1. El documento describe los métodos de análisis nodal y de malla para analizar circuitos eléctricos. 2. Explica cómo aplicar el análisis nodal para circuitos con diferentes tipos de fuentes, incluyendo ejemplos. 3. También proporciona un método para escribir las ecuaciones nodales directamente considerando los términos propios y neutros en cada nodo.

1. UNIDAD 3
3.1.- Análisis Nodal
 Circuitos que contienen solo fuentes independientes de
Corriente.
 Circuitos que contienen fuentes controladas de Corriente.
 Circuitos que contienen solo fuentes independientes de
Voltaje.
 Circuitos que contienen fuentes controladas de Voltaje.
3.2.- Análisis de Malla.
 Circuitos que contienen fuentes controladas de Corriente.
 Circuitos que contienen solo fuentes independientes de
Voltaje.
 Circuitos que contienen fuentes controladas de Voltaje.
 Circuitos que contienen fuentes controladas de Voltaje.

2. Análisis Nodal
Debemos considerar los siguientes aspectos:
1.- En el análisis nodal las variables de los circuitos se eligen como voltajes de los
nodos.
2.- Los voltajes de los nodos se definen con respecto a un punto común en el
circuito.
3.- Un nodo se selecciona como referencia y con frecuencia este nodo es aquel al
que está conectado el mayor número de ramas y se denomina tierra debido a que
su potencial es igual a cero y algunas veces es el chasis en el circuito práctico.
4.- Seleccionaremos nuestras variables( voltajes en los nodos) como positivas con
respecto al nodo de referencia.
5.- Es recomendable que los elementos pasivos tengan como unidades el siemens
(conductancia).
6.- Cuando se conoce los voltajes de los nodos podemos calcular inmediatamente
cualquier corriente en una rama y la potencia suministrada o absorbida por
cualquier elemento.

3. 7.- De preferencia la respuesta deberá presentarse de forma matricial:
GV I
Vector
Vector_ Columna
Matriz Columna
de _ las _ fuentes_
Conduc tan cia Variables
de _ corriente
del _ mètodo
8.- Si en el circuito existiera solamente fuentes independientes de corriente
debemos entonces observar que la matriz conductancia es simétrica a la diagonal
principal. Basta con la presencia de fuentes de voltaje sean estas independientes o
controladas, o la presencia de fuentes controladas de corriente en el circuito para
que en la matriz conductancia se pierda la simetría con respecto a la diagonal
principal.

4. Ejemplo # 1: CON SOLO FUENTES INDEPENDIENTES DE CORRIENTE
V1 N1 I2 N2
V2
G2 EXPRESE LA RESPUESTA EN FORMA MARICIAL
I1 I3
# de ecuaciones que se encuentran:
Ia G1 Ib G3
n – 1=3-1, donde n es el número de
nodos en total.
V3 n – 1 =2
En cada ecuación debemos usar LCK, LVK
LCK N1: Ia I1 I2
Ohm :
I GV
I2 G2 (V1 V2 )
I 1 G1 (V1 V3 )
I2 G2V1 G2V2
I1 G1V1
Ia G1V1 G 2 V1 G 2 V2
Ia V1 (G1 G 2 ) V2 (G 2 ) 1

5. LCK N2:
I2 Ib I3
Ib I3 I2
Ohm :
I GV
I 3 G3 (V2 V3 )
I3 G3V2
Ib G3V2 G2V1 G2V2
I b V1 ( G2 ) V2 (G2 G3 ) 2
G1 G2 G2 V1 Ia
G2 G2 G3 V2 Ib

6. Ejemplo # 2: 1
N 2 CON FUENTES CONTROLADAS DE CORRIENTE
k
N1 6
1
2I 0 12
k 1
k 2mA
3
I0
6k
N1 N2
V1 V2
LCK N1: 2I I I 0
0 1 2
I1 I2
2I 0 I1 I2
2I 0 12k 3k 2mA
Ohm:
I0 I 1 12V1
N3 V3 I2 6V1 6V2
I0 3V2

7. 2(3V2 ) 12V1 6V1 6V2
0 18V1 6V2 6V2
0 18V1 12V2
1
LCK N2:
I2 2 I0
2 I0 I2
2 3V2 6V1 6V2
2 V1 ( 6) 9V2 2
18 12 V1 0
6 9 V2 2

