Clase 1

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Los bloques se dibujan ordenadamente para que describan la secuencia del proceso que representan.

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.

REPRESENTACIÓN GRÁFICA

REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Una manera fácil de determinar el exponente es contar el

número de lugares (derecha o izquierda) que se mueve el

punto decimal. Esto es

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.)