Análisis de circuitos clase 1 Sep

1. Clase 1
22-Septiembre-2014

2.  Cuando se tienen dos o mas elementos simples de un circuito
conectados entre sí, estos forman un red eléctrica. Si esta red
contiene por lo menos una trayectoria cerrada, a través de la
cual circulan las corrientes eléctricas, se conoce como un
circuito eléctrico.

4.  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 activo
será red pasiva.
 Con dependencia en el tipo de elementos que contenga un
arreglo de elementos, será el nombre que reciba; por ejemplo,
un arreglo formado exclusivamente por resistores será un
arreglo resistivo (R).

5.  Cuando contiene resistores e inductores, será un arreglo
resistivo – inductivo (RL); será resistivo-capacitivo (RC)
cuando sea una conexión formada por resistores y capacitores
ó bien será un arregló RLC (resistivo-inductivo-capacitivo)
cuando lo integren elementos pasivos de los tres tipos que se
han visto.

6.  Cuando contiene resistores e inductores, será un arreglo
resistivo – inductivo (RL); será resistivo-capacitivo (RC)
cuando sea una conexión formada por resistores y capacitores
ó bien será un arregló RLC (resistivo-inductivo-capacitivo)
cuando lo integren elementos pasivos de los tres tipos que se
han visto.

7.  A continuación se verán algunos aspectos básicos en los que se
refiere a la representación y los tipos más usados en la
solución de problemas en ingeniería, en lo general, y en
análisis de circuitos en particular.

8. REPRESENTACIÓN
ICÓNICA
 Es el tipo de representación que se utiliza para aquellas
reproducciones de seres u objetos de la vida real; pueden ser en
dos dimensiones (en un plano) o tres dimensiones.

9. 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 y
para ayudar a localizar fallas en su funcionamiento. Es decir
son una especie de mapas que ayudan al experimentador a
llevar un seguimiento del sistema en cada una de sus partes.

12. DIAGRAMAS DE UN
CIRCUITO EQUIVALENTE
 Es una representación muy relacionada con la idea del modelo
de un circuito. Se obtiene al reemplazar en el diagrama
esquemático, los símbolos de cada componente, por su circuito
equivalente. El circuito equivalente se forma a partir de los
cinco elementos ideales y de los símbolos extras que designan
las condiciones ideales de un circuito.

13. DIAGRAMAS A BLOQUES
 Se utilizan para ayudar al experimentador y al diseñador a
describir la operación, de manera global y general de un
dispositivo, un instrumento o equipo o todo un sistema, que en
su esencia resultan complejos.
 La idea es utilizar dibujos de forma de rectangulos, llamados
bloques, para cada uno de los cuales existe una o varias vías de
entrada y una o mas vías de salida.

14. DIAGRAMAS A BLOQUES
 Los bloques se dibujan ordenadamente para que describan la
secuencia del proceso que representan.

15. DIAGRAMAS A BLOQUES

16. REPRESENTACIÓN
GRÁFICA
 Este tipo de representación, mediante segmentos de recta,
barras, sectores circulares, curvas es posible representar
magnitudes de naturaleza muy diversa como temperatura,
tiempo, presión, intensidad de corriente, potencia eléctrica.
Este tipo de representación es útil para fines de comunicación
y predicción de fenómenos o procesos.

17. REPRESENTACIÓN
GRÁFICA

18. REPRESENTACIÓN
MATEMÁTICA
 La expresión 푣 푡 = 퐴푠푒푛휔푡
 Es un modelo matemático que describe la forma en que un
voltaje adquiere valores instantáneos en función del tiempo y
predice el valor de dicho voltaje cuando se conoce el valor del
tiempo en 푡 en segundos, la amplitud 퐴 푣표푙푡푠 y la frecuencia
휔
푟푎푑
푠
.

19.  Con este nombre se reconoce al conjunto de figuras, formas, o
imágenes mediante las que se representan conceptos e ideas.
Cada símbolo construye de acuerdo con alguna relación que
existe entre la propia imagen que lo constituye y el
entendimiento que el conocimiento percibe a través de ella.

20.  En el estudio de los circuitos eléctricos y electrónicos también
se usan los símbolos que representan a los diferentes
elementos, dispositivos, sistemas y procesos. Con base a ellos
se hacen las diversas representaciones que se han mencionado,
lo cual facilita enormemente el estudio y el conocimiento de
sistemas y circuitos complejos como los que en la actualidad
utilizan los diversos campos de la tecnología y la ciencia.

21.  A continuación se presentan algunos de los símbolos mas
usados para representar los elementos y dispositivos en el área
de electrónica.

23.  A la técnica que consiste en realizar experimentación y
observación sobre una representación de un objeto o sistema
real, se le conoce como simulación.
 En electrónica se utilizan principalmente dos tipos de
simulación la analógica y la digital.

24.  A diferencia de la simulación icónica, en el cual las realidades
físicas se reducen a modelos en todo semejantes al prototipo,
existe la simulación analógica, en la que el modelo no tiene
ningún parecido físico con su prototipo.

25.  En este tipo de simulación se utilizan los sistemas electrónicos
que son los encargados de llevar y traer señales eléctricas
desde el lugar donde se originan hasta algún puesto de control
y seguimiento. De hecho, el mundo real es analógico y a través
de estos sistemas, este mundo puede ser simulado en un
tablero 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.

26.  Básicamente consiste en una serie de cálculos numéricos
realizados paso a paso y de una serie de decisiones, con
pequeños intervalos de variación, realizadas conforme a un
conjunto de reglas especificas. Esta característica la hace
adaptable a una computadora digital.

27.  El proceso de simulación, digital y analógica, además de hacer
posible la experimentación y mejores predicciones, presenta la
ventaja adicional de una escala de tiempos reducida; es decir,
por estos medios es posible simular años de tiempo real en
horas o minutos.
 Estos tipos de simulación, realizados en tiempos
sorprendentemente cortos, sintetizan experiencias que, en
condiciones normales, requieren de años para adquirirlas. Esta
cualidad de ahorro de tiempo es una ventaja notable de la
simulación.

28.  Las computadoras y calculadoras son ampliamente usadas
para el análisis y diseño de circuitos.
 El software que se suele emplear para este propósito incluye el
de simulación (tal como Multisim, Proteus y PSpice) y el de
análisis numérico como Mathcad y Matlab.

29.  El software de simulación resuelve problemas al emular el
comportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos en vez
de resolver conjuntos de ecuaciones.
 Para analizar un circuito, se “construye” en la pantalla
mediante la selección de componentes (resistores, capacitores,
transistores, etc.) de una biblioteca de partes, los cuales se
colocan e interconectan para formarlo.
 Se puede cambiar el valor de los componentes, las conexiones y
las opciones de análisis de forma instantánea con un clic del
ratón.

32.  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.

33.  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.

35.  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.)

36.  Una manera fácil de determinar el exponente es contar el
número de lugares (derecha o izquierda) que se mueve el punto
decimal. Esto es

37.  De manera similar, el número 0.00369 se puede expresar como
3.69 × 10−3 como se ilustra abajo.

38.  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.

39.  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.)

40.  Como ejemplo, mientras que una corriente de 0.0045 A
(amperes) puede expresarse como 4.5 × 10−3퐴 , se prefiere
expresar como 4.5 푚퐴 표 푐표푚표 4.5 푚푖푙푖푎푚푝푒푟푒푠 . De aquí en
adelante se usará la notación de ingeniería casi
exclusivamente.