8. Método para escribir en forma directa las ecuaciones en el análisis
nodal.
Una vez identificado los nodos principales y escogido el nodo de referencia, se
escriben las ecuaciones en cada uno de los nodos principales con excepción del
nodo de referencia de la siguiente forma:
1.- De un lado de la ecuación la suma algebraica de las fuentes de corriente
(independiente ó controlada) conectadas al nodo en que estamos trabajando
respetando el signo de aquellas que estén dirigidas hacia el nodo y cambiándole el
signo a aquellas que se estén alejando del nodo.
2.- Del otro lado de la ecuación vamos a distinguir dos clases de términos:
a) El término llamado propio o mutuo que es igual al producto de la tensión
asignada al nodo en que estamos trabajando por la suma de las
conductancias de los ramales conectados a dicho nodo. Este término lleva
signo positivo.
b) Los términos llamados neutros que son iguales al producto de la tensión
asignada al otro nodo (adyacente) por la conductancia del ramal que une
directamente al nodo en que estamos trabajando y al nodo adyacente. Estos
términos llevan el signo negativo.

9. 3.- Cuando entre dos nodos activos (ninguno de los dos es tierra) se encuentra una
fuente de voltaje (independiente ó controlada), se forma lo que se conoce con el
nombre de súper nodo que para este caso específico se necesitan dos ecuaciones
para resolverlo.
a) Ecuación del súper nodo
V2 V4
3VX V4 V5
3V X
VX f (de _ las _ var iables _ del método)
10V 10 V2 V3
V3 V5
b) Ecuación Auxiliar
Se obtiene haciendo cero a la fuente de voltaje es decir cortocircuitándola y
luego se procede a seguir lo que está escrito en los literales 1, 2 de este
procedimiento.
V2 V5
3V X
10V
V4
V3

10. Por cada par de nodos activos vamos a tener siempre dos términos propios (es decir con
signo positivo).
4.- Para el literal anterior cuando uno de los nodos es tierra sólo va a existir la ecuación
del súper nodo.
V2 V5
3V X 3V X V5
10V V2 10 V
VX=f(variables del método)
Ejemplo # 1:
Término propio
Nodo 1:
Ia V1 (G1 G 2 ) V2 (G 2 )
Término Neutro
Ia V1 (G1 G2 ) V2 (G2 )

11. Nodo 2:
0 I b V2 (G2 G3 ) V1 (G2 )
I b V1 ( G2 ) V2 (G2 G3 )
Del Ejemplo # 2:
Nodo 1:
2I 0 V1 (6k 12k ) V2 (6k )
pero : I 0 3V2
2(3V2 ) 18V1 6V2
0 18V1 12V2
Nodo 2:
2 V2 (6 3) V1 (6)
2 V1 ( 6) V2 (9)

12. Ejemplo # 3.
1
20 A 1
3
1 1
3 4
1 1
30 A
2
a) Exprese la respuesta en forma matricial
b) La potencia entregada o consumida por las fuentes independientes

13. Ejemplo # 3.
1
20 A 1
3
1 1
3 4
1 1
30 A
2
a) Matriz Conductancia
N2 V2
Nodo 1
20 A 20 V1 (1 3) V3 (1)
1 3
20 4V1 V3
N1 N4
V1 V4 Nodo 2
3 4
20 V2 (3 1) V4 (3)
1 2 30 A 20 4V2 3V4
V3
N3

14. Nodo 3
30 V3 (2 1) V1 (1)
4 0 1 0 V1 20
30 3V3 V1 0 4 0 3 V2 20
Nodo 4 1 0 3 0 V3 30
0 3 0 7 V4 30
30 V4 (3 4) V2 (3)
30 7V4 3V2 Matriz Conductancia
Al resolver la matriz anterior nos queda:
V1 2.727V V3 9.090V
V2 2.631V V4 3.157V
Suministra

15. b) Potencia en las fuentes independientes.
Vf 1 V2 V1 P20 A 5.358 (20)
Vf 1 2.631 ( 2.727) P20 A 107.16 W Suministra
Vf 1 5.358V
Vf 2 V3 V4
P30 A 12.247 (30)
Vf 2 9.090V ( 3.157V ) P30 A 367.41 W Suministra
Vf 2 12.247V

