagrama de bloques
Diagrama esquemático
Diagrama pictográfico
Exponente
Factor de conversión
Joule
Lenguaje de programación
Newton
Notación científica
Notación de ingeniería
Notación de potencias de
diez
Paquetes de aplicación
Prefijos
Resistencia
Sistema SI
SPICE
Teoría de circuitos
Watt
PLAN GENERAL
Introducción
El sistema SI de unidades
Conversión de unidades
Notación de potencias de
diez
Prefijos, notación de
ingeniería y resultados
numéricos
Diagramas de circuitos
Análisis de circuitos
mediante computadoras y
calculadoras
OBJETIVOS
Después de estudiar este capitulo el
estudiante será capaz de:
• Describir el sistema SI de medidas
• Hacer conversiones entre varios
tipos de unidades
• Usar la notación de potencias de
diez para simplificar el manejo de
números grandes y pequeños
• Expresar las unidades eléctricas
usando la notación de prefijos
estándares tales como μA, kV, mW,
etc.
• Usar un número apreciable de
cifras significativas en los cálculos
• Describir que son los diagramas de
bloques y por que se usan
• Convertir un circuito pictográfico
sencillo en una representación
esquemática
• Describir en general cual es el
papel de las computadoras y las
calculadoras en el análisis de los
circuitos eléctricos y electrónicos.

24. Introducción
Un circuito eléctrico es un sistema
interconectado de componentes como
resistores, capacitores, inductores, fuentes de
voltaje, etc. El comportamiento eléctrico de
estos componentes se describe por medio de
algunas leyes básicas experimentales.
Dichas leyes y los principios, conceptos,
relaciones matemáticas y métodos de análisis
que se han desarrollado a partir de ellos son
conocidos como la teoría de circuito.
La mayor parte de la teoría del circuito tiene
que ver con la resolución de problemas y con el
análisis numérico.
RESUMEN DEL
CAPITULO

25. Introducción
Cuando se analiza un problema o se diseña
un circuito, por ejemplo, se necesita calcular
valores para voltaje, corriente y potencia.
Además del valor numérico, la respuesta
debe incluir la unidad.
El sistema de unidades que se utiliza para
este propósito es el sistema SI (Sistema
Internacional), un sistema unificado de
medición métrica que abarca no sólo las
unidades de longitud, masa y tiempo, los
conocidos MKS (metros, kilogramos y
segundos), sino también unidades de
cantidades eléctricas y magnéticas.
RESUMEN
DEL
CAPITULO

26. Introducción
Sin embargo, es frecuente que las unidades del SI
produzcan números muy grandes o muy pequeños para
usarse de manera practica. Para manejar esto se ha
desarrollado la notación de ingeniería y un conjunto de
prefijos estándar. Su uso en representación y
computación se describe e ilustra.
Dado que la teoría del circuito es algo abstracta, los
diagramas se usan para ayudar a representar ideas. Se
consideran varios tipos – esquemáticos, pictográficos y
de bloque – y se muestra como usarlos para representar
circuitos y sistemas.
El capitulo concluye con un breve vistazo al uso de
computadoras y calculadoras en el análisis de circuitos.
Se describen varios paquetes de software populares,
incluidos el Electronics Workbench’s Multisim®, Orcad’s
Pspice® y Mathsoft’s Mathcad®.
RESUMEN DEL
CAPITULO

27. Introducción
Sugerencias para la resolución de problemas
Durante el análisis de circuitos eléctricos y electrónicos,
nos encontraremos resolviendo bastantes problemas.
Un enfoque organizado ayuda. A continuación se
enlistan algunas guías útiles:
1. Elabore un bosquejo(es decir, un diagrama de
circuito), marque lo que conoce e identifique qué es
lo que está tratando de determinar. Ponga atención
en los datos “implícitos” como la frase “al inicio el
capacitor esta descargado”. (Como se encontrará
mas adelante, esto significa que el voltaje inicial en
el capacitor es cero). Asegúrese de convertir todos
los datos involucrados en datos explícitos, esto es,
V0 = 0V.
2. Piense en el problema para identificar los principios
que involucra, después observe las relaciones que
asocian las cantidades conocidas con las
desconocidas.
PERSPECTIVA
HISTÓRICA