16. V1
Ejemplo # 4.
2k 12V 2k
V3
V2 V4 Determinar I0=?
1k 1k
6V 2k 12V
I0
V1
SN1 Nodo 1 y Nodo 3 Súper Nodo 1
2k
2k 12V Ecuación del SN 1
V2 V3 V4 12 V1 V3 1)
1k 1k Ecuación Auxiliar
6V 2k 12V 0 V1 (2 2) V3 (1 1 2) V2 (2 1) V4 (2 1)
I0 0 4V1 3V2 4V3 3V4 2)

17. Nodo 2 Súper Nodo 2
V2 6V 3)
Nodo 4 Súper Nodo 3
V4 12V
1 0 1 0 V1 12 Al resolver la matriz nos queda:
4 3 4 3 V2 0 V1=8.25 V
0 1 0 0 V3 6 V2= -6 V
0 0 0 1 V4 12 V3= -3.75 V
V4= 12 V
I0 2( V3 0)
I0 2V3
I0 2 3.75
I0 7.5mA

18. Vc
Ejemplo # 5.
2 V1 2
Vb Vd
10V 2 3V2
Va
3
6A
2V1 3 V2
Todos los elementos pasivos están en mhos. CALCULAR
a) V1 , V2
b) Potencia en la fuente de 10V indicando si suministra o
consume.
Nota: Respete los nodos marcados.

19. Ib
a) VC
Ia
2 2
If SN1 V1
VD
VB
10V 2 3V2
Va 6A 3
2V1 3 V2
Nodo A Nodo B y Nodo D SN1
Ecuación del SN 1
2V1 V A (2 3) VB (2)
3V2 VD VB
pero _ V1 VC VD
2VC 2VD 5V A 2V B
pero _ V2 VA 0
0 5V A 2VB 2VC 2VD 1) 3V A VB VD 0 2)
Ecuación Auxiliar
6 VB (2 2) VD (2 3) VA (2) VC (2 2)
6 2VA 4VB 4VC 5VD 3)

20. Nodo C SN 2
VC 10V 4)
5 2 2 2 VA 0 V A 1.81V
3 1 0 1 VB 0 VB 2.48V
2 4 4 5 VC 6 VC 10V
0 0 1 0 VD 10 VD 7.93V
V1 VC VD 10V 7.93V 2.07V
V2 V A 0 1.81V 0V 1.81V
b)
LCK Nodo C: PV
10 (10V ) I f
If Ia I b PV
10 10( 2VB 4VC 2VD )
PV
10 10 2(2.48) 4(10) 2(7.93)
Ia 2(VC VB ) 2VC 2VB
PV
10 191.8W ( su min istra )
Ib 2(VC VD ) 2VC 2VD
If 4VC 2VB 2VD

21. EJERCICIO # 18
IX
3 2
VX 30 A
4 25 A
5
2 2V X
3
2I X
4 3
Calcular la potencia asociada a cada una de las fuentes
controladas.

22. VA
IX
IA 3 2
VB VX 30 A
I2 4 25 A
SN1
I4 5
2 2V X I f1 I3 VD
VC
2I X
3 If2
VE 3 Nodo B y Nodo E SN1
4
Ecuación del SN 1
2V X VB VE
pero : V X VD VA
Nodo A
2V A VB 2V D VE 0 2)
25 30 VA (2 3 2) VB (3) VD (2)
5 7V A 3VB 2VD 1) Ecuación Auxiliar
0 VB (3 4) VE (3 4) VA (3) VC (4 3)
0 3VA 7VB 7VC 7VE 3)

23. Nodo C y Tierra SN 2 Nodo D
30 VD (2 3 5) V A (2) VC (5)
VC 2I X
30 2V A 5VC 10VD 5)
LCK Nodo A
I a I X 30 7 3 0 2 0 VA 5
IX I a 30 2 1 0 2 1 VB 0
pero : _ I a 2(0 V A ) 2V A 3 7 7 0 7 VC 0
IX 2V A 30 4 0 1 0 0 VD 60
2 0 5 10 0 VE 30
VC 2( 2V A 30)
VA 9.44V VD 10V
60 4V A V C 4)
VB 13.69V VE 12.57V
VC 22.22V
IX 2V A 30 VX VD VA
IX 2( 9.44) 30 VX ( 10 9.44)V
IX 11 12 A VX 0.56V

24. P2Vx 2V X ( I f 1 ) P2 Ix 2I X (I f 2 )
LCK Nodo B LCK Nodo C
I f1 I1 I 2
I f 2 I 1 25 I 3 I 4
pero: If2 24 I 3 I 4 I 1
I1 4VB 4VC
If2 25 (3VC 3VE ) (5VC 5VD ) 4VB 4VC
I2 3VB 3V A
If2 4VB 12VC 5VD 3VE 25
I f 1 7VB 3V A 4VC
P2 Ix 2( 2V A 30 )( 4VB 12VC 5VD 3VE 25 )
P2Vx 2(VD V A )( 3V A 7VB 4VC )

25. Análisis de Malla
Utiliza la LVK para determinar las corrientes en el circuito y una vez que se
conocen estas, se puede utilizar la ley de Ohm para calcular el voltaje en
cualquier elemento pasivo, como también es posible calcular la potencia
suministrada o consumida por cualquier elemento del circuito.
Si el circuito tiene n mallas independientes se requerirá n ecuaciones
simultáneas independientes para describir el comportamiento del circuito.
Vamos a suponer que los circuitos son planos, es decir, que ningún conductor
se cruce con otro conductor.
R1 V2
V1 R3 R4
I1 I2
R2 R5

26. Malla 1 Malla 2
LVK: LVK:
V1 VR1 VR 2 VR 3 0 VR 4 VR 5 VR 3 V2 0
V1 VR1 VR 2 VR 3
Ohm:
Ohm:
V R1 I 1 R1 VR 4 I 2 R4
VR 2 I 1 R2 VR 5 I 2 R5
VR 3 IR3 ( I1 I 2 ) R3
V R 4 V R 5 V R 3 V2 0
V2 I 2 R4 I 2 R3 I 1 R3 I 2 R3
V1 I1 R1 I1 R2 I1 R3 I 2 R3
V2 I 2 ( R3 R4 R5 ) I 1 R3 2)
V1 I1 ( R1 R2 R3 ) I 2 ( R3 ) 1)

27. En forma matricial:
R I V
Matriz Vector Columna Vector Columna
de las variables de las fuentes de
Resistencia voltaje
del método
R1 R2 R3 R3 I1 V1
R3 R3 R4 R5 I2 V2
Si solo existieran fuentes independientes de voltaje existirá
simetría con respecto a la diagonal principal en la matriz
resistencia.

28. En forma Directa
Una vez asignadas las corrientes a las mallas se plantean en cada una de las
ecuaciones de voltaje de acuerdo a la siguiente regla:
1.- De un lado de la ecuación escribimos la suma algebraica de las fuentes
de voltaje conectadas a la malla en que estamos trabajando respetando el
signo de la fuente si la corriente de la malla atraviesa de negativo a
positivo y cambiándole el signo si la atraviesa de positivo a negativo.
2.- Del otro lado de la ecuación hay dos clases de términos:
a) El término llamado propio es igual al producto de la corriente
asignada a la malla que estamos trabajando por la suma de las
resistencias conectadas a dicha malla. Este término lleva signo
positivo.
b) Los términos mutuos que son iguales al producto de corriente
asignada a otra malla adjunta (vecina) y la malla en que estamos
trabajando. Este término lleva signo negativo si las dos corrientes
que la atraviesan son de direcciones opuestas y lleva signo positivo
si las dos corrientes que la atraviesan son de direcciones iguales.

29. Del problema anterior:
V1 I1 ( R1 R2 R3 ) I 2 ( R3 ) R1 R2 R3 R3 I1 V1
V2 I 2 ( R3 R4 R5 ) I 1 ( R3 ) R3 R3 R4 R5 I2 V2
Si existiera una fuente de corriente ( independiente ó controlada) en
medio de dos mallas se forma lo que se conoce con el nombre de súper
malla la cual necesita dos ecuaciones para resolver.
1.- Ecuación de la súper malla
Es igual a la diferencia de corrientes con la que está involucrada la fuente
de corriente.
2.- Ecuación Auxiliar
Se forma haciendo cero a la fuente de corriente, es decir poniéndola en
circuito abierto y luego se trabaja de acuerdo al procedimiento descrito en
la regla anterior.
Todos los elementos pasivos deben estar en ohmios.