28. Introducción
3. Sustituya la información conocida en las ecuaciones
seleccionadas y resuelva para encontrar las
variables desconocidas. (Para problemas complejos,
la solución puede requerir una serie de pasos que
involucren varios conceptos. Si no puede identificar
el conjunto completo de pasos antes de iniciar,
empiece de cualquier forma. Conforme surja cada
pieza de la solución, estará un paso mas cerca de la
respuesta. Considere que puede tener inicios en
falso, sin embargo, incluso las personas con
experiencia no suelen hacer las cosas de la manera
correcta al primer intento. Observe también que
rara vez hay una manera “correcta” de resolver un
problema. Por lo que usted puede plantear un
método de solución correcto completamente
diferente al que los autores proponen.)
4. Verifique la respuesta para ver si es correcta, es
decir, ¿está en el “campo de juego
apropiado”?¿Tiene el signo correcto?¿Las unidades
corresponden?
PERSPECTIVA
HISTÓRICA

29. 1–1 Introducción
La tecnología ha cambiado de manera
sorprendente la forma en que hacemos las
cosas; ahora se cuenta con computadoras y
complicados sistemas electrónicos de
entretenimiento en nuestras casas, sistemas de
control electrónicos en nuestros vehículos,
teléfonos celulares que pueden usarse en
cualquier lugar, robots que ensamblan
productos en la línea de producción, etcétera.
Un primer paso para entender estas
tecnologías es la teoría de circuitos eléctricos,
la cual proporciona el conocimiento de los
principios básicos que se requieren para
entender el comportamiento de los dispositivos,
circuitos y sistemas eléctricos y electrónicos.

30. 1–1 Introducción
Ejemplos de tecnología que trabaja
Un sistema de teatro en casa
Este sistema depende de circuitos eléctricos y
electrónicos, circuitos magnéticos y
tecnología láser para operar. Por ejemplo, los
resistores, capacitores y circuitos integrados
se usan para controlar los voltajes y las
corrientes que operan sus motores y para
amplificar sus señales de audio y video. El
sistema de bocinas depende de circuitos
magnéticos para operar, mientras que otros
circuitos magnéticos (los transformadores de
potencia) reducen el voltaje de CA del
contacto de la pared de 220 V a los niveles
más bajos que se requieren para alimentar el
sistema.

31. 1–1 Introducción
Ejemplos de tecnología que trabaja
Patrón de flujo magnético generado por computadora para
un motor de CD de armadura excitada.
La foto de una imagen generada en
computadora del patrón de flujo magnético
de un motor eléctrico. Ilustra el uso de las
computadoras en la investigación y diseño.
Programadas para aplicar los fundamentos de
los circuitos magnéticos básicos a formas
complejas, los paquetes de software ayudan a
hacerlo posible para desarrollar motores mas
eficientes y con mejor desempeño, unidades
de disco de computadora, sistemas de
bocinas de audio y otros dispositivos
similares.

32. 1–1 Introducción
Ejemplos de tecnología que trabaja
FIGURA 1–3 Centrado con láser y verificación óptica en un proceso de
manufactura (Cortesia de Vansco Electronics Ltd.)
Muestra otra aplicación, una
fábrica donde los componentes de
montaje superficial (SMT, por sus
siglas en ingles) se colocan en
tarjetas de circuito impreso a altas
velocidades usando centrado laser
y verificación óptica.

33. 1–1 Introducción
Ejemplos de tecnología que trabaja
FIGURA 1–4 Algunos componentes electronicos comunes. Los dispositivos
pequeños en la parte inferior son partes para montaje superficial que la
maquina que se muestra en la FIGURA 1–3 instala en las tarjetas de circuito
impreso.
Muestran cuan pequeños son
estos componentes. El control por
computadora proporciona la alta
precisión que se requiere para
colocar partes tan pequeñas como
estas.

34. 1–2 El sistema SI de unidades
La solución de problemas técnicos requiere el uso de
unidades. Actualmente se usan dos sistemas principales, el inglés
(que se acostumbra en EE.UU) y el métrico. Para propósitos
científicos y técnicos, el sistema inglés ha sido casi totalmente
remplazado. En su lugar se usa el sistema SI. La tabla 1.1 muestra
algunas cantidades con unidades expresadas en ambos sistemas.
Tabla 1-1 Cantidades comunes
1 metro = 100 centímetros = 39,37 pulgadas
1 milímetro = 39,37 milésimas de pulgada
1 pulgada = 2,54 centímetros
1 pie = 0,3048 metros
1 yarda = 0,9144 metros
1 milla = 1,609 kilómetros
1 kilogramo = 1 000 gramos = 2,2 libras
1 galón (EE.UU) = 3,785 litros

35. 1–2 El sistema SI de unidades
El SI combina las unidades métricas MKS y las unidades
eléctricas en un sistema unificado; veamos la tabla 1.2 y 1.3;
no nos preocupemos por las unidades eléctricas, las
definiremos después. Notemos que algunos símbolos y
abreviaturas usan letras mayúsculas mientras que otras
usan letras minúsculas.
TABLA 1.2 Algunas unidades básicas del SI
Cantidad Símbolo Unidad Abreviatura
Longitud
Masa
Tiempo
Corriente eléctrica
Temperatura
l
m
t
I, i
T
metro
kilogramo
segundo
amperio
kelvin
m
kg
s
A
K

36. 1–2 El sistema SI de unidades
TABLA 1.3 Algunas unidades derivadas del SI
Cantidad Símbolo Unidad Abreviatura
Fuerza
Energia
Potencia
Voltaje
Carga
Resistencia
Capacitancia
Inductancia
Frecuencia
Flujo magnético
Densidad de flujo magnético
F
W
P, p
V, v,
Q, q
R
C
I
f
Φ
ẞ
newton
joule
watt
voltio
coulomb
ohm
faraday
henry
hertz
weber
tesla
N
J
W
V
C
Ω
F
H
Hz
Wb
T

37. 1–2 El sistema SI de unidades
Algunas unidades que no son del SI aún se usan, por ejemplo,
la potencia de los motores eléctricos se específica por lo común
en caballos de potencia, y los alambres con frecuencia se
especifican en tamaños AWG (las siglas en ingles de Calibre de
Alambre Estadounidense). En ocasiones se necesitara convertir
unidades del sistema inglés al sistema SI. La tabla 1–4 puede
utilizarse para este propósito.
TABLA 1.4 Conversiones
Cuando se conoce Multiplique por Para encontrar
Longitud
Fuerza
Potencia
Energía
pulgadas (in)
pies (ft)
millas (mi)
libras (lb)
caballos de potencia (hp)
kilowatts–hora (kWh)
pie–lb (ft–lb)
0,0254
0,3048
1,609
4,448
746
3,6 x 106
1,356
metros (m)
metros (m)
kilómetros (km)
newtons (N)
watts (W)
joule* (J)
joule* (J)
*1 joule = 1 Newton–metro

38. 1–2 El sistema SI de unidades
Definición de unidades
Cuando el sistema métrico nació en 1792, el metro se
definió como una diezmillonésima parte de la distancia
desde el polo norte hasta el Ecuador y el segundo como
1/60 x 1/60 x 1/24 del medio día solar. Después fueron
adoptadas definiciones más exactas basadas en leyes físicas
de la matemática.
El metro se define ahora como la distancia que viaja la
luz en el vacío en 1/299 792 458 de segundos, mientras que
el segundo se define en términos del periodo de un reloj
atómico de cesio. La definición del kilogramo es la masa de
cierto cilindro de platino–iridio (el prototipo internacional)
que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y
Medidas en Francia.