30. Ejemplo # 6:
R3 R4
R5
R1 I1 I2
30 A
V2
R2 R6
Ecuación de súper malla
30 I2 I1
Ecuación Auxiliar
V2 I 1 ( R1 R2 R3 ) I 2 ( R4 R5 R6 )

31. R2 R1 V1 Ejemplo # 7:
R4 I2 R5
3A I1
Cuando está la fuente en la periferia sólo se hace la
ecuación de la súper malla
Ecuación de súper malla I1 3A
MALLA 2 V1= -I1(R4) + I2 (R1+R4+R5)
3 0 I1 0
R4 R1 R4 R5 I2 V1

32. 2 5
Ejm:
20 A
Ejercicio 19:
I3
160V I2
2
4 3
I1
100V
Malla 1
100 I1 (4 3 2) I 2 (4) I 3 (2)
100 9I1 4I 2 2I 3 1)
Malla 2 y Malla 3 Súper Malla 1
Ecuación de SM1
20 I3 I2 2)
Ecuación Auxiliar
160 I 2 (2 4) I 3 (5 2) I1 (2 4)
160 6I1 6I 2 7 I 3 3)

33. a) Matriz Resistencia
SOLUCION Ejercicio 19:
9 4 2 I1 100
I1= -8,15A
0 1 1 I2 20 I2= -2,22 A
6 6 7 I3 160 I3= 17,78 A
b) Potencia en los elementos activos OJO REEMPLAZO INCORRECTO
P V
160
160 I 2 P20 A V f 1 (20 A)
P V
160
160( 2)
LVK:
P V
160
320 160 2 I 2 V f 1 4( I 2 I1 ) 0
P V 320W consume V f 1 160 4 I 1 6 I 2
160
P20 A 80 I1 120I 2 3200
P V
100
(100V )( I1 )
P20 A 80( 8) 120( 2) 3200
P V
100
100(8)
P20 A 2800 W
P V
100 800 W

34. Ejercicio 20:
Ejm: 2 4
Ix
140V I1 I3
2V X 80V
2I X
3 2
+ Vx -
20 A I2 I4 4 I5 3
5
Respetando las corrientes de mallas asignadas.
Determinar:
a) Potencias asociadas con las fuentes controladas.
b) Potencia en la resistencia de 5 ohmios.
Nota: Todos los elementos pasivos están en ohmios.

35. SM1
SOLUCION Ejercicio 20
Malla 1, Malla 3 y Malla 4
Ecuaciones de SM1
2V X I3 I1 2I X I 4 I3
pero : V X 2I 5 2I 3 pero : I X I1
4I 5 4I 3 I3 I1 2 I1 I 3 I 4 0 2)
I1 5I 3 4I 5 0 1)
Ecuación Auxiliar
140 80 I1 (2 3) I 3 (4 2) I 4 (5 4) I 2 (3 5) I 5 (2 4)
60 5I1 8I 2 6I 3 9I 4 6I 5 3)
Malla 2 SM2 1 0 5 0 4 I1 0
I2 20 A 4) 2 0 1 1 0 I2 0
5 8 6 9 6 I3 60
Malla 5 0 1 0 0 0 I4 20
0 2 I 3 4 I 4 9 I 5 5) 0 0 2 4 9 I5 0

36. P2Vx V f 1 (2V X )
LVK:
140 2 I1 V f 1 3I1 3I 2 0
V f 1 140 5I1 3I 2
P2Vx (140 5I 1 3I 2 )( 4 I 5 4 I 3 )W R//
P2 Ix V f 2 (2 I X )
LVK:
5( I 2 I 4 ) V f 2 4( I 4 I5 ) 0
Vf 2 5I 2 5I 4 4 I 4 4 I 5
Vf 2 5I 2 9 I 4 4 I 5
P2 Ix ( 5I 2 9I 4 4 I 5 )( 2 I 1 )W R//
P2 I 2R
P2 (I 2 I 4 ) 2 (5) R//